Sunlight is way older than you think - Sten Odenwald

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

You may know that it takes light a zippy eight minutes

אתם אולי יודעים שלאור לוקח שמונה דקות מהירות

to reach us from the surface of the Sun,

כדי להגיע מפני השמש אלינו,

so how long do you think it takes light

אז כמה זמן אתם חושבים שלוקח לאור

to travel from the Sun's core to its surface?

לנוע מליבת השמש לפני השטח שלה?

A few seconds or a minute at most?

כמה שניות או הכי הרבה דקה?

Well, oddly enough, the answer is many thousands of years.

ובכן, מוזר ככל שזה ישמע, התשובה היא הרבה אלפי שנים.

Here's why.

וזו הסיבה.

Photons are produced by the nuclear reactions deep in the core of our Sun.

פוטונים מיוצרים על ידי התגובות הגרעיניות עמוק בתוך ליבת השמש.

As the photons flow out of the core, they interact with matter and lose energy,

כשהפוטונים זורמים מחוץ לליבה, הם פוגעים בחומר ומאבדים אנרגיה,

becoming longer wavelength forms of light.

והופכים לאור באורכי גל ארוכים יותר.

They start out as gamma rays in the core,

הם מתחילים כקרני גאמה בליבה,

but end up as x-rays, ultraviolet or visible light as they near the surface.

אבל בסוף מסיימים כקרני X, אולטרה סגול או אור נראה כשהם מתקרבים לפני השטח.

However, that journey is neither simple nor direct.

עם זאת, המסע הזה לא פשוט ולא ישיר.

Upon being born, each photon travels at a speed of 300,000 kilometers per second

עם יצירתם, כל פוטון נע במהירות של 300,000 קילומטר בשניה

until it collides with a proton and is diverted in another direction,

עד שהוא מתנגש בפרוטון ומוסט לכיוון אחר,

acting like a bullet ricocheting off of every charged particle it strikes.

ופועל כמו קליע שניתז מכל חלקיק טעון בו הוא פוגע.

The question of how far this photon gets from the center of the Sun

השאלה של כמה רחוק מגיע הפוטון הזה ממרכז השמש

after each collision

אחרי כל התנגשות

is known as the random walk problem.

ידועה כבעיית הטיול האקראי.

The answer is given by this formula:

התשובה ניתנת על ידי הנוסחה הזו:

distance equals step size times the square root of the number of steps.

מרחק שווה לגודל הצעד כפול השורש הריבועי של מספר הצעדים.

So if you were taking a random walk from your front door

אז אם יצאתם למסע אקראי מדלת הכניסה שלכם

with a one meter stride each second,

עם צעדים של מטר אחד כל שניה,

it would take you a million steps and eleven days

יקח לכם מליון צעדים ואחד עשר ימים

just to travel one kilometer.

רק כדי לעבור קילומטר אחד.

So then how long does it take for a photon generated in the center of the sun

אז כמה זמן לוקח לפוטון שנוצר במרכז השמש

to reach you?

להגיע אליכם?

We know the mass of the Sun

אנחנו יודעים את מאסת השמש

and can use that to calculate the number of protons within it.

ויכולים להשתמש בזה כדי לחשב את מספר הפרוטונים בתוכה.

Let's assume for a second that all the Sun's protons are evenly spread out,

בואו נניח לשניה שכל הפרוטונים של השמש מפוזרים שווה בשווה,

making the average distance between them about 1.0 x 10^-10 meters.

והופכים את המרחק הממוצע בינהם בערך 1.0 כפול 10^-10 מטר.

To random walk the 690,000 kilometers from the core to the solar surface

כדי ללכת באקראיות את 690,000 הקילומטרים ממרכז השמש לפניה

would then require 3.9 x 10^37 steps,

ידרוש 3.9 כפול 10^37 צעדים.

giving a total travel time of 400 billion years.

מה שנותן לנו זמן מסע כללי של 400 מיליארדי שנים.

Hmm, that can't be right.

הממ, זה לא יכול להיות נכון.

The Sun is only 4.6 billion years old, so what went wrong?

השמש רק בת 4.6 מיליארד שנים, אז מה לא נכון?

Two things:

שני דברים:

The Sun isn't actually of uniform density

השמש לא באמת בעלת דחיסות אחידה

and photons will miss quite a few protons between every collision.

ופוטונים יפספסו די הרבה פרוטונים בין כל התנגשות.

In actuality, a photon's energy,

במציאות, האנרגיה של פוטון,

which changes over the course of its journey,

שמשתנה במשך מהלך המסע שלו,

determines how likely it is to interact with a proton.

קובעת כמה צפוי שהוא יפגע בפרוטון.

On the density question,

בשאלת הדחיסות,

our models show that the Sun has a hot core,

המודל שלנו מראה שלשמש יש ליבה חמה,

where the fusion reactions occur.

שם תגובות ההיתוך מתרחשות.

Surrounding that is the radiative zone,

מה שמקיף את זה זה האזור הקורן,

followed by the convective zone, which extends all the way to the surface.

ואחריו האזור מוליך החום, שממשיך כל הדרך עד לפני השטח.

The material in the core is much denser than lead,

החומר בליבה הרבה יותר דחוס מעופרת,

while the hot plasma near the surface is a million times less dense

בעוד הפלאזמה החמה ליד פני השטח דחוסה פי מליון פחות

with a continuum of densities in between.

עם המשכיות דחיסות בינהן.

And here's the photon-energy relationship.

והינה יחס האנרגיה של הפוטון.

For a photon that carries a small amount of energy,

לפוטון שנושא כמות קטנה של אנרגיה,

a proton is effectively huge,

פרוטון הוא ענק אפקטיבית,

and it's much more likely to cause the photon to ricochet.

ויש סיכוי גבוה בהרבה לגרום לפוטן להנתז.

And for a high-energy photon, the opposite is true.

ולפוטון עם אנרגיה גבוה, ההפך הוא נכון.

Protons are effectively tiny.

פרוטונים הם זעירים אפקטיבית.

Photons start off at very high energies

פוטונים מתחילים עם אנרגיה גבוה מאוד

compared to when they're finally radiated from the Sun's surface.

יחסית למתי שהם לבסוף קורנים מפני השמש.

Now when we use a computer and a sophisticated solar interior model

עכשיו כשאנחנו משתמשים במחשב ומודל פנים שמש מורכב

to calculate the random walk equation with these changing quantities,

כדי לחשב את משוואת המסע האקראי עם הכמויות המשתנות האלה,

it spits out the following number: 170,000 years.

הוא פולט את המספר הבא: 170,000 שנים.

Future discoveries about the Sun may refine this number further,

גילויים עתידים על השמש אולי יעדנו את המספר אף יותר,

but for now, to the best of our understanding,

אבל בינתיים, למיטב הבנתנו,

the light that's hitting your eyes today

האור שפוגע בעיניים שלכם היום

spent 170,000 years pinballing its way towards the Sun's surface,

בילה 170,000 שנה כמו במכונת פינבול בדרכו לפני השטח של השמש,

plus eight miniscule minutes in space.

ועוד שמונה דקות קצרצרות בחלל.

In other words, that photon began its journey two ice ages ago,

במילים אחרות, הפוטון התחיל את המסע שלו לפני שני עידני קרח,

around the same time when humans first started wearing clothes.

סביב הזמן בו האדם ראשית לבש בגדים.