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
Очевидное невероятное
Срок годности звезды: когда погаснет Солнце?
Человечество тысячелетиями принимает каждый новый рассвет как должное. Обычно простые люди обращают внимание на восходы и закаты лишь из-за их невероятной красоты, оставляя другие аспекты солнечной активности на совести ученых. Для нас Солнце – удивительное светило, благодаря которому жизнь на планете существует и сияет столькими красками. Но в масштабах Вселенной родная для землян звезда уже не кажется удивительной и тем более незыблемой. Может ли Солнце светить бесконечно долго? Или все-таки и у него есть собственный запас мощности и прочности, который рано или поздно иссякнет?
Рождение лучей: почему Солнце светит?
Чтобы достигнуть поверхности Земли, солнечным лучам нужно чуть больше восьми минут. До этого момента в ядре звезды, которая практически представляет собой раскаленный газовый шар, происходят сложные термоядерные реакции, во время которых водород перерождается в гелий. Именно благодаря этому Солнце светит.
В процессе преобразования одного элемента в другой небесное тело выделяет энергию и теряет свою массу, температура его ядра достигает 15 млн. градусов Цельсия. Приближаясь к поверхности Солнца, жар падает до 4-6 тыс. градусов. Свет и тепло, выделяемые звездой, и представляются нам теми самыми лучами, благодаря которым на Земле поддерживается пригодная для жизни температура и происходит фотосинтез в растениях.
Сколько еще будет светить Солнце?
Логично, что масса Солнца – не бесконечна, рано или поздно водород в его ядре иссякнет, продолжение реакций станет невозможным. Что произойдет со звездой и, главное, когда наступит этот критичный момент?
Ученые тщательно наблюдают за светилами, аналогичными по своей природе небесному телу, которое является центром Солнечной системы. Солнце представляет собой желтый карлик, звезду третьего поколения, срок существования которой составляет примерно 10 млрд. лет. Специалисты пришли к выводу, что ему примерно 4,6 млрд. лет, водородного запаса в ядре осталось немногим больше половины.
Когда примерно через 5 млрд. лет водород окончательно трансформируется в гелий, в звезде начнутся совершенно иные процессы. Солнце не погаснет сразу: наоборот, его ядро начнет сжиматься и разогреваться еще сильнее, пока внешняя оболочка будет остывать и стремительно увеличиваться в размерах. Желтый карлик преобразуется в красного гиганта с более интенсивной светимостью и, испепеляя, поглотит ближайшие планеты.
Когда исчерпаются запасы гелия, закончится и стадия красного гиганта. Солнце станет белым карликом и будет издавать слабое свечение исключительно за счет постепенного остывания.
Альтернативная версия гибели Солнца
Однако не все специалисты поддерживают подобный сценарий эволюции самой главной для землян звезды. Астрофизик Пирс Ван дер Меер выдвинул новую теорию смерти Солнца, основанную на изменении его температуры. Голландец много лет наблюдает за светилом и пришел к катастрофически неутешительным выводам.
Дело в том, что стабильная температура Солнца в 1994-2005 гг. повысилась практически в два раза, достигнув отметки в 27 млн. градусов. Это натолкнуло Пирса на мысли о том, что звезда нагревается слишком стремительно и пропустит стадию красного гиганта, сразу превратившись в сверхновую. Это приведет к мощному выбросу смертоносного гамма-излучения и нагреванию Земли до нескольких тысяч градусов.
Вспышка сверхновой звезды
Воплощение печального прогноза было анонсировано еще на 2012 год. К счастью, вспышка сверхновой так и не состоялась. Но это не означает, что Ван дер Меер ошибся. Возможно, его теория неточна лишь в плане даты, и Солнце вполне может не пойти по стандартному пути эволюции аналогичных звезд.
Саймон Кэмпбелл, коллега голландца, в своей научной работе озвучил схожий исход развития небесного тела. Основываясь на наблюдениях за шаровым скоплением звезд солнечного типа, мужчина отметил, что эти небесные тела действительно не всегда «доживают» до фазы красного гиганта и взрываются гораздо раньше. Нестабильное поведение нашего Солнца и периодические выбросы косвенно подтверждают мнение Кэмпбелла.
Но большинство ученых все же связывают аномальную солнечную активность со своеобразной цикличностью, в ходе которой температура закономерно повышается и понижается, следуя естественному ритму звезды.
Сколько бы не оставалось Солнцу озарять нашу систему своим светом и теплом, человечество в любом случае не сумеет повлиять на процессы, происходящие в недрах раскаленной звезды. Нам остается лишь заниматься прогрессом в сфере технологий и развитием космического кораблестроения, чтобы суметь покинуть планету в случае катастрофы. А пока не забывайте любоваться живописными закатами и рассветами. Ведь то, что Солнце уже миллиарды лет восходит над горизонтом, вовсе не означает, что это будет продолжаться вечно.
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
Если Солнце прекратит синтез, оно будет светить ещё 40 миллионов лет, а не 8 минут
Если термоядерные реакции в центре Солнца вдруг остановятся, то мы узнаем об этом действительно через 8 с лишним минут , в тот момент, когда от Солнца прекратится поток нейтрино — тех частиц, которые образуются в процессе реакций термоядерного синтеза, и уносят часть энергии Солнца, этот процесс называется нейтринным охлаждением . Эти частицы проникают через вещество и не взаимодействуют с ним, поэтому для нейтрино практически не существует преград, и плотное Солнце (в самом центре) не является помехой.
Но свет — это не нейтрино, хоть фотон и не имеет массы покоя, а нейтрино имеет, он взаимодействует со средой, и в особо плотной среде скорость света ниже, чем в вакууме. Но, на самом деле, и тут нас ждёт подвох от физиков: скорость света (фотонов) всегда равна скорости света в вакууме и составляет, без малого, 299 792 458 метров в секунду или почти 300 000 километров в секунду, примерно в 1000 000 раз быстрее, чем реактивный самолёт.
Почему же в среде скорость света меньше? Ответ прост: свет проходит большее расстояние, таким образом, мы просто считаем, что его скорость меньше , нам так удобнее рассуждать, не считать же расстояние, пройденное фотонами света внутри стекла, например. Мы просто знаем, что скорость света в стекле меньше, чем в вакууме в 1,5 раза (именно такой показатель преломления n у оконного стекла).
А теперь вернёмся к Солнцу. Солнце, конечно, не стеклянное, но плотное, особенно, в ядре. Там плотность вещества достигает бешеных 150 граммов на кубический сантиметр. Это примерно в 150 раз больше плотности воды и в 7 раз больше, чем у осмия — самого плотного металла на Земле. Но всё равно этой плотности далеко до вещества белых карликов и нейтронных звёзд.
И даже с такой высокой плотностью вещества и в таком объеме, свет умудряется довольно быстро проникать через него. Поэтому Солнце не смогло бы удерживать фотоны так долго, и, в конечном итоге, оно бы погасло? Действительно, Солнце не «хранит» фотоны. Сама звезда просто возобновила бы медленное гравитационное сжатие, которое было остановлено около 4,5 миллиардов лет назад, когда скорости ядерных реакций в центре смогли достаточно возрасти, чтобы компенсировать радиационные потери с поверхности Солнца (поверхностное фотонное охлаждение).
Это явление называется гидростатическим равновесием (см. рисунок выше) , когда температура за счёт термоядерного горения и давление внутри Солнца удерживают гравитационное сжатие звезды под воздействием собственной массы. Простыми словами: чем глубже вы погружаетесь в Солнце, тем больший вес давит на вас сверху и тем большее давление снизу.
Но из-за того, что сила гравитационного сжатия может увеличивать плотность Солнца без увеличения давления, из-за того, что звёзды имеют жидкостную природу, Солнцу надо сохранять свою температуру на одном уровне и для этого должен идти постоянный термоядерный синтез в его центре.
Таким образом, даже если термоядерная топка внезапно погаснет, гравитационной потенциальной энергии Солнца будет достаточно, чтобы поддерживать необходимый поток энергии на протяжении десятков миллионов лет. Пока происходит процесс сжатия, Солнце будет поддерживать свою текущую светимость, но уменьшаться в радиусе, за счёт того, что поверхность его будет охлаждаться, а это, в свою очередь, приведёт к падению давления и к сжатию, а затем температура его поверхности увеличится, за счёт этого же сжатия. Этот процесс называется механизмом Кельвина-Гельмгольца и заметен на Юпитере, ядро планеты воздействием гравитационного сжатия излучают тепло, таким образом Юпитер больше излучает, чем получает от Солнца.
Как только Солнце сократится под воздействием сжатия в несколько раз и станет размером с Юпитер (около 30% его текущего радиуса), сжатие начнет замедляться, потому что электроны в ядре станут вырожденными, а давление начнёт увеличиваться с плотностью быстрее, чем для идеального газа. Замедляющееся сжатие уменьшает скорость высвобождения потенциальной энергии и, следовательно, солнечную светимость. Сжатие будет продолжаться с меньшей скоростью, пока Солнце не станет горячим «водородным белым карликом», в несколько раз превышающим размер Земли, который затем охладится до светящегося «уголька» без дальнейшего сжатия в течение миллиардов лет.
Таким образом, по расчётам, Солнце сможет существовать только за счёт своей массы около 40 миллионов лет. Именно поэтому в 19-м веке учёные считали, что должен быть какой-то источник энергии внутри светила, чтобы поддерживать его светимость. Они полагали, что это происходит за счёт гравитационного сжатия, и только в 30-х годах 20-го века Ханс Бете предположил, что в центре Солнца идёт термоядерный синтез.
Но, благодаря тому, что в Солнце идёт синтез гелия из водорода, вы можете подписаться на канал и поставить лайк:).
Источник