这个问题的背后意义是对太阳系的尺度有一个直观的认识,切实感受到它的辽远!
但这个问题根本不在你打开了手电,光子能不能跑出太阳系,而在于为什么我们能够看到灯光在我们眼前瞬间亮起?
正如我们拿着灯笼走在茫茫大雾中,看到的唯有灯光,但那灯光能照亮前方吗?
如果说灯光照亮了前方只是一个形式上的说法,因为我们能够看到的光都是在瞬间发出的,与其说是照亮前方不如说是在创造一个特效!
那么它为什么能在我们眼前瞬间亮起呢?
这就要说它眼前是一个黑洞!
手电光是一种电磁波,是一种能够在真空中传播的电磁波,其速度是最快的,但它确实有一些奇怪的地方,那就是它的速度会随着惯性参照系的变化而发生改变,但不管怎样,它都应该是一种能够在真空中传播且速度极其快的电磁波!
如果你拿着一台高清CCD摄像机,它能够捕捉到光线的瞬间变化,但对于人眼来说就不是那么回事了,它的感光传感器相当于是摄像机中的镜头,是一种特殊的物质结构,它不能以电磁波的方式直接接收外部光信号,而需要借助视锥细胞这样的中间物质进行转换,然后传输到大脑中形成图像,但这个过程并不是瞬间完成的,而是有一个传导时间!
回到手电上来,当我们打开手电时,灯泡内的电磁波包含着大量的光子,当开关打开时,它们好像是被一股无形的劲风吹动一样,瞬间涌向四方,无论你的手电瞬间扩张成一个球体还是立方体,无论你的手电是正方体还是长方体,它的光线都会在第一时间出现,但这并不是说它能够形成一个球体,而是在遇到障碍之前会形成一个圆锥体,这个圆锥体的顶端处就是它的光锥顶点,或者说是它的阴影边界!
这个圆锥体的体积是会发生变化的,因为光是会弯折的,因此它的边缘也会随着太阳系的运动而发生变化,但它最大的范围是从地球到太阳系边界的距离,大约是1光年!
那么太阳系究竟有多大呢?
我们用什么来衡量它的大小呢?
01、太阳系的界限。对于这个问题,我想大家都是心知肚明的,它无非就是地球,太阳,九大行星及其卫星,还有一些类行星天体以及一些散射冰块等等,但除此之外还有一些古怪的东西,比如我们一直没有看到过,但却一直能够影响我们的:奥尔特云!
它的名字来自于它的发现者,虽然它的存在是一种假设,但它却是一种有意义的假设,那就是它为我们解释了一些行星间的奇怪现象,它解释了为什么有那么多的彗星离奇的出现在我们太阳系中心附近,但我们从未看到过它们!
这是一个非常关键的问题,因为它让我们对太阳系的边界有了一个直观的认识,但这个边界并不是划在哪个地方,而是划在哪个时间段,不要忘记了奥尔特云是一个假设,根据它所能够解释的现象来考量,太阳系的边界可以是日球层,也可以是奥尔特云,更或者是一个更加遥远的地方,但大家都认为,在我们的想像中,太阳系的边界是奥尔特云!
那么日球层的位置在哪里?
简单来讲就是太阳的外大气层,但这个层次并不是一个固定的地方,它的位置是会发生变化的,因为太阳会经历周期性活动,比如太阳黑子,日冕以及太阳风等,但要说它最远的位置,那就是100个天文单位处,也就是地球到太阳的平均距离的一百倍!
但它离得这么远,光还需要花费多久的时间?
02、光的时速。未来的科技发展可能会让我们的生活变得更加便利,但不要忘记了我们的生活是建立在科学基础上的,而科学是建立在观测与实验之上的,而观测与实验又需要时间,因此我们能够预见到一些科学发展,但却无从预见它的具体发展轨迹!
轻轻的一个麦粒,轻轻的一个红豆,但谁又能够想到它们在适宜的环境下会迅速的发芽生长,并最终变成一颗赖以生存的大树呢?
这就好比光照射到大气层后,通过折射与散射的方式将光传播到每一个角落,无论是白昼还是黑夜,都是有光的,当有人提出要用光去测量地球到月球的平均距离时,人们开始感到兴奋,因为这个问题不仅解决了一个难题,还为我们提供了一个测量工具,但遗憾的是,光并不是那么精准的测量工具,因为它的速度是有极限的!
它的速度是极限的,但绝对不是最慢的,事实上,它是最快的,就好像星际飞船一样,但它与星际飞船又不尽相同,因为它是一种电磁波,是一种能够在真空中传播的物质,因此它的速度是不会发生变化的,它的速度是每秒300,000公里!
听起来很快,但尽管如此,它仍然需要将近8分钟的时间才能够到达地球,因此我们常说,当我们看到太阳升起时,那代表的不是它现在才升起,而是它8分钟前升起了!
当它到达月球时,也会花费将近1秒的时间,但这只是一个理想状态,因为它们之间的距离是会发生变化的,那么它到达地球与月球的时间是会发生变化的,那么光到达太阳系的边界需要多久的时间呢?
03、手电光跑出太阳系。光有多快就不用说了,那么太阳系有多大呢?
除了日球层还有其他的标准吗?
当然有,它最远的标准就是奥尔特云,这是一种假设,但却是一种极具说服力的假设,因为它能够解释一些很奇怪的现象,它的范围大约是1光年!
那么光从太阳至奥尔特云需要花费多久的时间呢?
大致上来说是半年的时间,也就是说,当你打开手电时,光需要在未来的半年内才能够到达太阳系的边界,那么回到问题的本质,为什么你打开手电后它能够瞬间亮起呢?
因为在它前方有一个黑洞,这个黑洞可以是一个人或者一只狗,也可以是一块墙或者一根树枝,总之只要有一个障碍物,那么它就会在它前方形成一个圆锥体,当它离开电磁波的介质时,它就会在介质的界面处产生一个光锥!