知っていましたか？私たちを照らす太陽光は、実は500万年前から来ている

太陽光が地球に届くまでどのくらいの時間がかかりますか？

8分。これは小学生でも知っている常識かもしれませんが、太陽と地球の平均距離は約1億4960万キロメートル、光の速度は毎秒2億9979万2458メートルなので、約8分かかります。つまり、私たちが今見ている太陽は、実は8分前の太陽なのです。もし今太陽が消えたら、私たちがそれに気づくまでに 8 分かかります。太陽光が地球に届くまでには8分かかります。この 8 分は、太陽の表面からの光が地球に到達するのに必要な時間に基づいて計算されます。では、太陽光が発生した時点から数えると、その光が地球に届くまでどのくらいの時間がかかるのでしょうか?これには長い時間がかかります。太陽光はどこから来るのでしょうか？それは太陽の中心部から来ます。太陽の中心部だけが水素の核融合を引き起こすのに十分な圧力と温度を持っているからです。

太陽は半径695,500キロメートルの巨大な星です。しかし、光子の場合、この半径はそれほど大きくなく、脱出するのに 3 秒もかかりません。しかし、問題はそれほど単純ではありません。

太陽の中心部で生まれた光子は、ほぼ真空の宇宙のように妨げられることなく飛び回ることはできません。太陽は1平方メートルあたり約1,408キログラムの密度を持つ星です。光子が太陽の中心から表面に向かって走ろうとすると、太陽内部のさまざまな分子と衝突するため、光線のようにまっすぐに走ることはできません。これらはブラウン運動の形で太陽の表面に拡散することしかできず、それにはある程度の時間がかかります。どれくらいの時間がかかるかということについては、ブラウン運動そのものから始めなければなりません。

ブラウン運動とは、液体または気体中の粒子が絶え間なく不規則に動くことを指します。ブラウン運動の発見は非常に古く、1827年に行われました。この現象を発見したのは物理学者ではなく、イギリスの植物学者 R. ブラウンでした。

植物学者である彼にとって、花粉は日常的な研究対象です。かつてブラウンは観察のために水に花粉をまき、興味深いものを発見した。つまり、花粉は常に水中で動いていたのです。ブラウンさんは長い間観察したが、水中の花粉は止まらなかった。そこでブラウンはその理由について考え始めました。ブラウン氏は最初、水の入ったコップを密閉された環境に置いて観察したが、それでも動きは止まらなかったため、「空気の乱れ」が原因ではないと判断した。それは空気によって引き起こされるのではなく、花粉そのものによって引き起こされます。植物は生き物なので、花粉も生きているのでしょうか？ブラウンは、この動きは花粉の能動的な行動なのではないかと仮説を立てた。

今回、ブラウンは花粉を揚げて水の中に振りかけたところ、花粉はやはり動いた。

ブラウンは再び考えた。花粉の問題ではないのだから、水の中に何かがあるに違いない。はい、水の中に微生物がいました。そこでブラウンは花粉をアルコールと灯油にまぶしてみたが、それでも花粉は動いた。ブラウンはこれに困惑し、最終的に次のような結論に達しました。「活性分子はさまざまな有機物や無機物に広く存在している。」この文を翻訳すると、アルコールであろうと灯油であろうと、生命はどこにでもあるという意味になります。明らかにブラウンの結論は間違っている。ほぼ1世紀後、人々は分子と原子の存在に気づき、ついにブラウン運動の謎を解きました。

気体、液体、固体を問わず、すべての物質は分子または原子で構成されており、分子と原子は常に運動しています。

分子が動いており、水は水分子で構成されているため、水分子は移動の過程で必然的に花粉などの大きな粒子と衝突し、花粉も動きます。水分子の動きがランダムなので、花粉の動きもランダムに見えます。さらに、温度の本質は動きであるため、物体の温度が高いほど、その中の分子の動きが速くなります。そのため、花粉は冷たい水よりも熱い水の中で速く動きます。この時点でブラウン運動の謎はついに解明されました。ブラウン運動自体はランダムな運動の一種です。では、ブラウン運動の形で太陽内部で拡散する光子が太陽の中心から表面に到達するのにかかる時間を計算できるでしょうか?できる。

太陽内部の光子がブラウン運動の形で外側に拡散する距離には、光子の速度、拡散時間、平均自由行程という 3 つの重要な要素が関係します。

平均自由行程とは、分子の 2 つの隣接する衝突間の平均距離を指します。特に太陽の場合、光子が太陽の中心から表面まで広がる距離がわかっており、それが太陽の半径で、695,500キロメートルです。光子の速度も知られており、これは光の速度で、毎秒 299,792,458 メートルです。太陽内部を移動する光子の平均自由行程については、正確なデータはないものの、科学者は約0.01mmであると推定しています。これら 3 つの既知の量を使用して、光子が中心から表面まで移動するのにかかる時間を計算できます。これは太陽の半径を光速と平均自由行程の積で割ったもので、約 500 万年です。つまり、私たちに降り注ぐ光子は500万年前から来ているのです。

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