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¿Por qué a un fotón le cuesta 100 mil años viajar del centro del Sol a su superficie y sólo 8 minutos en llegar a la Tierra?

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A un fotón le cuesta hasta 100 mil años viajar del centro del Sol a su superficie y sólo algo más de 8 minutos en llegar a la Tierra. Esto es así porque dentro del Sol los fotones que se producen impactan constantemente con los átomos de su entorno. Tras cada impacto los fotones son absorbidos y reemitidos en una dirección diferente.

De este modo, un fotón producido en el núcleo solar ha de viajar 696 mil kilómetros realizando miles de quiebros hasta alcanzar la fotosfera, lo que puede llevarle miles de años. Sin embargo, una vez abandonada la superficie solar, el fotón cruzará el espacio a su velocidad máxima(300 mil kilómetros por segundo) alcanzando nuestro planeta en apenas 8 minutos y 19 segundos.

La densidad del núcleo del Sol es increíblemente alta, 150 veces mayor que el agua. Entonces, todos los átomos están apiñados entre sí.

Veamos un par de átomos de hidrógeno que se fusionaron para formar un átomo de helio y liberaron mucha energía en forma de rayos gamma. Los rayos gamma pueden viajar solo unos pocos milímetros, antes de que un átomo los absorba y luego se vuelvan a irradiar.

Una y otra vez, se absorben y luego se vuelven a irradiar. Entonces, muy lentamente, los rayos gamma que han sido generados por la combustión nuclear se abren camino hacia arriba desde el núcleo denso.

Después de miles y miles de años, se abren camino hacia lo que se llama la «zona radiativa». La zona radiativa es enorme, como se puede ver en la gráfica.

Se llama zona radiativa porque aquí la energía viaja por radiación. Los rayos gamma todavía se absorben y se vuelven a irradiar, pero cada vez se vuelven a irradiar a longitudes de onda más largas.

Gradualmente se convierten de rayos gamma a luz visible. La temperatura en la zona radiativa es de alrededor de 7 millones de ° C (grados centígrados) cerca del fondo y de unos 2 millones de ° C cerca de la parte superior.

Por encima de la zona radiativa, en el 30% superior del radio del Sol, se encuentra la zona convectiva. Se llama «zona convectiva», porque la energía se convence o se transporta mediante la materia en movimiento, al igual que el agua que sube en la olla de la estufa transporta energía térmica.

Veamos un fotón, muchos miles de años después de que se formó por primera vez en el núcleo del Sol, cuando entra en la zona convectiva. El fotón de rayos gamma calienta el «gas» en la zona convectiva. El gas está muy caliente, pero no lo suficientemente caliente como para volver a irradiar la energía.

En cambio, el gas caliente se eleva y lleva la energía consigo. Transporta energía (como dije antes) de la misma manera que el agua en una olla en la estufa transporta calor, con la materia caliente subiendo y saliendo a la superficie, extendiéndose hacia un lado, enfriándose y luego hundiéndose nuevamente.

Con el telescopio correcto, se pueden ver patrones de «ebullición» en la superficie del Sol.

Más profundo debajo de la superficie, hay «células» o celdas gigantes llamadas «supergránulos«. Llevan este gas caliente hacia la superficie, luego hacia los lados y luego lo vuelven a bajar.Estos supergránulos tienen alrededor de 30 mil kilómetros de diámetro (unas 2.5 veces más grandes que la Tierra), unos 10 mil kilómetros de profundidad y duran unos 2 días.El gas caliente sube, cruza y desciende bastante «lentamente», sólo alrededor de medio kilómetro por segundo.

Pero justo debajo de la superficie, los supergránulos se descomponen en pequeños gránulos bebé. Una vez más, en estos gránulos, el gas se eleva, se esparce hacia los lados y luego se hunde como agua en la olla burbujeante, pero a unos 2 kilómetros por segundo.Los gránulos bebé tienen unos mil kilómetros de diámetro y hay millones y millones de ellos que cubren la superficie del Sol.

Tienen unos 300 kilómetros de profundidad. Estos gránulos viven una media de ocho a 20 minutos. Los gránulos están más calientes en el centro y más fríos en los bordes, pero la temperatura media en la superficie es de alrededor de 5 mil 500 ° C.

Los fotones de energía finalmente, después de 100 mil años, han llegado al final de su viaje dentro del Sol. Ahora han llegado a una zona transparente a la luz. Los fotones escapan al espacio y viajan a la velocidad clásica de la luz, alrededor de 300 mil kilómetros por segundo.

La misma superficie del Sol se llama «fotosfera», porque de ahí es de donde han escapado los fotones.

Entonces, entretanto que en ocho minutos, un fotón de luz puede viajar los 150 millones de kilómetros del Sol a la Tierra, en ese mismo tiempo, un rayo gamma en el núcleo del Sol viajará solo unos 13 centímetros. Esa es una tasa de entrega bastante lenta. 😊

A pesar de todo su espectáculo llamativo en la superficie, en el fondo el Sol parecería ser un poco vago …

Fuente: «Sun Makes Slow Light» (El Sol hace luz lenta, del Dr. Karl Kruszelnicki, Diario ABC Ciencia, de Australia).

ABC, Gato astronauta

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