Солнце стало красным гигантом через

Что будет с Землей, когда Солнце станет красным гигантом?

С самого начала человеческой цивилизации, люди понимали, что Солнце является основополагающей частью жизни, в том виде, в котором мы её знаем. Солнце имело огромное значение для бесчисленных мифологических историй и легенд по всему миру, и со временем мы поняли, что Солнце существовало задолго до нас, и будет существовать ещё долго после того, как наша цивилизация исчезнет. Сформировавшись примерно 4,6 миллиарда лет назад, наше Солнце начало свою жизнь за 40 миллионов лет до того, как образовалась Земля.

С тех пор ядерный синтез в ядре Солнца давал возможность развиваться белковым формам жизни на нашей планете. И этот процесс длится уже 4,5 миллиарда лет. И продлится ещё примерно 1 миллиард лет, после чего Солнце, истощив свои запасы водорода и гелия, претерпит некоторые серьёзные изменения.

Ведущая теория, описывающая то, как именно наше Солнце и Солнечная система сформировались известна как “теория туманности”. Согласно ей, Солнце и все планеты образовались из гигантского облака молекулярного газа и пыли, которое на определённом этапе своего существования пережило гравитационный коллапс. Этот коллапс мог произойти в результате, например, прохождения рядом звезды или ударной волны, вызванной взрывом сверхновой, что и запустило процесс, приведший к рождению нашего Солнца.

В последние 4,57 миллиарда лет (как, собственно и сейчас) внутри Солнца происходил процесс превращения водорода в гелий. Кроме изменения свойств вещества, этот процесс также приводил к образованию огромного количества энергии. Как известно, каждую секунду, 600 миллионов тонн вещества внутри Солнца преобразуются в солнечное излучение, энергия которого составляет примерно 4*10 27 Вт. Естественно, этот процесс не может продолжаться вечно, так как он привязан к количеству водорода. С течением времени всё большая и большая часть водорода будет превращаться в гелий, ядро будет уменьшаться, тем самым испытывая всё большее и большее давление.

Увеличение давления в ядре приведёт к увеличению скорости синтеза водорода. По сути, это означает, что, Солнце расходует водород с постоянным ускорением. К настоящему времени это уже привело к тому, что его светимость возрастает на 1% каждые 100 миллионов лет, а за последние 4,5 миллиарда лет светимость Солнца изменилась на 30%.

Примерно через 1,1 миллиарда лет, Солнце будет на 10% ярче, чем сегодня. Это увеличение яркости также будет означать увеличение тепловой энергии, которую поглощает атмосфера Земли. В итоге такие метаморфозы приведут к возникновению парникового эффекта, который будет очень похож на тот, который мы видим на Венере сегодня.

Через 3,5 миллиарда лет, Солнце станет на 40% ярче, что приведёт к испарению океанов и плавлению ледяных шапок, а водяные пары в атмосфере будут выброшены в космическое пространство. В таких условиях, жизнь, как мы её знаем, перестанет существовать в любом месте на поверхности, и планета Земля превратится в жаркий и сухой мир подобный Венере.

Через 5,4 миллиарда лет, Солнце перейдёт в стадию красного гиганта и начнёт стремительно увеличиваться в размерах. Подсчитано, что расширяющееся Солнце сможет охватить орбиты Меркурия, Венеры, и, возможно, даже Земли. Тем не менее, астрономы отмечают, что, параллельно с расширением Солнца, орбита нашей планеты должна также измениться.

Когда Солнце достигнет этой поздней стадии своей эволюции, оно потеряет огромное количество своей массы, излучая мощные звёздные ветра. В результате, орбиты планет будут увеличиваться, двигаясь по спирали. Получается, имеется небольшой шанс, что Земля будет пригодной для жизни?

К. -П Шрёдер (K.-P Schroder) и Роберт Кэннон Смит (Robert Cannon Smith) решили подробнее изучить этот вопрос. В своей научно-исследовательской работе, озаглавленной «Отдалённое будущее Солнца и Земли», которая появилась в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, они опубликовали расчёты, основанные на самых современных моделях звёздной эволюции.

По словам Шрёдера и Смита, когда Солнце станет красным гигантом в возрасте 7,59 миллиардов лет, оно начнёт очень быстро терять массу, однако его радиус к тому времени достигнет своего наибольшего значения. В этот период масса Солнца будет составлять всего 67% от современной, а радиус будет в 256 раз больше, чем текущий. Когда Солнце начнет расширяться, оно поглотит всю внутреннюю часть Солнечной системы всего за 5 миллионов лет. И это не очень хорошая новость. По словам Шрёдера и Смита несмотря на то, что земная орбита будет увеличиваться вплоть до 1,5 а.е., расширяющееся Солнце все равно поглотит её, прежде чем оно достигнет финала стадии красного гиганта.

Таким образом, мы можем с уверенностью сказать, что человечеству придется покинуть свою колыбель задолго до того, как она будет поглощена Солнцем. К тому же, учитывая тот факт, что мы имеем дело с временными шкалами, которые находятся далеко за пределами нашего понимания, мы не можем быть уверены, что какие-либо другие катастрофические события не погубят нашу цивилизацию.

Побочным эффектом превращения Солнца в красного гиганта, будет перенос границ обитаемой зоны, что изменит Солнечную систему. В то время как Земля, находящаяся к тому времени в 1,5 а.е., больше не будет находиться в пределах обитаемой зоны Солнца, большая часть внешней Солнечной системы – окажется именно там. Эта новая обитаемая зона будет простираться от 49,4 до 71,4 а.е., то есть в поясе Койпера – что означает, что сегодняшние ледяные миры будут таять, а жидкую воду можно будет найти далеко за пределами орбиты Плутона.

Возможно, Эрис будет нашим новым домом, карликовая планета Плутон будет новой Венерой, а Хаумеа и Макемаке станут внешней частью солнечной системы. Но, пожалуй, самый интересный вопрос – это: будем ли мы всё ещё жить здесь или всё же сможем колонизировать другие планеты?

Источник

Alpha Centauri

Андрей Мрозовский · Статьи · 8 февраля, 2020 7844

Что будет с Землей, когда Солнце станет красным гигантом?

С тех пор ядерный синтез в ядре Солнца давал возможность развиваться белковым формам жизни на нашей планете. И этот процесс длится уже 4,5 миллиарда лет и продлится ещё примерно 1 миллиард лет, после чего Солнце, истощив свои запасы водорода и гелия претерпит некоторые серьёзные изменения.

Ведущая теория, описывающая то, как именно наше Солнце и Солнечная система сформировались известна как “теория туманности”. Согласно ей Солнце и все планеты образовались из гигантского облака молекулярного газа и пыли, которое на определённом этапе своего существования пережило гравитационный коллапс. Этот коллапс мог произойти в результате, например, прохождения рядом звезды или ударной волны, вызванной взрывом сверхновой, что и запустило процесс, приведший к рождению нашего Солнца.

В последние 4,57 миллиарда лет (как, собственно и сейчас) внутри Солнца происходил процесс превращения водорода в гелий. Кроме изменения свойств вещества, этот процесс также приводил к образованию огромного количества энергии. Как известно, каждую секунду, 600 миллионов тонн вещества внутри Солнца преобразуются в солнечное излучение, энергия которого составляет примерно 4*10^27 Вт. Естественно, этот процесс не может продолжаться вечно, так как он привязан к количеству водорода. С течением времени всё большая и большая часть водорода будет превращаться в гелий, ядро будет уменьшаться тем самым испытывая всё большее и большее давление.

Увеличение давления в ядре приведёт к увеличению скорости синтеза водорода. По сути, это означает, что Солнце расходует водород с постоянным ускорением. К настоящему времени это уже привело к тому, что его светимость возрастает на 1% каждые 100 миллионов лет, а за последние 4,5 миллиарда лет светимость Солнца изменилась на 30%.

Когда Солнце станет красным гигантом.

Через 3,5 миллиарда лет Солнце станет на 40% ярче, что приведёт к испарению океанов и плавлению ледяных шапок, а водяные пары в атмосфере будут выброшены в космическое пространство. В таких условиях жизнь, как мы её знаем, перестанет существовать в любом месте на поверхности, и планета Земля превратится в жаркий и сухой мир подобный Венере.

Когда Солнце достигнет этой поздней стадии своей эволюции, оно потеряет огромное количество своей массы, излучая мощные звёздные ветра. В результате, орбиты планет будут увеличиваться, двигаясь по спирали. Получается имеется небольшой шанс, что Земля будет пригодной для жизни?

К. Шрёдер (K.-P Schroder) и Роберт Кэннон Смит (Robert Cannon Smith) решили подробнее изучить этот вопрос. В своей научно-исследовательской работе, озаглавленной «Отдалённое будущее Солнца и Земли», которая появилась в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, они опубликовали расчёты, основанные на самых современных моделях звёздной эволюции.

Это изображение “Хаббла” показывает нам планетарную туманность NGC 3918. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble.

По словам Шрёдера и Смита, когда Солнце станет красным гигантом в возрасте 7,59 миллиардов лет, оно начнёт очень быстро терять массу, однако его радиус к тому времени достигнет своего наибольшего значения. В этот период масса Солнца будет составлять всего 67% от современной, а радиус будет в 256 раз больше, чем текущий. Когда Солнце начнет расширяться, оно поглотит всю внутреннюю часть Солнечной системы всего за 5 миллионов лет. И это не очень хорошая новость. По словам Шрёдера и Смита, несмотря на то, что земная орбита будет увеличиваться вплоть до 1,5 а.е., расширяющееся Солнце все равно поглотит её прежде чем оно достигнет финала стадии красного гиганта.

Таким образом мы можем с уверенностью сказать, что человечеству придется покинуть свою колыбель задолго до того, как она будет поглощена Солнцем. К тому же, учитывая тот факт, что мы имеем дело с временными шкалами, которые находятся далеко за пределами нашего понимания мы не можем быть уверены, что какие-либо другие катастрофические события не погубят нашу цивилизацию.

Побочным эффектом превращения Солнца в красного гиганта будет перенос границ обитаемой зоны, что изменит Солнечную систему. В то время как Земля, находящаяся к тому времени в 1,5 а.е., больше не будет находиться в пределах обитаемой зоны Солнца, большая часть внешней Солнечной системы окажется именно там. Эта новая обитаемая зона будет простираться от 49,4 до 71,4 а.е., то есть в поясе Койпера – это означает, что сегодняшние ледяные миры будут таять, а жидкую воду можно будет найти далеко за пределами орбиты Плутона.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Что будет с Солнечной системой, когда Солнце станет красным гигантом?

Земля и её «соседи» по Солнечной системе относятся к экзопланетам – так называют все планеты, вращающиеся вокруг звёзд. Сейчас известно уже несколько тысяч таких небесных тел, изучены закономерности их образования и развития. Чтобы понять, что будет дальше с Солнцем и Землёй, рассмотрим полный жизненный цикл планетной системы.

Как всё начиналось

На начальном этапе эволюции планетных систем они находятся в нестабильном состоянии: могут менять орбиты, обмениваться спутниками, сталкиваться, приближаться или отдаляться от звезды.

Эти изменения происходят по двум причинам:

У молодой звезды есть протопланетный диск – вращающееся вокруг неё облако плотного газа.
На орбите образующейся звезды есть небольшие небесные тела – планетезимали, которые обмениваются с планетами энергией и меняют их орбиты.

Модель протопланетного диска и мелких тел вокруг формирующейся звезды

Период стабильности

Только через несколько сотен миллионов лет, когда газовый диск и планетезимали рассеются, планеты займут устойчивые орбиты, и система достигнет относительного равновесия. Именно в такой фазе сейчас находится наша Солнечная система. Устойчивое состояние может длиться миллиарды лет, если звезда достаточно лёгкая. В этот период на некоторых планетах зарождается жизнь или происходят какие-либо незначительные перемены – как, например, изменение рельефа на Плутоне.

Превращение в красного карлика

Однако со временем период стабильности подходит к концу, и причина тому – эволюция звезды. Её ход зависит от типа самой звезды. Если говорить о Солнце, то изменения будут следующие:

Когда внутри ядра закончится водород и начнёт образовываться гелий, оно станет постепенно сжиматься и нагреваться.
На поверхности ядра при этом возникнут условия для термоядерных реакций – загорается так называемый слоевой источник, состоящий из водорода.
В слоевом источнике выделяется очень много энергии – в этот момент звезда начинает превращаться в красного гиганта: резко увеличивается радиус и светимость, появляется огромная конвективная оболочка.

Слева направо: Солнце, самый маленький из известных красных гигантов и самый крупный из них

Что произойдёт с Землей и другими ближайшими планетами

В период превращения мощные перемены происходят и в самой планетной системе. Поскольку звезда значительно расширяется (Солнце, например, увеличит свой радиус с 700 тысяч до 150 миллионов километров), первые изменения настигнут ближайшие планеты – они будут поглощены стремительно расширяющейся звездой. В нашей Солнечной системе такая участь постигнет Меркурий и Венеру, а до Земли поверхность Солнца не доберется.

Тем не менее, планеты, которые окажутся близко к звезде после её расширения, будут притянуты приливными силами конвективной зоны и точно так же поглощены. Это наиболее вероятный исход для Земли, когда Солнце начнет превращаться в красного гиганта. Поэтому следующий этап эволюции звезды наша планета, скорее всего, не переживет.

Участь далёких планет

Что касается более далеких планет, то с ними произойдут изменения другого рода. Во время превращения в красного карлика звезда значительно теряет массу – при этом ослабевает гравитационное воздействие на планеты. В результате, небесные тела, которые не поглотит Солнце, отодвинутся и перейдут на более широкие орбиты. Это возможно только благодаря тому, что звезда теряет массу постепенно, – если бы Солнце «похудело» резко, планеты попросту разлетелись бы.

Что дальше

Достаточно массивные звёзды, такие как Солнце, после стадии красного гиганта претерпевают дальнейшие изменения:

Ядро продолжает сжиматься, становится горячее – наступает стадия горения гелия в ядре.
Гелий превращается в углерод, а затем – в кислород.
Когда запасы гелия будут исчерпаны, и образуется углеродно-кислородное ядро, на поверхности снова начнутся термоядерные реакции.
После этого звезда снова расширится и перейдёт на так называемую асимптотическую ветвь гигантов.

В результате далёкие планеты отодвинутся ещё дальше, звезда начнёт пульсировать и сбрасывать много вещества, образуя планетарную туманность. В конце концов, от Солнца останется только остывающее ядро – белый карлик.

Ставьте палец вверх если хотите видеть в своей ленте больше статей о космосе!

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.

Источник