كم تستغرق رحلة أشعة الشمس حتى تصل إلى الأرض؟

كم يستغرق ضوء الشمس للوصول إلى الأرض؟ قد يبدو هذا السؤال غريبا في البداية، ولكن عند التفكير فيه، ستجد أنه من الواضح أن ضوء الشمس يسافر بسرعة الضوء، وينطلق الفوتونات بسرعة الضوء من سطح الشمس ليسافروا عبر الفراغ الكوني حتى يصلوا إلى أعيننا.

مسافة أشعة الشمس للأرض

باختصار، فإن أشعة الشمس تستغرق في المتوسط 8 دقائق و20 ثانية للوصول من الشمس إلى الأرض، ويعود السبب إلى أن الضوء، مثل أي شيء آخر، يحتاج إلى وقت لقطع مسافة معينة.

يأتي دور الرياضيات في هذا الأمر، حيث يبعد موقع الأرض عن الشمس بحوالي 150 مليون كيلومتر، وتصل سرعة الضوء إلى 300000 كيلومتر في الثانية، وبقسمة المسافة على السرعة، يتبين أن الزمن يبلغ 500 ثانية، أو 8 دقائق و 20 ثانية. وباستخدام قانون الزمن، يمكن الوصول إلى النتيجة التالية:

الزمن = المسافة/ السرعة

فإن:

150.000.000/ 300.000= 500

يحتاج الضوء ٥٠٠ ثانية للوصول إلى سطح الأرض، وهذا يعادل ثماني دقائق وعشرون ثانية. وبالتالي، يكون المسافة بين الأرض والشمس تقريبا ثماني دقائق ضوئية.

إذا اختفت الشمس فجأة من الكون (وهذا غير محتمل)، فسيستغرق الأمر أكثر من 8 دقائق لمعرفة ذلك.

ومع ذلك، يجب تذكر أن الأرض تتبع مدارًا بيضاويًا حول الشمس، ويتراوح ذلك المدار بين 147 مليون و152 مليون كيلومترًا، مما يجعل الوقت الذي يستغرقه الضوء من الشمس للوصول إلى الأرض في أقرب نقطة لها هو 490 ثانية فقط، وفي أقصى نقطة يستغرق رحلة أشعة الشمس 507 ثانية.

لكن ربما تصبح قصة الضوء أكثر إثارة للاهتمام، عندما تفكر في الرحلة التي يقوم بها الضوء داخل الشمس. فإذا كنت تعلم أن الفوتونات يتم إنشاؤها بواسطة تفاعلات الاندماج داخل قلب الشمس. وأن هذه الإشعاعات مثل إشعاع جاما تنبعث وتُمتص عدة مرات في المنطقة المشعة للشمس، وتتجول داخل النجم الهائل قبل أن تصل أخيرًا إلى السطح.

فما قد لا تعرفه، هو أن هذه الفوتونات التي تصيب مقل عينيك قد تم إنشاؤها فعليًا منذ عشرات الآلاف من السنين، يبدؤون كإشعاع جاما، ثم يصبحون فوتونات في انتظار إطلاقها داخل النجم العملاق، ويبلغ قطرها 109 أضعاف مساحة الأرض ، لكن بمجرد هروبها من السطح، لم تستغرق هذه الفوتونات سوى 8 دقائق فقط لتقطع مسافة شاسعة من الشمس إلى الأرض.

وقت وصول الضوء للكواكب 

يستغرق الضوء حوالي 3 دقائق للوصول إلى كوكب عطارد، بينما يستغرق حوالي 4 ساعات وربع للوصول إلى كوكب نبتون. وبالنسبة لكوكب بلوتو، يستغرق ضوء الشمس خمس ساعات ونصف للوصول إلى سطحه، ولو اختفت الشمس فجأة، فسيستمر هذا الكوكب في تلقي ضوء الشمس لمدة خمس ساعات ونصف. ويستغرق وصول ضوئه إلى سطح الأرض حوالي 434 سنة، وهذا ما يعرف باسم “نجم الشمال”، وعندما ننظر إليه، نراه كما كان منذ 434 سنة، وربما اختفى الآن، وما نراه هو الإشعاعات التي تنبعث منه منذ زمن بعيد. وبالنسبة لبقية الكواكب، فإن سرعة الضوء ثابتة، ولكن المسافة التي يقطعها تلك الأشعة هي التي تتحكم في الوقت الذي يستغرقه وصولها.

على الرغم من عدم وجود أي شيء في الفضاء يمنع ضوء الشمس من الانتشار بلا حدود، إلا أن عمر الشمس علميا يبلغ 4.5 مليار سنة فقط، لذلك يمكن أن يصل ضوءها إلى مسافة تبلغ 4.5 مليار سنة ضوئية فقط من الأرض في الوقت الحالي. ومع ذلك، لا يوجد أي شيء يمنع انتشار هذا الضوء إلى الخارج بلا حدود مع مرور الوقت.

بالإضافة إلى ذلك، هناك مجرات تقع على بعد ملايين السنين، وهذا يعني أن الضوء الذي نراه منها قد غادر سطح تلك النجوم منذ ملايين السنين، وعلى سبيل المثال، تقع المجرة M109 على بعد حوالي 83.5 مليون سنة ضوئية.

هذا يعني أنه إذا كان هناك أشخاص يعيشون في تلك المجرات، ولديهم تلسكوبات قوية كافية، فسيرون الأرض كما كانت في الماضي، وربما سيرون الديناصورات تمشي على سطحها.

ماذا لو كان الضوء يسافر بنفس السرعة التي نسافر بها؟

بالطبع كلما كان الشيء يتحرك بسرعة أكبر فإنه سيستغرق وقتًا أقصر في الوصول، وذلك يرجع للعلاقة العكسية بين الزمن والسرعة. فإذا سافرت بسرعة 1 ميل في الساعة، فسوف يستغرق ذلك 93 مليون عام حتى تقطع مسافة 150 مليون كيلو متر، وهي المسافة بين الأرض والشمس. ولكن إذا سافرت بسرعة الضوء، فسوف يستغرق ذلك 8 دقائق وعشرين ثانية.

يتبع كل شيء نفس المعيار؛ فالسرعة والمسافة هما العاملان الرئيسيان في التحكم بالزمن اللازم.

يستغرق الضوء المنعكس من سطح القمر ثانية واحدة فقط للوصول إلى الأرض، والضوء الذي تراه من جهاز الكمبيوتر الخاص بك قديم بالنانو ثانية، وتبعد الشمس أكثر من 8 دقائق ضوئية، وبالتالي إذا استغرق الضوء من أقرب نجم (ألفا سنتوري) أكثر من 4 سنوات للوصول إلينا، فسنرى ذلك النجم في حالته التي كان عليها قبل 4 سنوات في الماضي.