Астрономы вычислили скорость уменьшения массы Солнца. В этом им помог Меркурий
Фото: John Towner / Unsplash.com
Исследователи смогли получить точное значение уменьшения массы Солнца с помощью анализа данных, полученных при наблюдении за Меркурием. Соответствующая работа специалистов НАСА и сотрудников Массачусетского технологического института опубликована в Nature Communications, кратко ее пересказывает РИА Новости.
Солнце, как остальные звезды, светится за счет термоядерных реакций: содержащиеся в нем ядра водорода и других легких элементов сливаются; высвобождающаяся при этом энергия конвертируется в свет и тепло. Помимо этого, Солнце выбрасывает в космос «солнечный ветер» – поток протонов и электронов на очень высоких скоростях.
Так как выбрасываемая энергия ничем не восполняется, Солнце непрерывно теряет массу. Из-за изменения массы сила притяжения планет уменьшается, в связи с чем их орбиты увеличиваются. Ранее уже были даны оценки того, что к моменту превращения Солнца в красный гигант диаметр орбиты Земли увеличится на 150 тысяч километров. Однако до сих пор ученые не могли количественно оценить ежегодные потери массы Солнца, так как за такие короткие сроки изменения слишком малы.
В новой работе специалисты исследовали изменения орбиты Меркурия – так как он находится ближе всех остальных планет к Солнцу, уменьшение массы звезды влияет на его положение в большей степени. Ученые взяли данные зонда Messenger, на протяжении нескольких лет работавшего на орбите Меркурия. Они проанализировали, сколько времени занимала передача радиоволн от зонда на Землю и обратно в различные годы, зафиксировав таким образом изменение расстояния между ними с высокой точностью.
Произведенные расчеты показали, что ежегодно Солнце теряет около 179 трлн тонн своей массы. Это сравнимо, например, с 3,5% общей массы атмосферы Земли. Полученные данные оказались немного ниже, чем высказываемые ранее теоретические оценки.
Анализ данных, помимо прочего, помог астрономам проверить верность теоретических постулатов теории относительности. Полученные результаты показали, что поведение Солнца полностью соответствует теоретическим выкладкам. В связи с этим было в очередной раз подтверждено, что теорию относительности можно использовать для предсказания будущего Солнечной системы и изучения истории ее формирования.
Источник
Что случится с Солнцем через миллиарды лет?
Все мы знаем, что Солнце — это звезда класса «жёлтый карлик». Она находится от нас в 150 миллионах километров и обеспечивает Землю, да и вообще все тела в Солнечной Системе энергией. Всего за год наша звезда выбрасывает в космос около 3,8*10^34 Дж энергии (всего 0.00002% от этого достаётся Земле и хватает для её обогрева) , теряя при этом 4.3 миллиона тонн. Логично, что когда-нибудь оно закончится, так?
Да, и этот процесс будет очень красивым. Жалко, что мы его не увидим. Солнце светится и выбрасывает такое большое количество энергии, потому что это огромный термоядерный реактор — в центре звезды проходят реакции по превращению водорода в гелий с выбросом огромного количества энергии. И когда водород закончится, то в термоядерные реакции вступит гелий — именно на этой стадии Солнце превратится в красный гигант. Это произойдёт приблизительно через 5 миллиардов лет
Размеры такого Солнца будут в 200 раз превышать нынешние. Меркурий и Венера будут попросту поглощены им, а Земля окажется так же близко, как и сегодня Меркурий находится близко к Солнцу. Наивно думать, что жизнь на ней останется — скорее всего, она исчезнет ещё задолго до превращения Солнца в красного гиганта. Каждый миллиард лет наша звезда увеличивает яркость на 10%, и уже через 2-3 миллиарда вся вода на Земле испарится. А если нет воды — то нет и жизни.
Какие изменения ждут Солнечную Систему ?
Во-первых, наша звезда уже не будет такой горячей, как сейчас (всего 2-3 тысячи Кельвинов против 5-9 тысяч). Из-за этого уменьшится нагрев планет. И хотя количество получаемой энергии снизится, из-за увеличенного размера Солнца могут образоваться условия для формирования жизни на Марсе, Юпитере и Сатурне. Сейчас это холодные планеты, но пройдёт время, и они нагреются. Марс может стать тёплой Землёй, и там, возможно, появится жизнь.
Также уменьшится гравитация Солнца — из-за потери массы (хоть звезда и увеличится, не забываем, что она теряет массу каждую секунду, и эти процессы только усилятся). Из-за этого орбиты планет могут поменяться, отодвинуться от звезды.
Но чего точно не останется — так это пояса астероидов между Юпитером и Марсом. Они остаются в «подвешенном» состоянии, вращаясь между Солнцем и Юпитером, но когда гравитация Солнца уменьшится, то большинство астероидов притянет либо к нему, либо к Юпитеру. Остальные же попросту «вышвырнет» из Солнечной Системы гравитацией.
Красным гигантом Солнце пробудет сравнительно недолго — около 100 миллионов лет, именно тогда закончится гелий. А что же будет сжигаться дальше? Всё остальное — углерод, металлы, азот, кислород и т.д.
Солнце после красного гиганта
На этом этапе Солнце сожмётся до размеров в 100 раз меньше, чем при нынешних. Она станет белым карликом — очень плотной и маленькой звездой. Также на стадии сжатия часть Солнца отделится и сформирует ионизированное облако газа (то есть это вещество в состоянии плазмы) размером в несколько солнечных. В итоге получится планетарная туманность:
Через ещё десятки миллиардов лет у Солнца не останется достаточной энергии для удерживания вокруг себя газового облака, и оно улетучится в космос. В конце останется одна маленькая звезда, которая будет медленно угасать до конца своих дней.
Кстати, через 5 миллиардов лет будет ещё одно интересное событие — закончится начавшееся 2 миллиарда лет ранее слияние Млечного пути и соседней галактики Андромеды. В результате получится новая галактика Млекомеда. Есть предположение, что нашу Солнечную Систему попросту выкинут из новой галактики в результате гравитационного манёвра. К сожалению, мы этого уже не узнаем.
Есть ли шанс выжить у человечества? Скорее всего, к тому времени люди полностью исчезнут как вид, ведь мы существуем всего 3 миллиона лет. За 1 тысячу лет наши технологии преобразились от копий и луков до космических кораблей. Можете ли представить, что произойдёт с нами хотя бы за миллион лет? А за миллиард? Быть может, будущие люди будут наблюдать за этим событием, покорив всю галактику или даже вылетев в соседние.
Если понравилась эта статья, то ставь палец вверх и подписывайся на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое. Читай меня в телеграме ( Будни Учёного 2.0 ) и в Яндекс.Дзене ( Мир науки )!
Источник
Если Солнце мгновенно погаснет, что будет с нами?
Солнце — источник энергии и жизни на Земле. При всей кажущейся нестабильности и ощущения бурлящего котла Солнце светит достаточно стабильно миллионы лет.
Но что случится, если Солнце погаснет?
Конечно, физически это невозможно. Но гипотетически мы можем рассмотреть такую ситуацию. И такие расчеты проводились как отечественными, так и западными исследователями.
Итак, Солнце внезапно перестало светить.
Во-первых, мы это заметим не сразу, а лишь через 8 минут. Именно столько времени необходимо свету, чтобы преодолеть расстояние в 149,6 миллионов километров, разделяющее Землю и Солнце.
На земле воцарится ночь .
С небосвода исчезнут (точнее станут невидимы) Луна и планеты — они светят отраженным солнечным светом, а если солнце перестало светить, то и нечего отражать.
Температура начнет стремительно снижаться. Но Земля будет остывать не так быстро, как кажется.
Есть хорошая аналогия: поставьте горячую миску супа в холодильник, она остынет не мгновенно, это займет время.
В первые несколько дней погибнет большинство растений, так как с исчезновением света остановится фотосинтез.
Через пять-семь дней температура на поверхности планеты повсеместно упадет ниже нуля. Те растения, которые выжили, вымерзнут.
Стремительное падение температуры не пройдет бесследно: над сушей она будет снижаться быстрее, чем над океанами, так как океаны обладают максимальной тепловой инерцией. Сильнейшие разрушительные ветра в первые дни неизбежны.
Через 20-30 дней температура упадет до диапазона от -40 до -100 градусов. Начнется сублимация газов атмосферы (тот же углекислый газ выпадет снегом спустя 15-20 дней после «выключения» Солнца)
Оценки степени падения температуры разнятся, так как различные модели по разному учитывают внутреннее тепло и тепловую инерцию Земли.
В течение года по всем оценкам температура поверхности Земли снизится до -100 градусов цельсия и ниже.
Приблизительно в тоже время, когда замерзнет углекислый газ, можно будет констатировать гибель биосферы Земли. Хотя теоретически, вокруг гео-и гидротермальных источников в океанических глубинах простейшая жизнь может сохраниться.
Через год сублимация газов атмосферы продолжится. Планета покроется сплошной коркой льда. Плотность атмосферы значительно упадет. Температура продолжит снижаться, правда гораздо медленнее.
Но простейшая жизнь может сохраниться, так как ледяной панцирь в сочетании с теплом недр Земли не даст океанам промерзнуть до дна. А полноценные подледные водоемы смогут существовать на планете еще десятки и сотни тысяч лет.
В целом Земля будет теплее окружающей среды миллионы лет , пока на планете не прекратится геологическая активность, а ядро не остынет.
Смогут ли в такой ситуации выжить люди? Сложно сказать. Возможно глубоко под Землей, используя геотермальную энергию или на подлодках в глубинах океанов.
Единственное, что успокаивает, вероятность внезапного «выключения Солнца» равна нулю. Это невозможно.
Спасибо, если ставите после прочтения лайк 👍 И подписывайтесь на канал, чтобы видеть в ленте больше познавательных статей!
Источник
Когда погаснет Солнце? Астрономия для чайников
Родина нашей планеты – Солнечная система. Земля – третья планета от нашей ближайшей звезды, желтого карлика по имени Солнце. В нашей планетарной системе всего одна звезда, что нельзя назвать редкостью, но современные исследования показывают, что звездам «комфортнее» в паре, а то и целой группе, вращающихся звезд вокруг общего центра масс.
Что такое наше Солнце? Она относится к распространённому типу звезд, и не имеет выдающейся массы среди наблюдаемых соседей. Считается, что наша звезда в «самом расцвете сил», в середине своего жизненного цикла. Ей около 5 миллиардов лет. Если принять за аксиому, что Вселенная возникла 14 миллиардов лет назад, то Солнце сформировалось через 9 миллиардов лет после Большого взрыва.
Активная звезда, внутри нее происходят термоядерные реакции, то есть превращение водорода в гелий, в результате выделяется огромное количество энергии, которое и обеспечивает жизнь на нашей планете. Находится примерно в 150 миллионах километров от Земли. Диаметр звезды 1,4 миллиона километров, масса около 2 на 10 в 30 степени килограммов. Это много для человека, а для Вселенной, это весьма средние и даже низкие показатели. Что бы представить такую массу, скажу, что она почти 333 тысячи раз больше земной.
Как устроено солнце? Звезда имеет ядро диаметром менее 200 тысяч километров, именно внутри ядра при температуре 14 миллионов градусов Кельвина и идет термоядерная реакция. Дальше идут зоны лучистого переноса, где излученные ядром фотоны многократно переизлучаются в разных направлениях. Кстати, поэтому, время которое затрачивают фотоны до выхода из зоны составляет в среднем около 170 тысяч лет, но некоторые не могут перейти в следующую зону и миллионы лет.
Следующая зона называется «Конвективная». В ней переизлучение уже не возможно, и возникает вихревое перемешивание плазмы, как в скоростном миксере. Достигая внешней оболочки она охлаждается, отдавая энергию, поступает глубже, опять нагреваясь. И так постоянно идет перемешивание. Как теплый воздух от батареи в квартире постоянно перемешивается с холодным.
Далее идет уже, так называемая, атмосфера Солнца, она достаточно тонкая не более сотен километров. Состоит из фотосферы и хромосферы. Что бы не запутывать читателя, скажу, что основное излучение нашей звезды исходит из фотосферы. Атмосфера и определяет внешний размер светила. Она конечно не ровная, из нее постоянно извергаются протуберанцы и прочие энергитические выбросы. Область этих явлений составляет Солнечную корону. Обычно ее не видно, но при полном солнечном затмении она огромна и очень эффектна.
Человечество постоянно изучает нашу звезду. На солнечной орбите много спутников, ученые получают огромное количество информации. Фотографии, сведения о солнечном активности в разных областях электромагнитного спектра. Звезда излучает огромное количество энергии, солнечного ветра, обладает мощными магнитными полями. Конечно, отправить станцию на поверхность Солнца невозможно, она погибнет задолго до пункта назначения. Однако, звезду можно изучать довольно близко, внутри орбиты Меркурия.
Что будет происходить с нашей звездой в дальнейшем? Мы думаем, что Солнце пройдет стандартные этапы эволюции для звезд такого типа. Почему я использовал слово «думаем»? Потому, что в самом начальном этапе изменений, жизнь на Земле будет невозможна. Где-то через миллиард лет, светимость Солнца повысится на 11% и возникнет сильный парниковый эффект на Земле, но живые существа могут остаться в океанах.
Запасы топлива для термоядерных реакций внутри звезды не бесконечны. Постепенно количество водорода будет уменьшаться, Солнце будет увеличивать свою температуру и светимость. Через 3,5 миллиарда лет Солнце станет ярче сегодняшнего на 40% и условия на нашей планете будут напоминать венерианские. Горючее будет расходоваться, внешний диаметр звезды увеличиваться, а ядро сжиматься. Через 6,5 миллиардов лет водород в ядре почти закончится и Солнце, увеличившись в полтора раза, станет ярче в два раза чем сейчас.
Примерно через 8 миллиардов лет Солнце разогреется настолько, что запустится термоядерная реакция во внешних оболочках, а в ядре практически прекратиться. По своему размеру светило достигнет орбиты Земли и превратиться в Красного гиганта. Погибнет ли Земля на этом этапе, поглотит ли ее Солнце? Однозначно сказать нельзя. К этому моменту звезда потеряет часть своей массы и из-за ослабления гравитации наша планета перейдет на более дальнюю орбиту. Однако, скорость вращения Солнца уменьшится и увеличатся приливные явления. И если Земля не «упадет» на звезду, то все с ее поверхности будет сорвано, и атмосфера и океаны. Планета станет безжизненной, и скорее всего Солнцу удастся поглотить ее. Другими словами, Земля погибнет через 8 миллиардов лет или чуть раньше.
Еще несколько сотен миллионов лет Солнце будет дожигать остатки топлива, а когда температура ядра достигнет сто миллионов по шкале Кельвина, начнутся вспышки гелия. В итоге за счет термических пульсаций оболочка нашей звезды будет сорвана, а внутри образуется очень яркий Белый карлик, но размером не больше Земли. И еще миллиарды лет карлик будет остывать и гаснуть, что типично для звезд такого класса.
Почему, сжимаясь, Солнце не взорвется сверхновой? Все очень просто. Его массы просто недостаточно. Ее будущее — Белый карлик, окруженный остатками собственной оболочки, которая превратиться в планетарную туманность.
Источник