Sunlight is way older than you think - Sten Odenwald

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

You may know that it takes light a zippy eight minutes

Talvez saibam que a luz precisa de uns rápidos oito minutos

to reach us from the surface of the Sun,

desde que parte da superfície do Sol até chegar à Terra.

so how long do you think it takes light

Mas quanto tempo acham que a luz demora

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

a viajar do núcleo do Sol até à sua superfície?

A few seconds or a minute at most?

Uns segundos ou um minuto, no máximo?

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

É estranho, mas a resposta é: muitos milhares de anos.

Here's why.

A razão é esta.

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

Os fotões são produzidos pelas reações nucleares no interior do núcleo do Sol.

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

Quando os fotões saem do núcleo, interagem com a matéria e perdem energia,

becoming longer wavelength forms of light.

tornando-se em formas de luz de comprimento de onda mais longo.

They start out as gamma rays in the core,

Começam como raios gama no núcleo,

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

mas acabam como raios-X,

luz ultravioleta

ou luz visível, quando se aproximam da superfície.

However, that journey is neither simple nor direct.

No entanto, esse percurso não é simples nem direto.

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

Ao nascer, um fotão viaja a uma velocidade

de 300 000 km por segundo

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

até colidir com um protão e ser desviado noutra direção,

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

agindo como uma bala que faz ricochete em cada partícula carregada que atinge.

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

A questão de até onde esse fotão chega, desde o centro do Sol,

after each collision

depois de todas as colisões,

is known as the random walk problem.

é conhecida por problema do passeio aleatório.

The answer is given by this formula:

A resposta é dada por esta fórmula:

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

a distância é igual ao tamanho do passo vezes a raiz quadrada do número de passos.

Assim, se dermos um passeio aleatório a partir da porta da rua,

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

with a one meter stride each second,

com passos de um metro por segundo,

it would take you a million steps and eleven days

precisaremos de um milhão de passos e onze dias

just to travel one kilometer.

para percorrer um quilómetro.

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

Então, quanto tempo demora um fotão gerado no centro do Sol

to reach you?

a chegar até nós?

We know the mass of the Sun

Conhecemos a massa do Sol

e podemos usá-la para calcular o número de protões no seu interior.

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

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

Imaginemos, por instantes,

que todos os protões do Sol estão dispersos de forma regular,

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

e a distância média entre eles é de cerca de 1,0 vezes 10^-10 metros.

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

Para um passeio aleatório dos 690 000 km desde o núcleo até à superfície solar

would then require 3.9 x 10^37 steps,

seriam necessários 3,9 x 10^37 passos,

giving a total travel time of 400 billion years.

o que dá um tempo total de viagem de 400 000 milhões de anos.

Hmm, that can't be right.

Hum... não pode estar certo.

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

O Sol só tem 4600 milhões de anos, portanto, o que é que está errado?

Two things:

Duas coisas:

The Sun isn't actually of uniform density

O Sol não tem uma densidade uniforme

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

e os fotões perdem bastantes protões entre cada colisão.

In actuality, a photon's energy,

Na realidade, a energia de um fotão

which changes over the course of its journey,

que muda durante o percurso,

determines how likely it is to interact with a proton.

determina a probabilidade de interagir com um protão.

On the density question,

Quanto à questão da densidade,

our models show that the Sun has a hot core,

o nosso modelo mostra que o Sol tem um núcleo quente

where the fusion reactions occur.

onde ocorrem reações de fusão.

Surrounding that is the radiative zone,

Em volta dele há uma zona radioativa,

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

seguida pela zona de convexão que se estende até à superfície.

The material in the core is much denser than lead,

O material no núcleo é muito mais denso do que o chumbo,

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

enquanto o plasma quente superficial é um milhão de vezes menos denso,

with a continuum of densities in between.

com um contínuo de densidades no meio.

And here's the photon-energy relationship.

E esta é a relação fotão-energia.

For a photon that carries a small amount of energy,

Para um fotão que transporta uma pequena quantidade de energia,

a proton is effectively huge,

um protão é realmente enorme

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

e é muito mais provável que faça ricochetear o fotão.

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

Para um fotão de alta energia, passa-se o contrário.

Protons are effectively tiny.

Os protões são, de facto, minúsculos.

Photons start off at very high energies

Os fotões partem com energias muito altas

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

em comparação com a que têm quando aparecem à superfície do Sol.

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

Se usarmos um computador e um modelo sofisticado do interior solar

to calculate the random walk equation with these changing quantities,

para calcular o passeio aleatório com estas quantidades em mudança,

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

ele dá-nos o seguinte número:

170 000 anos.

Future discoveries about the Sun may refine this number further,

Futuras descobertas sobre o Sol poderão refinar este número

but for now, to the best of our understanding,

mas, por agora, o melhor que sabemos

the light that's hitting your eyes today

é que a luz que atinge hoje os nossos olhos

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

passou 170 000 anos a saltitar até chegar à superfície do Sol,

plus eight miniscule minutes in space.

mais oito pequenos minutos no espaço.

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

Por outras palavras, esse fotão

começou o seu percurso há duas idades do gelo

around the same time when humans first started wearing clothes.

na mesma época em que os seres humanos começaram a usar roupas