Эволюция солнца: происхождение, строение и стадии
Солнце — это звезда, находящаяся в центре собственной Солнечной системы. Вокруг него вращаются восемь планет, одна из которых — это наш дом, планета Земля. Солнце является той звездой, от которой напрямую зависит наша жизнь и существование, ведь, не будь его, мы бы даже не родились. А если Солнце пропадет (как все-таки прогнозируют наши ученые, это произойдет в далеком будущем, через несколько миллиардов лет), то человечеству, да и всей планете в целом придется очень несладко. Именно поэтому оно на данный момент является самой главной звездой для нас. Одна из самых интригующих и интересных тем, связанных с космосом, — это строение и эволюция Солнца. Именно этот вопрос мы рассмотрим в этой статье.
Как эта звезда родилась?
Эволюция Солнца является очень важным вопросом для нашей жизни. Оно появилось гораздо раньше Земли. Ученые предполагают, что сейчас оно находится на середине своего жизненного цикла, то есть этой звезде уже порядка четырех или пяти миллиардов лет, что очень и очень много. Происхождение и эволюция Солнца тесно переплетаются между собой, ведь зарождение звезды играет важную роль в ее развитии.
Если говорить очень коротко, то Солнце образовалось от большого скопления газовых облаков, пыли и различных веществ. Вещества все накапливались и накапливались, вследствие этого центр данного накопления начал приобретать собственную массу и гравитацию. Затем это распространилось и по всей туманности. Дело дошло до того, что середина всей этой массы, состоящая из водорода, приобретает плотность и начинает затягивать в себя летавшие вокруг газовые облака и частицы пыли. Затем произошла термоядерная реакция, благодаря которой и зажглось наше Солнце. Так, постепенно разрастаясь, данная субстанция преобразовалась в то, что мы сейчас называем звездой.
На данный момент она является одним из главных источников жизни на Земле. Если бы только ее температура увеличилась на несколько процентов, то нас бы уже не существовало. Именно благодаря Солнцу наша планета зародилась и имела идеальные условия для дальнейшего развития.
Характеристики и состав Солнца
Строение и эволюция Солнца взаимосвязаны. Именно по его строению и еще нескольким факторам ученые и определяют то, что произойдет с ним в будущем и как это может повлиять на человечество, животный и растительный мир нашей планеты. Разузнаем немного об этой звезде.
Раньше считалось, что Солнце — обыкновенный желтый карлик, ничего собойне представляющий. Но позже выяснилось, что оно имеет в своем составе множество химических элементов, причем весьма массивных. Если подробно расписывать, из чего состоит наша звезда, можно потратить на это целую статью, так что можно упомянуть об этом лишь вкратце.
Самую весомую часть в составе Солнца играют водород и гелий. Также оно содержит множество других веществ, например, железо с кислородом, никелем и азотом, много других, однако на их долю приходится всего 2% состава.
Поверхностное покрытие этой звезды называется короной. Она очень тонкая, так что ее практически не видно (за исключением тех случаев, когда Солнце темнеет). Корона имеет неровную поверхность. В связи с этим она покрывается дырами. Именно через эти дыры с огромной скоростью просачивается солнечный ветер. Под тонкой оболочкой находится хромосфера, которая в толщину вытянулась на 16 тысяч километров. Именно в этой части звезды происходят различные химические и физические реакции. Тут же и образуется знаменитый солнечный ветер — наплыв вихря энергии, который зачастую является причиной различных процессов на Земле (северные сияния и магнитные бури). А самые мощные бури огня происходят в фотосфере — плотном и не просвечивающем слое. Основная задача газов в данной части — это потребление энергии и света из более нижних слоев. Температура здесь достигает шести тысяч градусов. Место обмена энергии газов — в конвективной зоне. Отсюда газы поднимаются в фотосферу, а затем обратно возвращаются для получения необходимой энергии. А в котле (самом нижнем слое звезды) происходят очень важные и сложные процессы, связанные с протонными термоядерными реакциями. Именно отсюда все Солнце получает свою энергию.
Последовательность эволюции Солнца
Вот мы и подошли к самому главному вопросу нашей статьи. Эволюция солнца — это изменения, происходящие со звездой в процессе ее жизни: начиная от рождения и заканчивая смертью. Ранее говорилось, почему людям важно знать об этом процессе. Сейчас же мы разберем несколько стадий эволюции Солнца по порядку.
Через один миллиард лет
Прогнозируется повышение температуры солнца на один десяток процентов. В связи с этим все живое на нашей планете вымрет. Так что остается надеяться на то, что люди освоят другие галактики к этому времени. Возможно и то, что некоторая жизнь в океане все-таки сможет иметь шанс на существование. Наступит период максимальной температуры звезды за всю ее жизнь.
Через три с половиной миллиардов лет
Яркость Солнца увеличится чуть ли не вдвое. В связи с этим произойдет полное испарение и улетучивание воды в космос, после чего любая земная жизнь не будет иметь и шанса на существование. Земля станет подобна Венере. Далее в процессе эволюции Солнца его энергетический источник начнет постепенно выгорать, покров расширится, а ядро, наоборот, начнет уменьшаться.
Через шесть с половиной миллиардов лет
В центральной точке солнца, где находится источник энергии, запасы водорода до конца истощатся, а гелий начнет собственное сжатие из-за того, что не может существовать в подобных условиях. Частицы водорода продолжают сгорать лишь в короне Солнца. Сама звезда начнет превращаться в сверхгиганта, увеличиваясь в объемах и размере. Яркость постепенно будет повышаться вместе с температурой, что приведет к еще большему расширению.
Через восемь миллиардов лет (крайняя стадия развития Солнца)
Горение водорода запустится по всей звезде. Это когда ее ядро накаляется очень и очень сильно. Солнце совсем сойдет со своей орбиты в процессе расширения от всех вышеперечисленных процессов и будет вправе называться красным гигантом. В этот момент радиус звезды разрастется более чем в 200 раз, а поверхность ее охладится. Земля же не поглотится разгоревшимся Солнцем и отойдет со своей орбиты. Позже она может быть поглощена. Но если этого и не произойдет, то все равно вся вода на планете перейдет в газообразное состояние и улетучится, а атмосфера все-таки будет поглощена сильнейшим солнечным ветром.
Далее на протяжении нескольких миллиардов лет Солнце будет менять свое состояние от красного гиганта до маленького карлика несколько раз. В дальнейшем оно истощится и погаснет окончательно.
Как говорилось ранее, эволюция Солнца очень сильно повлияет на нашу жизнь и существование планеты в целом. Как не очень сложно догадаться, в любом случае это будет очень плохо для Земли. Ведь вследствие своей эволюции звезда разрушит всю цивилизацию, возможно, и вообще поглотит нашу планету.
Делать такие выводы было просто, ведь люди уже знали, что Солнце — это звезда. Эволюция Солнца и звезд того же размера и типа протекает похожим способом. На почве этого и строились, а также подтверждались фактами эти теории. Смерть — неотъемлемая часть жизни любой звезды. И если человечество хочет выжить, то нам придется в будущем вложить все силы в то, чтобы покинуть нашу планету и избежать ее участи.
Источник
Вселенная сегодня
Новости космоса и астрономии
Художественное представление Солнечной Туманности. Изображение предоставлено: NASA.
Солнце — это совершенно обычный пример звезды, образовавшейся из солнечной туманности 4.6 миллиарда лет назад.
Солнце (и все планеты) начали свои жизни в гигантском облаке холодного молекулярного газа и пыли. А затем около 4.6 миллиарда лет назад, что-то столкнулось с облаком, подобно гравитации от проходящей звезды, или ударной волне от сверхновой, вызвав разрушение облака. При разрушении, взаимная гравитация частиц в облаке стягивала их вместе, и образовывала карманы более плотного вещества в облаке. Это были регионы образования звезд, и один из них стал Солнечной Системой.
Когда облако стянулось, сохранение момента для всех частиц в облаке заставило его начать вращение. Большая часть вещества была заключена в шаре в центре, но его окружал сглаженный диск вещества. Шар в центре в конечном счете образовал Солнце, в то время как диск вещества образовал планеты. Солнце провело около 100,000 лет в качестве стягивающейся протозвезды, прежде чем температура и давление в ядре запустили ядерный синтез. Солнце начало в качестве звезды типа Т Тельца (T Tauri) — дико активной звезды, которая выстреливала сильные солнечные ветры. А затем, только несколько миллионов лет спустя, оно устроилось в своей настоящей форме. Жизнь Солнца началась.
Солнце сфотографировано космическим кораблем Обсерваторией Солнечной Динамики НАСА.
Солнце, как и большинство звезд во Вселенной, находится на этапе главной последовательности жизни. Каждую секунду 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий в ядре Солнца, генерируя 4 х 10 27 ватт энергии. Для Солнца этот процесс проходит уже 4.6 миллиарда лет, и оно генерировало энергию таким образом с самого начала. Но не существует неограниченного количества водорода в ядре Солнца. Фактически, у Солнца осталось топлива только на 7 миллиардов лет.
Поскольку Солнце создает гелий в ядре, Солнце сжигает немного больше водорода. Это вызывает подъем выработки Солнца. Вы не заметите это сейчас, но через миллиард лет, выработка Солнца увеличится до 10%.
Больше сияющее Солнце — это плохие новости для Земли.
Через 1.1 миллиард лет с сегодняшнего дня, Солнце будет на 10% ярче, чем сегодня. Эта дополнительная энергия вызовет влажный парниковый эффект в начале, подобно безудержному нагреву на Венере. Но затем атмосфера Земли будет высыхать, поскольку водяной пар будет потерян в космосе и никогда не вернется.
Через 3.5 миллиарда лет от наших дней, Солнце будет ярче на 40%. Оно будет таким горячим, что океаны закипят, и водяной пар будет тоже потерян в космосе. Ледниковые шапки будут постоянно таять, а снег останется древней историей; жизнь не сможет выжить где-либо на поверхности Земли. Земля будет напоминать сухую Венеру.
Планетарная туманность NGC 6751. Будущее Солнца. Фотография предоставлена: Космический Телескоп Hubble.
Все когда-то заканчивается. Что истина для нас, то истина для Земли, и для Солнца. Это не произойдет завтра, но однажды в далеком будущем, Солнце выработает все топливо и закончит свою жизнь в качестве звезды главной последовательности и умрет.
Через 6 миллиардов лет ядро Солнца выработает весь водород. Когда это произойдет, инертный гелий, который теперь составляет ядро, станет нестабильным и стянется под своим весом. Это вызовет нагревание ядра и увеличение его плотности. Солнце станет расти в размере и войдет в фазу своей эволюции — красный гигант. Расширяющееся Солнце поглотит орбиты Меркурия и Венеры, и вероятно также Землю. Даже если Земля выживет, интенсивное тепло красного солнца будет сжигать нашу планету и сделает совершенно непригодной для жизни.
Когда Солнце сгорит?
Однажды Солнце стало красным гигантом, смерть Солнца не за горами. Оно все еще достаточно горячее и имеет достаточное давление в ядре, чтобы начать вторую стадию ядерного синтеза, сжигая гелий для образования углерода. Эта фаза будет длиться около 100 миллионов лет, пока источник топлива не истощится. В конце концов, оболочка из гелия станет нестабильной, вызывая учащенные вибрации Солнца. Оно будет выдувать большие фракции своей атмосферы в космос в течение нескольких импульсов.
Когда Солнце уничтожит свои внешние слои, все, что останется — это центральное ядро из углерода. Фактически, оно станет алмазом размером с Землю с массой звезды. Это белый карлик, и Солнце будет все еще достаточно горячее, чтобы сиять тепловым излучением. Но оно больше не будет генерировать солнечный ядерный синтез, и поэтому будет медленно охлаждаться, пока не станет такой же температуры, что и остальная Вселенная; только на несколько градусов выше абсолютного нуля. Это займет около триллиона лет.
Смерть Солнца будет завершена.
Крабовидная Туманность (Crab Nebula). Фотография предоставлена: Космический Телескоп Hubble.
Взорвется ли Солнце?
Во-первых, нет такой возможности, что Солнце когда-либо взорвется. Оно может казаться нам огромным, но Солнце звезда с относительно низкой массой по сравнению с некоторыми огромными звездами с высокой массой там во Вселенной. Когда наше Солнце выработает водородное топливо, он расширится до красного гиганта, сбросит внешние слои, а затем сожмется в компактную звезду-белого карлика; медленно охлаждаясь в течение триллионов лет.
Но позвольте рассказать, что если бы наше Солнце имело массу в 10 раз больше. Теперь мы говорим о взрыве. Когда это супермассивное Солнце выработает водородное топливо в своем ядре, оно переключится на преобразование атомов гелия, а затем атомов углерода. Оно продолжит потреблять более тяжелое и более тяжелое топливо в концентрических слоях, как лук. Каждый слой потребует более короткий период времени, все до никеля, которому потребуется почти день для сгорания.
Затем железо начнет занимать ядро звезды. А железо не выделяет никакой энергии, когда подвергается ядерному синтезу. Из-за этого, звезда не имеет больше давления, направленного наружу в ядре, останавливающего ее от стягивания внутрь. Когда 1.38 масс Солнца в железе соберутся в ядре, оно катастрофически взорвется, выпуская огромное количество энергии.
8 минут, количество времени, которое потребуется для того, чтобы свет прошел от Солнца до Земли, непостижимое количество энергии сметет Землю, и разрушит все в Солнечной Системе. Сверхновые могут ненадолго сиять больше, чем вся галактика. Новая туманность, такая как Крабовидная Туманность, будет видна в ближайших звездных системах, простираясь не тысячи световых лет.
Все, что останется от Солнца, будет быстро вращающаяся нейтронная звезда, или может быть даже звездная черная дыра.
Но помните. Солнце слишком маленькое для взрыва. Оно не взорвется, поэтому не беспокойтесь.
Название прочитанной вами статьи «Жизнь Солнца».
Источник