【簡単】太陽の光が地球に届くまで|太陽核融合

【簡単】太陽の光が地球に届くまで|太陽核融合 宇宙

「太陽の光ってどのくらいで地球に届くの? 太陽ニュートリノは? 太陽の光って地球に届くまで1000万年かかるって本当? 核融合について知りたい。  物理学って何だか難しそうだな…」

こういった疑問に物理学修士&MBAの筆者が解説します。

結論

太陽の光が地球に届くまでは8分20秒ではなく、1000万年です。詳細は本記事にて解説します。

本記事の参考文献

本記事の内容

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太陽の光が地球に届くまで

太陽の光が地球に届くまでは8分20秒ではなく、1000万年です。太陽の光は水素ガスの「1.核融合」でガンマ線を発生させます。その後、「2.ガンマ線の衝突」を繰り返して最終的に私たちの目に見える可視光となるのです。ここでは「1.核融合」、「2.ガンマ線の衝突」を解説します。

1.核融合

太陽の核融合

核融合とは軽い元素がそれより重い元素に変わる際に、膨大なエネルギーを発生させる現象です。例えば太陽の中心核では、水素が激しく動き回っており、この水素(の原子核)同士が上写真のように衝突することで水素(の原子核)から重水素が生まれ、その重水素と水素が衝突することで核融合が起こり、ガンマ線という形で膨大なエネルギーを放出するのです。ちなみにガンマ線の他にもヘリウム3を放出して、ヘリウム3同士が衝突すると、最終的にヘリウム4になります。
なぜ水素から膨大なエネルギーが取り出せるかというと、アインシュタインのE=mc2という式より、質量mはエネルギーEを光速度cの乗数で生み出すことができるからなのです。例えば太陽は1秒間に50億kg軽くなることで私たちを照らしてくれています。また、たった10gの質量でも震度7の地震エネルギーを生み出すことができるのです。

2.ガンマ線の衝突

ガンマ線の衝突

重水素からできたガンマ線は数cm進むと周りのガス粒子と衝突します。その衝突を繰り返すことでガンマ線の波長はどんどん長くなっていきます。例えばガンマ線がガス粒子に衝突すると、そのガス粒子はX線を放ち、そのX線が他のガス粒子に衝突すると今度は紫外線を放ち、さらにその紫外線が他のガス粒子に衝突すると可視光を放って、その可視光が1000万年かけて太陽から脱出して、8分20秒かけて私たちの目に届くのです。

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太陽ニュートリノが地球に届くまで

太陽の中心核で水素の原子核同士が衝突すると、重水素の他にもニュートリノを放ちます。ニュートリノとは素粒子(これ以上分解できない最小物質)の仲間で、物理学4つの力(重力、電磁気力、弱い力、強い力)にほとんど作用しないため、観測が困難な物質です。このニュートリノは力にほとんど作用しないという性質のおかげで、ニュートリノはガンマ線と違い、すぐに太陽の中心から地球にやってくることができるのです。ちなみにニュートリノはニュートリノ振動という「時間が経つと別のニュートリノに変身する性質」を持っており、太陽で発生したニュートリノ(電子ニュートリノ)と地球で観測できるニュートリノ(タウニュートリノやミューニュートリノ)は違うニュートリノなのです。光の速度で動く物質は相対体性理論により、時間が流れないので変身することはありませんが、ニュートリノが変身するということはニュートリノは光の速度以下で動く、つまり質量があるということの裏付けなのです。

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