Contents
Năng lượng sinh ra trong lõi Mặt Trời
Hành trình bắt đầu tại lõi Mặt Trời, nơi nhiệt độ khoảng 15 triệu K.
Tại đây, các phản ứng nhiệt hạch biến hydro thành heli và giải phóng năng lượng. Một phần năng lượng xuất hiện dưới dạng bức xạ điện từ năng lượng cao, cùng với neutrino và chuyển động nhiệt của plasma.
Nhưng bức xạ không thể bay thẳng ra khỏi Mặt Trời.
"Bước đi ngẫu nhiên" trong vùng bức xạ
Bên trong Mặt Trời là plasma cực kỳ đặc và nóng.
Photon chỉ đi được một khoảng rất ngắn trước khi tương tác với vật chất. Năng lượng liên tục trải qua các quá trình:
- Hấp thụ.
- Phát xạ lại.
- Tán xạ.
- Đổi hướng.
Vì hướng truyền liên tục thay đổi, năng lượng thực hiện một quá trình giống như người say bước đi ngẫu nhiên, gọi là Random Walk.
Nếu ánh sáng có thể bay thẳng từ tâm ra bề mặt với tốc độ ánh sáng, hành trình chỉ mất hơn 2 giây. Nhưng vì quá trình khuếch tán này, năng lượng có thể mất khoảng hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn năm để đi ra các lớp ngoài. Một giá trị thường được NASA sử dụng là khoảng 170.000 năm để năng lượng bức xạ đi từ vùng lõi tới phía trên vùng bức xạ.
Không phải cùng một photon đi suốt hành trình
Đây là điểm dễ gây hiểu nhầm nhất.
Không nên tưởng tượng một photon tia gamma được sinh ra ở lõi, va chạm hàng nghìn tỷ lần rồi cuối cùng biến thành photon ánh sáng khả kiến bay tới Trái Đất.
Trong lòng Mặt Trời, photon liên tục bị hấp thụ và các photon mới lại được phát ra.
Vì vậy:
Thứ mất hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn năm để thoát ra là năng lượng, không phải một photon duy nhất.
Trong quá trình đó, năng lượng được phân phối lại giữa plasma và trường bức xạ. Đến các lớp ngoài, phổ bức xạ đã khác rất nhiều so với bức xạ năng lượng cao ở vùng lõi.
Vùng đối lưu: năng lượng được vật chất mang lên
Khi tới vùng đối lưu, bức xạ không còn là cách truyền năng lượng hiệu quả nhất.
Plasma nóng từ phía dưới nổi lên, mang năng lượng về phía bề mặt. Sau khi nguội, vật chất lại chìm xuống.
Quá trình này giống nước đang sôi trong một chiếc nồi khổng lồ và tạo nên các cấu trúc hạt quan sát được trên bề mặt Mặt Trời.
Photon cuối cùng được tự do
Khi năng lượng tới quang cầu, mật độ vật chất đã giảm đủ để photon có thể thoát khỏi Mặt Trời mà không nhanh chóng bị hấp thụ trở lại.
Đây mới là photon ánh sáng mà chúng ta có thể nhận được trên Trái Đất.
Từ lúc này, hành trình trở nên rất nhanh.
Khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời là khoảng:
150 triệu km
Với tốc độ gần:
300.000 km/s
photon chỉ cần khoảng:
8 phút 20 giây
để tới Trái Đất.
Khi photon tới Trái Đất
Sau hành trình xuyên không gian, photon có thể:
- Bị khí quyển hấp thụ hoặc tán xạ.
- Làm nóng mặt đất và đại dương.
- Được cây xanh hấp thụ để quang hợp.
- Truyền năng lượng cho pin Mặt Trời.
- Phản xạ từ một vật thể rồi đi vào mắt bạn.
Nếu photon đi vào mắt, võng mạc sẽ hấp thụ nó và chuyển thông tin ánh sáng thành tín hiệu thần kinh để não xây dựng nên hình ảnh.
Hai thang thời gian hoàn toàn khác nhau
Có thể tóm gọn hành trình của năng lượng Mặt Trời như sau:
Lõi Mặt Trời → hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn năm → bề mặt Mặt Trời → 8 phút 20 giây → Trái Đất
☀️ Vì vậy, tia nắng chạm vào da bạn vừa trẻ lại vừa cổ xưa: photon cụ thể rời bề mặt Mặt Trời chỉ hơn 8 phút trước, nhưng năng lượng mà nó mang theo bắt nguồn từ các phản ứng nhiệt hạch xảy ra sâu trong Mặt Trời từ rất lâu trước đó.
Image:Ivana Cajina
