Что спасает землю от солнца

Можно ли подвинуть Землю. И зачем

Обозреватель Николай Гринько объясняет, почему человечеству обязательно нужно придумать, как сдвинуть Землю с места. И желательно – в пределах нескольких миллионов лет.

Фото: depositphotos/ JohanSwanepoel

Как ни прискорбно, но во Вселенной нет ничего постоянного. Любой космический объект имеет собственный срок «жизни», а также несколько стадий, через которые ему предстоит пройти. И наше Солнце, вокруг которого вращается Земля, – не исключение. Приблизительно через пять миллиардов лет оно выработает ресурсы, которые позволяют происходить термоядерной реакции, сильно расширится и, вероятнее всего, поглотит нашу планету. Понятно, что задолго до этого момента все живое на поверхности Земли погибнет от высокой температуры. Если предположить, что к этому сроку человечество все еще будет существовать, а местом его обитания так и останется земная поверхность, люди наверняка захотят спасти свою планету с помощью единственно возможного способа: отодвинуть ее от Солнца.

Существуют ли методы, позволяющие (хотя бы гипотетически) изменить земную орбиту? Инженер космических систем Маттео Чериотти из Университета Глазго опубликовал статью, в которой рассмотрел все возможные варианты. Вообще астрофизики давно изучают способы изменения траекторий небесных тел: рано или поздно нам понадобится изменить орбиту какого-нибудь астероида, летящего в сторону Земли. Для этого предлагают разные способы: от ядерного взрыва до столкновения с крупным космическим аппаратом. В случае с целой планетой эти методики, разумеется, неприменимы.

Еще один подход: астероид предлагают толкать в сторону при помощи реактивных двигателей. Можно предположить, что этот метод подойдет и для перемещения Земли, однако на практике такое осуществить невозможно: человечество просто не наберет необходимого количества топлива, даже если сожжет все доступные запасы углеводородов (и других веществ, способных гореть). Можно попробовать использовать ионные двигатели, которые выпускают поток заряженных частиц – здесь физика на нашей стороне, и в теории люди могли бы осуществить подобное.

Но даже если подобный проект когда-нибудь будет реализован, человечеству понадобится «выстрелить» в космос со скоростью 40 километров в секунду невероятное количество частиц: примерно 13% от массы всей Земли. Конечно, перед лицом гибели всего живого такие затраты можно назвать оправданным, но что-то подсказывает нам, что технически это все-таки невозможно.

К таким же нереализуемым проектам можно отнести и солнечный парус – исполинское полотно, напоминающее парашют, которое будет тянуть Землю за собой под воздействием солнечного излучения. Расчеты говорят, что такой парус должен быть в 19 раз больше диаметра нашей планеты, а результата придется ждать примерно один миллиард лет.

Вообще все способы двигать Землю с помощью «чистой механики» обладают существенным минусом: они предусматривают крепление каких-нибудь механизмов к планете. Но не надо забывать, что Земля постоянно и довольно быстро вращается. Даже если построить на каком-нибудь континенте реактивный двигатель невероятной мощности, он сможет работать только пару минут в сутки, когда вместе с Землей окажется повернутым в нужную сторону. Способов обойти это ограничение человечество пока не придумало.

Здесь можно вспомнить о «гравитационном маневре». Так называют метод, когда два тела в космосе проходят близко друг от друга, и их взаимное притяжение позволяет менее массивному телу получать ускорение. Этим методом часто пользуются для разгона космических аппаратов, чтобы отправить их на большой скорости к другим планетам. Скажем, аппарат «Розетта», который десять лет летел к комете Чурюмова-Герасименко, сначала дважды приближался к Земле, получал от нее ускорение и лишь после этого смог набрать необходимую скорость.

Ученые размышляют о том, чтобы применить гравитационный маневр для перемещения Земли. Первой идеей было, конечно, использование Луны: если сдвинуть ее с орбиты и позволить «погулять» вокруг Земли по определенному маршруту, это может переместить и планету, и ее спутник. Но для этого нужно найти способ двигать Луну, а с этим возникают такие же проблемы, как и с Землей (пусть и меньшего масштаба).

Единственным хоть как-то возможным способом сегодня считается тот же гравитационный маневр, но с использованием не Луны, а множества астероидов и комет. Их можно направлять к Земле в течение долгого времени, чтобы их совместное взаимодействие понемногу толкало планету в нужную нам сторону. Правда, для этой затеи нам понадобится примерно миллион астероидов.

Понятно, что к моменту катастрофы может произойти все что угодно. Мы можем найти легкий способ перемещения планет, а можем и вовсе исчезнуть с лица Земли. Наша редакция все же надеется, что человечество успеет заселить другие планеты и найдет для себя новый дом, в котором и будет жить долго и счастливо.

Источник

Что нас спасает от солнечной и космической радиации?

Мы так привыкли к комфорту, существующему для нас на Земле, что даже не замечаем этого и капризничаем — то нам слишком холодно, то слишком жарко, то сухо, то влажно, то слишком солнечно, то слишком пасмурно. А ведь планета защищает нас и спасает от множества опасностей. От переохлаждения, от перегрева, наконец — от радиации. Какая же бывает радиация?

В 1899 году Эрнест Резерфорд экспериментально доказал, что есть три вида радиоактивности. Он назвал их альфа-, бета- и гамма- радиацией.

Установлено, что альфа-излучение — состоит из положительно заряженных ядер гелия, бета-излучение — поток бета-частиц, то есть электронов, а гамма-излучение — ультракороткое электромагнитное излучение (длина волны меньше 100 микрометров).

На Земле большая часть источников радиации являются альфа-радиоактивными, их фон в естественных условиях обычно не представляет угрозы для жизни. А вот извне на нас падают мощные потоки «солнечного ветра» и мощные пучки космических лучей.

Радиационный фон на поверхности Земли составляет 12−15 мкР/час. Это — норма. Откуда на Земле берется излучение?

Радиоактивность есть в глубинах Земли, граниты, имеющие магматическое происхождение, дают около 25 мкР/час.

Из глубин Земли вместе с горячими водами приходит газ радон, обладающий альфа-радиоактивностью. Газ постоянно образуется при радиоактивном распаде ядер урана и Тория.

С радиоактивностью человеческую цивилизацию ознакомили ученые, открыв радиоактивные уран, полоний, радий и другие. Намного большие знания люди получили в 1945 году, после взрывов первых атомных бомб.
Фото: Depositphotos

Но большая часть населения Земли лично с радиацией не знакома. И мало кто знает, что от космической радиации нас защищает наша планета, ее магнитосфера, радиационные пояса, озоновый слой.

Ведь из космоса на Землю падает постоянный поток разнообразных излучений. Источники космических излучений — Солнце и разнообразные дальние источники.

Космические лучи принято делить на:

внегалактические;
галактические;
солнечный ветер;
излучение межзвездного пространства.

По своему составу космические лучи содержат 92% протонов, 6% альфа-частиц и по 1% — электронов и ядер более тяжелых элементов.

Солнечный ветер — принятое название солнечного излучения. Ежесекундно солнечный ветер уносит от Солнца до одного миллиона тонн вещества.

Защита Земли от радиации — это ее магнитосфера, область пространства, образуемая вокруг небесного тела, обладающего магнитным полем, когда магнитное поле тела отклоняет падающий поток заряженных частиц. Магнитное поле Земли отклоняет несущийся на нас от Солнца поток излучения и значительную часть других космических лучей. Деформация магнитосферы планеты звёздным ветром
Фото: NASA, ru.wikipedia.org

В состав магнитосферы входят радиационные пояса. Внутренний радиационный пояс находится примерно на высоте 4.000 км, он состоит в основном из протонов высоких энергий, а внешний — на высоте примерно 17.000 км — из высокоэнергетических электронов.

И любые межпланетные станции и американские лунные экспедиции должны преодолеть радиационные пояса. Ученые знают, что интенсивность радиации в этих поясах весьма велика, потому и пилотируемые корабли, и автоматические станции, пересекающие магнитосферу Земли, должны быть надежно защищены от радиации. Считается, что слой алюминия толщиной около 6 мм должен защитить людей и/или научную аппаратуру от радиоактивного воздействия поясов радиации.

Но если вылететь за пределы защиты нашей магнитосферы — появляется значительно большая опасность. Мы не можем предсказать появление вспышек на Солнце, мы не знаем, когда и в каком месте можно встретить космические лучи из глубин галактики.

Ученые давно изучают вспышки на Солнце и их влияние на земную жизнь. Установлено, что 4.11.2003 г. на Солнце была весьма интенсивная вспышка. Если бы земной экипаж в это время был вне защиты атмосферы планеты, космонавты за время вспышки получили бы дозу примерно 8 Рад. Это составляет примерно 80 МЗв, тогда как сейчас принятая годовая норма на Земле составляет 1МЗв/год. Солнечная вспышка 14 декабря 2014 года: выброс отрывается от поверхности
Фото: NASA, ru.wikipedia.org

Что будет с экспедицией на Марс, если за 3−5 лет космонавтам придется пережить несколько таких вспышек? Смогут ли они вернуться на Землю живыми?

Очевидно, что нынешняя радиационная защита нашей космической техники совершенно неудовлетворительна для условий дальнего космоса. Если мы хотим осваивать Солнечную систему, нам придется придумать значительно более мощную защиту от радиации для своих кораблей.

Почему нынешняя космонавтика не испытывает этих проблем? Современные космические спутники, а также «Союзы», «Протоны», «Атласы» и МКС, летают в ближнем космосе, под прикрытием магнитосферы Земли и ее радиационных поясов. Хотя и там за годовой полет космонавт набирает дозу излучения намного большую, чем он получил бы на Земле за всю жизнь. Международная космическая станция
Фото: NASA, ru.wikipedia.org

Увы, сделать обитаемые отсеки из толстой стали, покрытой слоем свинца, мы не можем: в таком случае вес отсеков увеличился бы во много раз, не хватило бы мощности ракеты, чтобы вывести их на орбиту. Да и потом, когда станция отлетает свое, на Землю упала бы огромная масса, которая могла бы создать большие проблемы людям, живущим в Тихоокеанском регионе.

Так что высказывание Циолковского о том, что «нельзя вечно жить в колыбели», до обидного верно. Если следовать его метафоре, мы научились вылезать из колыбели, но только совсем недалеко и ненадолго. Даже освоение Солнечной системы — дело далекого будущего.

Источник

Как предотвратить гибель Солнца?

Примерно через пять миллиардов лет наше Солнце превратится в красного гиганта и поглотит ближайшие к нему планеты — в первую очередь Меркурий и Венеру, но со временем и Землю. Впрочем задолго до этого Земля станет непригодной для жизни, так как в ходе своей трансформации в красного гиганта Солнце будет увеличиваться в размерах, а также будет расти его светимость, что приведёт к постепенному увеличению средней температуры на Земле. Более подробно этот процесс мы описали в отдельной статье .

Собственно после публикации этой статьи один из наших читателей прислал нам вопрос:

Здравствуйте. Возможно ли как-то предотвратить превращение Солнца в красного гиганта или по крайней мере продлить срок его жизни на главной последовательности?

Что же, давайте попробуем разобраться в этом.

Сразу стоит отметить, что на сегодняшнем уровне развития науки и техники у нас нет никакой возможности повлиять на срок жизни Солнца. Но хорошая новость в том, что у нас в запасе есть от 1 до 3 миллиардов лет для того, чтобы изобрести нужные технологии, поэтому давайте поразмышляем о том, что в принципе могло бы спасти наше Солнце?

Почему Солнце превратится в красного гиганта?

Солнце состоит из газа. На 75% это водород, на 25% это гелий плюс очень малая доля примесей более тяжелых элементов. Эти газы находятся в состоянии гидростатического равновесия между гравитацией, которая стремится сжать звезду и давлением, которое наоборот — стремится расширить её.

В ядре Солнца постоянно идут термоядерные реакции, в ходе которых водород превращается в гелий. В результате в ядре звезды скапливается гелий. Гравитационные силы сжимают гелий, его температура растёт. Давление начинает преобладать над гравитацией и это приводит к расширению звезды. Этот процесс идёт постоянно и в течение миллиардов лет звезда подобная Солнцу превращается в красного гиганта.

Как это предотвратить или замедлить?

топливом для термоядерных реакций внутри Солнца является водород.
Интенсивность течения термоядерных реакций внутри звезды зависит от массы звезды — чем массивнее звезда, тем ярче она светит и быстрее сжигает своё топливо для термоядерных реакций.

Исходя из выше сказанного есть два гипотетических способа продлить срок жизни Солнца:

Пополнить запасы водорода на Солнце чтобы было больше топлива
Уменьшить массу Солнца, чтобы топливо сгорало не так быстро

Рассмотрим эти способы:

Нужно больше минералов водорода

Просто сбрасывание водорода на Солнца не является эффективным.
Дело в том, что вещество во внешних слоях звезды не участвует в термоядерных реакциях. Даже когда звезда гибнет во внешних её слоях остается достаточно водорода для поддержания горения звезды в течение многих миллиардов лет, но этот водород не загорается, так как во внешних слоях температура и давление недостаточны для поддержания термоядерных реакций.

Для продления срока жизни звезды необходимо было бы не сбрасывать водород на поверхность Солнца, а сделать «инъекцию» водорода в его ядро.
99% водорода Солнечной системы уже находится в Солнце нам нужно искать не способ сделать «инъекцию» водорода «из вне», а скорее способ «взболтать» Солнце, чтобы произошел обмен веществом между ядром Солнца и его внешними слоями.
более того — даже если «взболтать» Солнце, всё равно через некоторое время произойдёт сепарация, а также гелий будет падать на ядро, механизм должен будет обеспечивать постоянную циркуляцию вещества внутри Солнца

Постоянная циркуляция вещества приведёт к повышению температуры поверхности, а соответственно и яркости Солнца, плюс нужно отводить куда-то гелий, по 1-5 млн тонн в секунду, иначе реакции в Солнце будут ускорятся экспоненциально.
Солнечный ветер позволит осуществить такой отток, но вместе с гелием солнце будет терять и много водорода, со временем уменьшится масса Солнца, уменьшится его яркость и может возникнуть другая проблема — Земля может начать замерзать!
С другой стороны при закачивании в ядро водорода там увеличится объём зоны горения, повысится солнечная активность и значительно усилятся солнечные вспышки. Из-за них Солнечная система может стать непригодной для жизни. Возле красных карликов по этой причине не может зародится жизнь.

Есть на кого равняться

Интересным примером является звезда HIP 102152, которая по многим показателям является звездой-близнецом нашего Солнца. К примеру температура поверхности Солнца — 5778 К, а HIP 102152 — 5723 К. Также Солнце и HIP 102152 обладают почти одинаковой массой, радиусом, поверхностной гравитацией и т.п.

При этом HIP 102152 на 4 миллиарда лет старше нашего Солнца. Понимание процессов, благодаря которым HIP 102152 так «хорошо сохранилась» могут помочь нашим потомкам в деле продления жизни нашего светила.

Солнце, пора худеть!

Существует несколько гипотетических проектов, с помощью которых масса Солнца может быть уменьшена.

так предлагается усилить солнечный ветер путём нагревания с помощью лазеров или микроволн отдельных участков атмосферы Солнца
Также этот проект подразумевает создание вокруг Солнца кольцевого ток с помощью нескольких космических станций расположенных вдоль экватора Солнца. Это позволит создать вокруг Солнца мощное тороидальное магнитное поле.

Одновременно напротив полюсов Солнца необходим создать магнитные форсунки.
Это приведёт к появлению у Солнца устойчивых плазменных джетов на полюсах

Уменьшение массы Солнца приведёт к снижению давления в ядре и снижению интенсивности термоядерных реакций, что продлит срок жизни Солнца. В теории может быть разработана такая система «звёздного похудения», которая будет постепенно уменьшать массу звезды и поддерживать её в стабильном состоянии в течение миллиардов лет без превращения её в красного гиганта.

Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!

Источник