Die gängige Theorie besagt, dass wenn die Sonne "ausfällt", wir das Licht noch acht Minuten lang sehen würden (die Zeit, die die Photonen benötigen, um die Erde zu erreichen).
Kürzlich habe ich jedoch gelesen, dass Photonen etwa 100.000 Jahre benötigen, um die Erde zu erreichen, da die Reaktionen im Kern der Sonne stattfinden und Gammastrahlen die Sonne nicht verlassen können, ohne mit anderen Partikeln zu interagieren, im Gegensatz zu beispielsweise Neutrinos.
Ist diese Theorie richtig? Wenn der Kern der Sonne "abgeschaltet" würde, würden wir dann noch 100.000 Jahre lang Photonen (Licht) empfangen, wobei nur die Neutrinos sofort verschwinden würden?
Antworten:
Wenn die Kernfusion plötzlich im Zentrum der Sonne stoppt, dann ist die einzige eindeutige Signatur, die wir dafür haben würden, das Fehlen nachweisbarer Neutrinos, die auf der Erde etwa 8 Minuten nach dem Ende der Reaktionen eingehen. Die Sonne würde jedoch noch Dutzende von Millionen von Jahren bei ungefähr ihrer gegenwärtigen Leuchtkraft scheinen.
Die Energiequelle besteht nicht aus "gespeicherten" Photonen. Die Sonne selbst würde einfach die langsame Gravitationskontraktion wieder aufnehmen , die vor etwa 4,5 Milliarden Jahren gestoppt wurde, als die Kernreaktionsraten im Zentrum ausreichend ansteigen konnten, um die Strahlungsverluste von der Sonnenoberfläche zu decken.
Die charakteristische Zeitskala für die Kontraktion ist ungefähr was 30 Millionen Jahre beträgt. Das heißt, die Sonne verfügt über genügend Gravitationspotentialenergie, um ihre gegenwärtige Leuchtkraft für Dutzende von Millionen von Jahren bereitzustellen.τKH=GM2RL,
Währenddessen würde die Sonne ihre aktuelle Leuchtkraft annähernd beibehalten, den Radius jedoch verringern, was bedeutet, dass sich ihre Oberflächentemperatur erhöhen würde.
Wenn sich die Sonne ein paar Mal so groß wie der Jupiter zusammengezogen hätte (also etwa 30% ihres derzeitigen Radius), würde sich die Kontraktion verlangsamen, da die Elektronen im Kern entarten und der Druck mit der Dichte um mehr als erwartet ansteigt ein perfektes Gas. Die verlangsamte Kontraktion verringert die Geschwindigkeit der potentiellen Energiefreisetzung und damit die solare Leuchtkraft. Die Kontraktion setzt sich langsam fort, bis die Sonne ein paar Mal so groß ist wie die Erde wie ein heißer "weißer Zwerg", der sich über Milliarden von Jahren ohne weitere Kontraktion zu einer glühenden Asche abkühlt (siehe Was würde die Sonne?) B. so sein, als könnten Kernreaktionen nicht durch Quantentunnelung ablaufen ( für weitere Einzelheiten).
Selbst wenn Sie nicht zulassen würden, dass sich die Sonne zusammenzieht, würde es einige Zeit dauern, bis die Wärmeenergie abgestrahlt ist. Diese Zeitskala ist ungefähr was annimmt, dass die Sonne ein perfektes Gas aus Protonen plus Elektronen mit einer Durchschnittstemperatur . Nimmt man K und die aktuelle Sonnenhelligkeit, dann ist 40 Millionen Jahre.τtherm≃3kBTMmHL, T T=107 τtherm=
Auf der anderen Seite, wenn Ihr Szenario nur das Licht der Sonne ist, das nicht mehr ausgestrahlt wird, wird es auf der Erde ungefähr 8 Minuten später natürlich dunkel.
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Die "allgemeine Theorie", die Sie lesen, handelt nicht von den Prozessen, die Licht in Sternen erzeugen, sondern ist nur als Demonstration der Lichtgeschwindigkeit durch den Raum gedacht. Wenn es um das "Herunterfahren" der Sonne geht, geht es nicht um das Anhalten der Kernfusion, sondern darum, dass die Sonne als Ganzes aufhört zu scheinen. Ich bin kein Physiker, aber ich glaube nicht, dass irgendetwas dazu führen würde, dass dies plötzlich eintritt, sodass wir den Zeitunterschied von 8 Minuten messen könnten, damit die letzten Photonen die Erde erreichen.
Es ist nur ein Gedankenexperiment, bei dem eine vereinfachte Beschreibung eines unmöglichen Ereignisses verwendet wird, um auf einen anderen Prozess hinzuweisen. In diesem Modell gibt die Sonne entweder Licht ab oder nicht, und wir messen die Zeit, seit sie diesen Zustand geändert hat. Es geht uns nicht darum, was die Photonen tun, bevor sie von der Sonne ausgestrahlt werden (außer dass es wichtig ist, die Zeit zu messen, die das Licht von einer Glühbirne zurücklegt, wie der Strom erzeugt wurde, der die Birne antreibt - wir könnten das alles messen zurück zu den Dinosauriern, die sterben und schließlich zu fossilen Brennstoffen werden, die im Kraftwerk verwendet werden, oder sogar zurück zu der Sonnenenergie, die das Leben auf der Erde antreibt.
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