Powszechna teoria głosi, że gdyby Słońce „wygasło”, zobaczylibyśmy światło jeszcze przez osiem minut (czas, w którym fotony docierają do Ziemi).
Jednak ostatnio czytałem, że fotony potrzebują około 100 000 lat, aby dotrzeć do Ziemi, ponieważ reakcje zachodzą w jądrze Słońca, a promienie gamma nie mogą opuścić Słońca bez interakcji z innymi cząsteczkami, na przykład w przeciwieństwie do neutrin.
Czy ta teoria jest poprawna? Gdyby jądro Słońca „zamknęło się”, czy nadal otrzymalibyśmy fotony (światło) przez kolejne 100 000 lat, a tylko neutrina znikałyby natychmiast?
Odpowiedzi:
Gdyby synteza jądrowa nagle zatrzymała się w centrum Słońca, jedyną wyraźną oznaką tego byłoby brak wykrywalnych neutrin otrzymanych na Ziemi, rozpoczynających się około 8 minut po ustaniu reakcji. Słońce będzie jednak świeciło przez dziesiątki milionów lat z grubsza przy obecnej jasności.
Źródło zasilania nie jest „zmagazynowanymi” fotonami. Samo Słońce po prostu wznowiłoby powolny skurcz grawitacyjny, który został zatrzymany około 4,5 miliarda lat temu, gdy szybkości reakcji jądrowej w centrum mogły wzrosnąć wystarczająco, aby pokryć straty promieniowania z powierzchni Słońca.
Charakterystyczny przedział czasowy skurczu wynosi około czyli 30 milionów lat. tj. Słońce ma wystarczającą energię potencjalną grawitacji, aby zapewnić swoją bieżącą jasność przez dziesiątki milionów lat.τKH=GM2RL,
Gdy tak się dzieje, Słońce w przybliżeniu utrzyma swoją aktualną jasność, ale zmniejszy promień, co oznacza, że temperatura jego powierzchni wzrośnie.
Gdy Słońce skurczy się kilkakrotnie do wielkości Jowisza (czyli około 30% jego obecnego promienia), skurcz zacznie się zwalniać, ponieważ elektrony w rdzeniu ulegają degeneracji, a ciśnienie rośnie wraz z gęstością o więcej niż oczekiwano dla doskonały gaz. Spowolnienie skurczu zmniejsza tempo uwalniania energii potencjalnej, a tym samym jasności Słońca. Skurcz trwa powoli, dopóki Słońce nie stanie się gorącym „białym wodorem karłowatym” kilka razy większym od Ziemi, który następnie ochładza się do świecącego żużla, bez dalszego skurczu, przez miliardy lat (patrz Co by Słońce być tak, jakby reakcje jądrowe nie mogły przebiegać przez tunelowanie kwantowe ( aby uzyskać więcej szczegółów).
Nawet jeśli nie pozwolisz, by Słońce się skurczyło, promieniowanie jego energii cieplnej zajęłoby trochę czasu. Ten harmonogram jest w przybliżeniu która zakłada, że Sun gazu doskonałego protonów i elektronów, przy średniej temperatury . Jeśli weźmiemy K i bieżącą jasność Słońca, wówczas 40 milionów lat.τtherm≃3kBTMmHL, T T=107 τtherm=
Z drugiej strony, jeśli twoim scenariuszem jest po prostu to, że światło Słońca przestaje być emitowane, to oczywiście ciemnieje na Ziemi około 8 minut później.
źródło
„Wspólna teoria”, którą czytasz, nie dotyczy procesów wytwarzających światło w gwiazdach, ma jedynie na celu pokazanie prędkości światła w przestrzeni. Kiedy mówi o „wyłączeniu się” Słońca, nie mówi o zatrzymaniu procesów syntezy jądrowej, oznacza to, że Słońce jako całość przestaje świecić. Nie jestem fizykiem, ale nie sądzę, żeby było coś, co mogłoby spowodować to nagle, na przykład, że moglibyśmy zmierzyć 8-minutową różnicę czasu dla ostatnich fotonów docierających do Ziemi.
To tylko eksperyment myślowy, wykorzystujący uproszczony opis niemożliwego zdarzenia, aby zwrócić uwagę na jakiś inny proces. W tym modelu Słońce albo emituje światło, albo nie, i mierzymy czas, odkąd zmienił ten stan; nie przejmujemy się tym, co robią fotony, zanim zostaną one wyemitowane ze Słońca (bardziej niż pomiar czasu, jaki światło przemieszcza się z żarówki, zależy na tym, w jaki sposób wytworzona została elektryczność zasilająca żarówkę - moglibyśmy zmierzyć to wszystko w drodze powrotnej do śmierci dinozaurów, które ostatecznie zamieniają się w paliwa kopalne, które były wykorzystywane w elektrowni lub jeszcze bardziej w energię słoneczną, która napędzała życie na Ziemi).
źródło