太阳光从太阳到地球需要8分钟,那么在光子看来它花了多长时间?( 二 )
2、色球层 。 是包裹在太阳光球层外侧的结构单元 , 厚度很小 , 平均只有2000公里左右 , 是一个由等离子体构成的强磁场区域 , 其组成物质和光球层基本一致 , 只不过远离太阳内核 , 引力作用降低导致密度比光球层低很多 。 而磁场的不稳定性 , 常常会引发剧烈的耀斑爆发现象 。
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3、日冕层 。 处于太阳的最外层 , 也只能在发生日全时才能看到 , 其半径很大 , 可以延伸到太阳半径的几倍处 , 主要组成物质是由外围的氢和氦原子被电离出的质子、自由电子等 。 在内核向外辐射压的冲击下 , 日冕层的物质有很大的几率挣脱太阳引力的束缚 , 形成带电粒子流向四周快速移动 , 形成我们常说的太阳风 。
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光子的产生
太阳光子的产生 , 离不开内部的核聚变 , 刚才提到了其核聚变的主要进程就是四个氢原子聚合形成氦原子 , 但从实际上看 , 它是质子与质子的链式反应 , 划分为三个阶段 。
双质子氦核衰变:两个氢原子聚合成一个双质子氦核 , 双质子氦核迅速衰变为氘 , 释放一个正电子、一个中微子和部分能量 。 其中 , 在衰变的过程中 , 产生的正电子会立即与附件的电子发生湮灭 , 释放出两个伽马射线光子和部分能量 。
氦3核的形成:上一步产生的氘 , 与另外一个氢原子聚合 , 形成氦3核 , 产生一个伽马射线光子和部分能量 。
氦4核的形成:上一步产生的氦3核 , 两两一组进行聚变 , 产生一个氦4核 , 并释放两个质子 。
从以上链式反应中可以看出 , 光子的产生是基于双质子氦核的衰变以及氦3核的聚合过程产生的 。 而光子与同期产生的中微子性质不同 , 中微子性质非常稳定 , 基本不与其它物质发生反应 , 所以在产生之后的几秒时间内就会脱离太阳环境 , 而光子的逃离刚要复杂得多 。
光子的运动过程
伽马射线光子通过上述核聚变反应生成以后 , 运行非常短的距离(也就是几微米)就立即被太阳的组成物质所吸收 , 由于光子携带着能量 , 被吸收之后能量的其中一部分用于加热太阳内部的等离子气体 , 当这些等离子气体受热之后 , 光子被重新释放出来 , 虽然释放出来的射线波长相同 , 但能量降低了一些 。
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接着 , 这些伽马射线光子 , 依然会如此反复地进行着被吸收-重新释放的过程 , 大约经历10多万年的时间 , 才会到达太阳的表面 , 然后以光线的形式向四周的宇宙空间发射 。 有科学家做过测算 , 内核中产生的伽马射线光子 , 最快的在1万年能够到达太阳表面 , 最慢的要17万年左右才能到达 。
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总结一下
我们从地球上看到的太阳光线 , 实际上是8.3分钟前刚刚运动到太阳表面的伽马射线光子 。 这些光子其实在更长的时间里 , 都是在太阳内部被反复利用 , 进行着日复一日、年复一年的“重复机械运动” , 不断消耗着内能 , 当几万年甚至十几万年过去之后 , 才得以挣脱太阳的束缚进入自由的宇宙空间 。
- 本文转自:黑龙江日报4月16日|从“神五”到“神十三”,这两名黑龙江人四次圆梦太空……
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