Когда и как погаснет Солнце
Жизнь на нашей планете была бы невозможна, если бы не жёлтый шар, который восходит на востоке каждое утро. Звезда по имени Солнце – жёлтый карлик, благодаря теплу и свету которого мы существуем. Под жёлтыми карликами принято понимать небольшие звёзды, не такие горячие, как голубые. Примерная температура светил колеблется от пяти до шести тысяч кельвинов. В среднем их размер варьируется: они могут составлять как четыре пятых нашего Солнца, так и на пятую часть превышать его габариты.
В Солнечной системе звезда только одна (собственно, отсюда и название), но в системах других планет их часто бывает две, а иногда и больше. Считается, что в группах им сосуществовать комфортнее. Жёлтых карликов во Вселенной несчётное множество. И Солнце не является среди них чем-то необычным, оно не обладает совершенно никакими отличительными характеристиками и из других систем, должно быть, выглядит так же, как для нас другие звёзды. Тем не менее, для землян Солнце всегда будет являться особенным.
Если принять на веру Теорию Большого Взрыва, согласно которой вся Вселенная образовалась примерно четырнадцать миллиардов лет назад, то можно посчитать, что наша звезда находится «в самом расцвете сил». По примерным подсчётам, Солнцу сейчас около пяти миллиардов лет. Значит, оно появилось позже, чем первые звёзды, на девять миллиардов лет.
За счёт чего мы существуем? За счёт постоянной активности на Солнце, благодаря которой на звезде неустанно протекают термоядерные реакции. В процессе превращения водорода в гелий высвобождается огромное количество энергии, за счёт которой солнце светит и греет. Правда, чтобы солнечная энергия была полезна, нужно находиться на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Более близкие расстояния (например, как между Венерой и светилом или между ним и Меркурием) губительны.
Сам огненный шар достигает в диаметре 1,4 миллиона километров. Для нас эта цифра кажется фантастической, но всё относительно. В масштабах целой Вселенной, где полно газовых гигантов, такой показатель достаточно посредственен. Весит Солнце в триста тридцать три раза больше, чем наша планета.
Несмотря на свой значительный диаметр, только 200 тысяч километров из него занимает ядро. Оно гораздо горячее и нагревается до четырнадцати миллионов кельвинов. Именно здесь протекают химические реакции. За пределами ядра происходит лучистый перенос. Этот процесс представляет собой многократное переизлучение фотонов, и он может длиться миллионами лет – настолько долог путь фотонов в верхние зоны звезды.
Выше – конвективная зона. Это своего рода огромный солнечный миксер, в котором происходит вихревое смешивание потоков фотонов между собой. В верхних слоях плазма заметно остывает, вследствие чего потоки утягивают ею вниз, где она набирает температуру заново.
Ещё выше – солнечная атмосфера. С Земли мы видим главным образом её, так как именно отсюда исходит большая часть излучения. Из атмосферы то и дело выбрасывает колоссальные потоки энергии, но в силу слишком яркого света газового шара мы этого не видим. Часть, в которую происходят «выбросы», именуется солнечной короной. Её возможно отчётливо разглядеть в период затмений.
Как только техника стала позволять, земляне не упускают из виду солнце. Ведётся постоянное изучение его характеристик. Вокруг звезды огромное количество всевозможных спутников, измеряющих основные показатели и отслеживающих активность на её поверхности. К сожалению, по вполне объективным причинам отправить на него исследователей или хотя бы станцию физически невозможно, но учёные подобрались к нему максимально близко: станция расположилась на орбите Меркурия.
И поскольку Солнце – не первый и не последний жёлтый карлик во Вселенной, его этапы развития можно отследить, а на их основании можно сделать прогнозы о его дальнейшей судьбе. Стоит чётко понимать, что жизненный цикл на Земле закончится гораздо раньше, чем звезда претерпит все изменения, а потому любые догадки носят чисто теоретический характер: их в любом случае никто не сможет подтвердить.
Скорее всего, в самом начале активных перемен на нашем источнике света жизнь на Земле (а может быть, и вся планета) погибнет. Примерно через один миллиард лет Солнце начнёт светить гораздо ярче: активность повысится, и это вызовет сильнейший парниковый эффект на нашей планете. Нет уверенности, что это однозначно убьёт всё живое, поскольку в морских глубинах живые существа всё ещё могут продолжить нормально существовать.
Но даже звезда не является вечным двигателем. Запасы водорода в ядре медленно, но верно, будут сокращаться, в связи с чем она станет светить гораздо ярче, чем сейчас. Через три с половиной миллиарда лет этот показатель превзойдёт современный на сорок процентов. Соответственно, меньше гелия – меньше диаметр ядра, но больше внешний диаметр звезды. Что касается Земли, то на ней будет происходить то же, что на Венере сейчас.
Запасы водорода подойдут к концу где-то через шесть с половиной миллиардов лет. На этом этапе Солнце будет горячее и ярче уже в два раза. А спустя восемь миллиардов лет шар станет настолько горячим, что все термоядерные реакции станут протекать уже не в ядре, а на внешних оболочках. К этому моменту Солнце уже полностью поглотит Землю и по праву станет являться звездой-красным гигантом.
Есть и другое предположение: возможно, орбита Земли изменится, и она станет находиться гораздо дальше, чем сейчас, и ещё какое-то время продолжит своё существование. Тем не менее, уж если в то время на Земле ещё останется какое-то подобие воды и атмосферы, то в силу медленного вращения Солнца и участившихся приливов и их сорвёт с поверхности. При условии, что сама планета просто не упадёт на гиганта.
Получается, уже безжизненная Земля, на которой не останется ничего, скончается примерно через восемь миллиардов лет. Дальше Солнце продолжит существование за счёт оставшихся ресурсов, но топливо не бесконечно: красные гиганты живут недолго, так что ещё сотни миллионов лет – и на оболочке звезды начнёт хаотично взрываться гелий. Это чревато, потому что подобные взрывы просто разорвут все верхние слои Солнца.
Кстати, сорванная поверхность светила породит ничто иное как туманность. Именно туманности – самые красивые участки Вселенной. Их часто изображают на космических полотнах. Двух одинаковых туманностей не существует. Каждая из них обладает собственной протяжённостью, формой, цветом. Должно быть, в этот момент наша система будет выглядеть особенно красивой.
Всё, что останется после пульсаций на оболочке звезды, — солнечное ядро, состоящее из углерода в алмазном состоянии. Размером оно будет практически как Земля, но гораздо плотнее и тяжелее – большая масса возможна только у нейтронной звезды или чёрной дыры. Это маленький белый карлик, но какой! Очень яркий и горячий. Он будет медленно умирать и охлаждаться – этот процесс может занять миллиарды лет, что свойственно всем белым карликам. Но в конце концов Солнце – если к тому моменту кто-то узнает в этом карлике
Солнце – погаснет навсегда
Но почему нашему солнышку не стать сверхновой? Сверхновая – это звезда, которая взрывается яркой вспышкой, становясь на десять-двадцать порядков ярче, чем она была, а затем медленно погасает. Кажется, что она берётся из ниоткуда, но на самом деле это не так.
Сверхновыми чаще всего действительно становятся именно белые карлики, находящиеся в тесных системах. Пока что будущее Солнце вполне подходит под это определение. Но тонкость состоит в том, что эти белые карлики в своей системе находятся не одни, а с более крупной звездой – обычно красным гигантом.
Выходит так, что из-за энергетического притяжения между двумя звёздами карлик постепенно перетягивает на себя часть энергии, и она образует вокруг последнего аккреционный диск. На нём энергия нестабильна, и вещество периодически может внезапно взрываться. Именно эти взрывы по всей площади диска и рождают сверхновую.
Взрывы могут длиться всего несколько дней, а потом в течение нескольких лет звезда постепенно гаснет. Процесс стихийного взрыва достаточно цикличен и так, постепенно, звезда всё наращивает и наращивает газовую оболочку, одновременно с этим становясь ярче в десять, а то и в сто тысяч раз.
Но Солнцу едва ли предоставится возможность стать сверхновой, потому что оно находится в своей системе в одиночку. Нет более крупной звезды, у которой оно могло бы перетянуть активное вещество для подкрепления своих сил. А значит, скорее всего, оно так и останется постепенно гаснущим белым карликом.
Процесс угасания может занять просто неприличное число времени – до десяти квадриллионов лет. Что произойдёт после этого? Солнце станет чёрным карликом. Стоит понимать, что эта стадия является конечной в цикле жизни небольшой звезды, но она в большей степени теоретическая – всё-таки, наш опыт покорения космоса не настолько богат, чтобы однозначно утверждать, что погасшие звёзды, которых больше не видно, обладают теми или иными параметрами. Но чисто логически, они должны существовать. Сложность в том, что процесс их угасания занимает просто неприличное количество времени, и с точностью утверждать, что такие объекты есть в непосредственной близости от солнечной системы, нельзя.
Если опираться на Теорию Большого Взрыва, то таких объектов и вовсе ещё не может существовать: они просто не успели образоваться с момента создания Вселенной. Тем не менее, теоретически на поверхность чёрного карлика уже можно высадиться. К моменту его образования поверхность звезды остынет где-то до 5 кельвинов. Гравитация на Солнце будет очень сильной, а плотность едва ли позволит бурить поверхность или ещё каким-то образом оставить на ней свой след.
Ещё одно интересное предположение: все звёзды станут чёрными карликами примерно (в рамках Вселенной, конечно) в один промежуток времени. Тогда настанет конец Вселенной. Эта эпоха прозвана учёными Эпохой Вечной Тьмы, что очень точно отражает суть вещей: источников света уже попросту нет, энергия звёзд иссякла, и ей неоткуда взяться.
Есть ещё один этап, который возможен для чёрных карликов – это взрыв чёрных карликов, который образует сверхновых чёрных карликов, но он носит ещё более теоретический характер, чем сам тип таких звёзд. Этот взрыв предполагает превращение алмазного карлика в железного посредством пикноядерного синтеза. Происходит это так: под воздействием собственной колоссальной массы звезда вновь перерождается. И вот на этой стадии, скорее всего, и Солнцу, и всей Вселенной придёт конец.
Таким образом, мы видим, что полный цикл угасания нашего огненного шара занимает свыше десяти квадриллионов лет, и это лишь примерная цифра, поскольку настолько заглянуть вперёд никто из учёных не способен. Сначала, через один миллиард лет, Солнце станет ярче на одиннадцать процентов, чего уже будет достаточно для сильнейшего парникового эффекта на поверхности Земли.
Через три с половиной миллиарда лет оно будет ярче на сорок процентов, и жизнь на Земле будет по определению невозможной. Солнце активно начнёт сжигать топливо, и вместо водорода в ядре постепенно станет перерабатывать углерод и кислород либо же водород с верхних слоёв оболочки.
Через шесть с половиной миллиардов лет светило станет больше в два раза, поглотит Меркурий, Венеру и Землю. Начнёт активно разрастаться за счёт расхода топлива с внешних оболочек и станет красным гигантом. Красный гигант просуществует совсем недолго – всего 100 миллионов лет, а затем станет белым карликом: верхние слои просто сорвёт, и останется только алмазное ядро. Белый карлик будет гаснуть свыше 10 квадриллионов лет, и такое число не укладывается в голове. В конце концов, он всё же остынет и превратится в чёрного карлика.
Солнце не сможет стать сверхновой, потому что ему неоткуда черпать вещество для создания аккреционного диска. Сверхновым карликом ему тоже не стать, потому что для этого у него недостаточно крупная масса.
Источник
Что ждет человечество, когда Солнце погаснет
Казалось бы, нет ничего стабильнее Солнца. Каждый день оно заходит и на следующее утро показывается на горизонте. Однако некоторые специалисты утверждают, что Солнце погаснет, как это делают другие звезды после прохождения определенного жизненного цикла. Оно относится к желтым карликам с продолжительностью жизни 10 миллиардов лет. Сейчас небесное светило находится на полпути своего существования. Человечеству осталось 5,5 млрд лет, после чего Солнечная система исчезнет. Что будет потом, специалисты имеют разные предположения.
Что будет со светилом
По мере «взросления» Солнца повышается температура ядра, усиливается светимость. Ядро увеличивается в размерах, а звезда замедляет движение вокруг оси. Уменьшается масса, снижается плотность Солнца. Усиленная активность небесного светила приведет к глобальному потеплению и испарению океанов с поверхности Земли. В тот момент температура достигнет 57 °C. Для сравнения, сейчас она 14 °C. Спустя 3,5 млрд лет температура на поверхности Земли сравняется с Венерой, достигнув 500 °C.
Дальнейшее расширение атмосферы светила приведет к его превращению в красного гиганта. Случится это приблизительно через 5,4 млрд лет. Светимость достигнет максимального значения, увеличившись в 5 тысяч раз. При этом процесс раздувания Солнца повлечет снижение температурных показателей на Земле. Но изменение в гравитации приведет к тому, что звезда изменит траекторию движения и может столкнуться с планетами. В таком случае произойдет глобальная катастрофа, которая негативно отразится на состоянии Земли.
Нет ни одних точных прогнозов, что произойдет с Солнцем дальше. За 5 миллиардов лет может случится другая глобальная катастрофа, о которой пока еще никто не знает. Теории можно назвать догадками, но смоделировать ситуацию будет полезно.
Мощный взрыв
Вспышки (энергетический выброс в атмосферу) регулярно происходят в космосе из-за существующего магнитного поля. Особой активностью обладают красные карлики, молодые и быстро вращающиеся звезды. У Солнца слабые магнитные поля, вращается оно медленно. С такими показателями супервспышка исключается.
Однако новые исследования ученых настораживают. По последним сведениям, вспышки все же начали происходить на звездах спекторального класса, в том числе на Солнце. Также ученые заявляют о периодических вспышках на медленно двигающихся звездах 1 раз в несколько тысяч лет. Такое явление, как мощный взрыв, теоретически произойти может. Что будет с Землей в таком случае, ученые дают свои прогнозы.
К вымиранию людей и экологической катастрофе взрыв на Солнце не приведет. Энергетический выброс не жжет леса, не провоцирует выброс радиации. От этого опасного явления не пострадают животные и люди, не погибнут растения. Мощный взрыв негативно скажется на работе спутниковых технологий, станет фатальным для электроприборов, телекоммуникаций, а также приведет к смерти астронавтов, находящихся на орбите. Энергетический посыл Солнца сталкивается с магнитным полем Земли, создавая бури. Ионизирующие облучения приведут к сбою в электросвязи и северному сиянию.
Самое опасное последствие — истончение озонового слоя. В результате усилится негативное ультрафиолетовое воздействие на человека. Облучения приводят ожогам, раку кожи, катаракте. На восстановление озонового слоя потребуются годы. Если взрыв будет супермощным, можно предположить, что люди останутся без защиты, начнут массово болеть и умирать. Солнце в таком случае остается светить, но лучи его чрезвычайно опасны.
Жить люди продолжат, но нужно приспособиться к новым условиям существования.
Сильное сжатие
Швейцарские ученые приводят факты, что Солнце уменьшается в размерах или сжимается. Его диаметр на 0,04% меньше, чем было принято считать до начала исследований. При сжатии небесное светило перестает выполнять свои функции, постепенно гаснет. Полное потухание звезды произойдет через несколько миллиардов лет. В результате изменения магнитного поля Земли она сойдет с орбиты. Столкновение с любым космическим телом грозит масштабной катастрофой.
По другим предположениям, Земля найдет другую звезду и начнет новую орбиту. Солнце исчезнет навсегда либо его существование для планеты будет несущественным.
Результат катастрофы
Если Солнце потухнет, Земля несколько миллионов лет будет оставаться теплой, а это значит, что жизнь продолжится. Но изменения все же начнут происходить, поэтому в перспективе на планете не останется ничего живого.
Понижение температуры
После того как звезда перестанет светить, люди почувствуют понижение температуры. Глобальные показатели снизятся в течение недели. Поверхность Земли остынет на несколько градусов. За неделю показатели снизятся на 17 °C, за год — на 40 °C.
Произойдет замерзание верхних слоев океанов, но ниже вода продолжит обогревать Землю еще сотни лет. За миллионы лет установится стабильная температура, равная -160 °C.
Гибель растений и животных
Выживут микроорганизмы, обитающие в земной коре. Без солнечного света прекратится фотосинтез. Растения погибнут в течение месяца. Деревья благодаря замедленному метаболизму продолжат расти десятилетиями. Животные начнут погибать из-за банального отсутствия еды. В первую очередь пострадают травоядные, за ними погибнут хищники.
Дольше останутся жить растения, для жизни которых не нужен свет. Растут и развиваются в темных помещениях комнатные цветы каталея, диффенбахия, драцена, хлорофитум, папоротник. Проживут без солнечного света насекомые, пауки, черви. Но как долго они просуществуют в нестандартных условиях, сказать сложно.
Когда Солнце погаснет, рассвета уже не произойдет. Планета погрузится во мрак. В условиях темноты погибнут растения, за ними исчезнут животные. Человек без еды тоже недолго проживет.
Можно предположить, что люди переберутся в бункеры и продолжат выращивать культуры в искусственных условиях. При наличии еды жизнь человека продолжится, но изменится. В организме под влиянием света происходят жизненно важные процессы, вырабатываются гормоны. Дисбаланс приводит к сбою в работе внутренних органов и систем.
Жизнь людей
На поверхности планеты жизнь прекратится. Единственный вариант для человека — переселиться ближе к ядру Земли либо опуститься в океан. Жизнью это не назовешь, но благодаря технологиям и оставшимся запасам ядерной электростанции можно продержаться некоторое время.
Сколько осталось ждать
По словам специалистов, желтый карлик, к которому относится Солнце, живет 10 миллиардов лет. Есть данные, сколько уже живет Солнце, — 4,5 млрд лет. Не нужно быть математиком, чтобы высчитать, сколько лет осталось до катастрофы в космическом пространстве. Негативные изменения наблюдаются сейчас:
- Сквозь поврежденный озоновый слой проходят вредные ультрафиолетовые лучи. Врачи неоднократно повторяют, что загорать опасно для здоровья. На коже появляются пигментные пятна, ожоги. Клетки под влиянием ультрафиолета начинают мутировать, начинается онкология.
- Наблюдается всемирное потепление. Это свидетельство повышенной активности Солнца. Уровень воды в океанах снижается, площадь суши увеличилась на 58 км. Зима превращается в осень, а летом температура приближается к 40 градусам в тех местностях, где обычно она была 30 градусов. Когда светило продолжит жечь Землю, со временем планета превратится в огромную пустыню. Есть версия, что таяние ледника приведет к всемирному потоку.
- Изменение климата стало причиной засухи в тропических странах. Со временем стремительное повышение температурных показателей приведет к перенаселению планеты. Жизнь на экваторе станет невозможной.
Точных сроков, когда произойдет глобальная катастрофа, никто не называет. Теоретически Солнце погаснет спустя 5,5 млрд лет. Страшат ли эти цифры человечество? Конечно, нет. За это время сменятся миллионы поколений. Не исключены новые расчеты, предсказания, пророчества.
Не надо забывать, что Солнечная система создавалась без человека и его расчетов. Этот уникальный механизм исследуют веками, находя новые ответы на вопросы. Погаснет Солнце или нет, можно продолжать дискуссию бесконечно, а что случится на самом деле, никто не знает.
Источник