תוֹכֶן
השמש היא כדור מימן כה גדול, עד שלחץ הכבידה במרכז מפשירה אלקטרונים מאטומי המימן ודוחף את הפרוטונים כל כך חזק זה לזה עד שהם דבקים זה בזה. ה"הדבקה "יוצרת בסופו של דבר הליום וגם משחררת אנרגיה בצורה של פוטונים מקרני גאמה. אותם פוטונים מפלסים את דרכם דרך החלקיקים בשמש, מאבדים קצת אנרגיה לאורך הדרך ולבסוף עושים את דרכם מהשמש כקרני רנטגן, אור אינפרא אדום ונראה לעין. השביל מהמרכז להופעת השמש לוקח צעדים רבים ושנים רבות.
קרני גמא
יצירת הליום ממימן בליבת השמש הוא תהליך תלת-שלבי שמשחרר ישירות קרן גאמה אחת ומשחרר בעקיפין אחר. קרני הגמא הן קרינה אלקטרומגנטית, ממש כמו גלי מיקרו, גלי רדיו וגלי אור, מה שאומר שהם נוסעים במהירות האור: 300,000 ק"מ לשנייה (186,000 מייל לשנייה). לשמש רדיוס של כ -700,000 ק"מ (435,000 מיילים). כך שתוכלו לצפות באופן סביר שקרינת גמא תצא מחוץ לשמש כ -2.3 שניות לאחר היווצרותה. אבל זה לא קורה.
התנגשויות
בליבת השמש הפרוטונים וגרעיני ההליום הם כל כך עבים עד שקרני גמא שנפלטת לא מגיעים רחוק מאוד לפני שהיא נספגת. אם אתה מדמיין שקרן גאמה נפלטת ממש במרכז השמש היא תתחיל לצאת לכיוון השטח. כאשר הוא מתנגש בפרוטון התוצאה של ההתנגשות היא פרוטון עם אנרגיה נוספת. הפרוטון מוותר על אותה אנרגיה נוספת על ידי פליטת פוטון אחר של קרני גאמא. אבל זה יכול לפנות לכל כיוון - אפילו ממש לאן שהוא התחיל. וכך זה קורה, כאשר קרן הגמא עוברת מהתנגשות אחת לשניה, ומשנה את כיוונה בכל פעם שהיא נקלטת ונפלטת מחדש.
ההליכה האקראית
דמיין שיש בחור כל כך שיכור שהוא צריך להחזיק מעמד קל כדי לקום. הוא רוצה להגיע למוצב האור הבא, רק 10 צעדים משם, אבל הוא כל כך שיכור שהוא לא יכול ללכת בקו ישר. האק, היי כל כך שיכור שאחרי שהוא יעשה צעד אחד הצעד הבא שלו יכול להיות בכל כיוון אחר. זה מה שפיזיקאים ומתמטיקאים מכנים "בעיה של שיכור" או "הליכה אקראית". השאלה היא, כמה זמן ייקח לאותו בחור להגיע ממספר פנסים למשנהו? התשובה היא שאם נקודת ההתחלה ונקודת הסיום שלו מופרדות על ידי 10 צעדים, ייקח לו - בממוצע - 100 צעדים להגיע לשם - זה 10 בריבוע. זה אותו מצב שקורן גמא מתמודד עם ליבת השמש.
הנחות
כשאתה מנסה לפתור בעיה בהליכה אקראית, הדבר החשוב ביותר שאתה צריך לדעת הוא כמה הצעדים גדולים. ישנן שתי בעיות בחישוב זה לפוטון קרני גאמא בשמש. ראשית, התנאים אינם זהים בכל השמש, ולכן המרחק בין קרני הגמא "מתרסק" עם חלקיקים אחרים משתנה. שנית, אף אחד מעולם לא ביקר במרכז השמש, כך שממילא יש להניח כמה הנחות. יש כל מיני הנחות סבירות, שמשתנות מעשירית מילימטר לסנטימטר בערך. לבחירת המרחק הזה יש השפעה גדולה על חישוב הזמן.
כמה זמן זה יקח
רדיוס השמש הוא 700,000 ק"מ, שהם 7 טריליון "מדרגות" אם כל צעד הוא עשירית מילימטר, ו -70 מיליארד מדרגות אם כל צעד הוא סנטימטר. מבעיית ההליכה בשכרות, אתה יודע שמספר הצעדים הממוצע שנדרש בכדי לקבל מרחק מסוים שווה לריבוע של מספר הצעדים שנדרש כדי לעבור בקו ישר. אז זה ייקח 49 טריליון טריליון צעדים של 0.1 מילימטר ו -490 מיליארד טריליון מדרגות של סנטימטר כל אחד. הזמן שלוקח לנסוע במדרגות הללו הוא המרחק הכולל המחולק במהירות האור. לכן, אם אתה חושב שפוטונים נעים רק 0.1 מילימטרים בין קריסות, ייקח יותר מחצי מיליון שנים עד שהפוטון יברח מהשמש. אם אתה חושב שזה בערך סנטימטר, זה ייקח לכ -5,000 שנים עד שהפוטון ייצא מחוץ לשמש.