Сколько еще просветит Солнце?
Солнце – единственная звезда нашей солнечной системы, а также центр и основа всего мироздания. Ни для кого не секрет, что без тепла и света жизнь на Земле была бы невозможной. Именно поэтому , еще с древних времен люди пытались найти ответ на вопрос, сколько же еще будет светить Солнце и перестанет ли оно светить вообще? Сегодня мы расскажем Вам о свойствах нашего светила и попробуем разобраться, сколько же ему осталось.
Солнце в цифрах
Диаметр: 1,390,000км
Объем: 1.4 x 10 27 м 3
Температура: 5500°C
Масса: 1.989 х 10 27 тонн или почти 2 триллиона квадриллионов тонн (двойка с 27 нулями)[1]
Объем и масса Солнца
Солнце – самый большой объект нашей солнечной системы. Причем настолько большой, что его масса в 333,000 раз больше массы Земли, в 1048 раз больше массы Юпитера, и в 3498 раз больше массы Сатурна. Более того, если сложить массу всех объектов в нашей солнечной системе, доля Солнца будет составлять 99.8%.
Объем Солнца составляет 1.4 x 10 27 м 3 . Это значит, что оно примерно в 1.3 млн раз больше чем Земля.[2] Несмотря на это, по сравнению с другими звездами, Солнце отнюдь не впечатляет размерами. Например, Бетельгейзе, одна из крупнейших среди известных астрономам звёзд, в 700 раз больше Солнца и почти в 14,000 раз ярче.
Температура на поверхности Солнца
Температура на поверхности Солнца составляет 5500-6000°C. Несмотря на это, на Солнце также есть и темные области (Солнечные пятна), температура которых равна примерно 3500°C. По предположениям ученых, энергия и тепло Солнца образуются благодаря термоядерной реакции в его ядре, и температура там составляет примерно 15 000 000 °C.[3]
Химический состав Солнца и источник его энергии
По химическому составу Солнце в основном состоит из водорода (≈73 % от массы) и гелия (≈25 %). Это соотношение постоянно меняется, так как каждую секунду Солнце превращает 600 млн тонн водорода в 596 млн тонн гелия. Оставшиеся 4 млн тонн вещества превращаются в лучистую энергию, в результате чего и генерируется солнечное излучение. Заметьте, что все это происходит за 1 секунду и за это время Солнце выделяет в 1 млн раз больше энергии, чем расходует все человечество за год.[4]
Возраст Солнца
Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 млрд лет назад и за это время сожгло примерно половину своих запасов водорода. Средняя продолжительность жизни такого типа звезд составляет примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла и будет светить еще как минимум 5 млрд лет. С другой стороны, это свечение будет значительно отличаться от сегодняшнего. По мере того, как Солнце будет постепенно расходовать запасы своего водородного горючего, оно будет становиться всё горячее, а его светимость будет медленно, но неуклонно увеличиваться.
Через примерно 1,1 млрд лет от настоящего времени, наше дневное светило будет ярче на 11 %, чем сейчас. Это приведет к существенным климатическим изменениям на Земле и вымиранию большинству живых существ. Несмотря на это, жизнь может остаться в океанах и полярных областях. Интересно, что в этот момент, самой благоприятной для жизни планетой станет Марс.[5]
Еще через 3,5 млрд лет , когда светилу «стукнет» 8 млрд лет, его яркость возрастёт на 40 %. К тому времени условия на Земле будут подобны условиям на Венере сегодня: вода с поверхности планеты полностью исчезнет и улетучится в космос. Эта катастрофа приведёт к окончательному уничтожению всех форм жизни на Земле.
Все это время Солнце будет увеличиваться в размерах. Приблизительно ч ерез 7,6-7,8 миллиардов лет , к возрасту 12,2 млрд лет, радиус светила будет примерно в 256 раз больше современного. Такие звезды называют красными гигантами. К тому времени, Солнце расширится настолько, что поглотит Землю.
После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из ядра Солнца белый карлик, очень горячий и плотный объект, размером с Землю, который будет остывать и угасать в течение многих миллиардов лет.[6][7]
Источник
Почему Солнце до сих пор не сгорело?
Персональный обогреватель нашей планеты невероятно эффективен.
Наше Солнце — довольно средняя звезда в галактике Млечный путь — не самая яркая, не самая большая и существует всего 4,5 миллиарда лет. Она уникальна только тем, что её свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, которую мы знаем во Вселенной. К счастью для нас, людей, Солнце не сгорело с тех пор, как мы появились несколько сотен тысяч лет назад. Но откуда у него могло быть столько топлива? Почему оно не погасло, как свеча или костер? И когда оно наконец сгорит?
Это был насущный вопрос в XIX веке. В 1848 году немецкий естествоиспытатель Роберт фон Майер ( Robert von Mayer) выдвинул гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке его метеоритами. Разумеется, эта теория даже в то время не выдерживала критики. Поэтому, во второй половине XIX века наиболее правдоподобной считалась теория, выдвинутая немецким и британским физиками Германом Гельмгольцем ( Hermann von Helmholtz) и Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), согласно которой Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Этот процесс известен, как механизм Кельвина — Гельмгольца — остывание поверхности небесного тела приводит к падению внутреннего давления, из-за чего звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию её ядра.
Однако, основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, что значительно меньше его действительного возраста.
Согласно другой гипотезе, популярной в XIX веке, Солнце буквально горит, т.е. происходит химическая реакция, которую мы видим, когда зажигаем спичку или разводим костер. Но и расчеты возраста Солнца по это гипотезе давали результат, который не соответствовал тому, что мы знали о возрасте Солнечной системы — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него бы закончилось топливо задолго до того, как мы появились в этом мире. Очевидно, что-то происходило ещё, помимо сжатия и горения.
Спустя несколько десятилетий, в 1920-х годах, было найдено правильное объяснение механизмов «горения» Солнца. Сначала «отец» ядерной физики и лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года Эрнест Резерфорд ( Ernest Rutherford) предположил, что источником энергии Солнца является радиоактивный распад .
Позднее, вооружившись знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc², которое утверждает, что всё, что имеет массу, должно иметь эквивалентное количество энергии, британский астрофизик Артур Стэнли Эддингтон ( Arthur Stanley Eddington) предположил, что Солнце фактически преобразует свою массу в энергию. Вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу (попутно испуская свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречает один из других атомов водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкиваются друг друга. Это предотвращает столкновение и слияние протонов друг с другом. Но ядро Солнца настолько горячее и сжатое, что атомы носятся с такой громадной кинетической энергией, что они преодолевают силу, связывающую их частицы вместе, и электроны отделяются от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно защищенные электронами внутри ядра атома водорода, могут соприкасаться друг с другом и соединяются вместе в процессе, называемом термоядерным синтезом.
Так же, как внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. Попутно в этом процессе крошечная часть массы в этих четырех микроскопических протонах «теряется», но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто так исчезнуть. Эта «потерянная» масса ежесекундно трансформируется в огромное количество энергии, которую и излучает Солнце. Мощность этого излучения составляет 3,9×10²⁶ Вт. Это настолько огромное количество энергии, оно больше, чем всё электричество на Земле, которое будет использоваться свыше нескольких сотен тысяч столетий.
Эффективность термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце так долго излучает тепло. Энергия, выделяемая при превращении всего одного килограмма водорода в гелий, такая же, как при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце очень массивное и относительно молодое, ученые считают, что оно использовало только около половины своего производящего энергию водорода.
В конце концов, ядро Солнца преобразует весь внутренний водород в гелий, и наша звезда умрет. Но, это произойдет только через около пяти миллиардов лет.
Источник
Сколько лет осталось Солнцу и откуда учёные это знают?
Сколько Солнцу осталось «гореть»? И когда оно закончит своё существование, а вместе с ним и Солнечная система?
Из наблюдений за нашим светилом можно получить количество энергии, которое выделяется Солнцем за одну секунду, оно примерно равно
3,8×10^26 Дж/с (Джоулей в секунду).
В процессе термоядерного синтеза в центре Солнца 4 ядра атома водорода превращаются в 1 ядро атома гелия:
4H -> 1He + Energy.
При этом 0,7% (или 0,007) первоначальной массы водорода переходит в энергию, которая затем излучается Солнцем, т.е
0,007*mc^2 (та самая формула Эйнштейна),
где m — это масса ядра Солнца, где идут реакции, она составляет 10% от массы Солнца, которую мы знаем из учебников физики:
E = 0.007 * 0.1 * mass of sun * (speed of light)^2 = 1,3×10^44 Дж.
Можно воспользоваться сервисом WolframAlpha , прямо вставляете эту формулу туда и получаете результат. Удобно:). А теперь пришло время посчитать время (извините за тавтологию) жизни Солнца:
Количество энергии, которое может произвести ядро Солнца —
1,3×10^44 Дж (то, что мы вычислили только что)
делим на количество энергии, производимое Солнцем за 1 секунду —
Джоули сокращаются, и мы получаем время жизни в секундах:
1,3×10^44/3,8×10^26 = 3,4×10^17 секунд.
(Снова посчитаем в WolframAlpha). А в годах это будет примерно — 1.3×10^44/3.8×10^26/86400/365 (количество секунд в сутках и количество дней в году) = 1×10^10 лет или 10 000 000 000 лет или 10 миллиардов лет. 😱
Т.к. Солнце живёт уже с нами около 4,5 млрд лет , сколько и наша Земля примерно, она образовалась почти сразу после Солнца через какие-то десятки миллионов лет, то получается, нашему Солнцу осталось ещё около 5,5 миллиардов лет «гореть» и радовать нас по утру:).
Обозначения: ^ — возведение в степень.
Источник
Ученый рассказал, как долго будет светить Солнце
«Солнце находится на главной последовательности в эволюции звезд. Это признак того, что в недрах Солнца устойчиво происходит термоядерная реакция как основной источник солнечной энергии. Время жизни звезды на главной последовательности — самое долгое в ее эволюции и составляет около 90%.
«Продолжительность жизни» Солнца оценивается в 10 миллиардов лет. Примерно 4, 5 миллиардов лет Солнце уже прожило, примерно столько же оно будет еще жить. Солнце излучает постоянный поток энергии (солнечная постоянная), поверхностная активность Солнца, связанная со вспышками, выбросами массы с точки зрения его глобальной энергетики, ничтожна», — сказал Кузнецов.
По его словам, когда на Солнце выгорит весь водород, то начнет выгорать гелий, а затем и более тяжелые элементы. В итоге (примерно через 5 миллиардов лет) энергетика и баланс сил в недрах Солнца изменится, и оно расширится примерно до орбиты Венеры, превратившись в красный гигант.
Оно поглотит внутренние планеты, сожжет Землю и начнет остывать. Затем оно превратится в мертвый белый карлик с радиусом всего в 10 километров и с колоссальной плотностью, которую даже нельзя сравнить с плотностью металла. Вокруг такого карлика будут вращаться останки планет — от Марса, Юпитера и Сатурна.
«Средняя плотность Солнца сейчас составляет 1,4 грамма на сантиметр кубический, что в 1,4 раза больше, чем у воды. Плотность вещества в ядре Солнца составляет примерно 150 грамм на сантиметр кубический, это в 150 раз выше плотности воды и примерно в 6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле — осмия», — добавил Кузнецов.
Источник
Что так долго горит на Солнце, если там нет кислорода? 🕔 1 мин.
Что горит на Солнце? Некоторые думают (раньше так считали и ученые), что солнечный свет и тепло являются результатом горения каких-то веществ на Солнце. Однако поверхность Солнца остается горячей уже сотни миллионов лет, а так долго гореть не может ничто.
По мнению современных ученых, наше светило выделяет тепло в результате процессов, подобных тем, что происходят при получении атомной энергии или взрыве атомной бомбы, то есть Солнце превращает материю в энергию.
Если же сравнивать этот процесс с горением, то следует отметить, что при горении одна форма материи переходит в другую, а при переходе материи в энергию для производства огромного количества энергии необходимо минимальное количество материи.
Глядя на уютный и привычный жёлтый шарик на голубом небосводе, мы редко задумываемся, что он на самом деле из себя представляет. Солнце — это не жёлтая «лампочка» на небе, это невообразимо гигантский шар раскалённой плазмы, мчащийся с умопомрачительной скоростью сквозь Галактику.
Несколько интересных фактов о Солнце
Солнце состоит преимущественно из гелия и водорода, и не имеет твёрдой поверхности.
Солнце вращается вокруг своей оси, причём слои звёздного вещества на экваторе вращаются почти на треть быстрее, чем слои в полярных областях.
У Солнца, как и у любой звезды, есть своя атмосфера. Её верхняя граница уходит далеко за орбиту Плутона.
Масса Солнца составляет примерно 99,86 процентов от массы всей солнечной системы.
Гравитация Солнца примерно в двадцать восемь раз превышает гравитацию Земли.
Свет доходит от Солнца до Земли за восемь минут.
Температура солнечного ядра составляет примерно пятнадцать миллионов градусов. Температура на его поверхности составляет примерно пять с половиной тысяч градусов.
Примерно установленный возраст Солнца составляет 4,6 миллиарда лет.
Солнце проживёт ещё 4-5 миллиардов лет.
Магнитное поле Солнца всего лишь вдвое сильнее магнитного поля Земли.
На Солнце воды куда больше, чем на Земле. Существующие в виде пара молекулы воды сконцентрированы в основном в «солнечных пятнах» и в узком слое под поверхностью звезды.
Солнечное излучение смертельно опасно из-за сопутствующей ему радиации, но атмосфера Земли его блокирует.
Ватикан лишь в 1992 году публично признал, что Земля действительно вращается вокруг Солнца.
Солнце вращается вокруг центра Млечного Пути подобно тому, как Земля вращается вокруг Солнца. Период вращения Солнца вокруг центра нашей галактики составляет примерно 240 миллионов лет.
Солнечный ветер распространяется от Солнца со скоростью около 450 километров в секунду.
Энергия в солнечных недрах генерируется благодаря ядерному синтезу.
Каждую секунду Солнце сжигает около семисот миллионов тонн своего вещества.
Примерно через миллиард и сто миллионов лет яркость Солнца увеличится на десять процентов, что повлечёт за собой конец всякой жизни на Земле.
Когда Солнце превратится в красного гиганта, оно поглотит Меркурий и, возможно, Венеру, Землю и Марс.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник