阳光从核心到表面需要约17万年，而非直线2.3秒。光子在致密等离子体中经历随机游走，1992年论文修正了早期3万年的低估。
阳光从太阳表面到地球只需八分多钟，穿过1.5亿公里的虚空，以光速干净利落地抵达。但在离开太阳表面之前，这些能量已经在太阳内部黑暗、灼热、拥挤到难以想象的环境中挣扎了大约17万年。这个令人眩晕的数字来自西安大略大学天体物理学家Romas Mitalas和Kenneth R. Sills于1992年发表的一篇经典论文，至今仍是讲解太阳内部能量传输时绕不开的计算基准。
要理解这个时间尺度的来源，先要理解太阳内部发生了什么。太阳的核心是一个极端的核聚变反应堆，温度约1500万开尔文，密度约为水的150倍。在这里，氢原子核在巨大压力和温度下融合成氦，释放出以伽马射线形式存在的高能光子。如果太阳内部是真空，这些光子从核心直线走到表面只需要大约2.3秒。但太阳内部不是真空，而是处于等离子态的致密物质，电离的原子核和自由电子挤在一起，一个光子刚产生出来，几乎立刻就会与某个带电粒子发生相互作用。
这个相互作用的过程叫作散射。伽马光子被粒子吸收，粒子短暂激发后再重新发射一个光子，但发射方向完全随机。有时候向前，有时候向后，有时候侧向。每一次散射都是方向的完全重置，光子在宏观上以极其缓慢的速度向外弥散。物理学家把这种现象称为随机游走，就像醉汉在黑暗中无目的地跌跌撞撞，每走一小步就随机换个方向，从起点到终点需要的步数不是距离除以步长，而是步数的平方根乘以步长。
早期科学家在估算光子扩散时间时做了一个方便的简化，他们假设太阳内部密度均匀，光子的平均自由程即两次散射之间的步长大约恒定在0.5到1厘米。按这个模型计算，从核心扩散到表面大约需要3000年到30000年。这个数字本身已经足够令人震撼，在科普文章中也被广泛引用了几十年。但Mitalas和Sills在1992年的论文中指出，这个简化模型忽略了一个关键事实：太阳内部密度分布极不均匀，从核心的超致密区到表面的稀薄光球层，密度跨越了数个数量级。在离核心较远的区域，等离子体逐渐稀薄，光子的自由程确实可以达到几厘米甚至更长。但在核心附近占了太阳半径一半以上的高密度区域内，粒子间距极小，光子的平均自由程远低于早期假设，不到0.1厘米。
当两位科学家使用符合实际物理的太阳密度梯度模型重新计算整个扩散过程时，结果令人意外。在太阳半径超过50%的内层区域，由于密度极大，光子几乎原地踏步，这部分贡献了绝大多数的扩散时间。总的扩散时间被推到了约17万年，比早期估算多了一两个数量级。你此刻抬头感受到的阳光，其核心产生的能量很可能在古埃及人建造金字塔之前就已经开始了向内逃逸的漫长旅程，甚至可能早于末次冰期开始之前。而一旦历经17万年的挣扎终于到达太阳表面，剩下的1.5亿公里只需要八分多钟就跑完了。对一个光子来说，出生的前17万年是最难的那段，之后全是下坡路。
原文：https://www.sciencealert.com/the-sunlight-on-your-face-took-8-minutes-to-reach-earth-but-first-it-spent-170000-years-escaping-the-sun