Sunlight is way older than you think - Sten Odenwald

Tłumaczenie: Marta Konieczna Korekta: Ola Królikowska

You may know that it takes light a zippy eight minutes

Być może wiesz, że światło potrzebuje szybkich ośmiu minut,

to reach us from the surface of the Sun,

żeby dotrzeć do nas z powierzchni Słońca.

so how long do you think it takes light

Ile więc czasu zajmie światłu

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

dotarcie z jądra Słońca do jego powierzchni?

A few seconds or a minute at most?

Kilka sekund, góra minutę?

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

Choć może wydawać się to dziwne, trwa to wiele tysięcy lat.

Here's why.

Oto powód.

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

Fotony powstają w reakcjach nuklearnych głęboko w jądrze Słońca.

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

Po uwolnieniu z jądra fotony wchodzą w interakcje z materią i tracą energię,

becoming longer wavelength forms of light.

stając się formą światła o większej długości fali.

They start out as gamma rays in the core,

Zaczynają w jądrze jako promieniowanie gamma,

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

kończąc przy powierzchni jako promienie X, ultrafiolet albo światło widzialne.

However, that journey is neither simple nor direct.

Jednak ta podróż nie jest ani łatwa, ani bezpośrednia.

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

Od narodzin foton wędruje z prędkością 300 tysięcy kilometrów na sekundę,

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

aż zderzy się z jakimś protonem i zostanie skierowany w inną stronę

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

niczym kula odbijająca się rykoszetem od każdej napotkanej dodatniej cząsteczki.

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

Pytanie, jaką odległość przebywa taki foton od środka Słońca

after each collision

po każdym zderzeniu,

is known as the random walk problem.

to główne zagadnienie tak zwanego błądzenia losowego.

The answer is given by this formula:

Odpowiedź da nam ten wzór.

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

Odległość równa się wielkość kroku razy pierwiastek z dwóch ilości kroków.

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

Zaczynając błądzenie losowe u progu swojego domu,

with a one meter stride each second,

wykonując co sekundę metrowy krok,

it would take you a million steps and eleven days

wykonalibyście milion kroków w jedenaście dni,

just to travel one kilometer.

a pokonalibyście tylko jeden kilometr.

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

Ile czasu powstały w jądrze Słońca foton potrzebowałby,

to reach you?

żeby do nas dotrzeć?

We know the mass of the Sun

Znamy masę Słońca

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

i dzięki temu możemy wyliczyć ilość zawartych w nim fotonów.

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

Załóżmy chwilowo, że protony w Słońcu są rozłożone równomiernie,

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

średnia odległość między nimi niech wynosi 1,0 x 10^-10 metra.

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

Błądzenie losowe przez 690 tysięcy kilometrów od jądra do powierzchni Słońca

would then require 3.9 x 10^37 steps,

potrzebowałoby 3,9 x 10^37 kroków,

giving a total travel time of 400 billion years.

a całkowity czas podróży wyniósłby 400 miliardów lat.

Hmm, that can't be right.

Coś się nie zgadza.

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

Słońce ma zaledwie 4,6 miliarda lat, co poszło nie tak?

Two things:

Dwie rzeczy.

The Sun isn't actually of uniform density

Słońce nie ma stałej gęstości,

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

więc fotony ominą niektóre protony pomiędzy swoimi zderzeniami.

In actuality, a photon's energy,

Tak naprawdę energia fotonu,

which changes over the course of its journey,

zmieniająca się w trakcie jego podróży,

determines how likely it is to interact with a proton.

określa, jak zachowa się on wobec protonu.

On the density question,

Jeżeli chodzi o gęstość,

our models show that the Sun has a hot core,

nasze modele zakładają, że Słońce ma gorące jądro,

where the fusion reactions occur.

w którym zachodzą reakcje termojądrowe.

Surrounding that is the radiative zone,

Otacza je strefa promienista,

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

a następnie strefa konwektywna rozciągająca się aż do powierzchni.

The material in the core is much denser than lead,

Materiał w jądrze jest gęstszy niż ołów,

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

podczas gdy gorąca plazma przy powierzchni jest milion razy rzadsza,

with a continuum of densities in between.

z zachowaniem ciągłości pomiędzy nimi.

And here's the photon-energy relationship.

A oto relacja pomiędzy fotonem a energią.

For a photon that carries a small amount of energy,

W porównaniu do fotonu niosącego niewielki ładunek energetyczny

a proton is effectively huge,

proton jest znacznie większy,

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

więc zwiększa się prawdopodobieństwo, że odbije foton rykoszetem.

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

Sprawa wygląda odwrotnie przy wysokoenergetycznych fotonach.

Protons are effectively tiny.

Protony niewiele mogą im zrobić.

Photons start off at very high energies

Fotony startują z bardzo wysoką energią

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

w porównaniu do momentu opuszczenia powierzchni Słońca.

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

Za pomocą komputera i specjalnego modelu wnętrza Słońca

to calculate the random walk equation with these changing quantities,

obliczymy równanie błądzenia losowego przy tych zmiennych wartościach.

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

Wychodzi 170 tysięcy lat.

Future discoveries about the Sun may refine this number further,

Przyszłe odkrycia dotyczące Słońca mogą przedefiniować tę liczbę,

but for now, to the best of our understanding,

ale póki co wiedza naukowa pozwala sądzić,

the light that's hitting your eyes today

że światło wpadające dziś do naszych oczu

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

spędziło 170 tysięcy lat, przebijając się w drodze do powierzchni Słońca,

plus eight miniscule minutes in space.

plus dodatkowe osiem minutek w kosmosie.

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

Innymi słowy, ten foton zaczął podróż dwie epoki lodowcowe temu,

around the same time when humans first started wearing clothes.

mniej więcej w tym czasie, kiedy ludzie zaczęli nosić odzież.