Isi
Matahari adalah bola hidrogen yang sangat besar sehingga tekanan gravitasi di pusat melepaskan elektron-elektron dari atom-atom hidrogen dan mendorong proton begitu erat sehingga mereka menempel satu sama lain. "Menempel" akhirnya menciptakan helium dan juga melepaskan energi dalam bentuk foton sinar gamma. Foton-foton itu menembus partikel-partikel di matahari, kehilangan energi di sepanjang jalan dan akhirnya membuat jalan keluar dari matahari sebagai sinar-x, inframerah dan cahaya tampak. Jalan dari pusat ke munculnya dari matahari membutuhkan banyak langkah dan bertahun-tahun.
Sinar gamma
Penciptaan helium dari hidrogen di inti matahari adalah proses tiga tahap yang secara langsung melepaskan satu sinar gamma dan secara tidak langsung melepaskan yang lain. Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik, seperti gelombang mikro, radio, dan gelombang cahaya, yang berarti mereka bergerak dengan kecepatan cahaya: 300.000 kilometer per detik (186.000 mil per detik). Matahari memiliki radius sekitar 700.000 kilometer (435.000 mil). Jadi Anda bisa berharap sinar gamma keluar dari matahari sekitar 2,3 detik setelah itu dibuat. Tapi itu tidak terjadi.
Tabrakan
Di inti matahari proton dan nuklei helium sangat tebal sehingga sinar gamma yang dipancarkan tidak bisa jauh sebelum diserap. Jika Anda membayangkan bahwa sinar gamma dipancarkan tepat di pusat matahari maka akan mulai menuju tepat ke permukaan. Ketika menabrak proton, hasil tabrakan adalah proton dengan energi ekstra. Proton melepaskan energi ekstra itu dengan memancarkan foton sinar gamma lain. Tapi yang ini bisa menuju ke segala arah - bahkan segera kembali dari tempat asalnya. Begitulah, dengan sinar gamma mengarah dari satu tabrakan ke tabrakan lainnya, mengubah arahnya setiap kali diserap dan dipancarkan kembali.
Jalan Acak
Bayangkan ada seorang lelaki yang sangat mabuk sehingga dia perlu memegang tiang lampu untuk berdiri. Dia ingin sampai ke tiang lampu berikutnya, hanya 10 langkah jauhnya, tetapi dia sangat mabuk sehingga dia tidak bisa berjalan dalam garis lurus. Heck, dia begitu mabuk sehingga setelah dia mengambil satu langkah, langkah selanjutnya bisa ke arah lain. Itulah yang oleh ahli fisika dan ahli matematika disebut sebagai "pemabuk jalan" atau "jalan acak". Pertanyaannya adalah, berapa lama yang dibutuhkan pria itu untuk berpindah dari satu tiang lampu ke tiang lampu berikutnya? Jawabannya adalah jika titik awal dan titik akhirnya dipisahkan oleh 10 langkah, itu akan membawanya - rata-rata - 100 langkah untuk sampai ke sana - itu 10 kuadrat. Itulah situasi yang sama yang dihadapi sinar gamma di inti matahari.
Asumsi
Ketika Anda mencoba memecahkan masalah jalan-acak, hal terpenting yang perlu Anda ketahui adalah seberapa besar langkah-langkahnya. Ada dua masalah dengan mencari tahu foton sinar gamma di bawah sinar matahari. Pertama, kondisinya tidak sama di seluruh matahari, sehingga jarak antara sinar gamma "menabrak" dengan perubahan partikel lainnya. Kedua, tidak ada yang pernah mengunjungi pusat matahari, sehingga beberapa asumsi perlu dibuat. Ada berbagai macam asumsi yang masuk akal, bervariasi dari sepersepuluh milimeter hingga sekitar satu sentimeter. Pilihan jarak ini berdampak besar pada perhitungan waktu.
Berapa Lama Dibutuhkan
Jari-jari matahari adalah 700.000 kilometer, yang merupakan 7 triliun "langkah" jika setiap langkah sepersepuluh milimeter, dan 70 miliar langkah jika setiap langkah adalah 1 sentimeter. Dari masalah berjalan-pemabuk, Anda tahu bahwa jumlah rata-rata langkah yang diperlukan untuk mendapatkan jarak tertentu sama dengan kuadrat jumlah langkah yang harus dilakukan untuk berjalan dalam garis lurus. Jadi dibutuhkan 49 triliun triliun langkah, masing-masing 0,1 milimeter dan 490 miliar triliun langkah 1 sentimeter. Waktu yang diperlukan untuk melakukan perjalanan langkah-langkah itu adalah total jarak dibagi dengan kecepatan cahaya. Jadi, jika Anda berpikir bahwa foton hanya dapat menempuh jarak 0,1 milimeter di antara tabrakan, akan diperlukan lebih dari setengah juta tahun bagi foton untuk lepas dari matahari. Jika Anda berpikir sekitar satu sentimeter, maka itu akan memakan waktu sekitar 5.000 tahun bagi foton untuk keluar dari matahari.