Pokazuha.ru
Автор: gintaras7
Ссылка: http://pokazuha.ru/view/topic.cfm?key_or=1580789
Солнце
Разное > Идеи
Что случится с Солнцем через миллиарды лет: от красного гиганта до белого карлика
==========================================================
Солнцу около 4,6 миллиарда лет, и сейчас оно находится примерно в середине своего жизненного пути. По современным оценкам, ещё около 5 миллиардов лет наша звезда будет оставаться примерно такой, какой мы знаем её сегодня. Затем она превратится в красного гиганта, а в конце своей эволюции — в белого карлика. Разберём, как будет меняться Солнце и что в это время ждёт Землю и другие планеты нашей системы.
Почему Солнце сейчас остаётся стабильным
В ядре Солнца постоянно идут термоядерные реакции: водород превращается в гелий, и при этом выделяется огромное количество энергии. Благодаря ей внутри звезды сохраняются высокая температура и давление.
На Солнце одновременно действуют две противоположные силы. Гравитация стремится сжать звезду, а разница давления между её внутренними и внешними слоями противодействует этому сжатию. Такое состояние называют гидростатическим равновесием.
Пока в ядре продолжается синтез водорода, Солнце остаётся звездой главной последовательности — так называют длительный этап жизни звезды.
Однако стабильность не означает, что Солнце совсем не меняется. По мере накопления гелия в ядре его внутреннее строение постепенно перестраивается, а светимость звезды увеличивается. Этот процесс идёт очень медленно: звезда ещё миллиарды лет будет находиться на главной последовательности и совсем не скоро станет похожа на красного гиганта.
Когда Солнце станет красным гигантом
Примерно через 5 миллиардов лет водород в ядре нашей звезды почти закончится. Ядро начнёт сжиматься, а термоядерные реакции продолжатся в окружающем его слое. Внешние слои при этом начнут расширяться, и Солнце превратится в красного гиганта.
Оно станет намного больше и ярче, хотя температура поверхности снизится. Стадия красного гиганта продлится сотни миллионов лет, и за это время размеры звезды будут сильно меняться. Сейчас радиус Солнца составляет около 696 тысяч километров. Согласно одной из детальных моделей, на поздних стадиях он может увеличиться примерно до 256 нынешних солнечных радиусов, или 1,2 астрономической единицы. Это немного больше современного расстояния от Земли до Солнца, но заметно меньше расстояния до Марса.
Одновременно звезда будет постепенно терять массу из-за мощного звёздного ветра. Её притяжение ослабнет, и орбиты уцелевших планет начнут расширяться. Однако на внутренние планеты будет действовать и приливное взаимодействие с раздувшейся звездой — оно, наоборот, может заставлять их приближаться к ней.
Перейти в банк заданий
Что будет с Меркурием, Венерой и Землёй
Когда наша звезда превратится в красного гиганта, Меркурий и Венера будут поглощены его расширившимися внешними слоями.
С Землёй всё сложнее: на её орбиту одновременно будут влиять несколько процессов:
Орбита Земли будет расширяться. Солнце начнёт терять массу, его притяжение ослабнет, и Земля станет удаляться от звезды.
Приливное взаимодействие будет действовать в обратную сторону. Оно будет тормозить движение Земли и способствовать её сближению с раздувшейся звездой.
Светимость Солнца значительно возрастёт. Поэтому ещё задолго до возможного поглощения условия на Земле станут непригодными для привычной жизни.
Согласно одной из детальных моделей, которая учитывает изменение орбиты и приливное взаимодействие, Земля в итоге будет поглощена Солнцем. Однако этот далёкий сценарий зависит от особенностей эволюции звезды, поэтому в образовательных материалах NASA такой исход называют возможным, а не однозначным.
Что произойдёт после стадии красного гиганта
После этой стадии в ядре нашей звезды начнётся синтез гелия, а позднее она перейдёт на асимптотическую ветвь гигантов — ещё один этап, когда её внешние слои сильно расширятся.
В конце этой стадии Солнце сбросит внешние слои в окружающее пространство. Оставшееся горячее ядро будет испускать ультрафиолетовое излучение, которое ионизует выброшенный газ и заставит его светиться. Так вокруг ядра возникнет планетарная туманность.
Несмотря на название, к планетам такие туманности отношения не имеют: это оболочки из газа, сброшенного звездой. Современные модели показывают, что Солнце сможет образовать планетарную туманность, хотя, вероятно, она будет сравнительно слабой.
К этому времени Солнце потеряет значительную часть своей массы. Согласно одной из моделей, от него останется объект массой около 0,54 нынешней массы Солнца. Иными словами, за время поздней эволюции звезда потеряет примерно 46% своей нынешней массы.
Как Солнце превратится в белый карлик
После того как наша звезда сбросит внешние слои, от неё останется белый карлик — горячее и очень плотное ядро размером примерно с Землю. При этом его масса будет составлять больше половины нынешней массы Солнца.
Термоядерные реакции в нём прекратятся, поэтому нового источника энергии у белого карлика уже не будет. Некоторое время он продолжит светиться за счёт тепла, накопленного за предыдущие этапы жизни звезды, а затем будет постепенно остывать и тускнеть.
Этот процесс займёт намного больше времени, чем нынешний возраст Вселенной — около 13,8 миллиарда лет.
Поэтому нельзя назвать момент, когда Солнце окончательно «погаснет»: его температура и светимость будут снижаться постепенно на протяжении огромного промежутка времени.
В теории после очень долгого охлаждения белый карлик должен превратиться в чёрный карлик — холодный остаток звезды, практически не излучающий свет. Но Вселенная пока слишком молода, чтобы хотя бы один белый карлик успел остыть до такого состояния.
Что будет с Землёй и человечеством
Условия на Земле начнут заметно меняться задолго до того, как Солнце станет красным гигантом. По мере старения оно будет становиться ярче, и Земля начнёт получать больше солнечной энергии. Из-за этого климат станет теплее, а испарение воды будет усиливаться.
Серьёзные изменения климата и атмосферы ожидаются через один или несколько миллиардов лет, хотя точные сроки зависят от климатической модели.
Ещё позже Земля может полностью лишиться океанов.
Главной причиной этих изменений станет рост светимости Солнца, а не изменение расстояния до него. Поэтому привычные условия для жизни исчезнут гораздо раньше, чем наша звезда начнёт превращаться в красного гиганта.
А вот предсказать, что к тому времени произойдёт с человечеством, невозможно. Речь идёт о миллиардах лет — за такой срок могут измениться и цивилизация, и сам человеческий вид. Астрофизика позволяет довольно подробно описать будущее Солнца, но сказать, будут ли люди или их далёкие потомки существовать через миллиарды лет, наука не может.