Эволюция Солнца
Наше Солнце – типичный пример звезды, эволюционировавшей из звездной туманности 4,6 миллиарда лет назад. Но как выглядит рождение и развитие Солнца? Давайте внимательно изучим этапы солнечной эволюции.
Рождение и эволюция Солнца
Солнце и все ближайшие планеты начали свое существование в гигантском облаке молекулярного газа и пыли. Примерно 4,6 миллиарда лет назад это облако под воздействием внешних сил (гравитационного поля ближайших звезд или выброса энергии сверхновой) начало сжиматься. Во время сжатия внутренние силы газа и взаимодействие частиц пыли сформировали участки пространства с большей плотностью материи. Эти скопления позже дадут начало жизни бесчисленного количества звездных систем, в том числе и нашей.
В процессе сжатия скоплений из-за сил взаимодействия частиц наша будущая звезда начала вращаться. Центробежная сила создала большой шар материи в центре и плоский диск из пыли и газа ближе к краю новосозданной системы. Из центрального шара позже образуется Солнце, а из диска – планеты и астероиды. В течение первых ста тысяч лет после сжатия газового облака Солнце было коллапсирующей протозвездой. Это продолжалось пока температура и давление звезды не привели к воспламенению ее центральной части – ядра. С этого момента наша звезда превратилась в светило типа Т Тельца – очень активную звезду с сильным солнечным ветром. Со временем Солнце постепенно стабилизировалось и обрело свою теперешнюю форму. Так началась жизнь нашей ближайшей звезды, но это лишь первый этап эволюции Солнца.
Основной этап эволюции Солнца
Солнце в собственном развитии находится на основном этапе жизни, как и большинство звезд во Вселенной. В ее ядре ежесекундно 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий и производится 4*1027 Ватт энергии. Этот процесс в ядре Солнца начался 4,6 миллиарда лет назад и не менялся с тех пор. Но запас гидрогена в звезде не безграничен: горючего светилу хватит еще на 7 миллиардов лет жизни.
Чем больше в звезде накапливается гелия, тем больше сгорает водорода. Следствием этого является больший выход энергии и увеличение яркости свечения. Вы едва ли заметите эти изменения в краткосрочной перспективе, но за последующий миллиард лет Солнце станет ярче на 10%. А это уже не обещает ничего хорошего Земле и другим планетам нашей системы.
Увеличение выхода энергии ядерного синтеза внутри Солнца за миллиард лет приведет к сильному парниковому эффекту на Земле, подобному тому, что происходит сейчас на Венере. Со временем влага, содержащаяся в атмосфере планеты, выветрится усиленным солнечным излучением.
Через 3,5 миллиарда лет Солнце будет ярче уже на 40%, чем сейчас. Температура на поверхности Земли увеличится настолько, что существование на ней жидкой воды станет невозможным. Океаны выкипят, и пар не задержится в атмосфере. Ледники растают, а снег останется лишь мифом давно забытых времен. Все условия для жизни на планете будут уничтожены безжалостным солнечным излучением. Наша голубая планета окончательно превратится в раскаленную высушенную Венеру.
Смерть звезды
Туманность Эскимос как наглядная картинка вероятной смерти нашего Солнца
Ничто не вечно. Это правило справедливо для всего: для нас, для нашего дома – Земли и для Солнца. Хоть конец Солнечной системы и не произойдет завтра и не выпадет на век кого-либо из живущих сегодня, когда-нибудь в далеком будущем звезда израсходует все топливо и отправится в последний путь, к забвению. Как же закончится развитие Солнца?
Примерно через 6 миллиардов лет Солнце израсходует все запасы водорода в ядре. После этого инертный гелий, накопившейся в ядре звезды, станет нестабильным и начнет коллапсировать под собственным весом. Вследствие этого ядро начнет нагреваться и уплотняться. Солнце начнет увеличивать свои размеры, пока не перейдет в стадию красного гиганта. Растущая звезда поглотит Меркурий, Венеру и, наверное, даже Землю. Но даже в случае, если наша планета уцелеет, жар от раскаленной звезды нагреет ее поверхность и превратит в настоящий ад для любой известной органической жизни.
Когда Солнце окончательно сгорит?
Последовательность ядерного синтеза внутри звезд
Смерть любой звезды, находящейся в стадии красного гиганта, не за горами. У Солнца будет еще достаточно температуры и давления, чтобы начать следующий этап ядерного синтеза: из гелия, который в этот раз будет топливом, синтезируется углерод. Этот этап займет около ста миллионов лет – до того момента, когда выгорит весь гелий. В конце оболочка станет нестабильной, и звезда начнет усиленно пульсировать. За весьма короткий промежуток времени эти пульсации выбросят в открытый космос большую часть атмосферы Солнца.
Когда от атмосферы недавнего гиганта ничего не останется, вместо большой и яркой звезды в пространстве повиснет белый карлик – небольшое, размером с Землю, светило из чистого карбона, по массе равное звезде. Алмаз размером с нашу планету будет еще долго светиться тепловым излучением, но этого недостаточно для ядерного синтеза. Со временем он остынет до температуры окружающей среды – пары градусов выше абсолютного нуля.
Так закончится жизнь нашего Солнца – одиноким алмазным постаментом.
Взорвется ли Солнце?
Крабовидная туманность — яркий пример остатка сверхновой
Нет ни одного реалистичного сценария, по которому Солнце бы взорвалось. Хоть нам она и кажется огромной, наша звезда невелика относительно невообразимо больших звезд, которыми полна Вселенная. Даже когда Солнце сжигает весь гидроген, она сначала растет, а потом уменьшается до размера небольшой планеты, медленно остывая триллионы лет.
Для того чтобы звезда взорвалась, ее масса должна значительно превышать массу Солнца. Если бы наша звезда была бы в десяток раз больше, тогда можно было бы говорить о взрыве. Сверхмассивные звезды после расходования водорода и гелия продолжают синтез более тяжелых элементов – вплоть до железа, синтез которого не сопровождается выделением энергии. Тогда внутреннее давление звезды, удерживавшее ее от воздействия гравитационных сил, исчезает, и звезда взрывается, выбрасывая в космос огромное количество энергии.
После взрыва от таких звезд остаются нейтронные звезды, которые быстро вращаются вокруг своей оси, или даже черные дыры.
Помните, масса Солнца слишком мала, чтобы когда-либо взорваться. И этого не произойдет, так что переживать не стоит.
Источник
Солнце переходит в фазу, которая изменит жизнь на Земле
Что принесет всем нам изменение активности небесного светила
В конце последней весенней недели, 29 мая, орбитальная обсерватория SDO зафиксировала мощнейшую за последние три года вспышку на поверхности Солнца.
Представители американского Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) прокомментировали это событие в апокалиптическом духе, заявив, что с Солнцем происходит что-то не то. Российские ученые отреагировали на это более сдержанно. Как пояснил, в частности, представителям СМИ главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН Сергей Богачев, случившаяся вспышка указывает на завершение аномально долгого и спокойного периода солнечной «спячки».
Начало нового солнечного цикла, по его словам, полностью определит физику нашей звезды на ближайшие годы.
«Чего же конкретно можно ожидать от нашего небесного светила в последующие несколько лет?», — поинтересовалась «СП» у других отечественных специалистов в области космической погоды.
— Процесс солнечной активности, кроме определенной регулярности и цикличности, к сожалению, еще и довольно стохастичен, то есть случаен, — подчеркнул главный научный сотрудник Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Пушкова РАН, доктор физических наук Борис Филиппов. — Известно, что во время максимума активности на Солнце довольно часто появляются пятна, предваряющие солнечные вспышки. Но уверенно заявлять, что это точно случится, например, уже в следующем месяце, довольно затруднительно, потому что процессы внутри Солнца очень сложно исследовать, и данным по ним собрано пока очень мало.
«СП»: — То есть нельзя исключить, что то, что было интерпретировано как начало очередного цикла, окажется на поверку явлением совсем другого порядка? Насколько реальна вероятность того, что Солнце, действительно, поведет себя как-то не так?
— За всю историю наблюдения за нашей звездой случаев, когда Солнце резко меняло свою циклическую активность, не было зафиксировано. Но, с другой стороны, научному изучению нашего небесного светила не так уж и много лет, всего пара-другая сотен.
«СП»: — Некоторые СМИ, рассказывая о зафиксированной 29 мая вспышке на Солнце, вспоминают о XVII веке, когда, например, в России в июле и августе падали морозы, а в сентябре — снег. Солнечная активность последних дней не сулит нам повторение подобной ситуации?
— Да, тогда, во время так называемого «минимума Маундера», действительно, фактически происходило оледенение. А в XVIII-XIX веках был еще так называемый «минимум Дальтона», — признает заместитель директора Пущинской радиоастрономической обсерватории Физического института им. Лебедева РАН, доктор физико-математических наук Игорь Чашей. — Только вот говорить об этом сейчас с уверенностью — гадать на кофейной гуще, хотя такое, в принципе, вполне возможно. Поживем — увидим.
«СП»: — Здесь нужно учитывать какие-то дополнительные факторы, кроме непосредственно солнечной активности?
— Я лично считаю, что Солнце каким-то образом влияет на климат Земли, хотя есть сторонники теории, которая связывает климат планеты с более удаленными факторами вроде космических лучей от вспышек сверхновых звезд. Сказать абсолютно определенно, так это или нет, пока не представляется возможным, поскольку статистики не хватает — слишком медленно происходят процессы, а интерес к ним возник буквально в последнее время.
«СП»: — Если предположить, что сторонники наступления очередного похолодания из-за минимума солнечной активности правы, когда ему на смену может прийти максимум активности Солнца?
— Сейчас можно говорить о выходе активности Солнца на фазу роста после довольно длительного минимума. Через несколько лет мы выйдем на максимум, после чего опять придем к минимуму. Учитывая, что период между двумя минимумами составляет в среднем 11 лет, можно предположить, что максимум наступит примерно в 2030 году. Хотя это не более чем предположение, потому что границы периодов плавают в диапазоне 8−12 лет.
«СП»: — Мы физически как-то будем ощущать максимум солнечной активности?
— Косвенное влияние вполне возможно. Вспомним, в свое время основоположник гелиобиологии, советский профессор Чижевский заметил, что 11-летний цикл характерен для целого ряда хронических заболеваний, а также социальных явлений вроде революций. Что же касается прямой зависимости, то, полагаю, очень уж сильной взаимосвязи между состоянием человека и изменением уровня солнечной активности, думаю, наблюдаться все же не будет. Хотя магнитные бури будут случаться чаще.
«СП»: — Те магнитные бури, которые, как ожидается, случатся у нас уже 8 и 9 июня и будут довольно сильными, можно уже записывать на счет последней солнечной вспышки и считать проявлением усиления солнечной активности?
— Те магнитные бури, которые ожидаются 8 и 9 июня, совершенно точно не связаны со вспышками на Солнце, зафиксированными на прошлой неделе. Просто потому, что выброс плазмы, который, собственно, и провоцирует магнитные бури, летит до Земли три дня. Так что в данном конкретном случае получается, что в огороде бузина, а в Киеве дядька, — уверяет член-корреспондент РАН, директор Института космических исследований (ИКИ) РАН, доктор физико-математических наук Анатолий Петрукович. — Когда мы говорим о взаимосвязи между вспышками на Солнце и магнитными бурями, надо четко представлять себе детализацию — где конкретно произошла вспышка, был ли при этом зарегистрирован выброс плазмы, полетел ли он по направлению именно к нашей планете или же был направлен в другую сторону, и тому подобные вещи.
«СП»: — И все же, если нынешняя вспышка все же означает переход активности Солнца от минимума к максимуму, как учащение магнитных бурь может отразиться на нашей планете?
— Вообще-то «минимумы» и «максимумы» — это бытовое восприятие солнечной активности. Здесь правильнее говорить об изменении магнитного поля Солнца, которое протекает либо относительно спокойно, либо более возмущенно (при этом моделированные кадры небесного светила приобретают усиленную «волосатость»). Так вот, на «минимуме» магнитное поле более спокойно, а при переходе к «максимуму» оно усложняется. Но это не значит, что у нас сразу начинается апокалипсис, сам по себе рост солнечной активности занимает несколько лет.
Когда мы увидим, что цикл нашего небесного светила перешло на новый цикл, мы скажем — да, теперь вспышек у нас будет больше, соответственно, магнитных бурь тоже будет больше. Но это в своем роде банальность, все равно как говорить о том, что зимой бывает снег. Главный вопрос тут в другом — а насколько очередной солнечный максимум окажется сильнее предыдущего.
Увеличение активности Солнца, конечно, окажет влияние на работу космических спутников, несколько увеличится степень радиоактивной угрозы для них. Возрастут, в частности, радиопомехи. Что же касается воздействия геомагнитных возмущений на здоровье людей, то тема эта в целом, конечно, довольно дискуссионная. Но если говорить о здоровых людях, то этот метеофактор оказывает на них стрессовое влияние.
Организм чувствует, что вокруг складывается нестандартная ситуация, и начнет на нее реагировать, и реакция эта, согласно последним взглядам на данную проблему, оказывается очень индивидуальной. Только стоит принять во внимание, что если человек проживает в городе, то на него параллельно будут воздействовать не только природные, но и другие стрессовые факторы, которых довольно много.
«СП»: — По каким-то признакам в данном случае уже можно предположить, будет ли этот грядущий максимум сильно отличаться от предыдущих?
— Тот солнечный максимум, который пришелся на конец девяностых — начало нулевых, был довольно-таки сильным. Он, конечно, рекордов все же никаких не побил, но магнитных бурь хватило всем, как говорится, за глаза. А вот следующий солнечный максимум, который был зафиксирован в десятых годах нынешнего века, честно говоря, оказался куда слабее. И основные прогнозы на грядущий солнечный максимум позволяют предположить, что он также окажется слабым. Но ведь прогнозы штука такая, что могут и не сбыться. Так что поживем — увидим.
Источник