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 является единственной звездой в Солнечной системе, вокруг нее совершают свое движение все планеты системы, а также их спутники и другие объекты, вплоть до космической пыли. Если сравнить массу Солнца с массой всей Солнечной системы, то она составит порядка 99,866 процентов.

Солнце является одной из 100 000 000 000 звезд нашей Галактики и по величине стоит среди них на четвертом месте. Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра располагается на расстоянии четырех световых лет от Земли. От Солнца до планеты Земля 149,6 млн км, свет от звезды доходит за восемь минут. От центра Млечного пути звезда находится на расстоянии 26 тысяч световых лет, при этом она производит вращение вокруг него со скоростью 1 оборот в 200 миллионов лет.

Презентация: Солнце

По спектральной классификации звезда относится к типу «желтый карлик», по приблизительным расчетам ее возраст составляет чуть более 4,5 миллиардов лет, она находится в середине своего жизненного цикла.

Солнце, состоящее на 92% из водорода и на 7% из гелия, имеет очень сложное строение. В его центре находится ядро с радиусом примерно 150 000-175 000 км, что составляет до 25% от общего радиуса звезды, в его центре температура приближается к 14 000 000 К.

Ядро с большой скоростью производит вращение вокруг оси, причем эта скорость существенно превышает показатели внешних оболочек звезды. Здесь происходит реакция образования гелия из четырех протонов, вследствие чего получается большой объем энергии, проходящий через все слои и излучающийся с фотосферы в виде кинетической энергии и света. Над ядром находится зона лучистого переноса, где температуры находятся в диапазоне 2-7 миллионов К. Затем следует конвективная зона толщиной примерно 200 000 км, где наблюдается уже не переизлучение для переноса энергии, а перемешивание плазмы. На поверхности слоя температура составляет примерно 5800 К.

Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, образующей видимую поверхность звезды, хромосферы толщиной порядка 2000 км и короны, последней внешней солнечной оболочки, температура которой находится в диапазоне 1 000 000-20 000 000 К. Из внешней части короны происходит выход ионизированных частиц, называемых солнечным ветром.

Когда Солнце достигнет возраста примерно в 7,5 - 8 миллиардов лет (то есть через 4-5 млрд лет) звезда превратится в «красного гиганта», ее внешние оболочки расширятся и достигнут орбиты Земли, возможно, отодвинув планету на более дальнее расстояние.

Под воздействием высоких температур жизнь в сегодняшнем понимании станет просто невозможна. Заключительный цикл своей жизни Солнце проведет в состоянии «белого карлика».

Солнце - источник жизни на Земле

Солнце самый главный источник тепла и энергии, благодаря которому при содействии других благоприятных факторов на Земле есть жизнь. Наша планета Земля вращается вокруг своей оси, поэтому каждые сутки, находясь на солнечной стороне планеты мы можем наблюдать рассвет и удивительное по красоте явление закат, а ночью, когда часть планеты попадает в теневую сторону, можно наблюдать за звездами на ночном небе.

Солнце оказывает огромное влияние на жизнедеятельность Земли, оно участвует в фотосинтезе, помогает в образовании витамина D в организме человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое еще полярным. Солнечная активность меняется в сторону уменьшения или усиления примерно раз в 11 лет.

С начала космической эры исследователей интересовало Солнце. Для профессионального наблюдения используются специальные телескопы с двумя зеркалами, разработаны международные программы, но самые точные данные можно получить вне слоев атмосферы Земли, поэтому чаще всего исследования проводятся со спутников, космических кораблей. Первые такие исследования были проведены еще в 1957 году в нескольких спектральных диапазонах.

Сегодня на орбиты выводятся спутники, представляющие собой обсерватории в миниатюре, позволяющие получить очень интересные материалы для изучения звезды. Еще в годы первого освоения космоса человеком были разработаны и запущены несколько космических аппаратов, направленных на изучение Солнца. Первыми из них была серия американских спутников, запуск которых стартовал в 1962 году. В 1976 году запущен западногерманский аппарат Гелиос-2, который впервые в истории приблизился к светилу на минимальное расстояние в 0,29 а.е. При этом были зафиксированы появление ядер легкого гелия при вспышках солнца, а также магнитные ударные волны, охватывающие диапазон 100 Гц-2,2 кГц.

Еще один интересный аппарат - солнечный зонд Ulysses, запущенный в 1990 году. Он выведен на околосолнечную орбиту и движется перпендикулярно полосе эклиптики. Через 8 лет после запуска аппарат завершил первый виток вокруг Солнца. Он зарегистрировал спиральную форму магнитного поля светила, а также постоянное его увеличение.

На 2018 год НАСА планирует запуск аппарата Solar Probe+, который приблизится к Солнцу на максимально приближенное расстояние - 6 млн. км (это в 7 раз меньше дистанции, достигнутой Гелиусом-2) и займет круговую орбиту. Для защиты от высочайшей температуры он оснащен щитом из углеродистого волокна.

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".

Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономия (11)

Астрономия

Естествознание

Сколько Солнцу лет? Может ли остыть Солнце?

"Что будет, если погаснет Солнце?" – вопрос может быть задан и испуганным голосом, и любопытным. "Сколько лет Солнцу?" – тоже один из популярных детских и взрослых вопросов.
В нашей новой рубрике «Почемучки» мы будем регулярно отвечать на самые интересные!

Солнечный паспорт

Солнце - центральное тело Солнечной системы - является типичным представителем звёзд, наиболее распространённых во Вселенной тел. Масса Солнца составляет 2 * 10 в 30 степени кг. Как и многие другие звёзды, Солнце представляет собой огромный шар, который состоит из водородно-гелиевой плазмы и находится в равновесии (о чем ниже).

Сколько лет Солнцу?

Ему 4,6 млрд лет. Немало, да? Учитывая, что жизнь (членистоногие – предки современных насекомых) на нашей планете появилась около 570 млн лет назад. Простейшие организмы намного раньше – около 3,5 миллиардов лет назад

Может ли Солнце погаснуть?

Бояться того, что Солнце погаснет, не стоит, потому что сначала оно очень-очень сильно вспыхнет!
Внутри светила (и любой звезды, находящейся в состоянии равновесия между давлением изнутри и давлением снаружи), в определенный момент вспыхивает новая ступень термоядерного синтеза. Температуры становятся настолько высокими – давление вырастает так, что внешние оболочки звезды раздуваются. Звезда необратимо изменится, превращаясь в красного гиганта с огромными размерами. Наше Солнце превратиться в такого же гиганта.
Большое ли Солнце?

Диаметр Солнца составляет почти 1 400 000 км. Много? Сравните с картинкой ниже! Внутри Солнца могут поместиться миллионы планет, равных Земле. 99,8 % массы Солнечной системы сосредоточены в Солнце. А из 0,2 % всего остального сделаны планеты (причем 70 % планетарной массы пришлось на Юпитер). Кстати, Солнце постоянно худеет: теряет 4 миллиона тонн своей массы каждую секунду – они улетают в виде излучения, каждое мгновение около 700 миллионов тонн водорода превращаются в 696 тонн гелия.

Когда и как наше Солнце взорвется?

Правильнее сказать – превратится в красного гиганта. В данный момент Солнце находится в состоянии желтого карлика и просто сжигает водород. В течение всего времени своего существования – 5,7 млрд лет, как мы уже говорили, – Солнце находится в стабильном режиме выгорания водорода. И этого топлива ему хватит на 5 миллиардов лет (больше, чем существует от начала времен Земля!)

После того как включатся следующие ступени синтеза, Солнце покраснеет, увеличится в размерах – до земной орбиты (!) – и поглотит нашу планету. И, да, перед этим слопает Венеру и Меркурий. Но жизнь на Земле прекратится еще раньше, чем Солнце начнет свое превращение, ведь рост светимости и повышение температуры приведет к тому, что наши океаны испарятся за миллиард лет до этого.

Насколько Солнце горячее?

Температура на поверхности Солнца составляет примерно 6 тысяч градусов по Цельсию. Внутри Солнца, там, где идут, не прекращаясь, термоядерные реакции, температура НАМНОГО выше – она достигает 20 миллионов градусов по Цельсию.

Так происходит со всеми звездами? Как же тогда появляется жизнь?

Солнце еще очень небольшая звезда, а потому и работать может долгое время, стабильно сжигая свой водород. Большие же звезды из-за своей огромной массы и необходимости постоянно противостоять гравитационному сдавливанию (то, что снаружи) своим же мощным противодавлением очень быстро тратят свое топливо. В итоги их цикл завершается не за миллиарды, как у Солнца, а за миллионы лет. Из-за этого жизнь на близлежащих планетах не успевает зародиться.
Совет будущим космонавтам: если будете искать жизнь на планетах в других системах, не выбирайте массивные звезды, а лучше сразу ориентируйтесь на звезду класса Солнца (Класс G – температура на поверхности 5000–6000 градусов. Цвет желтый).

Учебник Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута соответствует требованиям ФГОС и предназначен для изучения астрономии на базовом уровне. В нем сохранена классическая структура изложения учебного материала, большое внимание уделено современному состоянию науки. За последние десятилетия астрономия достигла огромных успехов. Сегодня она принадлежит к числу наиболее быстро развивающихся областей естествознания. Новые устоявшиеся данные по исследованию небесных тел с космических аппаратов и современных крупных наземных и космических телескопов нашли свое место в учебнике.