太陽の誕生｜太陽光はどれぐらいの時間をかけて地球に届くか

宇宙のはじまりと元素の誕生

　地球にもっともたくさん降り注ぐ光は太陽光です。太陽はどのように生まれ、太陽でどのようにして光が生まれるのか考えてみましょう。

　宇宙が誕生したときにできた水素やヘリウムのガスは宇宙誕生から1～2億年後までには宇宙空間にほぼ均等に広がっていました。

銀河のもとが生まれる

　やがて、これらのガスは自身の質量によって集まりだし、宇宙空間に密度の高いところと低いところができました。密度の高いところは銀河のもとになり、宇宙空間にたくさんの銀河のもとが誕生しました。

恒星の誕生

　銀河のもとの中でガスは雲のように集まっていました。この雲はガスの質量によって収縮し、塊のようになっていきました。ガスがどんどん圧縮して密度が高くなると、塊の中心温度もどんどん上昇していきました。すると、ガスの塊の中で高温によって原子が電離し、質量の軽い電子がはじき飛ばされ電子と原子核が分離しました。原子核と電子はバラバラになり、質量の大きい原子核だけが残りました。この原子核の塊はさらに温度を上げ、やがて核融合を起こすようになりました。原子核の塊は核融合によって光を放つようになり恒星として輝き始めましたこのようにして宇宙にたくさんの銀河と恒星が生まれました。

太陽の誕生

　宇宙が誕生してから90億年ほどたった頃、銀河系のどこかでひとつの恒星がその一生を終えて超新星爆発しました。爆発した恒星は宇宙空間にたくさんの元素を放出しました。放出された元素は宇宙に存在していたガスやチリと一緒に集まりだし、やがて新しい塊となりました。この塊が太陽のもと、すなわち原始太陽系星雲です。太陽のもとができるプロセスは上述の恒星ができるプロセスと同じです。太陽はやがて核融合を引き起こし恒星となりました。

原始太陽

太陽光の放出と地球への到達

　太陽光は太陽の中心で生じている核融合で生み出されます。太陽の中心で生まれた光は太陽の内部を通って太陽の表面から出てきます。この過程で光は太陽内部に存在するたくさんの電子と相互作用しますが電子は光を吸収したり、再放出したりします。

　太陽の中心で生まれた光は、すぐに外へ出られるわけではありません。たくさんの電子が光の吸収・再放出を繰り返しながら、光を太陽の中心から表面の方へ受け渡していきますが、電子が光子を放出する方向はバラバラなため、光はさまざまな方向へランダムウォークするように太陽内部を進みます。

　そのため、太陽の中心で生まれた光が太陽の表面から出て来るまでには数十万年から数百万年かかります。そしてようやく太陽表面に到達した光は約8分で地球に届きます。いま私たちの地球に降り注いでいる太陽光は人類の祖先がアフリカで登場するよりもずっと昔に太陽の中心で生まれたものです。

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