Решён
Как далеко от Солнца находятся его первые фотоны?

Дмитрий Астроном • Астрономия •
2.5k
5

Интересный вопрос возник при чтении про ядерный синтез в звездах.

Фотоны рождаются в ядре Солнца, потом очень долго (миллионы лет) блуждают через радиационную зону прежде чем вырваться наружу. Вопрос вот в чем: если считать от момента образования Солнца как звезды (примерно 4.6 миллиарда лет назад) - где сейчас находятся те самые первые фотоны, которые были излучены в космос?

По идее они летят уже 4.6 млрд лет со скоростью света. Это получается около 4.6 миллиарда световых лет от нас? Или я где то неправильно считаю из за расширения Вселенной?

АстрономияРасширение вселеннойСкорость светаСолнцеФотоны

5 ответов

Лучшие Новые Старые
Решение
82
Эксперт • 1 ответ

Расчет в целом верный. Если Солнце излучает уже 4.6 млрд лет, первые фотоны сейчас находятся примерно в 4.6 млрд световых лет от нас - именно столько они прошли за это время.

Нюанс с расширением Вселенной здесь минимален: 4.6 млрд световых лет это относительно небольшое расстояние по космическим меркам, и на таких дистанциях эффект Хаббла заметен, но не катастрофически меняет картину. Для сравнения, наблюдаемая Вселенная имеет радиус около 46 млрд световых лет - вот там расширение дает существенную поправку.

Другой интересный момент: эти первые фотоны давно "размазаны" по огромному пузырю пространства и практически неотличимы от фотонов других звезд. Никакой наблюдатель не смог бы выделить их среди общего фона.

Аватар Дмитрий Астроном
Дмитрий Астроном Автор

Спасибо! А можно уточнить - "размазаны" означает что они реально летят в разные стороны сферой, или что то другое имеется в виду?

Аватар Виктор
Виктор

Именно сферой. Солнце излучает фотоны во все стороны равномерно, так что за 4.6 млрд лет они образуют расширяющуюся сферическую оболочку с радиусом ~4.6 млрд св. лет. Каждый фотон летит в своем направлении и больше не взаимодействует с остальными.

14
Участник • 1 ответ

Коротко: ~4.6 млрд световых лет. Твои расчеты верные. Поправка на расширение пространства для этой дистанции дает плюс-минус несколько процентов, не порядок.

51
Участник • 2 ответа

Тут есть тонкость которую стоит добавить к ответу выше.

Вопрос "где находятся" для фотона немного философский. Фотон движется со скоростью света, а значит с его собственной точки зрения (если можно так сказать о частице без массы) - времени для него не существует. Момент рождения и момент поглощения для фотона - один и тот же момент, независимо от того сколько миллиардов лет прошло с точки зрения наблюдателя.

Это не значит что твой расчет неверен - 4.6 млрд световых лет это правильный ответ для нашей системы отсчета. Просто физика фотонов немного ломает интуицию.

37
Эксперт • 2 ответа

Интересно что ты вспомнил про путь фотона через радиационную зону. Это правда удивительная вещь - энергия, которая дойдет до поверхности Солнца сегодня, была произведена в его ядре примерно 100 000 - 170 000 лет назад (оценки разнятся). Фотон не летит прямо, он постоянно поглощается и переизлучается, каждый раз теряя энергию. Поэтому гамма-излучение из ядра превращается в видимый свет к моменту выхода.

19
Участник • 2 ответа

Ну и думать о том что "те самые первые фотоны" как то особенные - это уже антропоморфизм. Фотон это квант электромагнитного поля, он не помнит что он "первый". Каждую секунду Солнце испускает примерно 10 в 45 степени фотонов, выделить среди них "первые" невозможно даже теоретически.

Написать ответ

Визуальный редактор (WYSIWYG)
Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Или войдите в систему
Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.