Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Forbes (США): пока Земля удаляется от Солнца, но со временем она столкнется с ним
Будь у нас возможность измерять среднее расстояние от Земли до Солнца в течение целого года и на протяжении нескольких лет, мы бы обнаружили нечто весьма тревожное. С каждым годом наша планета понемногу удаляется от Солнца — примерно на полтора сантиметра в год. Миллиарды лет Земля медленно мигрирует по своей орбите вовне, и эта тенденция должна сохраниться на миллиарды лет.
И все равно это лишь временное явление. Со временем Земля утратит свою орбитальную энергию и полетит в сторону Солнца, даже если оно не поглотит нашу планету, когда станет красным гигантом. В далеком будущем в игру в Солнечной системе вступит множество факторов, но в итоге последнее слово будет за Эйнштейном. Как же будет меняться орбита Земли вплоть до ее печальной кончины?
Мысль о том, что земная орбита со временем меняется, многим кажется странной и обескураживающей. В конце концов, мы со времен Кеплера, то есть, более 400 лет очень хорошо понимаем, как движутся планеты. Его первый закон планетарного движения гласит: орбита каждой планеты — эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. И этот закон полностью соответствует ньютоновской теории тяготения.
Это производит еще большее впечатление, если задуматься о том, что закон всемирного тяготения Ньютона был сформулирован лишь спустя 60 лет после того, как Кеплер изложил свои законы. Тем не менее, законы Кеплера и Ньютона в действительности верны лишь приблизительно. Есть шесть отдельных явлений, которые играют роль «спойлера» в этом точном и совершенно стабильном решении. Перечислим каждое из них и расскажем о тех эффектах, которые эти явления производят.
1. Ядерный синтез в Солнце. Каждую секунду значительное количество легких атомных ядер внутри Солнца превращается в более тяжелые элементы и изотопы в ходе реакции ядерного синтеза. Когда легкие элементы объединяются в более тяжелые, тяжелые ядра становятся прочно связанными, но для этого требуется выделение энергии. Конечный продукт солнечного синтеза гелий-4 на 0,7% легче, чем четыре протона, которые образуют его в результате цепной реакции.
Таким образом, Солнце каждую секунду теряет в целом четыре миллиона тонн массы по формуле Эйнштейна E = mc². Такая потеря массы ничтожно мала, но со временем она накапливается. С каждым годом из-за такой потери массы в результате ядерного синтеза земная орбита увеличивается на полтора сантиметра. За все время своего существования Солнце из-за ядерного синтеза потеряло такое количество массы, которое соответствует массе Сатурна.
2. Обращаясь по орбите вокруг Солнца, Земля сталкивается с частицами. Это производило колоссальный эффект на раннем этапе существования Солнечной системы, когда Солнце окружал протопланетный диск вещества. Это снова будет производить колоссальный эффект, когда Солнце станет красным гигантом, потому что через 7,6 миллиарда лет оно выбросит огромное количество вещества, составляющее около 33% его общей массы.
В обоих случаях, когда это вещество сталкивается с Землей, наша орбита меняется. Точное количество этих изменений зависит от скорости вещества относительно Земли. При формировании Солнечной системы это движение вовнутрь, а в конце жизни Солнца это движение наружу. Но сейчас нас бомбардируют в основном только частицы солнечного ветра, масса которых ничтожна, составляя около 18 000 тонн в год. Это очень мало. Под воздействием этих частиц земная орбита каждый миллион лет меняется всего на ширину протона.
3. Гравитационное воздействие других массивных тел в нашей Солнечной системе. Это может играть существенную роль, а может и не играть. В нашей Солнечной системе есть много объектов, обращающихся по орбите вокруг Солнца и вокруг других тел. У каждого из них вполне определенный и немалый размер и масса, и они оказывают друг на друга взаимное гравитационное воздействие. Когда это происходит, появляется шанс на то, что эти орбиты со временем изменятся и станут хаотичными.
Согласно выводам одного недавнего исследования, существует примерно однопроцентный шанс на то, что одна или более из четырех внутренних планет Солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) в предстоящие несколько миллиардов лет утратят свою орбитальную устойчивость. Если такое случится, орбита Земли может существенно измениться. Не исключено, что под воздействием этих сил наша планета врежется в Солнце или покинет пределы Солнечной системы. Это самая непредсказуемая составляющая земной орбиты.
4. Солнце превратится в гигантскую красную звезду. Мы знаем, что это случится, и нам также примерно известно, как это произойдет. Внутреннее ядро сократится и раскалится; внешние слои вспучатся и чудовищно увеличатся в размерах; в ядре звезды начнется гелиевый синтез; Солнце выбросит значительную часть своей массы. Но для нас важнее всего другое. Превратившись в красный гигант и увеличившись, Солнце поглотит внутренние планеты.
Исчезнет Меркурий. Венеру Солнце тоже проглотит. Земле также наступит конец, если только она не сумеет отдалиться от Солнца более чем на 15% от своего нынешнего радиуса, что весьма сомнительно и потребует от нее усиления орбитальной нестабильности в период от настоящего времени до превращения Солнца в красный гигант. Но чтобы Земля выжила при красном гиганте (а она может), ее отдаление от Солнца должно закончиться уже сейчас.
5. Другие тела в галактике. Время от времени вблизи нашей Солнечной системы будет проходить крупная масса, скажем, звезда, коричневый карлик или блуждающая планета. Очень маловероятно, что такой объект пролетит достаточно близко и выведет земную орбиту из стабильного состояния до того, как Солнце превратится в красный гигант. Но после этой фазы времени будет очень много. К тому моменту, когда возраст Вселенной в 100 тысяч раз превысит ее нынешний возраст, близкое гравитационное схождение будет намного вероятнее.
Когда исчезнет Меркурий и Венера, Земля станет самой близкой к Солнцу планетой. Когда случится неизбежное, может произойти одно из двух. Либо вторгшаяся масса выведет Землю из состояния покоя, сделав ее орбиту нестабильной, либо система Солнце-Земля (возможно, вместе с Марсом, Юпитером и другими оставшимися планетами) будет выброшена из нашей Галактики. Это хаотичный и непредсказуемый процесс, и может случиться что угодно. Надо только дождаться.
6. Гравитационное излучение. Но если Земля останется привязанной к Солнцу — а такое вполне вероятно, если остатки Солнечной системы будут выброшены за пределы Галактики, то гравитационное излучение заставит Землю медленно приближаться к Солнцу. Согласно эйнштейновской теории тяготения, когда две массы обращаются по орбите друг вокруг друга, излучаются гравитационные волны.
Контекст
Forbes: Солнце — виновник скачка содержания углерода на Земле
Коронавирус: причем здесь Солнце? (Печат)
Оптимальное топливо — на Луне
Все шесть перечисленных явлений вполне реальны, и все они способствуют изменению орбиты Земли. Каждое из них в отдельности в свое время может стать самым важным.
1. На ранних этапах существования Солнечной системы, когда планеты и их спутники еще формировались, столкновения между планетами и планетозималями очень сильно влияли на изменения в орбите Земли (прото-Земли).
2. Сегодня потеря массы из-за ядерного синтеза сильнее всего влияет на удаление Земли от Солнца.
3. При возникновении гравитационной нестабильности влияние других планет может изменить и даже разрушить орбиту Земли до того, как Солнце станет красным гигантом.
4. Когда Солнце станет превращаться в красный гигант, все будет зависеть от того, поглотит оно Землю или нет. Если поглотит, нашей планете придет конец.
5. После того как Солнце станет белым карликом, начнется космический гравитационный бильярд. Либо Земля оторвется от Солнца, либо вся оставшаяся Солнечная система вместе с Землей полетит прочь.
6. Но если Земля к тому времени еще сохранится, она будет продолжать гравитационное движение вовнутрь, пока ее не поглотит черный карлик, в которого к тому времени превратится Солнце.
Сейчас Земля медленно отдаляется от Солнца под воздействием неумолимого ядерного синтеза внутри нашей звезды. Со временем Солнце будет постепенно сжигать свое топливо, теряя при этом массу и ослабляя свою гравитационную хватку. Если это будет продолжаться до его превращения в красный гигант, к тому времени либо Солнце поглотит Землю, либо она выживет и станет свидетельницей его превращения в белый карлик.
В этот момент гравитационное излучение приведет к медленному ослаблению орбитального движения Земли, в результате чего она начнет приближаться к Солнцу. Если через Солнечную систему не пролетит блуждающий объект и не вытолкнет из нее Землю, ее сближение с Солнцем будет продолжаться, и со временем она упадет на солнечный труп. Произойдет это, когда Вселенная станет в 10 квадриллионов раз старше. Пока Земля дрейфует в сторону от Солнца, но если мы не оторвемся от нашей звезды, нашей неизбежной судьбой на отдаленную перспективу станет медленное падение на нее.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Источник
Когда Землю поглотит Солнце?
Вселенная удивительна, к тому же, у неё определенно есть чувство юмора. Очень иронично осознавать, что Солнце, благодаря которому на нашей планете есть жизнь, в конечном итоге, эту жизнь и уничтожит.
Стоит начать с того, что Солнце, по своим меркам, ещё не прожило половины срока, определённого ему природой. На данный момент, его возраст составляет примерно 4,57 млрд лет. Тем не менее оно не вечно. Проблема заключается в том, что Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, в результате, оно становится горячее, его светимость увеличивается.
Как это отразится на Земле?
В перспективе, через 1,1 млрд лет, температура Солнца увеличится на 11%, что сделает нашу планету непригодной к жизни. В результате испарения воды, образуется парниковый эффект, практически всё живое погибнет, есть небольшая доля вероятности, что лишь в океанах может остаться жизнь.
Через 3,5 млрд лет, условия жизни на Земле будут подобны Венере. Вода исчезнет полностью, не останется ничего живого, даже тараканов. Вскоре, Оболочка Солнца начнёт расширяться, в следствие выгорания водородного топлива.
Через 7,8 млрд лет светило начнёт превращаться в красного гиганта и поглощать планеты. Данная фаза продлится около 10 млрд лет.
Когда температура в ядре достигнет 100 млн К, произойдёт гелиевая вспышка (взрывоподобное начало горение гелия в тройном альфа-процессе). Солнце значительно уменьшится в размере, до тех пор пока запасы гелия не иссякнут, и звезда снова не станет красным гигантом. После того, как оно пройдёт эту фазу, внешняя оболочка будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность, в центре которой останется лишь белый карлик, сформированный из ядра Солнца.
Все расписанные процессы, конечно, гораздо сложнее, но для общей информации думаю что кому-нибудь пригодится.
Источник
Как Солнце поглотит Землю
Солнце является создателем жизни на Земле. Оно даёт тепло каждую секунду. Без Солнца отсутствовали бы признаки жизни, только тихая замёрзшая необитаемая планета.
Однако мало кто задумывался, что в конечном итоге Солнце разрушит Землю. Конечно, если Земля раньше не будет уничтожена из-за метеоритов и других факторов.
Солнце образовалось примерно 4.5 миллиардов лет назад. Изначально было похоже на туманную пыль с большим присутствием количества водорода.
Затем, элементы водорода начали притягиваться друг к другу, в результате образовалось ядро в виде белого карлика. (Солнце на самом деле белое , не жёлтое. В отдельной статье написано, почему Солнце белое — прим. автора).
На Солнце происходит термоядерная реакция, в которой каждую секунду 700 миллионов тонн водорода преобразуются в 695 миллионов тонн гелия. Выделившаяся оставшаяся энергия (5 миллионов тонн) распространяется по просторам Солнечной системы. Мы воспринимаем её в виде тепла.
Ядро Солнца, из-за потери водорода постепенно становится меньше. Из-за непрерывной термоядерной реакции, яркость увеличивается. От яркости, температура Земли будет понемногу увеличиваться. Только происходит этот процесс очень медленно.
Примерно, через каждый 1 миллиард лет жизни Солнца, яркость увеличивается на 10% . Когда сгорит примерно 75% водорода, солнце нагреется до такой степени, что начнут происходить термоядерные реакции на внешней оболочке Солнца. Оно начнёт резко увеличиваться в размерах.
Считается, что процесс произойдёт через 3 миллиарда лет. К тому времени Солнце поглотит Меркурий, начнёт добираться до Венеры. Земляне, если доживут, должны будут перебираться как минимум на Марс, либо искать средство переноса Земли на более отдалённую орбиту, что сомнительно.
Ещё через 1.5 миллиарда водород полностью преобразуется в гелий, который также начнёт сжигаться. Солнце станет красным гигантом. Оно уже полностью поглотит Землю.
В возрасте 10 миллиардов лет, у Солнца будет красная туманность, затем останется маленький белый карлик размером с Землю. Так как топливо закончится у Солнца, оно начнёт потихоньку угасать.
Если человечеству каким-то образом удастся дожить до заката Солнца, то ему надо будет перебираться в другую звёздную систему, так как полностью пропадёт источник тепла.
Понравилась статья. Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, делитесь в социальных сетях. Дальше будет интереснее!
Источник
Что будет с Солнечной системой после гибели Солнца?
Наше Солнце, даже несмотря на то, что является долгожителем и существует уже около 4,5 миллиардов лет, не вечно, и людям придётся искать новый дом, как бы горячо мы ни любили нашу планету, ведь она будет превращена в инфернальное место, или даже уничтожена вовсе.
Итак, с чем же могут столкнуться наши потомки, если до той поры человечество само себя не уничтожит?
Как только запасы водорода будут выработаны, Солнце станет гораздо ярче, ведь после переработки своего «ядерного горючего» звезда начнёт сжигать гелий, в результате чего недра Солнца разогреются до сверхвысоких температур, а внешние оболочки светила расширятся, поглотив Меркурий и Венеру. От этих двух интересных планет не останется ни следа! Насчёт Венеры, правда, немного спорный вопрос, но Меркурию точно уготована печальная участь – быть сваренным в раскалённой плазме.
Но что же будет с нами? Чем «взрослее» становится звезда, тем выше её светимость, температура и размеры, а вращение вокруг своей оси у Солнца будет замедляться. Масса Солнца начнёт уменьшаться вместе с его средней плотностью. С увеличением яркости на нашей планете средняя температура увеличится. От сильной жары океаны начнут испаряться, поэтому в атмосфере появятся плотные облака, но они не смогут спасти нашу планету от избыточного тепла. Моря и океаны начнут закипать – именно в этот момент жизнь на Земле станет невозможной, и нам нужно будет к этому времени покинуть планету. На то, чтобы подыскать себе новый дом и придумать, как ещё до него добраться, у нас есть примерно один миллиард лет. Вероятнее всего, какое-то время после испарения океанов наш мир станет похожим на Венеру в современном состоянии. Ещё через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта, и тогда наша атмосфера исчезнет, и Земля превратится в раскалённый шар, ведь светимость Солнца будет больше в 5 000 раз! Радиус Солнца на этом этапе сравнится примерно с радиусом земной орбиты. Чем-то Солнце будет напоминать собой Арктур. Но это один сценарий, ведь не все учёные согласны с тем, что именно так всё и будет.
Согласно другому сценарию, процесс «раздувания» Солнца будет приводить к снижению его температуры. Если сейчас температура его поверхности составляет 5 500 С, то на стадии красного гиганта температура снизится до 2 500 – 3 000 С. Но это всё равно не даёт никаких шансов на выживание из-за светимости. Более того, когда Солнце будет превращаться в красного гиганта, диаметр орбиты Луны немного возрастёт, период её обращения увеличится на несколько дней из-за приливной силы на Земле. Но выбросы из Солнечной атмосферы могут «подтолкнуть» Луну обратно, и если перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты или иного небесного тела Солнечной системы) приблизится к расстоянию в 18 470 км, то приливные силы гравитации разорвут Луну на куски, и из неё сформируется у Земли кольцевая система. Если у Сатурна кольца держатся за счёт гравитационного воздействия его многочисленных спутников, то у Земли таких «помощников» нет, и эта кольцевая система, состоящая из осколков Луны, будет разрушаться, и все обломки полетят на Землю, и столкновения эти будут весьма внушительны.
А кто-то и вовсе утверждает, что Земля будет поглощена солнечной атмосферой вместе с двумя несчастными — Меркурием и Венерой.
Однако есть и оптимисты, которые считают, что из-за разбухания Солнца произойдут изменения в гравитационном поле Солнечной системы, а это вызовет смещение центра тяжести всей нашей планетарной системы, и Земля будет отброшена на более далёкую орбиту, поэтому Солнце не сможет её поглотить. При таком раскладе может повезти даже Венере, ну а Меркурий в любом случае не жилец. Если наша планета и будет выброшена дальше, то до момента испарения всех океанов оптимисты надеются, что простейшие микроорганизмы всё-таки смогут пережить эту катастрофу. Что с ними потом будет? – Ответ на этот вопрос является хорошей темой для научной фантастики.
Источник