太陽會反射光線嗎？

太陽動力天文台拍攝的偽彩色太陽圖片。圖片來源：NASA/SDO/AIA

假如光子擊中一顆恆星，是否會被吸收進恆星的內循環，直至它再次逃離這顆恆星？

我們仰望星空時，眼睛會吸收來自繁星的光子，並把它們轉換成大腦能夠處理的能量。這些光子通常飛行了數十年甚至數百萬年，最後變成了進入我們大腦的電信號。

理論上，光子會被任何東西吸收掉，而不僅僅是我們的眼睛。不過，某些東西的吸光能力會更強一點。最善於吸收光線的物體被稱為「黑體」，它們幾乎能夠吸收全部光線，且只通過它們自身的熱發光。比如——恆星。恆星幾乎是一種完美的黑體——它們是自然界中最接近黑體的東西。假如一束光擊中太陽，它會立即被太陽吸收。

要對此作進一步了解，就需要先了解太陽內部的光是如何到達它表面的。

太陽的主要構成：核、輻射層、對流層。對流層直達太陽表面。圖片來源：NASA/Jenny Mottar

象太陽這樣的恆星大致可以分為三部分。最裡面的是核，是核聚變發生的地方。較小原子在這裡互相撞擊，融合成更大的原子並釋放出能量。像太陽這樣的恆星，唯一能夠組裝起來的是氫原子，它們能夠通過聚變轉變為氦。這是最簡單的原子建築材料，因此所需的熱量和壓力也是最少的。而光是這一過程的副產品。

光逃離恆星的核實際上非常容易。因為核幾乎是透明的——在那裡，光無需左右突圍。假如有兩個人分立核的兩側，甚至可以互相看到。

包裹著核的部分是輻射層。輻射是一種能量在不同區域間進行遷移的方式，光子會試圖在各個方向上進行傳播。在基礎層面上，輻射就是光子攜帶著能量從一個較熱的區域離開，並前往其他地方。

「隨機遊走」示意圖，其前進方向可能是直線的，也可能會轉角90度。圖中演示了2500個步驟。圖片來源：Lásló Németh

太陽內部，核產生的光到達輻射層內側邊界后，就會被吸收。這一層對光來說是不透明的，在這裡，光會被原子持續吸收，然後再重新吐出。然而，這一過程並不能抵達太陽表面。光子會以一種被稱為「隨機遊走」的方式進行運動。這種「隨機」體現在多個步伐和所有方向上。它可能會在某個方向上前進，然後反轉再反轉，然後走個圈，最後才走出輻射層。（也有可能再次回到內核。）

一般來說，根據輻射層的大小以及周圍的原子數量，光子想要離開太陽的輻射層需要幾十萬年。

接下來是對流層。對流是另一種能量傳遞方式。但與輻射層不同，對流層的能量傳遞是由原子的自身運動負責的。光子離開輻射層后，就會被對流層中的原子吸收。原子會被光子加熱，然後開始上升，就象沸水中的氣泡一樣。實際上，假如有一架威力足夠大的望遠鏡，我們可以直接看到這些氣泡。

黑色的是太陽黑子，周圍的卵石狀特徵（米粒）是上升到太陽表面的熾熱氣體泡。圖片來源：真空塔望遠鏡、NSO、NOAO

接近太陽表面的較冷物質會隨後下沉。能量到達太陽表面只需一個星期左右，原子一旦到達表面，就會將光子釋放出來。這個光子能夠自由飛離太陽的層面被稱為光球層，光球層是真正意義上的太陽表面。光球層之外還有太陽大氣，但是非常稀薄，只有在日全食時才能夠看到。

1999年日全食，攝於法國。在月球邊緣之外，可以清楚地看到太陽的稀薄大氣。圖片來源：Luc Viatour

假如向太陽發射光束，你就是在反轉這種過程。假如想要太陽儘快地把這些光重新釋放出來，就需要剛好擊中那些特別熱，且處於上升過程中的部分。如果是這樣，你的光束在被吸收的同時，運動中的原子通常會把能量保留在太陽表面的附近，因此光子重新離開太陽的速度就相對較快。

另一種有可能但概率較小的情況是，光子的能量會被困在原子中，然後重新返回了太陽內部。不過即使攜帶著光子能量的原子重返輻射層邊界，這些光子也幾乎不可能再次進入輻射層——它會被原子釋放出來，然後原子將重新上升到太陽表面。

圖片來源：NASA/SOHO

所以到達太陽表面的光子，會在太陽的最外層呆上最多大約兩個星期。雖然來自其內核的光子要用幾十萬年才能從太陽中心到達太陽表面，外來的光子進入太陽內部並不需要那麼久。

文/Jillian Scudder

譯/老孫

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