Оценка возраста солнца планет

Оценка возраста солнца планет

ВОЗРАСТ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ. Возраст Земли и метеоритов, а отсюда косвенно и др. тел Солнечной системы наиболее надёжно оценивается методами космохронологии ядерной , напр. по количеству изотопов свинца 206 Рb и 207 Рb, образовавшихся в исследуемых породах в результате радиоактивного распада изотопов урана 238 U и 235 U. С момента прекращения контакта исследуемого образца породы с возможными источниками 238 U и 235 U (напр., после выделения породы из расплава в случае её вулканич. происхождения или механич. изоляции в случае метеоритов , к-рые могут быть осколками более крупных космич. тел) образование изотопов 206 Рb и 207 Рb идёт за счёт имеющихся в образце изотопов урана. Поскольку скорость радиоактивного распада постоянна, количество накопившихся изотопов свинца характеризует время, прошедшее с момента изоляции образца до момента исследования. Практически возраст породы определяется по отношению содержания изотопов 206 Рb и 207 Рb к содержанию природного изотопа 204 Рb, не порождённого радиоактивностью. Этот метод даёт для возраста древнейших пород земной коры оценку до 4,5 млрд. лет. Анализ содержания изотопов свинца в железных метеоритах даёт обычно оценки до 4,6 млрд. лет. Возраст каменных метеоритов, определяемый по радиоактивному превращению в них изотопа калия 40 К в изотоп аргона 40 Аг, колеблется от 0,5 до 5 млрд. лет. Это указывает на то, что часть метеоритов возникла сравнительно недавно.

Анализ пород, доставленных с Луны на Землю, показал, что количество содержащихся в них инертных газов — продуктов радиоактивного распада — отвечает возрасту пород от 2 до 4,5 млрд. лет. Т. о., возраст лунных пород и древнейших пород земной коры примерно одинаков.

Планеты Солнечной системы, но совр. представлениям, возникли из вещества в конденсированной фазе (пылинок или метеоритов). Планеты, следовательно, моложе нек-рых метеоритов. В связи с этим возраст Солнечной системы оценивается обычно в 4,6 млрд. лет.

Возраст отдельных звёзд и Солнца оценивают на основе теории строения и эволюции звёзд. Согласно этой теории, звёзды светят за счёт гравитационной энергии и ядерной энергии, выделяемых соответственно при сжатии звезд и в термоядерных реакциях, протекающих в их центр. области (на разных стадиях эволюции преобладающую роль играет то один, то другой из этих источников энергии). Изменение типа термоядерной реакции знаменует переход к новой стадии эволюции (см. Эволюция звёзд ). Длительность каждой стадии эволюции тем меньше, чем более массивна звезда, и с учётом зависимости между массой и светимостью для звёзд главной последовательности (см. Масса — светимость зависимость ) длительность приближённо выражается следующими ф-лами.

Длительность стадии формирования звезды (первоначального сжатия от протозвезды до звезды главной последовательности)

(млн. лет) (1)

(масса и светимость L звезды в данной фазе эволюции выражаются в долях массы и светимости Солнца — ). Звёзды малых масс, находящиеся на этой стадии, могут иметь весьма большой абс. возраст. Так. древнейшие карликовые звёзды с массой менее (переменные типа UV Kита) не завершили ещё этой стадии. Ф-ла (1) оценивает их макс. возраст.

Длительность стадии горения водорода (пребывания звезды на главной последовательности ) — самая продолжительная стадия в жизни звезды, когда источником энергии звезды явл. термоядерные реакции водородного цикла :

(млн. лет) (2)

Сумма t_c + t_H даёт макс. оценку возраста звезды, пребывающей на главной последовательности.

Длительность стадии горения гелия (стадии красных гигантов) t_He составляет примерно 0,1 t_H. Суммой t_c + t_H + t_He оценивается макс. возраст красного гиганта и сверхгиганта . Последующие стадии эволюции, связанные с «выгоранием» в звёздах углерода н кремния, скоротечны и характерны для массивных звёзд-сверхгигантов (они заканчивают свою эволюцию взрывом, см. Сверхновые звёзды ). При этом могут образоваться нейтронные звёзды и чёрные дыры (см. Гравитационный коллапс ). Звёзды с массами в процессе эволюции становятся, uo-виднмому, белыми карликами . Оценок длительности существования звёзд на этих стадиях нет.

Т. о., возможно установить пределы возраста звезды данной массы, находящейся в той или иной стадии эволюции, но находится ли она в начале этой стадии или уже почти прошла её, выяснить значительно сложнее. Прямую оценку возраста звезды можно было бы получить, сравнив процентное содержание водорода и гелия в её ядре (находится расчётом внутр. строения звезды) и оболочке (находится по спектру звезды). При условии неперемешивання внеш. и внутр. слоев, но изменению состава звезды в центре, обусловленного термоядерными процессами, можно было бы определить её возраст. К сожалению, соотношение гелия н водорода и звёздах оценивается очень грубо, и то лишь у звёзд спектр. классов О и В, в спектрах к-рых наблюдаются сильные линии гелия. Для Солнца эта оценка очень приблизительна — 5 млрд. лет со времени начала стадии горения водорода. Это согласуется с оценками возраста Солнечной системы, но не исключено также, что Солнце старше её на 1-2 млрд. лет. Если возраст Солнца 5 млрд. лет, то, согласно формуле (2), оно будет находиться на главной последовательности ещё ок. 5 млрд. лет. Пройдёт ли оно затем стадию красного гиганта или же сразу будет белым карликом, пока неясно, хотя первое вероятнее. В старейших из известных звёздных скоплений звёзды с массой Солнца или несколько меньшей ещё занимают главную последовательность, и их дальнейшая эволюция пока с достаточной полнотой неизвестна.

Судя по хим. составу, Солнце не явл. ровесником Галактики, оно моложе, хотя и относится к старейшим звёздам галактич. диска.

Возраст звёздных скоплений и ассоциаций, в к-рых звёзды возникли почти одновременно, оценивается намного надёжнее, чем возраст отдельных звёзд. Наиболее массивные звёзды рассеянных скоплений быстро продвигаются в своей эволюции, уходят с главной последовательности и становятся красными гигантами или (наиболее массивные) — сверхгигантами. На диаграмме Герцшпрунга — Ресселла такого скопления (рис.1) легко отличить те звёзды, к-рые заканчивают своё пребывание на главной последовательности и готовятся уйти с неё. Ф-ла (2) даёт оценку возраста этих звёзд и, следовательно, всего скопления. У самых молодых рассеянных скоплений возраст оценивается в 1 млн. лет, самые старые имеют возраст 4,5-8 млрд. лет (при различных предположениях о количестве водорода, превратившегося в гелий).

Возраст шаровых звёздных скоплений оценивается аналогичным путём, хотя диаграммы Герцшпрунга — Ресселла для шаровых скоплений имеют свои отличия. Оболочки звёзд в этих скоплениях содержат значительно меньше химических элементов тяжелее гелия, т. к. скопления состоят из древнейших звёзд Галактики (в их состав почти не вошли тяжёлые элементы, синтезированные в др. звёздах, все имеющиеся там тяжёлые элементы синтезированы в них самих). Оценки возраста шаровых скоплений — от 9 до 15 млрд. лет (с погрешностью 2-3 млрд. лет).

Возраст Галактики оценивается в соответствии с теорией её эволюции. Первичное газовое облако (протогалактика) за первый миллиард лет распалось, очевидно, на отдельные сгустки, положившие начало шаровым скоплениям и звёздам сферич. подсистемы Галактики. В ходе эволюции взрывавшиеся звёзды первого поколения выбрасывали в пространство газ с примесью тяжёлых хим. элементов. Газ концентрировался к галактич. плоскости, и из него образовывались звёзды следующего поколения, составляющие более сжатую к плоскости систему (население). Обычно выделяют неск. населений, характеризующихся различием св-в входящих в них звёзд, содержанием в их атмосферах тяжёлых элементов (т. е. всех элементов, кроме Н и Не), формой занимаемого в Галактике объёма и разным возрастом (табл.).

Состав и возраст некоторых типов населения Галактики

Возраст Галактики может быть оценён также по времени, необходимому для образования наблюдаемого в ней количества тяжёлых элементов. Их синтез прекратился, очевидно, в нашем районе Галактики с образованием Солнечной системы (т. е. 4,6 млрд. лет назад). Если синтез произошёл внезапно, за сравнительно короткое время, то для образования совр. соотношения изотопов тяжёлых элементов он должен был произойти за 4-6 млрд. лет до возникновения Солнечной системы, т. е. 9 — 11 млрд. лет назад. Относит. кратковременность периода интенсивного синтеза подтверждается как анализом относит. состава указанных элементов, так и астрономич. данными — звездообразование в Галактике было особенно интенсивным в начальный период. Т. о., возраст Галактики, определяемый по синтезу элементов, составляет от 9 до 11 млрд. лет.

Возраст доступной для наблюдений части Вселенной (Метагалактики) оценивается по закону расширения Метагалактики. Согласно Хаббла закону , галактики удаляются друг от друга со скоростью 50-100 км/с на Мпк. Если эта скорость мало изменилась с начала расширения, то величина, обратная скорости, даёт оценку макс. возраста Метагалактики: 1 /₅₀ км -1 . с . Мпк 20 млрд. лет, а 1 /₁₀₀ км -1 . с . Мпк 10 млрд. лет. Однако обычно предполагают, что расширение Метагалактики замедляется со временем, поэтому возраст её должен быть несколько меньше. Оценка возраста в сильной степени зависит от точности определения постоянной расширения и от величины замедления, т. е. предполагаемой модели мира (см. Космология ).

Лит.: Струве О., Линдс Б., Пилланс Э., Элементарная астрономия, пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Харлей П. М., Возраст Земли, пер. с англ., М., 1962; Фауль Г., Возраст пород, планет и звёзд, пер. с англ., М., 1968; Соботович Э. В., Изотопная космохимия, М., 1974.

Источник

Сколько лет Солнцу?

В настоящее время в наиболее стабильном состоянии Солнцу 4,5 миллиарда лет, и оно считается звездой главной последовательности. До того как он станет красным гигантом, осталось около 10 миллиардов лет!

Солнце еще довольно молодое, учитывая невероятно долгую жизнь некоторых небесных тел. В настоящее время Солнце является «главной последовательностью» звезд, что означает, что означает, что оно находится в наиболее стабильной форме. Этот период продлится еще несколько миллионов лет, но, к сожалению, людей, вероятно, не будет здесь, чтобы увидеть, как планета стареет.

Да, если бы мы не колонизировали другие миры к тому времени, мы были бы мертвы, потому что солнце, вероятно, поглотит землю к тому времени, когда оно приблизится к смерти.

Как мы определили возраст солнца?

Текущий возраст Солнца был рассчитан с помощью «радиоактивных датировок» солнечных тел. Проще говоря, радиоактивная датировка сравнивает возраст родительского радиоактивного элемента и его дочерних продуктов (распавшегося элемента). Сравнение возраста родителя и ребенка дает константу распада, которая затем может быть использована для нахождения текущего возраста небесного тела.

Чтобы найти процентное содержание элемента и его распадающегося продукта, нам нужны образцы. Поскольку большая часть Солнечной системы сформировалась примерно в то же время, ученые использовали образцы лунных пород для определения возраста других солнечных тел. Возраст Солнца также был рассчитан с использованием образцов лунного камня!

Как долго продержится солнце?

Ещё почти 10 миллиардов лет, но Земля не сможет быть свидетелем ее смерти!

Солнце, как и любая нормальная звезда, имеет несколько предсказуемый жизненный цикл. Она рождается и становится протозвездой, которая постепенно расширяется, чтобы стать красным гигантом. Через несколько миллионов лет звезда сбрасывает внешние слои, превращаясь в планетарную туманность. После того как эти слои сдуваются, остается белый карлик, который в конце концов остынет.

В настоящее время Солнце — это звезда главной последовательности среднего возраста — ее самая стабильная стадия, — но в конечном итоге оно превратится в белый карлик.

Жизненный цикл солнца.

Как умрет Солнце?

Звезды сжигают водородное топливо в своем ядре, которое создает давление (внешнее толкающее усилие), уравновешивающее гравитацию (внутреннее тянущее усилие). Когда весь водород исчерпывается ядерным синтезом, происходящим в ядре, возникает дисбаланс сил. Благодаря этому внешняя оболочка звезды начинает расширяться и остывать, так как термоядерного синтеза не происходит. Это называется фазой красного гиганта звезды. Это расширение в конечном итоге поглотит внутренние планеты, а также может поглотить саму Землю!

В ядре красного гиганта гелий коллапсирует под действием собственного веса и нагревает ядро, вызывая синтез гелия с углеродом. После того как гелий израсходован, ядро ​​снова схлопывается, но на этот раз недостаточно температуры, поэтому термоядерный синтез прекращается в ядре. Таким образом, звезда продолжает расширяться и в конечном итоге теряет все свои слои. Эти слои, которые изгоняет звезда, образуют планетарную туманность.

После того как все слои были сброшены, ядро остается и называется белым карликом. Этот белый карлик, последний этап жизненного цикла звезды, остывает и превращается в черного карлика.

Земля умрет с солнцем?

Технически Земля умрет раньше Солнца.

Слияние водорода с гелием в ядре уравновешивает гравитационную силу Солнца. Однако по мере того, как водород расходуется, ядро продолжает сжиматься, что в конечном итоге увеличивает скорость, с которой происходит слияние. Это слияние в основном увеличивает светимость Солнца со скоростью 1% каждые 100 миллионов лет. Таким образом, через 1,1 миллиарда лет солнце будет на 10% ярче, чем сейчас.

По мере того как солнце светлеет, Земля будет поглощать еще больше энергии. Это, по сути, создаст парниковый эффект настолько сильный, что планета станет слишком горячей для большинства видов. Если через 3,5 миллиарда лет в этой теплице останется хоть какая-то жизнь, океаны закипят, ледяные шапки растворятся, и большая часть водяного пара уйдет в космос, оставив нашу родную планету похожей на Венеру — сухую и жаркую планету!

Астрономы предсказали, что орбита Земли также изменится по мере того, как Солнце изменит свою форму и перейдет в красную гигантскую фазу. Кроме того, если орбита Земли расширится, ее может не съесть Солнце, но к тому времени, когда орбита расширится, Земля перестанет быть пригодной для жизни планетой. Даже если Земля сбежит, будучи поглощенной Солнцем, она просто превратится в еще одну жаркую и засушливую планету без жизни!

Удивительно и страшно знать, как наша планета погибнет. Разве не ирония судьбы в том, что именно солнце, которое помогло расцвести жизни, положит ей конец?

Ничто не вечно, и все же ничто не кончается! Однако, пока солнце не умрет и не заберет нас с собой, давайте просто держаться и надеяться, что будущие поколения поймут, как безопасно изменить орбиту Земли и сохранить жизнь на единственной планете, которую мы называем своим домом!

Источник