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太陽光到地球需要8分鐘 太陽與地球的距離1.5億公里

太陽光到地球需要8分鐘,為什么光子認為只有一瞬間?
太陽光到地球需要8分鐘?
我們經常聽說:太陽光到地球需要8分鐘 。那這個時間是咋來的呢?
實際上 , 這個時間準確來說是8分20秒,更準確一點是8分17秒 。這個結果其實很簡單 , 就是太陽和地球之間的距離1.5億公里,除以光的速度3*10^8m/s,就可以得到 。

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但是我們要知道的是太陽表面是不產生光子的,太陽向外輻射的光子其實是太陽內核產生的 , 實際上一個光子從產生到傳播到地球 , 大概需要14萬年的時間 。那具體是咋回事呢?
太陽核聚變反應
在宇宙中有許許多多的天體 , 科學家把它們分類為恒星、行星、衛星等等 。但實際上,分類其實也不是固定的,而是動態的 。比如,冥王星曾經就是九大行星之一,后來被降級了,如今太陽系是八大行星 。

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分類的變化其實是科學家對于天文學的認知在發生變化 。如今我們知道 , 在宇宙中,有一個關鍵因素會決定天體的分類,這個關鍵因素就是:質量 。
因此,就有了"質量為王”的說法 。恒星有一個最小的質量門檻,這個門檻就是太陽質量的7%,低于這個值 , 就無法成為恒星,高于這個值,就可以成為恒星 。
如果從本質上看,為什么高于這個質量就可以成為一顆恒星呢?
在中國有句老話叫做物極必反,就可以很好的概括這個事 。我們知道 , 引力和質量有關,但天體的質量巨大時,引力也會非常大 。就拿太陽來說,它占據了整個太陽系99.86%以上的質量,是絕對的主宰 。

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【太陽光到地球需要8分鐘 太陽與地球的距離1.5億公里】太陽的引力牽引著太陽系內的天體,同時也在擠壓自身 。如果沒有任何的斥力存在 , 那么太陽應該會在引力的作用下收縮成一個點 。但事實上,并沒有 。
這是因為太陽在擠壓自身的過程中引發了核聚變反應,核聚變產生了對外的壓力 , 和引力形成了動態平衡 。那為什么會促發核聚變反應呢?

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這是因為在引力的作用下,太陽內核的溫度會升高,這個溫度大概可以達到1500萬度 。在這個溫度環境下 , 原子結構已經無法保全了 。
我們知道原子是由原子核和電子構成的,在這樣的環境下,電子會獲得足夠多的能量 , 擺脫原子核的束縛,開始放飛自我 。
因此,太陽的內核當中 , 其實是呈現等離子態的,原子核、電子、光子在其中到處亂串 。

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不過,核聚變反應其實是需要原子核之間進行結合 。構成太陽的主要是氫原子和氦原子,其中氫原子占大頭 。氫原子丟了一個電子 , 剩余的原子核內也只有一個質子 。
因此,太陽內部其實有大量的質子 。質子是帶正電的,同種電荷是相排斥的 , 只要足夠大的能量才能使得兩個質子結合,發生核聚變 。
照理說,太陽內部的溫度只有1500萬,而能促發兩個質子發生核聚變反應的基本門檻是一億度 , 因此反應本不應該發生 。
不過,在微觀世界當中,存在著量子隧穿效應 。意思是說,即便是在宏觀上不可能發生的反應,在微觀世界中,也有極其低的概率發生 。
由于太陽足夠巨大,粒子數足夠多,即使再低的概率,乘以這個基數 , 也有可能發生 。因此,反應才得以發生 。最終,通過三個階段 , 四個質子轉化成一個氦核,并且釋放出大量的能量 。

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這個反應其實很緩慢,并不是像原子彈那樣全炸了,這才使得太陽可以持續地燒下去 。在整個過程中,每3個光子的產生,同時產生2個中微子 。中微子由于不參與到電磁相互作用,并且本身質量極其?。?就會先奔向廣闊的宇宙 。

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光子是參與到電磁相互作用的 , 由于太陽內部是等離子態 。因此,光子會被困在太陽內部,跌跌撞撞地向外移動 。據科學家統計,光子大概平均要花14萬年的時間,才能來到太陽的表面 。

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然后再過8分鐘17秒,達到地球 。不過,以上其實都是以人類的視角來看光子,那如果從光子的視角來看這件事情,它從產生那一開始到抵達地球,一共花了多少時間呢?

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從光子的角度
1905年被稱為愛因斯坦的奇跡年,在這一年,愛因斯坦提出了四個開創性的理論 , 其中就包括了狹義相對論 。
在狹義相對論中,愛因斯坦統一了時間和空間,他認為兩者并不是分立的 , 兩者應該結合起來看 。那這樣應該咋理解呢?

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愛因斯坦其實是回歸到了時間本身的定義 。在物理學中,時間的定義是周期性的變化,說白了,時間就是一種運動 。
如果時間是一種運動,那時間就應該會受到運動狀態的影響,處于不同運動狀態的物體,感受到的時間就應該是不同的 。

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但一個物體相對于其他的物體的運動速度越快,它相對于對方的時間膨脹越嚴重,也就是說,對方看到它的時間流逝得很慢 。
而在宇宙中,極限速度就是光速,這就意味著,處于光速時 , 光子的時間相對于外界是無限膨脹的,也就是說 , 對于光子而言,外界都世界末日了 , 它這里還沒有一瞬間 。
因此,從光子誕生,到光子達到地球,其實從光子的角度來看,幾乎就是一瞬間達到的 。

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