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
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.
Ближайшая к нам звезда – это конечно Солнце. Расстояние от Земли до него по космическим параметрам совсем небольшое: от Солнца до Земли солнечный свет идет всего лишь 8 минут.
Солнце – это не обычный желтый карлик, как считали ранее. Это центральное тело солнечной системы, возле которой вертятся планеты, с большим количеством тяжелых элементов. Это звезда, образовавшаяся после нескольких взрывов сверхновых, около которой сформировалась планетная система. За счет расположения, близкого к идеальным условиям, на третьей планете Земля возникла жизнь. Возраст Солнца насчитывает уже пять миллиардов лет. Но давайте разберемся, почему же оно светит? Какое строение Солнца, и каковы его характеристики? Что ждет его в будущем? Насколько значительное влияние оно оказывает на Землю и ее обитателей? Солнце – это звезда, вокруг которой вращаются все 9 планет солнечной системы, в том числе и наша. 1 а.е. (астрономическая единица) = 150 млн. км – таким же является и среднее расстояние от Земли до Солнца. В Солнечную систему входят девять больших планет, около сотни спутников, множество комет, десятки тысяч астероидов (малых планет), метеорные тела и межпланетные газ и пыл. В центре всего этого и находится наше Солнце.
Солнце светит уже миллионы лет, что подтверждают современные биологические исследования, полученные из остатков сине-зелено-синих водорослей. Изменись температура поверхности Солнца хотя бы на 10 %, и на Земле, погибло бы все живое. Поэтому хорошо, что наша звезда равномерно излучает энергию, необходимую для процветания человечества и других существ на Земле. В религиях и мифах народов мира, Солнце постоянно занимало главное место. Почти у всех народов древности, Солнце было самым главным божеством: Гелиос – у древних греков, Ра – бог Солнца древних египтян и Ярило у славян. Солнце приносило тепло, урожай, все почитали его, потому что без него не было бы жизни на Земле. Размеры Солнца впечатляют. Например, масса Солнца в 330 000 раз больше массы Земли, а его радиус в 109 раз больше. Зато плотность нашего звездного светила небольшая – в 1,4 раза больше, чем плотность воды. Движение пятен на поверхности заметил еще сам Галилео Галилей, таким образом доказав, что Солнце не стоит на месте, а вращается.
Конвективная зона Солнца
Радиоактивная зона около 2/3 внутреннего диаметра Солнца, а радиус составляет около 140 тыс.км. Удаляясь от центра, фотоны теряют свою энергию под влиянием столкновения. Такое явление называют — феномен конвекции. Это напоминает процесс, происходящий в кипящем чайнике: энергии, поступающей от нагревательного элемента, намного больше того количества, которое отводится тепло проводимостью. Горячая вода, находящаяся в близости от огня, поднимается, а более холодная опускается вниз. Этот процесс называются конвенция. Смысл конвекции в том, что более плотный газ распределяется по поверхности, охлаждается и снова идет к центру. Процесс перемешивания в конвективной зоне Солнца осуществляется непрерывно. Глядя в телескоп на поверхность Солнца, можно увидеть ее зернистую структуру — грануляции. Ощущение такое, что оно состоит из гранул! Это связано с конвекцией, происходящей под фотосферой.
Фотосфера Солнца
Тонкий слой (400 км) — фотосфера Солнца, находится прямо за конвективной зоной и представляет собой видимую с Земли «настоящую солнечную поверхность». Впервые гранулы на фотосфере сфотографировал француз Янссен в 1885г. Среднестатистическая гранула имеет размер 1000 км, передвигается со скоростью 1км/сек и существует примерно 15 мин. Темные образования на фотосфере можно наблюдать в экваториальной части, а потом они сдвигаются. Сильнейшие магнитные поля, являются отличительно чертой таких пятен. А темный цвет получается вследствие более низкой температуры, относительно окружающей фотосферы.
Хромосфера Солнца
Хромосфера Солнца (цветная сфера) – плотный слой (10 000 км) солнечной атмосферы, который находится прямо за фотосферой. Хромосферу наблюдать достаточно проблематично, за счет ее близкого расположения к фотосфере. Лучше всего ее видно, когда Луна закрывает фотосферу, т.е. во время солнечных затмений.
Солнечные протуберанцы – это огромные выбросы водорода, напоминающие светящиеся длинные волокна. Протуберанцы поднимаются на огромные расстояние, достигающие диаметра Солнца (1.4 млм км), двигаются со скоростью около 300 км/сек, а температура при этом, достигает 10 000 градусов.
Солнечная корона – внешние и протяженные слои атмосферы Солнца, берущие начало над хромосферой. Длина солнечной короны является очень продолжительной и достигает значений в несколько диаметров Солнца. На вопрос где именно она заканчивается, ученые пока не получили однозначного ответа.
Состав солнечной короны – это разряженная, высоко ионизированная плазма. В ней содержатся тяжелые ионы, электроны с ядром из гелия и протоны. Температура короны достигает от 1 до 2ух млн градусов К, относительно поверхности Солнца.
Солнечный ветер – это непрерывное истечение вещества (плазмы) из внешней оболочки солнечной атмосферы. В его состав входят протоны, атомные ядра и электроны. Скорость солнечного ветра может меняться от 300 км/сек до 1500 км/сек, в соответствии с процессами, происходящими на Солнце. Солнечный ветер, распространяется по всей солнечной системе и, взаимодействуя с магнитным полем Земли, вызывает различный явления, одним из которых, является северное сияние.
Характеристики Солнца
Масса Солнца: 2∙1030 кг (332 946 масс Земли)
Диаметр: 1 392 000 км
Радиус: 696 000 км
Средняя плотность: 1 400 кг/м3
Наклон оси: 7,25° (относительно плоскости эклиптики)
Температура поверхности: 5 780 К
Температура в центре Солнца: 15 млн градусов
Спектральный класс: G2 V
Среднее расстояние от Земли: 150 млн. км
Возраст: 5 млрд. лет
Период вращения: 25,380 суток
Светимость: 3,86∙1026 Вт
Видимая звездная величина: 26,75m
Все понимают, что без солнца невозможна жизнь на Земле. Хотя дело не только в нём, но и в оптимальном расположении нашей планеты от Солнца. И все же это не преуменьшает значимость небесного тела, обеспечивающего нас жизненно важным теплом. Что такое солнце? Почему оно «горячее»?
Что такое солнце?
Непосредственно изучить Солнце невозможно. Нельзя к Солнцу отправить космический аппарат для изучения, для взятия образцов, чтобы потом их исследовать. Поэтому наши знания о солнце основаны на теоретических расчетах. Хотя и говориться о Солнце, что оно «горит», однако это просто передача на простом языке того сложного процесса, который происходит в Солнце. Из-за вакуума в космосе горение в обычном смысле этого слова невозможно.
Наблюдения помогли узнать массу, состав, радиус и температуру Солнца. Благодаря дополнительным данным стало известно, что за миллиарды лет светимость Солнца практически не изменилась. Были сделаны выводы, что в солнце проходят термоядерные реакции. Температура внутри солнца достигает 20 млн. градусов. При такой температуре водород, из которого состоит Солнце, преобразуется в гелий: происходит слияние четырех атомов водорода в один атом гелия. Этот процесс и является причиной выделения такого большого количества энергии, крохотную долю которой получает планета Земля для поддержания жизни на ней. На фото ниже виден термоядерный процесс на Солнце.
Наше Солнце - это звезда или планета?
В древнерусской летописи Солнце планета (в силу объективных причин понятно, почему они так думали). Вот признаки планеты, как небесного тела:
- - у планеты есть определенная плотность;
- - планета вращается и вокруг собственной оси и вокруг звезды;
- - планета достаточно массивна, чтобы благодаря своей гравитации иметь округлую форму, но недостаточно массивна для запуска термоядерной реакции, как у Солнца;
- - в химическом составе планет, подобных Земле, есть железо, алюминий, кремний, титан, магний и прочие подобные соединения в большом количестве. Газы в меньшинстве.
Хотя и Солнце вращается вокруг своей оси, которую сложно отследить, но оно
- - не вращается вокруг другой звезды, как планета;
- - в составе звезд преобладает водород и гелий, газы. В Солнце чуть более 73% составляет водород, почти 25% гелий, остальные 2% прочие газы и некоторые металлы.
По всему видно, что Солнце - звезда.
Сколько будет существовать Солнце?
Поскольку во Вселенной все умирает и снова рождается, логичен вопрос, когда погаснет Солнце, если погаснет, конечно? Или, наоборот, может ли взорваться оно?
Одно время говорили, что запасов топлива Солнце хватит еще на 5-6 млрд. лет, а затем оно станет превращаться в гигантскую красную звезду. Из-за этого миллионы раскаленного газа будет испаряться в Солнечную систему и отдалит Землю от Солнца. Это, вроде бы, не должно привести к катастрофе. Но другие подсчеты дают только 1 млрд. лет. Кто прав, а кто нет, покажет время, но человечество это вряд ли зафиксирует правду.
Что произойдет, если Солнце потухнет? В течение первой недели температура опустится ниже 17 градусов по Цельсию. Через год на земле будет минус 40. Фотосинтез прекратится. Основ для выживания человечества не будет. В течение миллиона лет температура стабилизируется на минус 160 градусов. Какие-то микроорганизмы и смогут выжить, человек - нет.
По поводу взрыва Солнца, то такое может произойти лишь через 6 тыс. лет. За последние 11 лет температура солнечного ядра увеличилась в два раза. Если тенденция продолжится, Солнце взорвется раньше возможного затухания.
Нужно ли беспокоиться, что Солнце когда-то погаснет или взорвется? Не стоит. Во-первых, мы до этого не доживем, и, во-вторых, всё когда-то рождается, проходит свой жизненный путь, а затем уходит из жизни или погибает.
У людей жизненный цикл одного человека в пределах ста лет, а у звезд цикл занимает миллиарды лет.
На какой стадии жизненного цикла находится Солнце? На фото ниже видно, каков жизненный цикл звезды вообще.
Поскольку наше Солнце – звезда, то этот цикл надлежит пройти и ему. Наше Солнце сейчас находится в стадии желтого карлика. Дальнейшая стадия – либо туманность либо красный гигант, а потом сверхновая и далее. Какой именно будет сценарий у нашего Солнца, покажет лишь время. И то не нам...
В настоящий момент мы можем лишь изучать Вселенную, восторгаясь ее величием.