İçerik
Güneş, o kadar büyük bir hidrojen topudur ki, merkezdeki yerçekimi basıncı, hidrojen atomlarından elektronları çıkarır ve protonları birbirine yapışacak kadar sıkıca iter. "Yapışma" sonunda helyum yaratır ve ayrıca gama ışını fotonları şeklinde enerji açığa çıkarır. Bu fotonlar güneşte bulunan parçacıkların arasından geçerek yol boyunca bir miktar enerji kaybediyorlar ve sonunda güneşten x-ışınları, kızılötesi ve görünür ışık olarak geçiyorlar. Merkezden güneşin doğuşuna giden yol birçok adım ve yıllar alıyor.
Gama ışınları
Güneşin çekirdeğindeki hidrojenden helyum oluşturulması, bir gama ışını doğrudan serbest bırakan ve dolaylı olarak diğerini serbest bırakan üç aşamalı bir işlemdir. Gama ışınları, mikrodalgalar, radyo ve ışık dalgaları gibi elektromanyetik radyasyondur, yani ışık hızında hareket ederler: saniyede 300.000 kilometre (saniyede 186.000 mil). Güneşin yaklaşık 700.000 kilometre (435.000 mil) yarıçapı vardır. Böylece bir gama ışınının yaratıldıktan yaklaşık 2,3 saniye sonra güneşin dışına çıkmasını bekleyebilirsiniz. Ama bu olmaz.
Çarpışmalar
Güneşin çekirdeğinde protonlar ve helyum çekirdeği o kadar kalındır ki yayılan bir gama ışını absorbe edilmeden çok uzağa gidemez. Eğer güneş ışığının tam ortasından bir gama ışını yayıldığını hayal ederseniz, o zaman yüzeye doğru ilerlemeye başlar. Bir protona çarptığı zaman çarpışmanın sonucu ekstra enerjili bir protondur. Proton, başka bir gama ışını fotonu yayarak bu ekstra enerjiden vazgeçer. Ancak bu, herhangi bir yöne doğru yönelebilir - hatta nereden başladığı. Ve böylece, gama ışını bir çarpışmadan diğerine doğru ilerlerken, emildiği ve yeniden yayıldığı zaman yönünü değiştirir.
Rastgele Yürüyüş
O kadar sarhoş bir adamın ayağa kalkmak için hafif bir direk tutması gerektiğini hayal edin. Sadece 10 adım ötedeki bir sonraki ışık direğine ulaşmak istiyor, ama o kadar sarhoş ki düz bir çizgide yürüyemiyor. Heck, o kadar sarhoş ki bir adım attıktan sonra bir sonraki adımı başka bir yönde olabilirdi. Fizikçiler ve matematikçilerin "sarhoş yürüyüşü" veya "rastgele yürüyüş" sorunu dediği şey bu. Sorun şu ki, bu adamın bir elektrik direğinden diğerine geçmesi ne kadar sürer? Cevabı, eğer başlangıç noktası ve bitiş noktası 10 adımla ayrılırsa, onu - ortalama olarak - oraya 100 adım atması - ki bu 10 kare olacaktır. Aynı durum, bir gama ışınının güneşin çekirdeğinde karşılaştığı durumdur.
Varsayımlar
Rastgele yürüme problemini çözmeye çalıştığınızda, bilmeniz gereken en önemli şey adımların ne kadar büyük olduğudur. Güneşte bir gama ışını foton için bunu bulmakta iki sorun vardır. İlk olarak, şartlar tüm güneş boyunca aynı değildir, bu yüzden gama ışını arasındaki mesafe diğer parçacıklarla birlikte “çarpar”. İkincisi, hiç kimse güneşin merkezini ziyaret etmedi, bu yüzden yine de bazı varsayımlar yapılması gerekiyor. Milimetrenin onda biri ile yaklaşık bir santimetre arasında değişen her türlü makul varsayım vardır. Bu mesafenin seçiminin zaman hesaplaması üzerinde büyük etkisi vardır.
Ne kadar uzun sürer
Güneşin yarıçapı 700.000 kilometredir; her adım bir milimetrenin onda biriyse 7 trilyon "adım" ve her adım 1 santimetre ise 70 milyar adımdır. Sarhoş yürüyüşü probleminden, belirli bir mesafeyi elde etmek için attığı ortalama adım sayısının, düz bir çizgide gitmesi gereken adım sayısının karesine eşit olduğunu biliyorsunuz. Bu nedenle, her biri 1 santimetre olan 49 trilyon trilyon 0.1 mm ve 490 milyar trilyon adım olacaktı. Bu adımların geçmesi için gereken süre ışığın hızına bölünmesiyle elde edilen toplam mesafedir. Bu nedenle, fotonların çarpışmalar arasında sadece 0,1 milimetre seyahat ettiğini düşünüyorsanız, fotonun güneşten kaçması yarım milyondan fazla zaman alacaktır. Bunun bir santimetre olduğunu düşünüyorsanız, fotonun güneşin dışına çıkması 5.000 yıl alacaktır.