Chúng ta sẽ có hơn 8 phút ánh sáng, nếu mặt trời đi ra ngoài thì sao?

Lý thuyết phổ biến là, nếu Mặt trời "tắt", chúng ta sẽ thấy ánh sáng trong tám phút nữa (thời gian mà các photon cần đến Trái đất).

Tuy nhiên, gần đây tôi đã đọc được rằng các photon cần khoảng 100 000 năm để đến Trái đất, vì các phản ứng đang xảy ra ở lõi của Mặt trời và các tia gamma không thể rời khỏi Mặt trời mà không tương tác với các hạt khác, chẳng hạn như neutrino chẳng hạn.

Liệu lý thuyết đó có đúng không? Nếu lõi của Mặt trời "tắt", liệu chúng ta có còn nhận được photon (ánh sáng) trong 100 000 năm nữa không, chỉ có neutrino biến mất ngay lập tức?

the-sun photons

— pečoler đô thị
nguồn

CNTT sẽ tốt hơn nếu chỉ hỏi nếu (và tại sao) ánh sáng được cho là mất quá nhiều thời gian để đến được bề mặt của Mặt trời từ lõi. Yêu cầu sử dụng phương pháp "nếu điều gì đó không thể xảy ra", bạn có xu hướng khiến mọi người bỏ qua các trang web dựa trên khoa học như thế này.

— StephenG

Mặt khác, những người có đầu óc khoa học có xu hướng thích tìm hiểu sự thật về điều gì đó (và thậm chí thường giáo dục người khác).

— Ryan

"Các photon cần khoảng 100 000 năm để đến Trái đất" . Đó là một chút sai lệch. Đúng vậy, phải mất một thời gian dài để năng lượng truyền từ lõi mặt trời đến quang quyển, nhưng không có photon riêng lẻ nào dành 100.000 năm để đi qua Mặt trời. Xem astronomy.stackexchange.com/a/33447/16685

— PM 2Ring

Ngoài ra, trong 'lý thuyết', hành vi dự kiến là Mặt trời ngay lập tức không còn tồn tại nữa, do đó, có lẽ các photon bên trong nó đang cố gắng trốn thoát cũng không tồn tại nữa. Nếu đây là trường hợp, thì nó chỉ đơn giản là sẽ tối, 8 phút sau trên trái đất. (bỏ qua thực tế là các photon không tồn tại chính xác khi chúng bị 'bẫy')

— djsmiley2k - CoW

Vui lòng xác định "đi ra ngoài" và "tắt". Nếu mặt trời bị chớp khỏi sự tồn tại thì có, chúng ta sẽ còn 8 phút ánh sáng. Nếu lõi của Mặt trời "đơn giản" tắt thì sẽ mất rất nhiều thời gian để nó truyền qua bề mặt.

— MonkeyZeus

Câu trả lời:

105

Nếu phản ứng tổng hợp hạt nhân đột nhiên dừng lại ở trung tâm Mặt trời, thì chữ ký rõ ràng duy nhất chúng ta có là điều này thiếu neutrino có thể phát hiện được ở Trái đất, bắt đầu khoảng 8 phút sau khi các phản ứng chấm dứt. Tuy nhiên, Mặt trời sẽ tiếp tục tỏa sáng trong hàng chục triệu năm với độ sáng gần như hiện tại.

Nguồn năng lượng không phải là "photon" được lưu trữ. Bản thân Mặt trời chỉ đơn giản là sẽ khôi phục lại sự co rút hấp dẫn chậm đã bị dừng lại khoảng 4,5 tỷ năm trước khi tốc độ phản ứng hạt nhân ở trung tâm có thể tăng đủ để cung cấp các tổn thất bức xạ từ bề mặt của Mặt trời.

Khoảng thời gian đặc trưng cho sự co lại là khoảng là 30 triệu năm. tức là Mặt trời có đủ năng lượng hấp dẫn để cung cấp độ sáng hiện tại của nó trong hàng chục triệu năm.

τ_{K H} = \frac{G M^{2}}{R L},

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

Trong khi điều này đang xảy ra, Mặt trời sẽ duy trì độ sáng hiện tại của nó, nhưng giảm bán kính, nghĩa là nhiệt độ bề mặt của nó sẽ tăng lên.

Khi Mặt trời đã co lại với kích thước gấp vài lần Sao Mộc (khoảng 30% bán kính hiện tại của nó), sự co lại sẽ bắt đầu chậm lại, vì các electron trong lõi trở nên suy biến và áp suất tăng theo mật độ hơn dự kiến một khí hoàn hảo. Sự co lại chậm làm giảm tốc độ giải phóng năng lượng tiềm năng và do đó độ sáng mặt trời. Sự co lại tiếp tục với tốc độ chậm cho đến khi Mặt trời trở thành một "sao lùn trắng hydro" nóng gấp vài lần kích thước Trái đất, sau đó nguội dần thành một chất kết dính phát sáng, không bị co lại nữa, trong hàng tỷ năm (xem Mặt trời sẽ thế nào giống như nếu các phản ứng hạt nhân không thể tiến hành thông qua đường hầm lượng tử? để biết thêm chi tiết).

Ngay cả khi bạn không cho phép Mặt trời co lại, sẽ mất một thời gian để tỏa năng lượng nhiệt. Khoảng thời gian này là khoảng trong đó giả định Mặt Trời là một chất khí hoàn hảo của proton cộng electron, với nhiệt độ trung bình . Nếu chúng ta lấy K và độ sáng mặt trời hiện tại, thì 40 triệu năm.

τ_{t h e r m} ≃ \frac{3 k_{B} T M}{m_{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} =

$\tau_{\rm therm}=$

Mặt khác, nếu kịch bản của bạn chỉ là ánh sáng từ Mặt trời ngừng phát ra, thì dĩ nhiên nó sẽ tối trên Trái đất khoảng 8 phút sau.

— Rob Jeffries
nguồn

Ngay cả khi bạn bằng cách nào đó cũng có thể ngăn chặn sự co lại của lực hấp dẫn, Mặt trời vẫn khá nóng - ~ 5800K ở "bề mặt" lên tới 15 triệu K ở trung tâm. Nó sẽ mất một thời gian đáng kể để làm mát.

— jamesqf

@ nick012000 câu hỏi của bạn không được xác định rõ ràng và thời gian là gần đúng. tôi chưa nói Mặt trời sẽ mất 40 triệu năm để ngừng phát sáng. Tôi đã nói rằng sẽ mất 40 triệu năm để tỏa đi năng lượng nhiệt hiện tại của nó ở độ sáng hiện tại của nó. Nếu Mặt trời nguội ở bán kính không đổi, thời gian đó sẽ tăng lên, vì độ sáng sẽ giảm đáng kể. Mặt trời sẽ phát sáng trong một số ý nghĩa trong hàng tỷ năm. Chúng ta có thể sử dụng sao lùn trắng như một mô hình ở đây. Những ngôi sao lùn trắng lâu đời nhất vẫn còn nóng hơn 3000K.

— Rob Jeffries

Đây là một đọc mê hoặc!

— Hanky Panky

@stripybadger Giống như có một bể nước nóng rất, rất lớn và do đó không phải lo lắng về việc cung cấp nhiên liệu sưởi ấm của bạn.

— Rob Jeffries

@ PeterA.Schneider một "sự sụp đổ" không thể xảy ra vì năng lượng nhiệt không thể bị bỏ qua, nó phải được tỏa ra khỏi bề mặt. "Sự sụp đổ lõi", khởi đầu một siêu tân tinh chỉ có thể xảy ra bởi vì (I) có một nguồn năng lượng nhiệt khổng lồ (sự phân rã của hạt nhân sắt và neutron hóa) và (II) hầu hết năng lượng có thể thoát ra nhờ phát xạ neutrino. Cả hai điều này đều quan trọng trong Mặt trời.

— Rob Jeffries

"Lý thuyết chung" mà bạn đang đọc không phải là về các quá trình tạo ra ánh sáng trong các ngôi sao, nó chỉ nhằm mục đích chứng minh tốc độ ánh sáng trong không gian. Khi nói về Mặt trời "tắt", nó không nói về quá trình tổng hợp hạt nhân dừng lại, điều đó có nghĩa là toàn bộ Mặt trời ngừng chiếu sáng. Tôi không phải là nhà vật lý, nhưng tôi không nghĩ có bất cứ điều gì thực sự khiến điều này xảy ra bất ngờ, để chúng ta có thể đo được chênh lệch thời gian 8 phút để các photon cuối cùng đến Trái đất.

Đó chỉ là một thử nghiệm suy nghĩ, sử dụng một mô tả đơn giản về một sự kiện không thể, để đưa ra quan điểm về một số quy trình khác. Trong mô hình này, Mặt trời sẽ phát sáng hoặc không, và chúng tôi đang đo thời gian kể từ khi nó thay đổi trạng thái đó; chúng ta không quan tâm đến những gì các photon làm trước khi chúng phát ra từ Mặt trời (bất kể thời gian đo ánh sáng đi từ bóng đèn quan tâm đến cách điện được tạo ra từ bóng đèn - chúng ta có thể đo được tất cả trở lại với những con khủng long sắp chết và cuối cùng biến thành nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong nhà máy điện, hoặc thậm chí trở lại với năng lượng mặt trời cung cấp sự sống trên trái đất).

— Barmar
nguồn