太阳光到底能照射到多远？

太阳光到底能照射到多远？

地球上得以产生形形色色的生命，最关键的因素就是地球和太阳之间的距离，正好处于适宜碳基生命存在的“宜居带”，继而奠定了适宜的温度和液态水的形成基础。经科学家计算，地球接收到的太阳辐射，仅占据太阳向外辐射总能量的22亿分之一，就是这几乎可以忽略不计的占比，造就了地球上的大千世界。

而在太阳系外围的一些行星，就没有地球这种“待遇”了，由于距离的增加，接收到的太阳辐射强度逐渐减小，表面温度不断下降，从这些行星表面如果能够观察太阳的话，太阳越来越小、光线越来越不刺眼。那么，既然太阳光的辐射强度，会随着距离的增加而减小，那么，太阳光到底能照射到多远的地方呢？

太阳光是如何产生的？

关于太阳是怎么来的问题，相信大家都非常清楚了，简单地说就是在上一任大质量恒星在发生超新星爆发之后，所释放出来的众多星际物质，在漫长的岁月里，依靠引力扰动等内外作用，使星际物质慢慢聚集并围绕核心开始旋转，当吸聚的物质规模达到一定程度以后，内核的高温高压环境，推动量子隧穿效应几率的增加，从而激发了氢核聚变的链式反应序幕，4个氢原子聚合成1个氦原子，并释放出伽马射线、中微子和一定能量。

其中，不得不说上述历程中释放出的伽马射线，它的载体是光子，光子由于静止质量为0，所以一经产生，其运动速度就到了光速。可是，由于这些核聚变反应是在太阳的内核区完成的，那里的温度和压力高得离谱，物质密度极高，主要是由一些自由原子和电子构成的等离子态环境。光子形成以后，由于携带的能量很高，便会在极短极短的时间内被周围的物质所阻挡、碰撞或者吸收。

被吸收的能量此时会转移到等离子体物质中，然后重新激发出新的光子，每经过一轮的这种吸收、释放的过程，光子所携带的能量都要比原先要减少一些。光子在太阳内部的运动过程，可以用“无头苍蝇”一样，来回乱撞，一般都需要经过几万年十几万年才能“捱到”太阳的表层。

不同经历的光子，最后所携带的能量都会有所不同，因此，从太阳表层所发出的光线，既包含着能量很高的伽马射线（非常幸运的光子，被吸收的次数很少），也包含着能量很低的无线电波（能量几乎全部在太阳内部消耗完了），共同形成了由不同波段（频率）所组成的复合太阳光线。

宇宙中第一缕“阳光”

太阳50亿岁的年龄，与宇宙的年龄相比，还显得非常“年轻”。在19世纪20年代，美国科学家哈勃通过太空望远镜，观测到一个很有意思的现象，那就是来自遥远星系所发出的光谱，有明显的向红端移动的情况，依据开普勒定律，表明被观测目标与观测者之间的距离正在被拉大。在此基础上，啥勃提出了一个定律（哈勃定律），即目标星系退行地球的速度，和它与地球之间的距离成正比关系，这个线性正比常数后来被命名为哈勃常数。

2013年，欧洲航天局利用普朗克卫星，通过精密测量得出的哈勃常数值为67.8（km/s）/百万秒差距，代表着距离地球326万光年的星体，其相对于地球的退行速度为每秒67.8公里。

哈勃提出的宇宙膨胀猜想，后来科学家们通过大量的观测和研究结论，均加以了证实。而且，科学家们还利用宇宙膨胀事实进行反推，同时结合宇宙微波背景辐射的相关观测情况，提出现有宇宙是在138亿年前，通过一个体积无限小、质量无限大的“奇点”爆炸而来。

在爆炸之后的一个普朗克时间内，就以极其巨大的能量推动了宇宙空间的膨胀，20分钟后几乎达到现有宇宙的空间级别，在大爆炸38万年之后，随着空间温度的下降，宇宙中第一批自由原子才开始形成，逐渐形在了宇宙星云团，光线才从此前的一片“等离子粥”混沌状态逃离出去，“光子退耦”的产生，使得宇宙中第一缕光线正式向外释放出去。

太阳光能传多远？

光线作为一种电磁波，在真空中的传播速度即是光速，而且会一直以这个速度向远方传递。只有受到星际物质的阻挡，比如星际气体、尘埃、星体等，都会吸收一部分光线的能量，有些光线因此而发生了衰减，有些光线则会完全消失，其中的能量转化为吸收物体的内能。但是，宇宙中物质的密度太低了，在绝大多数区域每立方米的空间，仅包含着不到10个氢原子，在这样的宇宙环境中，光线在传播时，虽然能量会有所衰减，但是仍然会支撑着传递到很远的地方。

目前，科学家们用电磁波的方式所能观测到的遥远星系，普遍都是在130亿光年以内，如果距离再远，那就只能射电望远镜了，再增加距离的话，光线的衰减已经完全融入到宇宙微波背景辐射里了，再用电磁波探测的方式已经无能为力，只能寄希望于引力波进行探测了。因为在奇点大爆炸理论中，在奇点发生大爆炸的一个普朗克时间内，引力就已经率先分离出去了，通过应用引力波探测的方法，可以窥探出更加遥远的空间，也就代表着更加接近宇宙诞生时的“声音”。

从我们目前所能探测到的恒星光线最远距离，我们差不多可以推测太阳光能够传播到136亿光年外（目前太阳寿命46亿年，理论上太阳光线现在只传播到46亿光年处）。而通过哈勃常数进行推算，在距离太阳144亿光年处，宇宙膨胀的速度就会与光线的传播速度相同。所以，现在距离太阳超过144亿光年的区域，永远也接收不到来自太阳的光线了。

我们离太阳大约1.5亿公里，太阳光传播到地球上需要8.3分钟。在地球上，我们可以看到明媚的阳光。但太阳光不止照射到了地球上，而且还散播到太阳系的各个地方，乃至遥远的宇宙。

那么，太阳光能够照射到多远的地方呢？

太阳光的来源

太阳诞生于46亿年前的太阳星云，这些星云主要来自于宇宙早期合成的氢和氦，还有很小的一部分来自于上一代大质量恒星的超新星爆发。太阳形成之后，核心区域一直在进行氢核聚变，从而产生大量的能量，这些能量以伽马射线和中微子的形式被辐射出去。

由于太阳内部的密度非常高，核心区域产生的伽马光子无法径直传播到太阳表面。经过与各种氢原子核的持续碰撞之后，光子抵达太阳表面需要成千上万年的时间，尽管直线距离只有大约3光秒。

太阳的亮度

太阳光发射出去之后，它们会以光速在宇宙空间中传播。在距离太阳越远的地方，看到的太阳会越暗，因为光的强度反比于距离平方。如果在距离太阳30天文单位的海王星上用肉眼看太阳，只能看到一个亮点，其亮度大约是满月的390倍。

如果在距离太阳56光年之处，太阳将会暗淡到肉眼不可见（虽然人类没去过这么远的地方）。不过，这并不意味着太阳光传播到那里就消失了，只是人眼无法感知到很暗的光。但借助天文望远镜，很容易就能看到太阳。

太阳光的传播距离

太阳发出去的光只要没有遇到东西被吸收，它们就不会消失在宇宙中，而是会一直在空间中以光速传播。宇宙空间几乎是空的，绝大部分太阳光都不会被物质吸收。有些太阳光即便被物质吸收，它们又会被再释放出来，并且损耗掉一些能量。例如，地球上的物体以及地球本身都会吸收太阳光，并且也会释放出一些太阳光，这就是我们所看到的反光。

虽然产生光需要消耗能量，但光的前进无需动力，因为光子的静质量为零，它们的传播不需要消耗能量。光的传播也无需介质，因为它们本质上是不断交替变化的电场和磁场，电磁场能够存在于空间中，不依赖于介质。

因此，大部分的太阳光可以在宇宙中不断前进。由于太阳在46亿年前诞生，所以最早的太阳光已经以光速传播了46亿光年。只是经过遥远距离的传播之后，太阳光的强度会极度衰减，难以从背景噪音中被分辨出来。另外，引力也以光速传播，所以太阳的引力目前最远可以作用到46亿光年之外。

如果46亿光年外的星系上有先进的外星文明，他们有能力聚集到极其微弱的太阳光，他们就能看到46亿年前的太阳。因为太阳在46亿年前发出的光抵达了那里，接收到这些光就能看到太阳的过去。

随着时间的推移，太阳光会继续在宇宙中传播。如果宇宙未来的时间是无限的，宇宙空间不会消失，那么，太阳光的照射距离也将会是无限的。就目前来看，空间在超光速膨胀，这意味着时间再多，太阳光也无法照射到宇宙中的每一个角落。

照射最远的光

由于光速是有限且是一个常数，那么，能够照射到最远距离的光，就是宇宙中最古老的光。宇宙在138亿年前形成，但致密的早期宇宙并没有自由光子。一直到宇宙诞生38万年后，自由光子才开始散播到宇宙中。

如今，这些古老的光子已经在宇宙中传播了大约138亿光年。它们还能被探测到，只是因为空间膨胀，使其变为肉眼不可见的微波，它们被称为宇宙微波背景辐射，这是宇宙大爆炸的一大关键证据。

太阳光到底能照射到多远？

天文上从来都不用光能照射多远来形容一个天体！就像不用看多远来形容一具望远镜的性能！因为这两个都无法表示出天体和望远镜的特性！形容一颗天体，在星图中我们会用不同大小的斑点来表示星等差异，也许更详细的资料中会有恒星的绝对星等、距离以及光谱等参数，能照射多远是不会出现的，从理论上看，如果没有遮挡的话，恒星的光子一直可以运动到宇宙的尽头，也就是空间和时间最前沿的区域，直到混沌阻挡了前进的脚步，但理论上宇宙却是无限大的！

只要望远镜口径足够大，那么就能收集更多的更遥远的天体的光线，而得以在CCD上留下踪影让我们认为那个不是噪点，而是实实在在存在的星点！不过要说明一下的是，太阳诞生也就50亿年左右，简单的说太阳诞生刹那的光子到现在为止也就到了46亿光年以外！

看起来宇宙也确实够大，太阳光也就走了部分宇宙而已，要知道它可是在将近50亿年前出发的！但我们要说明一下的是太阳光真的有传播极限，为什么呢？因为宇宙正在加速膨胀，这个膨胀的速率约为68.7KM/S/MPC，即宇宙在百万秒差距（约326万光年）的距离上，膨胀速度增加68.7KM/S，简单的计算下，宇宙大约在144亿光年外膨胀速度就超过了光速！但其实宇宙在134亿光年后其光谱频移就到了红外波段，136亿光年后光学望远镜已经无能为力，但最终连射电望远镜也只能徒劳无功，因为宇宙的真相在微波背景辐射之后，终极的秘密需要用引力波来探测！

所以真正意义上的“光”确实是有极限的，因为最终所谓的光探测上将不会再有建树，比较近的未来是红外波段，所以詹姆斯韦伯的主镜是镀金的，稍远的未来是微波射电波段，更远的未来只能去月面建立低频射电波段，更遥远的未来那么只能是引力波，因为我们已经追到了宇宙时空界限的脚后跟，所有手段都已经失效了，唯有引力波！

回到标题，太阳光能传多远？46亿光年而已！可观测宇宙有多大？930亿光年！太阳光永远都追不上宇宙膨胀的脚步，因为宇宙在144亿光年外膨胀速度超过了光速！

太阳和地球，它们是两颗完全不在一个等级的宇宙天体，而太阳每一秒都在向着地球辐射着能量和光。它给予了地球上所有生命所需要的能量，那么，你知道你所看到的太阳光子是多少年前产生的吗？

对于我们如今所感受的太阳光，它可能产生于十万年前，乃至数百万年前，那么，为什么十万年前，乃至数百万年前产生的光子，却直到现在，才到达我们的地球呢？

如今我们已经知道，太阳非常大，大到可以装下130万颗地球，而太阳距离我们地球大约有1.5亿公里，因此，当一个光子从太阳表面出发，当它路过黑暗而又冰冷的宇宙空间，最终到达地球时，大约需要8分18秒的时间。

那么仅仅如此吗？当然不是，太阳之所以能够发出光和热，这是因为来自于它中心的核聚变。当太阳深处的核融合反应产生了光子，一个光子就开始了自己一生的路程。

当这个光子向外面行进的时候，它和物质发生交互作用，并失去能量，成为波长更长的光，它们一开始在太阳的核心中是高能的伽马射线，但在接近表面的时候，它们就变成了X射线、紫外线或可见光。

这个过程并不是如同光在真空中按照直线传播一样，而是一个光子与太阳中的一个质子发生碰撞之后，便会改变自己的方向，继续与下一个质子相撞。因此，一个光子从太阳的核心想要到达太阳的表面，并不是一件容易的事。它花费了大量时间消耗在与质子的纠缠中，从而导致很久以前产生的光子一直在太阳内部运动。

那么是否有一个固定的时间呢？当然没有，因为在太阳的内部，质子并不是均匀分布的，而且每进行一次能量交换，释放出来的光子方向也是随机的。因此，一个光子从太阳核心诞生的那一刻开始，它或许需要数万年、数百万年，乃至数亿年，才能到达太阳表面。

而在这个漫长的能量交换过程中，它的能量也在不断降低，也就变成了我们前面所说的X射线、紫外线或可见光。

当一个光子经过了漫长的岁月到达太阳表面之后，它再也没有任何物质可以阻挡它的脚步，它会以大约每秒30万公里的速度，向着宇宙空间飞跃而去，其中很小的一部分会携带着光明和能量，最终到达我们的地球，成为地球生命最重要的能量来源。

而此时，当你看见外面的太阳或者月亮时，你应该感叹宇宙的神奇，你眼前所看到的光，它是来自数十万年前，乃至数百万年前的访客，而那时候的你，又是什么呢？或许，我们要多晒点阳光，毕竟这些太阳光都是有着好几百万年历史的。

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