Сколько Солнцу лет? Может ли остыть Солнце

Сколько осталось жить Солнцу? На этот вопрос наука отвечает так: возраст нашей звезды составляет примерно 4,5 миллиарда лет. За это время она успела израсходовать половину имевшегося в ее ядре водорода. Иными словами, "топлива" Солнцу должно хватить еще примерно на 4-5 миллиардов лет. Срок это довольно большой, и беспокоиться человечеству вроде бы не о чем. Но вот недавно голландский астрофизик Пирс ван дер Меер, эксперт Европейского космического агентства (ESA), сопоставил данные о температуре солнечного ядра за последние 11 лет и пришел к совершенно сенсационным выводам. По мнению ван дер Меера, то, что происходит сейчас на Солнце, очень похоже на изменения, которые предшествуют взрыву сверхновой звезды. По данным голландского ученого, температура ядра Солнца, составляющая обычно 27 миллионов градусов по Фаренгейту, за несколько лет поднялась до 49 миллионов градусов. Если солнечные недра будут продолжать нагреваться теми же темпами, процесс станет необратимым, и Солнце неминуемо взорвется примерно через шесть лет!

А теперь представьте себе, что увидит наблюдатель на планете, находящейся в непосредственной близости от взрывающейся сверхновой. Сценарий апокалипсиса по просьбе "Итогов" подготовили специалисты Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН. Примерно через 8 минут после взрыва все небо зальет чудовищная вспышка, и это будет последнее, что увидит человек: вместе с ослепительным светом взрыва придет невидимый поток рентгеновского, ультрафиолетового и гамма-излучений такой мощности, что он преодолеет защитный слой атмосферы и в считанные секунды убьет все живое. Лучистая энергия взрыва нагреет атмосферу и поверхность планеты до температуры во многие тысячи градусов. Начнется интенсивное испарение океана, раскаленная планета окутается горячим паром. Сквозь плотный обжигающий туман будет просвечивать чудовищно яркий, увеличивающийся в размерах шар. Ночной небосвод станет красно-фиолетовым, в страшных разводах: светящееся, расширяющееся со скоростью несколько тысяч километров в секунду раскаленное облако ионизированного газа будет постепенно заслонять собой все небо. Очень быстро потоки раскаленной плазмы от взорвавшейся звезды достигнут планеты. Атмосфера будет уничтожена, и на этом история Земли как обитаемой планеты закончится. Пройдет очень много времени, прежде чем оплавленный радиоактивный "огарок" мертвой планеты начнет медленно остывать.

Впечатляет? Вычисления и выводы доктора ван дер Меера действительно шокируют. Утешает лишь одно: построения голландца - это лишь гипотеза, которую многие специалисты тут же подвергли сомнению. Так, например, старший научный сотрудник Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН Сергей Язев заявил в беседе с корреспондентом "Итогов": "Очень странными выглядят выводы доктора ван дер Меера по поводу роста температуры ядра Солнца. Все обстоит как раз наоборот. Спутники, непрерывно регистрирующие поток солнечного излучения на протяжении последних десятилетий, показывают, что темп энерговыделения главного источника энергии в нашей планетной системе, как и ранее, остается стабильным - каждую секунду Солнце излучает энергию равную примерно 3,84 х1026 джоулей. Эта величина не меняется по крайней мере на протяжении десятилетий. По косвенным признакам можно заключить, что в этом режиме Солнце светит уже очень давно. То есть на Землю все время падает одно и то же количество солнечной энергии". Ссылаясь на исторические и геологические данные, ученые утверждают, что Солнце излучало и излучает энергию достаточно стабильно на протяжении по крайней мере нескольких миллионов лет. Если бы это было не так, говорят они, Земля несла бы на себе следы былых вскипаний океанов или глобальных оледенений. К счастью, "топка" Солнца работала и работает стабильно.

Есть и другие аргументы против гипотезы ван дер Меера. В общих чертах механизм гибели звезды выглядит так. В результате термоядерных реакций имеющийся водород "выгорает", вместо него образуются ядра атомов гелия и тяжелых элементов - железа, кобальта и никеля. Когда же водородное топливо окончательно иссякает, наружные оболочки звезды начинают стремительно "обваливаться" и падать внутрь, притягиваемые массивным железным ядром. При нарастании плотности электроны захватываются протонами, в результате образуются нейтроны и выделяется огромное количество нейтрино. Нейтрино устремляются наружу. Мощный, восходящий из центра звезды поток нейтрино увлекает за собой падающую навстречу оболочку звезды, и она разлетается в пространстве с огромной скоростью - звезда взрывается. Однако ученые утверждают, что все это маленьким звездам класса Солнца совершенно не грозит. Для того чтобы звезда взорвалась и превратилась в сверхновую, она должна быть как минимум в три раза больше Солнца по массе.

"Кроме того, астрофизикам хорошо известны признаки так называемой предсверхновой звезды, - утверждает Сергей Язев. - Дело в том, что по спектру звезды можно определить ее химический состав. Если водорода там мало, а тяжелых элементов много, значит, запасы термоядерного топлива подошли к концу, и вскоре - впрочем, это "вскоре" может продолжаться еще многие тысяч лет! - должна начаться фаза нестабильности звезды. Но на Солнце 90 процентов атомов - это водород! И превращаться ему в более тяжелые элементы предстоит еще очень и очень долго. Так что ничего опасного в этом смысле на Солнце не наблюдается".

Альтернативные сценарии конца света, предложенные, в частности, американскими учеными, выглядят гораздо менее драматично. Так, например, профессор университета штата Пенсильвания Джеймс Кэстинг не отрицает, что Солнце, подобно любой другой звезде, не вечно: "Оно неумолимо становится ярче и жарче. Это приводит к постепенному "обезвоживанию" Земли. И процесс этот примет катастрофические размеры не через 5 миллиардов лет, как принято думать, а гораздо раньше. Работы по компьютерному моделированию показывают, что эти процессы могут начаться примерно через 500 миллионов лет". Фред Эдемс, физик из Мичиганского университета, называет более оптимистичные сроки: "До катаклизма осталось примерно 3,5 миллиарда лет, и едва ли кто-либо будет наблюдать взрыв Солнца. Оно намного раньше уничтожит все живое. И уже мертвая Земля будет затем сожжена в результате взрыва, который поглотит помимо нее Меркурий, Венеру и Марс".

Впрочем, выдвигаются и более экзотические гипотезы. Так, компьютерные расчеты, проведенные американскими специалистами, показывают, что существует вероятность того, что Юпитер - самая большая планета Солнечной системы - будет сорван со своей орбиты проходящей мимо звездой. В результате этого катаклизма Земля устремится в ледяные глубины Вселенной, где и замерзнет. Впрочем, и этот сценарий вряд ли реализуется в обозримом будущем.

Тем не менее в ближайшие годы Солнце может преподнести человечеству сюрпризы. Авторитетный специалист в области изучения Солнца заведующий гелиофизической лабораторией Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН Владимир Обридко обращает внимание, что на начало тысячелетия приходится совпадение нескольких циклов солнечной активности - сойдутся 11-летний, 22-летний, 100-, 400- и 900-летний. "Грядет какой-то солнечный кавардак, не поддающийся пока никакому прогнозированию. Мы просто не обладаем достаточными знаниями о том, как ведет себя звезда перед взрывом", - утверждает Владимир Обридко. Точному расчету поведения светила мешает то, что не хватает строгих данных, ведь по всем правилам Солнце исследуется чуть больше ста лет. Наука до сих пор владеет весьма скудной информацией как о строении, так и поведении Солнца. Только сейчас гелиофизики всего мира наконец завершают масштабную работу по созданию стандартной модели внутреннего строения нашего светила. Тем не менее едва ли речь идет о скорой гибели Солнечной системы. Сергей Язев, например, настолько в этом уверен, что даже готов рискнуть крупной суммой денег: "Пользуясь случаем, могу предложить доктору ван дер Мееру пари на 10 тысяч долларов. Если через три года астрофизики все-таки обнаружат явные признаки того, что он прав, я отдаю ему деньги. Но если окажется, что предположение ученого - неправда, тогда я жду от него перевода на свой счет".

Человечество не мыслит себе жизни без самого яркого видимого нам светила. Да что там «не мыслит жизни», без солнечного света наша планета вне всяких сомнений была бы просто необитаемой. Ведь и по настоящее время наша звезда является главным источником энергии на Земле.

Более-менее точно установить, сколько лет Солнцу удалось относительно недавно, с появлением сверхмощных вычислительных машин. Достоверно возраст светила не может указать никто, но если исходить из данных компьютерного моделирования, то самой звезде приблизительно четыре с половиной миллиарда лет. Астрофизики полагают, что для космического тела это совсем не преклонный возраст. Считается, что звёзды, подобные нашему Солнцу по типу и массе, имеют жизненный цикл в десять миллиардов лет, а если так – то центр нашей планетарной системы находится на пике своего развития, почти ровно посередине.

Дальнейшая судьба Солнца

Нам, конечно, нет смысла заглядывать так далеко, но, тем не менее, интересно, что же произойдёт, когда жизненный цикл Солнца подойдёт к концу. Дотошные астрономы и астрофизики имеют определённые соображения на этот счёт.

В наше время в ядре звезды активно идёт превращение водорода в гелий путём термоядерных реакций. Ежесекундно примерно 4 миллиона тонн разных веществ в процессе этих физико-химических катаклизмов превращается в лучистую энергию, которая, собственно, и «питает» все близлежащие планеты, в том числе и нашу Землю.

Процессы термоядерных реакций происходят таким образом, что при уменьшении количества водорода температура Солнца всё время повышается и светит оно всё ярче и ярче. Для нас это, конечно, незаметно, но учёные утверждают, что через примерно миллиард лет звезда по имени Солнце будет гореть ярче более чем на 10Соответственно, температура на Земле тоже будет повышаться. Некоторые учёные утверждают, что уже через миллиард лет земная жизнь полностью прекратится, за исключением, разве что в океанических глубинах и под полярными льдами. Окончательно все формы жизни на Земле исчезнут примерно через 8 миллиардов лет – Солнце станет ярче на 40С поверхности нашей планеты полностью испарится вода и существование живой материи станет невозможным. Земля превратится в подобие нынешней Венеры, а ещё через пару миллиардов лет будет полностью поглощена Солнцем, которое «раздуется» в 256 раз.

Вот такие вот грустные новости. Остаётся уповать только на то, что за миллиард лет уровень нашей цивилизации достигнет таких высот, что человечество сможет справиться и с этой напастью.

Предполагается, что возраст Солнца по крайней мере равен возрасту Земли. Значительно ббльшим источником энергии излучения Солнца является ядерная, а не гравитационная энергия.  

Геологический возраст Земли приближается к пяти миллиардам лет; таков или несколько больше возраст Солнца, а самым старым звездам Галактики более 10 миллиардов лет. История Вселенной в целом насчитывает 15 - 18 миллиардов лет, и до образования современных планет, звезд и галактик все ее вещество представляло собой, по-видимому, почти однородную среду. Накопленные за многие десятилетия знания о строении и эволюции небесных тел, наблюдательные открытия последнего полувека и особенно открытие расширения Вселенной и существования в ней изотропного реликтового излучения позволяют составить сейчас определенное представление о свойствах космической среды в дозвездную, догалакти-ческую эпоху, о физических процессах, приведших к формированию из однородного вещества наблюдаемых структур Вселенной. Это и составляет содержание современной космогонии.  

Томсон выдвинули гипотезу, согласно которой излучение Солнца поддерживается за счет гравитационной энергии, освобождающейся при его сжатии. Оценить возраст Солнца / по такой гипотезе, предполагая, что в начальном состоянии вещество Солнца было равномерно распределено по всему бесконечному пространству, а в конечном состоянии плотность солнечного вещества одинакова по всему объему Солнца.  

Эволюционного возраста Солнца мы не знаем с достаточной определенностью, так как нам неизвестно содержание в нем гелия. Считается, что эволюционный возраст Солнца лежит где-то в рассмотренной области.  

Величина (1.2.33) хорошо согласуется с данными о возрастах звезд и галактик (12 млрд. лет), полученными на основании совершенно других соображений. Она согласуется также с геологическим возрастом Земли (4 - 5 млрд. лет), который служит нижней границей возраста Солнца.  

Топливом, порождающим солнечное тепло, является, таким образом, водород, а продуктом его горения - гелий. Легко можно подсчитать, что, при неизменяющемся выделении энергии, водорода, находящегося в Солнце, хватит приблизительно на 1011 лет. Возраст Солнца следует принять равным приблизительно 5 млрд. лет. Следовательно, в нем израсходовано примерно только около одной двадцатой части первоначального запаса горючего.  

Сплошными линиями нанесены данные для пылинок, состоящих из тугоплавких веществ, штриховыми - для пылинок, состоящих из летучих веществ. Для сравнения стрелками указаны возраст Солнца (правая стрелка) и период вращения Галактики ня расстоянии, соответствующем расстоянию Солнца от галактического центра.  

Выделяющаяся при этом энергия оказалась слишком велика, и поэтому через некоторое время происходил взрыв в виде Сверхновой, во время которого образовывались ядра самых тяжелых элементов; масса звезды уменьшалась за счет выброса вещества. Весь этот процесс мог повторяться неоднократно до тех пор, пока масса центральной массивной звезды не опустилась ниже критического предела. Такая система должна иметь время жизни порядка 5 млрд лет, что соответствует возрасту Солнца и обеспечивает интервал времени, достаточный для химической, геологической и биологичеекой эволюции, достигших современного уровня.  

Страницы:      1

Солнце – «сердце» Солнечной системы, и вокруг него вращаются планеты и спутники. Учёные утверждают, что достаточно хотя бы немного изменить массу солнца или его размеры, и жизни на нашей планете просто бы не существовало. Мы подготовили для наших читателей подборку весьма занимательных фактов о единственной звезде Солнечной системы.

1. Солнце действительно большое

На самом деле, Солнце составляет более 99,8% от общей массы Солнечной системы. Это не ошибка - все планеты, их спутники и все другие мелкие космические объекты составляют менее 0,2% от массы Солнечной системы. Если быть более точным, то масса Солнца составляет около двух нониллионов килограммов (это два и тридцать нулей после). По объему Солнце примерно составляет 1,3 миллиона планет, равных Земле.

На самом деле, масса Солнца довольно часто используется в астрономии в качестве стандартной единицы измерения для больших объектов. Когда речь идет о звездах, туманностях или даже галактиках, то астрономы часто используют сравнение с Солнцем, чтобы описать их массу.

2. По галактическим масштабам Солнце не особенно большое

Хотя только что речь шла о том, что Солнце действительно очень большое, но это только по сравнению с другими объектами в Солнечной системе. Во Вселенной же есть намного более массивные вещи. Солнце классифицируется как звезда G-типа, которую, как правило, называют желтым карликом.

Как следует из названия, есть гораздо более крупные звезды, классифицируемые как гиганты, сверхгиганты и гипергиганты. Красный сверхгигант Uy Щита находится в 9 500 световых годах от Земли. В настоящее время это самая большая известная звезда с диаметром приблизительно в 1700 раз больше, чем у Солнца. Ее окружность составляет 7,5 миллиарда километров. Даже свету нужно почти семь часов, чтобы обогнуть звезду. Если бы Uy Щита находилась в Солнечной системе, то поверхность звезды заходила бы за орбиту Юпитера.

3. Что произойдет, когда Солнце умрет

Звезды могут жить очень долго, целые миллиарды лет, но в конце концов они тоже умирают. Дальнейшая судьба звезд зависит от их размера. Остатки более мелких звезд превращаются в так называемых коричневых карликов. Массивные звезды умирают более бурно - они превращаются в сверхновые или даже гиперновые и коллапсируют в нейтронную звезду или черную дыру. В редких случаях эти гиганты могут даже взорваться, после чего произойдет гамма-всплеск.

Солнце находится где-то посередине - оно не взорвется, но и не "сдуется". После того, как в Солнце закончится водородное топливо, оно начнет рушится само в себя под действием собственного веса, в результате чего ядро станет более плотным и более горячим. Это приведет к расширению Солнца, которое станет красным гигантом. В конце-концов, оно сожмется до белого карлика - крошечного звездного остатка невероятной плотности (размером с Землю, но массой с Солнце).

4. Из чего состоит Солнце

В основном оно состоит из водорода и гелия, как и большинство звезд. Если быть более точным, то это около 71% водорода, 27% гелия, а остальные 2% приходятся на следовые количества десятков химических элементов, в основном, кислорода и углерода.

5. Насколько Солнце горячее

Температура Солнца действительно зависит от того, о какой части Солнца говорить. Ядро Солнца безумно горячее - температура там достигает 15 миллионов градусов по Цельсию. В хромосфере же температура "всего лишь" несколько тысяч градусов. Тем не менее, температура быстро растет до миллионов градусов во внешнем слое Солнца, короне. Почему это так - ученые точно не знают.

6. Сколько лет Солнцу

Возраст Солнца составляет около 4,6 миллиарда лет. Его возраст был рассчитан, исходя из возраста других вещей в Солнечной системы, которые можно датировать более точно, такие как метеориты или даже горные породы Земли. Естественно, это верно при предположении, что Солнечная система образовалась как единое целое.Срок жизни звезды G-типа составляет от 9 до 10 миллиардов лет.

7. Насколько яркое Солнце

Сириус А гигантский, а яркая звезда Сириус В (справа) гораздо меньше по размеру. Очевидно, что Солнце является самым ярким на дневном небе, поскольку оно гораздо ближе к Земле, чем любая другая звезда. На ночном же небе самой яркой звездой является Сириус. Второй по яркости - Канопус.

Видимая звездная величина - термин, используемый для обозначения яркости небесного объекта с Земли. Солнце имеет кажущуюся величину -27.

8. Как быстро вращается Солнце

Вращение Солнца немного сложно просчитать, поскольку оно меняется в зависимости от региона. Если говорить коротко, без объяснения, то Солнце делает полный оборот примерно за 25,4 дней.Солнце на самом деле не вращается как твердое тело, подобное Земле. Оно быстрее всего вращается на экваторе (24,5 дней) и медленнее возле полюсов (38 дней).

Что касается скорости Солнца во Вселенной, то вся Солнечная система вращается по орбите вокруг центра Млечного Пути со скоростью 828 000 км/ч. Один полный оборот, известный как галактический год, занимает примерно 225 - 250 миллионов земных лет.

9. Что такое солнечные пятна?

Иногда на поверхности Солнца можно наблюдать темные пятна, известные как солнечные пятна. Они имеют более низкую температуру (примерно на 1226 градусов Цельсия), чем остальная часть солнечной поверхности и появляются из-за колебаний магнитного поля Солнца. Некоторые из них могут быть достаточно большими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Иногда появляются группы из более чем 100 солнечных пятен одновременно. Тем не менее, это случается чрезвычайно редко.

10. Солнце меняет свое магнитное поле

Каждые 11 лет Южный и Северный магнитные полюса меняются местами. На Земле также происходит подобное, но гораздо реже. В последний раз это произошло около 800 000 лет назад.

Вначале была тьма… Вернее, было облако из пыли и газа в космическом пространстве, вдали от центра нашей Галактики, на окраине одного из ее спиральных рукавов. Туманность эта имела крутящий момент, то есть вращалась, а не висела неподвижно. Кроме того, она имела очень большую массу. В результате в центре ее вещество стало накапливаться, все уплотняясь и разогреваясь. И произошло это примерно 4.6 миллиардов лет назад.

На этом процесс эволюции газопылевого облака, конечно, не закончился. Ее более массивная центральная часть стала воздействовать своей гравитацией на остальные области туманности. В результате вращения это облако приобрело более плоскую форму – образовался протопланетный диск, диаметром в 200 астрономических единиц. Напомню, что одна астрономическая единица – это расстояние от Земли до Солнца, то есть 150 миллионов километров.

В центре протопланетного диска плотность вещества стала так велика, что образовалась протозвезда – очень плотный и горячий, но небольшой объект. Эта протозвезда продолжала собирать на себя все окружающее ее вещество, постоянно увеличивая свою массу и плотность. Это продолжалось примерно 50 миллионов лет. Наконец, плотность водорода в ее центре позволила запуститься термоядерной реакции. Так зажглось Солнце.

Из остатков газопылевого облака постепенно образовались планеты и прочие объекты Солнечной системы. Конечно, все тогда выглядело совсем не так, как сейчас. Например, только внутри орбиты Земли было около 50-100 объектов, по размерам сравнимым с планетой земного типа. Они имели самые различные орбиты и постепенно, сталкиваясь между собой, породили море обломков. По некоторым гипотезам, там родилась Луна – в результате столкновения двух таких протопланет.

Орбиты планет были далеко не круговыми, как сейчас. Они были вытянутыми – эллиптическими. В процессе эволюции, под действием гравитации соседей и торможения в газовом облаке орбиты планет несколько сгладились.

По данным исследований, вся Солнечная система образовалась примерно в одно время. Так, самые старые из найденных на Земле образцы – это кристаллы циркона. Их возраст определен в 4.4 миллиарда лет. В то же время, анализ метеоритов показал, что их элементы имеют возраст в 4.5 миллиардов лет, то есть примерно такой же. Это говорит о том, что образование всех объектов Солнечной системы произошло в одно и то же время. А жизнь на Земле зародилась всего 570 миллионов лет назад…

Прошлое изучать интересно, но не менее интересно узнать будущее нашего Солнца и планеты. Про Солнце все более – менее ясно – эволюция звезд изучена довольно хорошо, а вот судьба планет не столь ясна. Но, по порядку…

Солнце – звезда, которая относится к типу желтых карликов. Со временем оно будет становиться все горячее и через 1 миллиард лет жить на Земле станет невозможно. Далее начнется процесс горения водорода во внешних слоях Солнца, так как ниже он закончится. Солнце очень сильно увеличится в размерах и превратится в красного гиганта. Красный цвет – потому что поверхность звезды будет значительно холоднее нынешнего – всего 2600 градусов. Красный гигант будет в центре Солнечной системы примерно через 5 миллиардов лет. Венера окажется внутри раздавшегося вширь Солнца. Но земляне к тому времени должны будут перебраться в другую звездную систему – через те же 5 миллиардов лет должно произойти и столкновение нашей Галактики и Туманности Андромеды – еще большей галактики…

Затем красный гигант сбросит половину своей массы, породив хаос среди планет и образовав планетарную газовую туманность. А само Солнце станет белым карликом – сверхплотной очень яркой звездой, которая будет становиться все тусклее и тусклее, пока совсем не потухнет и не станет черным карликом…

А что с планетами? Их судьбу на такой промежуток времени трудно предсказать. Солнечная система устойчива в том плане, что планеты никуда не денутся, но вот их судьба… Орбиты планет сейчас невозможно рассчитать на период больший нескольких миллионов или миллиардов лет. Так, например, существует вероятность, что орбита Меркурия станет более вытянутой и в конце концов Венера выбросит его из Солнечной системы. А еще он может столкнуться с Венерой или изменить под ее влиянием свою орбиту так, что достанет и до Земли. Такая же ситуация с Марсом – его эллиптическая орбита со временем может пройти в опасной близости от Земли, а результаты могут быть самые разные – от взаимного изменения орбит до столкновения. И так может случиться с любой планетой – слишком разнообразно взаимное их влияние.