Будущее солнца
Солнце, обретя после бурной юности относительную стабильность, получает энергию в результате ядерного синтеза. Ежесекундно примерно 700 млн тонн атомов водорода сливаются в топке солнечного ядра, чтобы стать ядрами более тяжелого элемента – гелия. В этом процессе около 4 млн тонн вещества преобразуется в энергию.
К счастью, Солнце настолько огромно, что это – лишь мельчайшая крупица его общего энергетического запаса. Хотя за миллиарды лет этот запас медленно, но необратимо расходуется. По самым точным прогнозам, Солнце стабильно сияет приблизительно 5 млрд лет и, вероятно, ему хватит водорода, чтобы так же светить еще 5 млрд лет.
Однажды ресурс израсходуется, и начнется неизбежный процесс трансформации, который со временем приведет Солнце к гибели.
РОСТ ДО ГИГАНТА
На первой стадии этого процесса яркость Солнца неожиданно вырастет в тысячу раз в результате поисков дополнительных ресурсов питания. Начнет снижаться давление, поддерживаемое реакциями синтеза в ядре, и верхние слои Солнца опадут внутрь под действием собственной силы тяжести, сжимаясь и нагревая зону вокруг ядра до температур и давления, достаточно высоких, чтобы запустить горение водорода в оболочке.
С прекращением горения водорода в ядре центр Солнца начнет разрушаться под собственным весом, а поддерживать солнечное сияние будет оболочка сгорания водорода. Сжимающееся ядро станет значительно горячее, что повысит температуру и скорость реакций в оболочке сгорания водорода. В результате этого Солнце станет ярче. В то же время повышение давления от потока излучения звезды на ее внешние слои будет способствовать тому, что слои, лежащие выше оболочки сгорания водорода, будут раздуваться.
За миллиарды лет диаметр Солнца увеличится в 250 раз, поглотив орбиты Меркурия, Венеры и, вероятно, Земли. Несмотря на повышение яркости, увеличение площади поверхности приведет к тому, что количество энергии, излучаемой каждым квадратным метром, уменьшится. В результате температура поверхности Солнца упадет до 3000 °С, а его цвет из желтого станет красным. Так наша звезда превратится в красного гиганта.
Даже если внешние слои Солнца расширятся, его выгоревшее ядро с гелием, синтезированным из водорода, будет продолжать сжиматься, становясь плотнее и горячее. Со временем условия станут такими экстремальными (температура – примерно 100 млн °С), что ядра гелия начнут сливаться, образуя более тяжелые ядра, такие как углерод и кислород.
При гелиевой вспышке реакции синтеза стремительно распространятся по ядру, воспламеняя сердце Солнца. Повышение давления и излучения от центра приведут к тому, что оболочка сгорания водорода станет менее плотной, а количество ядерных реакций снизится настолько, что, несмотря на два источника питания, Солнце станет менее ярким. Его диаметр также уменьшится, а температура на поверхности возрастет. Но горение гелия даст Солнцу лишь короткую передышку на пути к гибели. После сравнительно короткого периода (несколько десятков миллионов лет) ядро исчерпает и этот источник питания, и превращение в красного гиганта возобновится, так как выгоревший гелий также поднимется в оболочку вокруг ядра.
На этот раз отсрочки не будет. Внешние слои Солнца будут расширяться и охлаждаться по мере сжатия ядра, но условия в ядре никогда не достигнут тех параметров, которые необходимы для горения тяжелых элементов, таких как углерод. Так как оболочки горения водорода и гелия начнут опадать внутрь Солнца, вся звезда станет нестабильной, то увеличиваясь, то уменьшаясь в размерах и меняя яркость, поскольку в ней будут противостоять друг другу процессы расширения и сжатия.
Со временем периодические импульсы расширения во внешних слоях Солнца станут настолько сильными, что раздувшаяся звезда начнет сбрасывать свои внешние слои мерцающего газа со скоростью, достаточно высокой для преодоления ими ее гравитации. Из них сформируется прекрасная, но недолговечная планетарная туманность, называемая так из-за того, что на большом расстоянии она по форме будут напоминать планету.
По космической временной шкале планетарные туманности недолговечны. Срок их жизни – всего несколько тысяч лет, так как они сбрасывают большую часть полученного от звезды газа в межзвездное пространство, где он становится материалом для будущих звезд. Этот газ еще долго будет горячим и сияющим, поскольку он будет ионизироваться излучениями из горячей центральной части Солнца, теперь напрямую попадающими в космос. Хотя реакции в его ядре прекратились, оно все еще очень горячее и способно излучать агрессивный ультрафиолет.
ПОСЛЕДНИЙ АККОРД БЕЛОГО КАРЛИКА
Формирование планетарной туманности – необратимый процесс. Если Солнце сбросит свою оболочку, все последующие реакции будут неизбежны, пока не останется только раскаленное ядро. Оно, сжатое собственной силой тяжести в шар размером с Землю, к этому моменту станет белым карликом – выгоревшей звездой, содержащей один из наиболее плотных известных материалов. Ложка этого материала, состоящего из ядер углерода и кислорода, будет весить примерно как слон.
Этап белого карлика означает конец существования звезды солнечного типа. Ее ждет медленное охлаждение в течение многих миллионов лет. Со временем температура ядра упадет до уровня, при котором оно не будет даже сиять. Белый карлик станет черным карликом, забытым звездным остатком, мимо которого будут проноситься обугленные холодные остатки бывшей Солнечной системы.
Источник
Будущее Солнца
» Солнце » Будущее Солнца
Солнце – желтый карлик, который производит энергию в результате термоядерных реакций в своем ядре. Это реакции превращения водорода в гелий. По данным исследований за одну секунду Солнце расходует 600 миллионов тонн водорода. Водорода на Солнце хватит, чтобы оно светило еще 5 миллиардов лет. А что же будет потом?
Ученые дают такой прогноз… Солнечное ядро будет постепенно сжиматься, выделяя все больше тепла. Внешние оболочки Солнца, наоборот, станут расширяться. Солнце станет огромным. Расход водорода увеличится в сотни раз. Меркурий и Венера исчезнут – они просто расплавятся. Затем придет очередь Земли, на которой уже не будет жизни. Живые существа погибнут от высокой температуры и солнечной радиации. Солнце превратится из желтого карлика в красного гиганта. Его диаметр станет равен двум расстояниям от Земли до Солнца.
Температура внутри Солнца постепенно поднимется до 1 миллиона Кельвинов. При этой температуре начнется процесс горения гелия, который ранее вырабатывался из водорода. Солнце будет периодически то сжиматься, то расширяться. После этого платность ядра Солнца станет невероятно огромной, а по размерам солнечное ядро станет с Землю. Через миллиарды лет Солнце остынет и станет белым карликом.
Нейтронные звёзды- самые маленькие звёзды. Их диаметр- от 10 до 30 км. Нейтронные звёзды образуются из останков звёзд, которые взорвались. Они обладают самой большой плотностью. Если можно бы можно было отделить песчинку от такой звезды, её масса равнялась бы массе небоскрёба.
Источник
Что ждет Солнце в будущем?
Солнце – это достаточно молодая звезда, потомок первых сформировавшихся звезд в нашей Вселенной . Текущий возраст Солнца составляет порядка 4,5 млрд лет – согласно главной последовательности, наша звезда находится в самом расцвете сил.
Диаграмма Герцшпрунга — Рассела представляет собой метод классификации звезд. Главная последовательность в ней – это область диаграммы, где содержаться звезды, источником энергии которых является термоядерная реакция синтеза гелия из водорода. На главной последовательности находится абсолютное большинство звезд, как и наше Солнце.
Согласно ей, звезда с массой равной солнечой будет существовать на протяжении 10 млрд лет на главной последовательности. Сейчас на Солнце около 4 тонн вещества каждую секунду превращается в энергию. Но по мере того, как наше светило тратит свои запасы в таком огромном количестве, оно становится всё горячее и горячее, что увеличивает его светимость, хоть и медленно, но неуклонно.
Возраст: 5,6 млрд лет
Увеличение светимости приведет к тому, что через 1,1 млрд лет наша звезда будет ярче на 11% , чем сейчас. А что это будет значить для Земли? Такое увеличение яркости приведет к полному исчезновению жизни на нашей планете – останутся только организмы, приспособившиеся к жизни на глубинах океанов и морей. А само Солнце достигнет пика своей температуры на поверхности за всю свою жизнь.
Возраст: 8 млрд лет
Когда Солнцу исполнится 8 млрд лет, его яркость увеличится еще на 40%. Тогда уже даже жизнь на дне океана прекратить свое существование, а Земля станет копией нынешней Венеры : без воды, с атмосферой, состоящей практически только из углекислого газа, и невероятно жарким «климатом».
Возраст: 10,9 млрд лет
К возрасту 10,9 млрд лет, водород в ядре Солнца кончится, а гелий, который успел образоваться из него, станет сжиматься и уплотняться.
Это поспособствует тому, что радиус звезды увеличится в 1,5 раза , а светимость (за счет горения остатков водорода на тонком внешнем слое ядра) будет в 2 раза больше нынешней. На протяжении последующих
500 млн лет Солнце увеличит свой радиус в два раза, и в конце концов превратится в субгиганта .
Субгигант – бывшая звезда главной последовательности, в ядре которой иссякло водородное топливо и началось горение водорода в оборочке ядра, без горения гелия. Самый известный субгигант – самая яркая звезда созвездия Малого Пса и 8 по яркости звезда на ночном небе Процион .
Возраст: 12,2 млрд лет
Когда Солнце достигнет возраста 12,2 млрд лет , его ядро разогреется настолько сильно, что начнет гореть водород в окружающей его оболочке. Это приведет к колоссальному расширению, радиус Солнца увеличится
в невероятные 256 раз . На этом этапе наша звезда впервые покинет главную последовательность, став красным гигантом.
Красный гигант – звезда поздних спектральных классов (классификация звезд по спектру излучения) с высокой светимостью и огромной внешней оболочкой. Примерами красных гигантов служат звезды Альбедаран , Арктур и Гакрукс – одни из ярчайших на ночном небе.
Внешние слои Солнца достигнут текущей орбиты Земли, поглотив при этом Меркурий и Венеру . Но скорее всего, нашей планете удастся избежать участи этих двух несчастных. К этому моменту, Солнце потеряет треть своей массы, а это приведет к снижению силы гравитационного притяжения, из-за чего Земля сможет «убежать» подальше от расширяющейся звезды.
Жизнь звезды после
Красным гигантом Солнце пробудет порядком 100-120 млн лет. Массы Солнца не хватит для того, чтобы закончить свою эволюцию взрывом сверхновой (как не хватит и для того, чтобы стать после взрыва нейтронной звездой или черной дырой) . Этот период жизни Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, такими, что светимость будет превышать нынешнюю в 5200 раз! Из-за одной из мощнейшей такой вспышки, внешняя оболочка звезды будет сорвана, и из нее образуется планетарная туманность.
Планетарная туманность – астрономический объект, состоящий из ионизированной газовой оболочки и звезды в центре (обычно, белый карлик). Планетарная туманность будет существовать в таком виде в течение нескольких десятков тысяч лет. В настоящее время в Млечном Пути насчитывается около 1500 планетарных туманностей.
Из ядра Солнца образуется белый карлик – очень горячий и плотный объект, по размерам схож с Землей . В начале белый карлик будет ярче нынешнего Солнца в 3500 раз , но постепенно, в течение последующих нескольких миллиардов лет остывать и угасать.
Источник
Туманное будущее: какая судьба ждёт наше Солнце
Из гиганта в карлика
Согласно многочисленным исследованиям, жизненный цикл звёзд, сопоставимых по массе с Солнцем, как правило, длится около 10 млрд лет. Таким образом, наше небесное светило, возраст которого 5 млрд лет, уже прошло половину своего эволюционного пути.
Астрофизики из Манчестерского университета (Великобритания) спрогнозировали, какой будет вторая половина жизни Солнца, и пришли к неожиданным выводам.
С помощью компьютерной модели учёные определили, что примерно через 4—4,5 млрд лет ядро Солнца нагреется до такой степени, что своими палящими лучами уничтожит всё живое на Земле. Затем оболочка Солнца начнёт рассеиваться, превращаясь в массивное кольцо из межзвёздной пыли и газа — планетарную туманность. При этом ядро, в котором постепенно прекратятся термоядерные реакции, остынет, превратившись в белого карлика.
Описанному сценарию эволюции следует около 90% звёзд. Однако раньше считалось, что Солнце слишком мало, чтобы на нём происходили подобные процессы. Более того, согласно расчётам британских астрофизиков, перед тем как превратиться в белого карлика, ядро Солнца раскалится в три раза быстрее, чем предполагалось ранее.
Ряд российских учёных поддержали выводы своих коллег с Туманного Альбиона.
«Термоядерное топливо постепенно заканчивается в недрах Солнца. Сейчас в его ядре водород превращается в гелий, на следующей стадии гелий будет превращаться в углерод и кислород. Через несколько миллиардов лет солнечное ядро настолько раскалится, что водород в окружающей его оболочке начнёт сгорать. Из-за этого внешние слои звезды будут рассеиваться, образуя планетарную туманность. Затем Солнце перейдёт в стадию красного гиганта. Ядро останется и, постепенно остыв и сжавшись, превратится в белого карлика, лишённого собственных источников термоядерной энергии», — рассказал в интервью RT доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Сергей Попов.
Учёный, как и исследователи из Манчестерского университета, считает, что жизнь на Земле исчезнет гораздо раньше из-за резкого роста мощности солнечного излучения.
В поисках запасной планеты
Российские эксперты полагают, что интенсивность солнечного излучения резко вырастет примерно через 1 млрд лет. Это, в свою очередь, приведёт к радикальным изменениям климата на Земле.
«Температура на планете станет настолько высокой, что вся вода постепенно испарится. Жизнь исчезнет гораздо раньше, чем Солнце превратится в красного гиганта», — отметил Попов.
По словам учёных, в свете последних апокалиптических прогнозов возможное переселение человечества на другую планету не выглядит таким уж фантастическим.
«Есть версия, что Марс — самое подходящее место: на этой планете сила тяготения гораздо меньше, чем на Земле, поэтому нам будет легче приспособиться к жизни там. Другие планеты даже рассматривать не стоит», — сказала в беседе с RT ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Елена Сейфина.
Наиболее перспективной для жизни Красную планету считает и сотрудник ГАИШ МГУ им. М.В. Ломоносова Михаил Кузнецов.
«В пределах нашей Солнечной системы с наименьшими затратами колонизировать получится Марс. Но без освоения Луны это, наверное, будет невозможно осуществить. Дело в том, что разработанные для колонизации технологии нужно будет испытывать, обкатывать, и лучше это делать где-то поближе, где более безопасно, например на Луне», — отметил Кузнецов.
По мнению учёного, если какое-либо развитое государство поставит цель ускоренно усовершенствовать технологии для освоения планет, то колонизация будет возможна уже через 15—20 лет.
«Если говорить о нашем государстве, то пока таких целей в космической программе нет. Всё зависит от того, насколько востребовано будет космическое пространство для промышленной деятельности», — подытожил Кузнецов.
Источник