Sunčeva svetlost je mnogo starija nego što mislite - Sten Odenvald (Sten Odenwald)

Pogledajte celu lekciju: http://ed.ted.com/lessons/sunlight-is-way-older-than-you-think-sten-odenwald

Svetlu treba osam kratkih minuta da stigne do Zemlje sa Sunčeve površine.
Koliko vremena to isto svetlo putuje iz Sunčevog jezgra do njegove površine?
Neobično, odgovor je mnogo hiljada godina. Sten Odenvald objašnjava zbog čega je to tako kroz ilustraciju problema nasumičnog hoda.

Lekcija: Sten Odenvald; animacija: TOTEM Studio.

Možda znate da svetlu treba
osam kratkih minuta

da stigne do nas sa površine Sunca.

Koliko mislite da je, onda,
potrebno svetlosti

za putovanje od Sunčevog jezgra
do njegove površine?

Nekoliko sekundi ili najviše minut?

Neobično, odgovor je mnogo hiljada godina.

Evo i zašto.

Fotone proizvode nuklearne reakcije
u dubini Sunčevog jezgra.

Kad fotoni izađu iz jezgra,
dolaze u dodir sa materijom

i gube energiju,

postajući oblici svetlosti
veće talasne dužine.

Nastaju kao gama zraci u jezgru,

a završavaju kao X-zraci,
ultraljubičasta ili vidljiva svetlost

kako se približavaju površini.

Međutim, njihovo putovanje
nije ni jednostavno, ni direktno.

Po rođenju, svaki foton putuje
brzinom od 300 000 km u sekundi

dok se ne sudari sa protonom
i preusmeri se u drugom pravcu,

ponašajući se kao metak koji se odbija
o svaku naelektrisanu česticu koju udari.

Pitanje koliko daleko ovaj foton stiže
od centra Sunca

posle svakog sudara

poznato je kao problem nasumičnog hoda.

Odgovor je dat ovom formulom:

razdaljina je jednaka veličini koraka
puta koren iz broja koraka.

Tako, ako hodate nasumičnim korakom
od ulaznih vrata

hodom od jednog metra u sekundi,

trebaće vam milion koraka i jedanaest dana

da pređete samo jedan kilometar.

Koliko je onda potrebno fotonu
koji je stvoren u centru Sunca

da stigne do vas?

Znamo masu Sunca

i možemo to iskoristiti da izračunamo
broj protona u njemu.

Pretpostavimo na kratko da su
svi Sunčevi protoni jednako raspoređeni,

čineći da je prosečna razdaljina
između njih oko 1.0 x 10^-10 metara.

Nasumično hodanje dužinom od 690 000 km
od jezgra do površine Sunca

zahtevalo bi onda 3.9 x 10^-37 koraka,

što čini da je ukupno vreme putovanja
400 milijardi godina.

Hm, to ne može biti tačno.

Sunce je staro samo 4.6 milijardi godina.
Šta je krenulo naopako?

Dve stvari.

Sunce nije samo jedinstvena gustina,

a fotoni će promašiti
priličan broj protona

između svakog udara.

U stvarnosti, fotonska energija,

koja se menja tokom puta,

određuje kolika je verovatnoća
sudaranja sa protonom.

Što se tiče gustine,

naši modeli pokazuju da Sunce
ima vrelo jezgro,

gde se dešavaju fuzione reakcije.

To okružuje radioaktivna zona,

koju prati konvektivna zona,
a koja se prostire sve do površine.

Materijal u jezgru
je mnogo gušći nego olovo,

dok je vrela plazma blizu površine
milion puta manje gusta

sa beskonačno različitim vrednostima
gustine između.

Evo odnosa između fotona i energije.

Za foton koji nosi malu količinu energije,

proton je izrazito veliki

i mnogo je verovatnije da će izazvati
rikošet fotona.

Za foton ogromne energije,
tačno je suprotno od toga.

Protoni su izrazito mali.

Foton kreće sa veoma velikim energijama

u odnosu na energiju
kada se konačno emituju

sa Sunčeve površine.

Kada koristimo kompjuter
i sofisticirane modele unutrašnjosti Sunca

da izračunamo jednačinu nasumičnog hoda

sa ovim promenljivim količinama,

on izbacuje sledeći broj: 170 000 godina.

Buduća otkrića o Suncu
mogu da prerade dalje ovaj broj,

ali za sada, bar kako verujemo,

svetlost koja stiže do naših očiju danas

provela je 170 000 godina lutajući
na svom putu prema Sunčevoj površini

uz dodatak skromnih osam minuta
u svemiru.

Drugim rečima,
taj foton je započeo svoje putovanje

pre dva ledena doba,

negde u isto vreme kada su ljudi
prvi put počeli da nose odeću.