Tegye fel a kezét aki valaha belegondolt, hogy mennyi idő alatt jut el a napfény a Naptól az arcunkig. Pár másodperc? Esetleg egy-két perc? Egyik sem: nagyjából nyolc percbe telik a fénynek az út. Oké, ez talán még rémlik fizikaóráról, amikor a fénysebességről volt szó. Lépjünk szintet:

Ezt a NASA csillagásza, Dr. Sten Odenwald a HuffPostban fejtette ki, a cikkét a TED átvette animált videó formájában is:

A napfényt alkotó fotonok a Nap magjában folyó nukleáris reakciók melléktermékei. Ahogy megindulnak a Nap felszíne felé, összeütköznek a csillagban található anyaggal, ami miatt elveszítik az energiájuk egy részét, és megnyúlik a hullámhosszuk. Eredetileg gamma-sugarakként indulnak (hullámhossz: 10^-12 méter), de annyit ütköznek menet közben, hogy a felszínre már röntgen- (10^-10 méter) és ultraibolya (10^-8 méter) sugárzásként, valamint általunk is látható fényként (0,5*10^-6) érnek fel.

A fotonok 300 ezer km/s-os sebességgel száguldanak, és folyton protonoknak mennek neki, míg a sok ütközés végén gyakorlatilag kiflippereznek a Nap magjából. Ahhoz, hogy kiszámoljuk, mennyi időt vesz igénybe, hogy egy foton eljusson a felszínre a véletlen bolyongás (random walk) megoldását ajánlják a fizikusok. Eszerint távolság = egy lépés hossza × √lépések száma.

Tehát ha például séta közben mindig véletlenszerű irányba másodpercenként egyet lépünk, akkor 1 millió lépésbe és 11 napba kerül, hogy megtegyünk egy kilométert (amihez egy embernek egyébként átlagosan 12 perc kell).

A Nap tömege 1,99×10³⁰ kg, amiből kiszámolták, hogy 1,0×10⁵⁷ darab proton található benne. Szerencsére a protonok nem szabályosan helyezkednek el (akkor 39×10³⁷ lépésbe, azaz 400 milliárd évbe kerülne egy fotonnak eljutni a felszínig). A Nap sűrűsége nem azonos minden pontján, belülről kifelé egyre kevésbé sűrűn van megtömve protonokkal. Egy kis energiájú foton könnyebben lepattan egy protonról, de a magból induló fotonok még nagy energiájúak, így az útjuk elején kevesebb protonba ütköznek.

A 170 ezer évet, mint végeredményt egy számítógép dobta ki egy részletesen kidolgozott Nap-modell és a véletlenszerű séta megoldóképlete alapján. A körülöttünk suhanó fotonok tehát két jégkorszakkal ezelőtt kezdték meg útjukat, nagyjából akkor mikor az ember először elgondolkodott: mi lenne, ha belebújnék a vacsorám bőrébe?

(Borítókép: A fotón a csillag 19 ezerszer 10 ezer kilométeres szelete látható, amelyen apró kis sejtekhez hasonlóan kavarog a szuperforró plazma. Fotó: NSO)