La lumière du Soleil qui nous atteint aujourd’hui est vieille de plusieurs milliers d’années… mais n’a mis que 9 minutes à parvenir jusqu’à la Terre

Les origines insoupçonnées de la lumière sur notre peau

S’il fait beau, il est toujours agréable de sortir et de laisser les rayons du soleil réchauffer sa peau. Il convient naturellement de ne pas s’y attarder trop longtemps et d’utiliser une crème solaire avec un indice de protection SPF. Cette chaleur qui nous atteint possède une histoire complexe.

La lumière que nous recevons aujourd’hui est en réalité particulièrement ancienne. Certains de ces rayons pourraient avoir le même âge que les pyramides, tandis que d’autres ont peut-être été produits à l’époque où les Néandertaliens partageaient encore la Terre avec nous. Une partie de cette énergie s’avère même bien plus ancienne que notre propre espèce. La façon dont un tel phénomène est possible repose sur les caractéristiques physiques internes de notre étoile.

L’illusion de la vitesse dans l’espace stellaire

La lumière se déplace à la vitesse la plus rapide que l’univers puisse autoriser, mais cette performance record n’est valable que dans le vide absolu. À l’intérieur du Soleil, la situation prend une tournure radicalement différente. Le parcours y est beaucoup plus tortueux, ce qui ajoute des millénaires à une distance qui, en temps normal, ne demanderait que quelques secondes à la lumière pour être franchie.

Le rayon du Soleil mesure 695 700 kilomètres, ce qui représente environ 432 450 miles. Un photon, qui est une particule de lumière, pourrait normalement couvrir cette distance en un peu plus de deux secondes. L’environnement interne de l’étoile est cependant tout sauf un espace vide, ce qui freine considérablement cette particule au cours de son périple.

Le labyrinthe du plasma et le flipper quantique

Le Soleil est composé d’un plasma d’hydrogène, une forme de matière que l’on désigne comme le quatrième état de la matière. Dans cette configuration spécifique, les protons et les électrons qui constituent l’hydrogène ne sont pas organisés selon la forme standard de l’atome que nous connaissons. Ils évoluent librement dans cet espace extrêmement chaud.

Ce plasma se comporte comme un fluide de particules chargées. Il faut imaginer cette structure comme des protons baignant dans une mer d’électrons, ou l’inverse. Les photons sont constamment absorbés puis émis par ces particules. Leur trajectoire ressemble alors à celle d’une bille dans un jeu de flipper, rebondissant de tous les côtés avant de finalement réussir à s’échapper de la surface du Soleil.

La marche aléatoire et l’immensité des distances

Ce phénomène de rebonds successifs porte le nom de « marche aléatoire ». La durée nécessaire pour accomplir ce trajet dépend fortement de la densité de l’environnement, c’est-à-dire de la façon dont les éléments sont serrés entre eux. Cette densité permet de calculer une valeur nommée le libre parcours moyen, qui correspond à la distance moyenne qu’un photon peut parcourir avant d’être absorbé puis réémis dans une direction différente.

Pour le Soleil, le libre parcours moyen est généralement estimé à environ 1 centimètre. Si un photon parcourait toutes ces étapes en formant une ligne droite impossible, il lui faudrait réaliser environ 70 milliards d’étapes. La distance réelle que le photon doit couvrir correspond au carré de cette valeur, soit 4,9 milliards de billions de centimètres. Cette mesure équivaut à peu près à 20 pour cent de la distance séparant la Terre du centre de notre galaxie. Pour franchir un tel espace, la lumière mettrait plus de 5 000 ans.

Le temps réel du voyage cosmique et l’arrivée sur Terre

Des estimations plus récentes suggèrent que le libre parcours moyen pour un photon au cœur de la galaxie pourrait être de moins d’un millimètre. Ce chiffre est plus de 10 fois inférieur à l’estimation précédente. La distance réelle étant un carré, cela implique 100 fois plus d’étapes. Dans ce cas précis, le temps nécessaire pour voyager du cœur du Soleil vers l’extérieur dépasse le demi-million d’années. Des simulations sophistiquées établissent un juste milieu autour de 170 000 ans.

L’âge réel de chaque photon individuel reste impossible à estimer avec précision. Il se situera entre ces deux valeurs, soit des dizaines à des centaines d’années. Une fois extirpée de la surface solaire, la particule n’a plus qu’un voyage très rapide de huit minutes et 20 secondes à effectuer avant de venir frapper notre peau. C’est une longue attente pour ressentir une chaleur si agréable.

Selon la source : iflscience.com