Хотя мысль об этом звучит пугающе, ученые уверены: светилу еще предстоит долгий путь. Давайте разберемся, когда погаснет Солнце, как именно это произойдет и к каким последствиям для человечества и Земли приведет.
Главное о том, как и когда погаснет Солнце
Выделим основные тезисы, которые важно запомнить:
Солнце — звезда среднего возраста. Ей около 4,6 млрд лет, и она уже израсходовала значительную часть водорода в ядре.
Энергия светила образуется за счет термоядерного синтеза. В основном — протон-протонный цикл, в меньшей степени — CNO-цикл.
Через ~5 млрд лет Солнце превратится в красного гиганта. Оболочка расширится и может поглотить ближайшие планеты, включая Землю.
После выгорания гелия звезда сбросит внешние слои. Они образуют планетарную туманность, а ядро станет белым карликом.
Белый карлик постепенно остынет. За триллионы лет он превратится в черный карлик — холодный остаток некогда яркой звезды.
Землю ждут катастрофические изменения задолго до финала. Рост светимости приведет к испарению океанов, утрате атмосферы, перегреву и, возможно, поглощению планеты Солнцем.
Жизнь на Земле исчезнет задолго до конца. Уже через 0,8–1 млрд лет климат станет непригодным для существования.
Будущее Солнечной системы предопределено. Одни планеты исчезнут, другие изменят орбиты, но ни одна не сохранит привычных условий.
Может ли Солнце погаснуть
Наша звезда — это желтый карлик, звезда средней массы, которых во Вселенной миллиарды. Но может ли Солнце погаснуть однажды? Оказывается, да.
Оно подчиняется общим законам астрофизики. Все начинается с коллапса огромного облака газа и пыли. Затем в ядре запускается термоядерный синтез. В этих реакциях водород превращается в гелий, выделяя огромное количество энергии в виде тепла и света.
Когда и как погаснет Солнце
Солнце сейчас в зените, ему около 4,6 миллиардов лет. Его топливо — водород, который в недрах превращается в гелий через термоядерный синтез. В основном это происходит через протон-протонный цикл, где четыре протона сливаются в ядро гелия-4, выделяя энергию, позитроны и нейтрино. Этот процесс генерирует примерно 26,7 МэВ энергии, которая согревает Землю.
Но есть и другой механизм ― CNO-цикл, где водород преобразуется в гелий с помощью углерода, азота и кислорода. Этот путь дает лишь 1–2% солнечной энергии, но для массивных звезд он играет ключевую роль.
Запасы водорода в ядре Солнца сокращаются: сейчас там осталось около 35% от первоначальных 72%. Его выгорание продолжается. Когда водород закончится, ядро начнет сжиматься и нагреваться до сотен миллионов градусов. Это запустит новую фазу — зажигание гелия, который превратится в углерод и кислород. Именно это и есть основная причина, почему погаснет Солнце.
Без достаточного количества водорода давление термоядерного синтеза упадет, и ядро начнет сжиматься под действием собственной гравитации.
Когда водород почти закончится, Солнце перейдет на использование гелия в ядре, превращая его в углерод и кислород. В этот момент внешние слои расширятся — так звезда превратится в красного гиганта. Оболочка станет настолько большой, что может поглотить ближайшие планеты, включая Меркурий и Венеру, возможно, и Землю.
После того, как гелий тоже закончится, термоядерные реакции остановятся. Давление внутри ядра упадет, внешние слои сбросятся в космос, образовав планетарную туманность, а ядро останется как белый карлик — горячий, но постепенно остывающий и не излучающий видимого света. Еще через триллионы лет оно станет черным карликом.
Этапы гибели Земли после того, как Солнце погаснет
В далеком будущем, когда Солнце исчерпает топливо, Земля претерпит масштабные изменения. Эти перемены обусловлены не фантазией, а законами астрофизики и звездной эволюции. Давайте посмотрим, что будет, если Солнце погаснет навсегда.
1. Климатическая катастрофа
Через сотни миллионов лет Солнце станет ярче примерно на 10%. Это небольшое на первый взгляд изменение приведет к внушительным последствиям: средняя температура на Земле поднимется до 50–70 °C. Увеличится испарение воды, климатические зоны исчезнут, а привычные экосистемы разрушатся. Даже до стадии красного гиганта планета превратится в зону, непригодную для жизни.
2. Испарение влаги
Когда светимость возрастет еще сильнее, океаны закипят. Вода в атмосфере под действием ультрафиолета будет разлагаться на водород и кислород. Легкий водород покинет планету, унося влагу навсегда. Земля лишится своей главной «системы жизнеобеспечения» — гидросферы.
3. Разрушение атмосферы
Потеря воды приведет к исчезновению парникового экрана. Атмосфера, лишенная влаги, станет тоньше. Под действием мощного солнечного ветра молекулы кислорода и азота будут постепенно уноситься в космос. Земля утратит защитный слой, который миллиарды лет оберегал ее поверхность от радиации.
4. Поверхность превратится в магматическое море
Без атмосферы и воды планета начнет перегреваться. Температура на поверхности поднимется выше 1000 °C. Сначала расплавятся ледники и породы, затем Земля постепенно превратится в магматический океан, напоминающий то состояние, в котором она находилась в первые миллионы лет своего существования.
5. Поглощение Земли красным гигантом, или выживание в системе белого карлика
Когда Солнце превратится в красного гиганта, его внешние слои достигнут орбиты Венеры, а возможно, и Земли. Если это случится, наша планета исчезнет в недрах звезды. В противном случае Земля окажется на орбите вокруг белого карлика — маленького, но очень плотного остатка Солнца. Но даже в этом случае она станет холодным и безжизненным миром.
6. Холодная пустыня в мертвой системе
Белый карлик будет остывать триллионы лет, прежде чем стать черным карликом. К тому времени Земля, если уцелеет, превратится в безжизненную пустыню без атмосферы и воды. Она будет крутиться в системе, где не останется источников тепла и света.
Вопросы и ответы
Подведем итоги, рассмотрев самые важные вопросы о судьбе Солнца и Земли.
Скоро ли Солнце погаснет?
Нет. Мы точно знаем, через сколько времени погаснет Солнце. Сейчас оно находится в середине своей жизни — прошло около 4,6 миллиардов лет из предполагаемых 10. До превращения в красного гиганта пройдет примерно 5 миллиардов лет. Но изменения, угрожающие биосфере планеты, начнутся раньше: через 0,8–1 миллиард лет океаны начнут испаряться, и жизнь станет невозможной.
Почему Солнце не может гореть вечно?
Его энергия вырабатывается за счет термоядерного синтеза водорода в гелий. Когда водород в ядре закончится, реакции замедлятся, равновесие между давлением и гравитацией нарушится. Звезда перейдет в новые стадии эволюции, пока не исчерпает и запасы гелия. После этого поддерживать синтез более тяжелых элементов Солнце не сможет — его массы недостаточно для запуска таких процессов.
Какие планеты переживут гибель Солнца?
Меркурий, Венера и, вероятно, Земля погибнут. Марс, Юпитер и Сатурн переживут этот процесс, но их орбиты изменятся из-за уменьшения массы Солнца.
Некоторые ученые предполагают, что на Марсе на короткое время могут возникнуть условия для жизни, когда Солнце станет красным гигантом.
