Sunlight is way older than you think - Sten Odenwald

แสงแดดแก่กว่าที่คุณคิด - สเตน โอเดนวอลด์ (Sten Odenwald)

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

You may know that it takes light a zippy eight minutes

คุณอาจรู้ว่าแสงต้องใช้เวลาแปดนาที

to reach us from the surface of the Sun,

กว่าจะเดินทางพุ่งจากพื้นผิวดวงอาทิตย์ ตรงมาถึงเรา

so how long do you think it takes light

แล้วคุณคิดว่าแสงต้องใช้เวลาเท่าไร

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

ในการเดินทางจากแกนกลางของดวงอาทิตย์ มายังพื้นผิวของมัน

A few seconds or a minute at most?

ไม่กี่วินาที หรือนาทีเป็นอย่างมากล่ะมั้ง

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

น่าแปลกที่คำตอบคือหลายพันปี

Here's why.

นี่เป็นเหตุผลว่าทำไม

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

โฟตอนถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ ลึกลงไปในแกนกลางของดวงอาทิตย์ของเรา

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

เมื่อโฟตอนไหลออกจากแกนกลาง พวกมันทำปฏิกิริยากับสสาร และเสียพลังงาน

becoming longer wavelength forms of light.

กลายเป็นแสงที่อยู่ในรูปความยาวคลื่นที่ยาวกว่า

They start out as gamma rays in the core,

พวกมันเป็นตั้งแต่รังสีแกมม่าในแกนกลาง

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

แต่สุดท้ายเป็นรังสีเอ็กซ์, อัลตราไวโอเลต หรือแสงที่มองเห็นได้ เมื่อพวกมันเข้าใกล้พื้นผิว

However, that journey is neither simple nor direct.

อย่างไรก็ดี การเดินทางนั้น ไม่ได้เรียบง่ายหรือตรงไปตรงมา

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

เมื่อมันเกิดขึ้น แต่ละโฟตอนเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที

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

จนกระทั่งมันชนเข้ากับโปรตอน และถูกกระเจิงไปในอีกทิศทาง

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

ในแบบเดียวกับที่กระสุนกระดอนอนุภาคมีประจุ ทุกๆ อนุภาคที่มันเข้าชน

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

คำถามที่ว่าโฟตอนนี้ไปได้ไกลแค่ไหน จากแกนกลางของดวงอาทิตย์

after each collision

หลังจากการชนแต่ละครั้ง

is known as the random walk problem.

เป็นที่รู้จักกันในชื่อปัญหาการเดินอย่างสุ่ม (the random walk problem)

The answer is given by this formula:

คำตอบออกมาในรูปของสูตร:

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

ระยะทางเท่ากับขนาดก้าวคูณกับ รากของจำนวนก้าว

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

ถ้าคุณจะเดินอย่างสุ่มจากหน้าประตู

with a one meter stride each second,

โดยก้าวยาวหนึ่งเมตรต่อวินาที

it would take you a million steps and eleven days

คุณต้องเดินหนึ่งล้านก้าว และใช้เวลาสิบเอ็ดวัน

just to travel one kilometer.

เพื่อเดินทางให้ได้หนึ่งกิโลเมตร

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

แล้วโฟตอนที่ถูกสร้างขึ้นในแกนกลางดวงอาทิตย์ ใช้เวลานานเท่าไร

to reach you?

ถึงจะมาถึงคุณ

We know the mass of the Sun

เรารู้มวลของดวงอาทิตย์

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

และสามารถใช้มัน ในการคำนวณจำนวนโปรตอนในนั้น

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

ลองสมมติว่าในหนึ่งวินาที โปรตอนของดวงอาทิตย์กระจายออกไป

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

เดินทางได้เฉลี่ย 1.0 x 10^-10 เมตร

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

เพื่อเดินอย่างสุ่มให้ได้ 690,000 กิโลเมตร จากแกนกลางของพื้นผิวดวงอาทิตย์

would then require 3.9 x 10^37 steps,

จะต้องใช้ 3.9 x 10^37 ก้าว

giving a total travel time of 400 billion years.

ทำให้ใช้เวลาในการเดินทางทั้งหมด 400 พันล้านปี

Hmm, that can't be right.

อืม ไม่ถูกสิ

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

ดวงอาทิตย์มีอายุแค่ 4.6 พันล้านปีเอง แล้วเราผิดตรงไหน

Two things:

สองอย่าง:

The Sun isn't actually of uniform density

ดวงอาทิตย์จริงๆ แล้ว ไม่ได้มีความหนาแน่นเป็นเนื้อเดียว

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

และโฟตอนจะพลาดไม่ชนโปรตอนไปบ้าง

In actuality, a photon's energy,

อันที่จริง พลังงานของโฟตอน

which changes over the course of its journey,

ซึ่งเปลี่ยนตลอดการเดินทาง

determines how likely it is to interact with a proton.

กำหนดว่ามันจะมีปฏิกิริยาต่อโปรตอนอย่างไร

On the density question,

ในคำถามเกี่ยวกับความหนาแน่น

our models show that the Sun has a hot core,

แบบจำลองของเราแสดงว่า ดวงอาทิตย์มีแกนกลางที่ร้อน

where the fusion reactions occur.

ที่ซึ่งเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่น

Surrounding that is the radiative zone,

รอบๆ แกนกลางคือบริเวณที่มีรังสี

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

ตามมาด้วยบริเวณที่มีการพาความร้อน ซึ่งแผ่ไปจนถึงพื้นผิว

The material in the core is much denser than lead,

สสารในแกนกลางมีความหนาแน่นมากกว่าตะกั่ว

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

ในขณะที่พลาสม่าร้อนใกล้พื้นผิว มีความหนาแน่นน้อยกว่าเป็นล้านเท่า

with a continuum of densities in between.

มีความหนาแน่นต่อเนื่องกันในระหว่างนั้น

And here's the photon-energy relationship.

และนี่ก็คือความสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนกับพลังงาน

For a photon that carries a small amount of energy,

สำหรับโฟตอนที่มีพลังงานน้อย

a proton is effectively huge,

โปรตอนมีขนาดค่อนข้างใหญ่

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

และมันมักจะทำให้โฟตอนสะท้อน

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

และสำหรับโฟตอนที่มีพลังงานมาก จะเกิดผลตรงข้าม

Protons are effectively tiny.

โปรตอนมีขนาดค่อนข้างเล็ก

Photons start off at very high energies

โฟตอนเริ่มจากมีพลังงานสูงมาก

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

เมื่อเทียบกับเมื่อมันถูกแผ่ออกไป จากพื้นผิวของดวงอาทิตย์ในที่สุด

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

ทีนี้ เมื่อเราใช้คอมพิวเตอร์ และแบบจำลองภายในดวงอาทิตย์ที่ซับซ้อน

to calculate the random walk equation with these changing quantities,

ในการคำนวณสมการการเดินอย่างสุ่ม ด้วยปริมาณที่เปลี่ยนแปลงเหล่านี้

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

มันให้ผลออกมาดังนี้: 170,000 ปี

Future discoveries about the Sun may refine this number further,

การค้นพบในอนาคตเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ อาจปรับตัวเลขนี้ต่อไป

but for now, to the best of our understanding,

แต่สำหรับตอนนี้ เท่าที่เราเข้าใจ

the light that's hitting your eyes today

แสงที่เข้ามากระทบตาเราในวันนี้

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

ใช้เวลา 170,000 ปี สะท้อนไปมาตลอดทาง ไปยังพื้นผิวของดวงอาทิตย์

plus eight miniscule minutes in space.

รวมกับอีกแปดนาทีในอวกาศ

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

หรือพูดอีกอย่าง โฟตอนนั้น เริ่มการเดินทางตั้งแต่ยุคน้ำแข็งสองยุคก่อน

around the same time when humans first started wearing clothes.

ราวๆ ช่วงเวลาเดียวกับที่คนเริ่มที่จะนุ่งเสื้อผ้า