¿Por qué tarda un millón de años para que un fotón que se mueve a la velocidad de la luz alcance la superficie del sol desde su núcleo?

Debido a un par de razones:

Gravedad: cerca del núcleo, es mucho más fuerte, sin embargo, esto no tiene ese efecto mach.

Reacciones: reacciones de fusión muy violentas que tienen lugar allí, lo que conduce a interacciones con el fotón de muchas maneras diferentes.

Densidad: cerca del núcleo es muy enorme, esto conduce a enormes campos electromagnéticos que “ralentizan” el electrón.

Temperatura: cerca del núcleo es de unos 10 millones de grados Kelvin, esto conduce a un movimiento muy violento de partículas allí, que puede “absorber” fácilmente los fotones.

Materiales pesados: muy probablemente, cerca del núcleo, hay acumulación de materiales muy pesados ​​como el hierro como remanente de reacciones de fusión, que se acumulan allí debido a la gravedad.

En resumen, todos estos efectos hacen que la velocidad efectiva de los fotones sea bastante pequeña.

La línea del botón es, la velocidad habitual de la luz es de aproximadamente 300 000 km / s en el vacío, no en materiales, incluso en los cables eléctricos habituales ya es más lenta, aproximadamente 200 000 km / s, por lo que puede imaginar lo lento que será en ambiente extremo como el núcleo del sol.

Básicamente se reduce a la ruta libre media de un fotón. Dependiendo de la distancia que use, puede terminar con respuestas muy diferentes. Según la NASA, Ask the Space Scientist Archive, el camino libre medio para un fotón es de aproximadamente 1 centímetro, lo que le toma al fotón [matemáticas] 3 × 10 ^ {- 11} [/ matemáticas] segundos.

Con una trayectoria libre media de 1 centímetro y un radio de 695,700, el tiempo promedio que tarda un fotón en llegar a la superficie es de aproximadamente 4604.2 años.

[matemáticas] 695,700 km = 6,957 × 10 ^ {10} [/ matemáticas] [matemáticas] cm [/ matemáticas]

[matemática] (6.957 × 10 ^ {10}) × (3 × 10 ^ {- 11}) = 145,199,547,000 segundos [/ matemática]

[matemática] 145,199,547,000seg \ aproximadamente 4604.2 años [/ matemática]

Esta es una estimación aproximada que no tiene en cuenta la dispersión. Esta sería la cantidad de tiempo si el fotón no cambiara de dirección.

Si estuviéramos hablando del espacio vacío, ese fotón cruzaría el lapso en cuestión de segundos. Sin embargo, el núcleo del Sol está compuesto de materia densa. Un fotón puede viajar solo unos pocos angstroms antes de interactuar con un átomo y terminar siendo re-irradiado en una nueva dirección. El camino en zig-zag resultante es tan complicado que lleva el tiempo que mencionaste para llegar a la fotosfera.

No viaja en línea recta y “la velocidad de la luz” (como en el “límite de velocidad cósmica”) es realmente “la velocidad de la luz en el vacío”. La velocidad de la luz en otros materiales siempre es más lenta.