เราจะมีแสงมากกว่า 8 นาทีหรือไม่ถ้าพระอาทิตย์“ ออกไป”?

ทฤษฎีทั่วไปคือถ้าดวงอาทิตย์ "ปิดตัวลง" เราจะเห็นแสงสว่างอีกแปดนาที (เวลาที่ใช้โฟตอนถึงโลก)

อย่างไรก็ตามเมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้อ่านแล้วว่าโฟตอนต้องการเวลาประมาณ 100,000 ปีในการเข้าถึงโลกเนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่แกนกลางของดวงอาทิตย์และรังสีแกมม่าไม่สามารถออกจากดวงอาทิตย์ได้โดยไม่ต้องมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่น ๆ

ทฤษฎีนั้นถูกต้องไหม? หากแกนกลางของดวงอาทิตย์ "ปิดตัวลง" เราจะยังคงได้รับโฟตอน (แสง) อีก 100,000 ปีโดยมีเพียงนิวตริโนเท่านั้นที่หายไปในทันที

the-sun photons

— pečolerในเมือง
แหล่งที่มา

มันจะดีกว่าที่จะขอเพียงถ้า (และทำไม) ไฟควรจะใช้เวลานานเพื่อให้ไปถึงพื้นผิวของดวงอาทิตย์จากแกน การถามโดยใช้วิธีการ "จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเป็นไปไม่ได้" คุณมีแนวโน้มที่จะทำให้คนไม่สนใจเว็บไซต์ที่ใช้วิทยาศาสตร์เช่นนี้

— StephenG

ในทางกลับกันคนที่มีใจชอบวิทยาศาสตร์มักชอบเรียนรู้ความจริงเกี่ยวกับบางสิ่งบางอย่าง (และบ่อยครั้งที่ให้ความรู้แก่ผู้อื่น)

— ไรอัน

"โฟตอนต้องประมาณ 100 000 ปีถึงโลก" นั่นเป็นสิ่งที่ทำให้เข้าใจผิดเล็กน้อย ใช่มันใช้เวลานานสำหรับพลังงานในการเดินทางจากแกนแสงอาทิตย์ไปยังโฟโตสเฟียร์ แต่ไม่มีโฟตอนใดที่ใช้เวลา 100,000 ปีในการเดินทางผ่านดวงอาทิตย์ ดูastronomy.stackexchange.com/a/33447/16685

— PM 2Ring

นอกจากนี้ใน 'ทฤษฎี' พฤติกรรมที่คาดหวังก็คือดวงอาทิตย์ไม่ได้มีอยู่แล้วอีกต่อไปดังนั้นจึงน่าจะเป็นโฟตอนภายในซึ่งพยายามหลบหนีด้วยเช่นกัน หากเป็นกรณีนี้มันก็จะมืดลงในภายหลัง 8 นาทีบนโลก (ไม่สนใจข้อเท็จจริงที่ว่าโฟตอนไม่มีอยู่จริงเมื่อถูก 'ติด')

— djsmiley2k - CoW

โปรดกำหนด "ออกไป" และ "ปิดตัวลง" หากดวงอาทิตย์ถูกกระพริบจากการมีอยู่แล้วใช่เราจะมีแสงเหลือ 8 นาที หากแกนกลางของดวงอาทิตย์ "ปิด" เพียงแค่นั้นมันก็จะใช้เวลานานมากในการแพร่กระจายผ่านพื้นผิว

— MonkeyZeus

คำตอบ:

105

ถ้านิวเคลียร์ฟิวชั่นหยุดอยู่ตรงกลางดวงอาทิตย์สัญญาณที่ชัดเจนเพียงอย่างเดียวที่เราน่าจะมีก็คือการไม่มีนิวตริโนที่ตรวจพบได้ที่โลกเริ่มประมาณ 8 นาทีหลังจากปฏิกิริยาหยุดลง อย่างไรก็ตามดวงอาทิตย์จะยังคงส่องแสงต่อไปอีกหลายสิบล้านปีโดยประมาณในความส่องสว่างในปัจจุบัน

แหล่งพลังงานไม่ใช่โฟตอน "เก็บไว้" ดวงอาทิตย์เองก็จะเริ่มต้นการหดตัวช้าของแรงโน้มถ่วงที่หยุดประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อนเมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ศูนย์สามารถเพิ่มขึ้นอย่างเพียงพอเพื่อให้การสูญเสียรังสีจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์

τ_{K H} = \frac{G M^{2}}{R L},

$\tau_{\rm KH} = \frac{GM^2}{RL},$

ขณะที่สิ่งนี้กำลังเกิดขึ้นดวงอาทิตย์จะรักษาความส่องสว่างในปัจจุบันไว้โดยประมาณ แต่รัศมีจะลดลงซึ่งหมายความว่าอุณหภูมิพื้นผิวของมันจะเพิ่มขึ้น

เมื่อดวงอาทิตย์หดตัวถึงสองเท่าของขนาดดาวพฤหัส (ประมาณ 30% ของรัศมีปัจจุบัน) การหดตัวจะเริ่มช้าลงเนื่องจากอิเล็กตรอนในแกนกลางเสื่อมและแรงดันเพิ่มขึ้นด้วยความหนาแน่นมากกว่าที่คาดไว้ ก๊าซที่สมบูรณ์แบบ การหดตัวช้าลงจะลดอัตราการปลดปล่อยพลังงานที่อาจเกิดขึ้นและด้วยเหตุนี้ความส่องสว่างจากแสงอาทิตย์ การหดตัวยังคงอยู่ในอัตราที่ช้าจนกระทั่งดวงอาทิตย์จะกลายเป็นร้อน "ไฮโดรเจนดาวแคระขาว" ไม่กี่ครั้งขนาดของโลกซึ่งจากนั้นเย็นกับถ่านที่เร่าร้อนโดยไม่มีการหดตัวอีกกว่าพันล้านปี (ดูสิ่งที่จะดวงอาทิตย์ ถ้าปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่สามารถดำเนินการผ่านอุโมงค์ควอนตัมได้สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม)

τ_{เสื้อ ชั่วโมง อี R ม.} ≃ \frac{3 k_{B} T M}{{ม.}_{H} L},

$\tau_{\rm therm} \simeq \frac{3k_B T M}{m_H L},$

T

$T$

T = 10^{7}

$T =10^7$

τ_{t h e r m} =

$\tau_{\rm therm}=$

ในทางกลับกันหากสถานการณ์ของคุณเป็นเพียงแค่แสงจากดวงอาทิตย์หยุดที่จะถูกปล่อยออกมาแน่นอนว่ามันจะมืดบนโลกประมาณ 8 นาทีในภายหลัง

— Rob Jeffries
แหล่งที่มา

แม้ว่าคุณจะสามารถหยุดยั้งแรงโน้มถ่วงได้เช่นกันดวงอาทิตย์ก็ค่อนข้างร้อน - ~ 5800K ที่ "ผิวหน้า" มากถึง 15 ล้าน K ที่จุดศูนย์กลาง ต้องใช้เวลาพอสมควรในการทำให้เย็นลง

— jamesqf

@ nick012000 คำถามของคุณไม่ชัดเจนและ timescales เป็นค่าประมาณ ฉันไม่ได้กล่าวว่าดวงอาทิตย์จะใช้เวลา 40m ปีในการหยุดเรืองแสง ฉันบอกว่าจะใช้เวลา 40 ล้านปีในการแผ่พลังงานความร้อนในปัจจุบันไปที่ความส่องสว่างปัจจุบัน หากดวงอาทิตย์เย็นลงด้วยรัศมีคงที่เวลานั้นจะสูงขึ้นเนื่องจากความส่องสว่างจะลดลงอย่างมาก ดวงอาทิตย์จะเรืองแสงในบางแง่มุมเป็นเวลาหลายพันล้านปี เราสามารถใช้ดาวแคระขาวเป็นแบบจำลองได้ที่นี่ ดาวแคระขาวที่เก่าแก่ที่สุดยังร้อนกว่า 3000K

— Rob Jeffries

นี่คือการอ่านที่ชวนให้หลงใหล!

— Hanky Panky

@stripybadger เหมือนกับว่ามันมีถังน้ำร้อนขนาดใหญ่มากและไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการจัดหาเชื้อเพลิงให้ความร้อน

— Rob Jeffries

@ PeterA.Schneider เป็น "ยุบ" ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากพลังงานความร้อนไม่สามารถปฏิเสธได้จะต้องถูกแผ่ออกไปจากพื้นผิว "การล่มสลายของแกนกลาง" ซึ่งเริ่มต้นซุปเปอร์โนวาสามารถเกิดขึ้นได้เพราะ (I) มีพลังงานความร้อนจำนวนมาก (การสลายตัวของนิวเคลียสของเหล็กและนิวตรอนนิวตรอน) และ (II) พลังงานส่วนใหญ่สามารถหลบหนีผ่านการปล่อยนิวตรอน สิ่งเหล่านี้ไม่มีความสำคัญในดวงอาทิตย์

— Rob Jeffries

"ทฤษฎีทั่วไป" ที่คุณกำลังอ่านไม่ได้เกี่ยวกับกระบวนการที่ก่อให้เกิดแสงในดาวมันเป็นเพียงการสาธิตให้เห็นถึงความเร็วของแสงผ่านอวกาศ เมื่อพูดถึงดวงอาทิตย์ "ปิดตัว" มันไม่ได้พูดถึงกระบวนการฟิวชั่นนิวเคลียร์ที่หยุดหมายความว่าดวงอาทิตย์โดยรวมหยุดส่องแสง ฉันไม่ใช่นักฟิสิกส์ แต่ฉันไม่คิดว่าจะมีสิ่งใดที่จะทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นในทันทีทันใดเช่นนี้เราสามารถวัดความแตกต่างของเวลา 8 นาทีสำหรับโฟตอนสุดท้ายที่มาถึงโลก

มันเป็นเพียงการทดลองทางความคิดโดยใช้คำอธิบายที่เรียบง่ายของเหตุการณ์ที่เป็นไปไม่ได้เพื่อให้ประเด็นเกี่ยวกับกระบวนการอื่น ในแบบจำลองนี้ดวงอาทิตย์ให้แสงหรือไม่และเรากำลังวัดเวลาตั้งแต่มันเปลี่ยนสถานะนั้น เราไม่ได้กังวลกับสิ่งที่โฟตอนทำก่อนที่พวกมันจะถูกปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ (มากกว่าเวลาการวัดที่แสงเดินทางจากหลอดไฟให้ความสนใจเกี่ยวกับวิธีการผลิตไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนหลอดไฟ - เราสามารถวัดได้ว่า ย้อนกลับไปยังไดโนเสาร์ที่กำลังจะตายและในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้ในโรงไฟฟ้าหรือแม้แต่กลับไปสู่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ขับเคลื่อนชีวิตบนโลก)

— Barmar
แหล่งที่มา