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太阳光能传多远 宇宙奥秘从太阳发出的光线

太阳光能传多远 宇宙奥秘从太阳发出的光线关于太阳是怎么来的问题,相信大家都非常清楚了,简单地说就是在上一任大质量恒星在发生超新星爆发之后,所释放出来的众多星际物质,在漫长的岁月里,依靠引力扰动等内外作用,使星际物质慢慢聚下面我们一起来看看吧。

太阳光能传多远

地球上得以产生形形色色的生命,最关键的因素就是地球和太阳之间的距离,正好处于适宜碳基生命存在的“宜居带”,继而奠定了适宜的温度和液态水的形成基础。经科学家计算,地球接收到的太阳辐射,仅占据太阳向外辐射总能量的22亿分之一,就是这几乎可以忽略不计的占比,造就了地球上的大千世界。

而在太阳系外围的一些行星,就没有地球这种“待遇”了,由于距离的增加,接收到的太阳辐射强度逐渐减小,表面温度不断下降,从这些行星表面如果能够观察太阳的话,太阳越来越小、光线越来越不刺眼。那么,既然太阳光的辐射强度,会随着距离的增加而减小,那么,太阳光到底能照射到多远的地方呢?

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太阳光是如何产生的?

关于太阳是怎么来的问题,相信大家都非常清楚了,简单地说就是在上一任大质量恒星在发生超新星爆发之后,所释放出来的众多星际物质,在漫长的岁月里,依靠引力扰动等内外作用,使星际物质慢慢聚集并围绕核心开始旋转,当吸聚的物质规模达到一定程度以后,内核的高温高压环境,推动量子隧穿效应几率的增加,从而激发了氢核聚变的链式反应序幕,4个氢原子聚合成1个氦原子,并释放出伽马射线、中微子和一定能量。

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其中,不得不说上述历程中释放出的伽马射线,它的载体是光子,光子由于静止质量为0,所以一经产生,其运动速度就到了光速。可是,由于这些核聚变反应是在太阳的内核区完成的,那里的温度和压力高得离谱,物质密度极高,主要是由一些自由原子和电子构成的等离子态环境。光子形成以后,由于携带的能量很高,便会在极短极短错别字替换为极短忽略的时间内被周围的物质所阻挡、碰撞或者吸收。

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被吸收的能量此时会转移到等离子体物质中,然后重新激发出新的光子,每经过一轮的这种吸收、释放的过程,光子所携带的能量都要比原先要减少一些。光子在太阳内部的运动过程,可以用“无头苍蝇”一样,来回乱撞,一般都需要经过几万年十几万年才能“捱到”太阳的表层。

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不同经历的光子,最后所携带的能量都会有所不同,因此,从太阳表层所发出的光线,既包含着能量很高的伽马射线(非常幸运的光子,被吸收的次数很少),也包含着能量很低的无线电波(能量几乎全部在太阳内部消耗完了),共同形成了由不同波段(频率)所组成的复合太阳光线。

宇宙中第一缕“阳光”

太阳50亿岁的年龄,与宇宙的年龄相比,还显得非常“年轻”。在19世纪20年代,美国科学家哈勃通过太空望远镜,观测到一个很有意思的现象,那就是来自遥远星系所发出的光谱,有明显的向红端移动的情况,依据开普勒定律,表明被观测目标与观测者之间的距离正在被拉大。在此基础上,啥勃提出了一个定律(哈勃定律),即目标星系退行地球的速度,和它与地球之间的距离成正比关系,这个线性正比常数后来被命名为哈勃常数。

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2013年,欧洲航天局利用普朗克卫星,通过精密测量得出的哈勃常数值为67.8(km/s)/百万秒差距,代表着距离地球326万光年的星体,其相对于地球的退行速度为每秒67.8公里。

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哈勃提出的宇宙膨胀猜想,后来科学家们通过大量的观测和研究结论,均加以了证实。而且,科学家们还利用宇宙膨胀事实进行反推,同时结合宇宙微波背景辐射的相关观测情况,提出现有宇宙是在138亿年前,通过一个体积无限小、质量无限大的“奇点”爆炸而来。

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在爆炸之后的一个普朗克时间内,就以极其巨大的能量推动了宇宙空间的膨胀,20分钟后几乎达到现有宇宙的空间级别,在大爆炸38万年之后,随着空间温度的下降,宇宙中第一批自由原子才开始形成,逐渐形在了宇宙星云团,光线才从此前的一片“等离子粥”混沌状态逃离出去,“光子退耦”的产生,使得宇宙中第一缕光线正式向外释放出去。

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太阳光能传多远?

光线作为一种电磁波,在真空中的传播速度即是光速,而且会一直以这个速度向远方传递。只有受到星际物质的阻挡,比如星际气体、尘埃、星体等,都会吸收一部分光线的能量,有些光线因此而发生了衰减,有些光线则会完全消失,其中的能量转化为吸收物体的内能。但是,宇宙中物质的密度太低了,在绝大多数区域每立方米的空间,仅包含着不到10个氢原子,在这样的宇宙环境中,光线在传播时,虽然能量会有所衰减,但是仍然会支撑着传递到很远的地方。

目前,科学家们用电磁波的方式所能观测到的遥远星系,普遍都是在130亿光年以内,如果距离再远,那就只能射电望远镜了,再增加距离的话,光线的衰减已经完全融入到宇宙微波背景辐射里了,再用电磁波探测的方式已经无能为力,只能寄希望于引力波进行探测了。因为在奇点大爆炸理论中,在奇点发生大爆炸的一个普朗克时间内,引力就已经率先分离出去了,通过应用引力波探测的方法,可以窥探出更加遥远的空间,也就代表着更加接近宇宙诞生时的“声音”。

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从我们目前所能探测到的恒星光线最远距离,我们差不多可以推测太阳光能够传播到136亿光年外(目前太阳寿命46亿年,理论上太阳光线现在只传播到46亿光年处)。而通过哈勃常数进行推算,在距离太阳144亿光年处,宇宙膨胀的速度就会与光线的传播速度相同。所以,现在距离太阳超过144亿光年的区域,永远也接收不到来自太阳的光线了。

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