Когда солнце превратится в красного гиганта

Кипящие океаны и падающее небо. Как погибнет Солнечная система

Солнечная система, как и всё сущее, не вечна — это не новость. Однако раньше ученые могли представить ее гибель лишь в самых общих чертах. Теперь же, благодаря компьютерному моделированию, мы знаем не только то, какие стадии будет проходить в своей эволюции Солнце, но и как одна за другой планеты будут поглощаться им или вовсе отваливаться от системы, увлекаемые гравитационной силой пролетающих мимо звезд. Шон Рэймонд рассказывает о настоящем апокалипсисе нашего мира в деталях.

Наша Солнечная система неизбежно погибнет. Для этого потребуется некоторое время. В течение нескольких миллиардов лет произойдет ряд печальных событий — как не очень значительных, так и поистине катастрофических. После этого Солнечная система исчезнет: все планеты будут уничтожены, а Солнце превратится в одинокого белого карлика.

(Сделаем небольшую паузу, чтобы вытереть слезы).

Итак, я буду вашим гидом по грядущему апокалипсису. Если коротко, нашу система пройдет через следующие пять этапов:

1. Океаны испарятся.
2. Орбиты каменистых планет могут стать нестабильными, что чревато их столкновением.
3. Солнце станет красным гигантом и поглотит каменистые планеты.
4. Проходящая мимо звезда вызовет динамическую нестабильность среди оставшихся планет.
5. Проходящая мимо звезда уничтожит последнюю планету в солнечной системе.

Каждое из этих событий произойдет почти наверняка, за исключением пункта 2 — его реализация маловероятна. Но потребуется около 100 миллиардов лет, чтобы достичь пункта 5.

1. На Земле исчезнут жидкость и жизнь

Солнце медленно нагревается. Сегодня оно примерно на 30% ярче, чем сразу после своего образования. По мере того как внутри солнечного ядра водород превращается в гелий, средняя молекулярная масса звезды увеличивается, увеличивая тем самым температуру ядра и скорость реакции синтеза (называемой протонной цепью). Это медленно увеличивает выработку Солнцем энергии.

Эволюция солнца: Каждая кривая показывает одну из характеристик солнца по сравнению с его настоящими характеристиками. Красная кривая показывает его яркость. Фото: Wikicommons

Жизнь, какой мы ее знаем, требует жидкой воды. Чтобы поддерживать количество жидкой воды на поверхности планеты в нужном объеме, должен существовать баланс между поступающей и выходящей энергией — лишь в этом случае сохраняется правильный температурный диапазон.

Энергетический баланс всегда настраивается сам по себе. Если количество парниковых газов в атмосфере Земли увеличивается (как это происходит сегодня), подобный эффект «укрытия одеялом» создает новый энергетический баланс, ведущий к повышению температуры.

На Земле есть встроенный термостат — карбонатно-силикатный цикл, который регулирует количество углекислого газа в атмосфере, поддерживая таким образом стабильный климат. Увы, работает он на масштабах миллионов лет — слишком медленно, чтобы помочь нам с текущей проблемой глобального потепления.

Теплое одеяло: парниковый эффект превращает нашу атмосферу в одеяло, замедляя выделение энергии в космос. Чем больше парниковых газов, тем толще одеяло. Источник: Пожиратели времени

Другой причина нагревания планеты — увеличение количества поступающей энергии из-за увеличения яркости солнца. И хотя существуют гораздо более краткосрочные колебания климата Земли в зависимости от времен года, изменений состава атмосферы (как от антропогенных парниковых газов, так и от вулканической пыли) и циклов Миланковича, поверхность Земли медленно, но неумолимо нагревается.

В какой-то момент атмосфера нашей планеты больше не сможет поддерживать стабильный энергетический баланс, и парниковый эффект перейдет в фазу безудержного роста. Для парникового эффекта существует петля положительной обратной связи. Поверхность планеты становится более горячей, что приводит к испарению большего количества воды в атмосферу. Вода является сильным парниковым газом, поэтому этот процесс увеличивает силу парникового эффекта, который еще больше нагревает поверхность планеты.

Как только парниковый эффект прекратится, он нагреет поверхность Земли до такой степени, что океаны полностью испарятся. Планета просто будет становится все горячее, пока не наступит новый баланс, с обжигающе горячей поверхностью и водой, полностью испарившейся в атмосферу (вероятно, это будет вода в «сверхкритическом» состоянии, где стирается грань между жидкостью и газом). Вблизи поверхности Земли будет больше водяного пара, но жидкого океана не будет.

2. Орбиты каменистых планет дестабилизируются и, возможно, пересекутся

Орбиты планет нестабильны. В математическом смысле это означает, что мы не можем предсказать их точное положение в отдаленном будущем (через примерно 10–100 миллионов лет).

Компьютеры могут помочь нам спрогнозировать эволюцию орбит, хотя и с известной долей вероятности. Используя коды, разработанные специально для отслеживания орбит во времени, мы можем смоделировать множество возможных вариантов будущего Солнечной системы.

Некоторые расчеты показывают, что орбита Меркурия станет чрезвычайно вытянутой или эксцентричной. Это может произойти, если Меркурий войдет в «вековой резонанс» с Юпитером. Резонанс выравнивает орбиты двух планет, что приводит к постепенному удлинению орбиты Меркурия.

Как только орбита Меркурия станет настолько вытянутой, что пересечет орбиту Венеры, могут произойти самые безумные вещи. Меркурий может подойти так близко к Солнцу, что оно его поглотит.

Также существует вероятность, что Меркурий столкнется с Венерой. Возможно, самый драматичный вариант, который мы можем смоделировать, заключается в том, что Меркурий изменит орбиты других каменистых планет до такой степени, что вызовет столкновение между Землей и Марсом.

Какова вероятность того, что это произойдет? Действительно ли Земля столкнется с Марсом через 3 миллиарда лет? Самое тщательное исследование на сегодняшний день показало, что Меркурий войдет в резонанс с Юпитером в ближайшие 5 миллиардов лет с вероятность 1%. И даже если это произойдет, вероятность столкновения Меркурия с Землей невелика. Больше шансов, что Меркурий просто упадет на Солнце или столкнется с Венерой.

Другими словами, с вероятностью 99% орбиты каменистых планет будут продолжать вращаться вокруг Солнца как обычно, по крайней мере, до тех пор, пока само Солнце не начнет меняться…

Солнце превратится в красного гиганта, поглотит ближайшие планеты и станет белым карликом.

Солнечная жизнь: Красные гиганты холоднее солнцеподобных звезд, но чрезвычайно ярки из-за своих очень больших размеров. Фото: Wikicommons

Солнце пробудет красным гигантом около полумиллиарда лет. Его яркость увеличится, смещая обитаемую зону — в нее войдут Юпитер и Сатурн. Во время этой фазы на поверхностях больших спутников, вращающихся вокруг планет-гигантов, может появиться жидкая вода. Многие из этих спутников содержат большое количество воды в своих недрах. Ганимед, самый большой спутник Солнечной системы, имеет массу примерно в сорок раз меньше, чем Земля, но считается, что он примерно наполовину состоит из воды! Таким образом, водный потенциал Ганимеда значительно превосходит земной, поскольку наша планета состоит из воды всего на 1/1000 своей массы. Примерно через семь миллиардов лет Ганимед превратится в настоящую океаническую луну.

Орбиты планет будут приспосабливаться к меняющемуся Солнцу. Когда Солнце станет красным гигантом, оно поглотит внутренние планеты. По мере того как Солнце будет терять массу из-за мощных ветров, исходящих с его поверхности, и его гравитация будет слабеть, орбиты удаленных от Солнца планет станут расширяться.

Солнце расширится примерно в сто раз и будет простираться примерно до нынешней орбиты Земли. Наша планета находится на грани: мы не знаем, будет ли она поглощена Солнцем или выйдет на большую орбиту.

Тем временем ядро Солнца будет сжиматься до тех пор, пока повышенные температура и давление не позволят синтезировать гелий. Произойдет несколько вспышек, затем Солнце сбросит свои внешние слои в виде «планетарной туманности» (которая не имеет ничего общего с планетами — это просто старое название, которое прижилось). От Солнца останется лишь ядро, маленький белый карлик, который затем будет остывать целую вечность.

Белые карлики весят почти столько же, сколько Солнце, но размером они примерно с Землю. Из-за этого у них чрезвычайно высокая гравитация, и любой материал тяжелее водорода или гелия оседает в их атмосфере за несколько дней или месяцев — астрономическое мгновение ока.

Когда мы смотрим на белых карликов, большая часть из них кажется «загрязненной»: мы не видим спектры чистого водорода или гелия, поскольку их внешние слои загрязнены каменистым (а иногда и оледенелым) веществом. Белые карлики могут быть загрязнены веществом, падающим в виде обломков с близлежащих орбит. Обломки происходят от небольших тел, которые были сброшены планетами во время их орбитального сдвига. Поскольку белый карлик — крошечная мишень, маленькие тела не врезаются в звезду, а разрываются на части гравитацией, образуя диски из камней, которые превращаются в пыль, когда они вращаются очень близко к белому карлику.

Примерно через 7 миллиардов лет Солнце превратится в белого карлика. Земля будет либо поглощена красным гигантским Солнцем, либо просто основательно поджарена. При взгляде со стороны единственным намеком на то, что бледно-голубая точка когда-то вращалась вокруг этого белого карлика, будут несколько характерных спектральных линий — своего рода брызги крови от давно умершей планеты.

Но это еще не конец. Пять (или, может быть, шесть, если Земле повезет) планет выживут, чтобы лицезреть Солнце в виде белого карлика.

3. Проходящая мимо звезда вызовет динамическую нестабильность среди планет

Ничто не длится вечно (даже холодный ноябрьский дождь).

После того, как Солнце превратится в белого карлика, его планетная система станет почти в два раза больше, чем сейчас. Не с точки зрения количества планет, конечно (прощайте, внутренние каменистые планеты), а с точки зрения размеров орбит выживших планет. Солнце потеряет около 40% своей массы, большая часть которой создаст красивую планетарную туманность. Орбиты планет в ответ расширятся примерно на 85%. Орбита Нептуна вырастет с 30 примерно до 55 астрономических единиц, обозначив внешний край планет.

Вновь установившейся стабильности будут теперь угрожать лишь другие звезды.

Звезды проводят много времени рядом друг с другом только в младенчестве. В новорожденных скоплениях звезды часто проходят относительно близко друг к другу. (Точное число зависит от размера и плотности кластера рождения). Иногда звезды проходят так близко, что их гравитация влияет на то, что находится на орбите вокруг другой звезды. Например, проходящая мимо звезда может дестабилизировать самые отдаленные части планетообразующего диска другой звезды. А в некоторых случаях проходящая мимо звезда может даже украсть планету с очень широкой орбитой. (Это возможное происхождение гипотетической планеты номер 9.)

Одна из моделей предполагает, что орбиты очень удаленных объектов в поясе Койпера формировались на ранних этапах развития Солнечной системы, когда звезда находилась на расстоянии от нескольких сотен до тысячи астрономических единиц от Солнца. (Это модель вызывает споры.) Это типичное расстояние для встречи, которая могла бы случится со звездой, подобной Солнцу.

Как только родовые скопления рассеиваются, звезды обычно остаются далеко друг от друга. Это происходит потому, что космос действительно очень большой. Учитывая плотность звезд в окрестностях Солнца и то, как быстро они движутся, мы можем рассчитать время, необходимое звезде, чтобы пройти на определенном расстоянии от Солнца. В среднем другая звезда проходит в пределах 10000 астрономических единиц от Солнца каждые 20 миллионов лет или около того, в пределах 1000 астрономических единиц каждые миллиард лет и в пределах 100 астрономических единиц каждые 100 миллиардов лет.

Позвольте мне рассказать про фантастическое исследование 2020 года за авторством Джона Цинка, Константина Батыгина и Фреда Адамса — оно действительно углубило наше понимание далекого будущего Солнечной системы. Ученые смоделировали десять вариантов орбитальной эволюции Солнечной системы в течение следующего триллиона лет. Большой взрыв произошел всего лишь 14 миллиардов лет назад, поэтому расчеты Цинка и его коллег охватывают период, примерно в 70 раз превышающий нынешний возраст Вселенной. Десять созданных моделей отличаются друг от друга, главным образом, с точки зрения прохождения звезд вблизи Солнца и планет.

Планетарная система подвергается сильному воздействию лишь в том случае, когда звезда проходит очень близко — в пределах, превышающих размер самой большой планетарной орбиты в три-пять раз. Поскольку Нептун находится на расстоянии 30 астрономических единиц от Солнца, звезде необходимо было бы пройти в пределах примерно 100 астрономических единиц, чтобы оказать достаточное влияние на Солнечную систему. Но поскольку Нептун будет находиться на расстоянии 55 астрономических единиц от Солнца, когда оно станет белым карликом, звезда, проходящая в пределах около 200 астрономических единиц, несомненно окажет сильное влияние на планеты. Даже пролет на расстоянии 500 астрономических единиц даст Нептуну заметный гравитационный толчок.

Согласно моделям Цинка и его коллег, примерно за 30 миллиардов лет другая звезда пройдет в пределах нескольких сотен астрономических единиц от Солнечной системы и вызовет динамическую нестабильность. Это будет гораздо более сильная нестабильность, чем та, которая произошла в начале зарождения Солнечной системы. Вместо относительно плавного расширения орбит планет-гигантов это будет выглядеть как динамическая нестабильность, которая, по мнению астрофизиков, является обычным явлением среди систем гигантских экзопланет (и которая часто разрушает их каменистые планеты):

Эта динамическая нестабильность выбросит все оставшиеся планеты, кроме одной. Гравитационные толчки между планетами дадут каждой планете (кроме одной) достаточно орбитальной энергии для запуска в межзвездное пространство, где они станутся планетами, отравившимися в свободный полет. В большинстве симуляций Цинка Юпитер был последней устоявшей планетой, вращающейся на вытянутой орбите, подобной орбитам гигантских экзопланет.

С этого момента Солнечная система будет состоять лишь из белого карлика, которого когда-то называли Солнцем, и Юпитера.

4. Проходящая мимо звезда уничтожит последнюю планету в Солнечной системе

Подобно тому, как у каждой веревки есть точка разрыва, любая планета может быть оторвана от своей звезды, если другая звезда пройдет достаточно близко.

В этом случае Юпитер, последняя планета Солнечной системы, будет находиться на широкой, вытянутой орбите.

Другие звезды могут подтолкнуть Юпитер к отрыву, но на самом деле решающую роль сыграет эффект очень редких и очень близких столкновений. В соответствии с моделями Цинка нужно подождать около 100 миллиардов лет, чтобы звезда прошла на расстоянии примерно 200 астрономических единиц от Юпитера. Звезда придаст Юпитеру гравитационную энергию, необходимую для того, чтобы сбежать от белого карликового Солнца и никогда не вернуться. (Расчеты Цинка показали временной диапазон побега последней планеты в Солнечной системе — этого нужно ждать не раньше, чем через 40 миллиардов лет, но не позже, чем через 300 с небольшим миллиардов лет.)

Когда все закончится, пять или шесть из восьми первоначальных планет Солнечной системы еще будут целыми, просто они будут летать неизвестно где. Эти планеты останутся как свободно плавающие планеты, или «сироты» (две или три другие будут поглощены во время фазы красного гиганта). Конечно, эти планеты не останутся в одиночестве: количество свободно плавающих планет будет постоянно увеличиваться, поскольку многие другие звезды также потеряют свои планеты в межзвездном пространстве.

Так закончится история Солнечной системы. Я надеюсь, вам понравилась эта история.

Что случится с Солнцем в будущем?

Череда невероятных совпадений привела к тому, что где-то в бесконечном космическом океане, в ничем не примечательной галактике возле самой обычной звезды зародилась жизнь. Это немного странно, но именно энергия Солнца позволила мне написать эту статью, а вам – прочитать ее. Солнце – символ самой жизни. Неудивительно, что наши предки поклонялись ему, наделяя звезду божественной силой. Но если жизнь на Земле когда-нибудь исчезнет, что произойдет с Солнцем? Современная наука и технологии позволили нам не только заглянуть в прошлое Вселенной, но и предсказать будущие события. Из этой статьи вы узнаете, поглотит ли Солнце Венеру, Меркурий и Землю.

Наше Солнца – самая обычна звезда по галактическим меркам

Жизнь и смерть Солнца

Начнем с того, что Солнце – это обычная звезда. Она озаряет Солнечную систему светом и теплом, устанавливая суточные циклы сна и бодрствования у всех живых организмов на нашей планете. Но Солнце не всегда будет таким. Наступит время, когда наша родная звезда погибнет, а вся Солнечная система превратится в очень неприятное место. Важно понимать, что все физические процессы протекающие на Солнце, в значительной степени определяют физику планет (по крайней мере ближайших к звезде).

Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. Свет преодолевает это расстояние за 8 минут. Для сравнения – следующая ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится от нас на расстоянии 4 световых лет.

Астрономы классифицируют Солнце как молодую звезду с высоким содержанием металлов. Это значит, что Солнце образовалось из останков более древних звезд. Текущий возраст нашего светила исследователи оценивают приблизительно в 4,6 миллиардов лет, а значит, звезда прожила примерно половину своей жизни, так как ее взросление – фаза главной последовательности – длится 10 миллиардов лет. После завершения этого срока наступит следующий этап ее эволюции. По мере того, как Солнце расходует запасы своего водородного топлива, оно становится все горячее, а его светимость увеличивается. К тому моменту, когда Солнце отметит свой 5,6 миллиардный день рождения, оно будет в 11 раз ярче, чем сегодня.

Ничто во Вселенной не вечно, тем более звезды

Исследователи полагают, что уже к этому моменту на нашей планете либо произойдет кардинальное изменение жизни, либо она и вовсе исчезнет. Вообще, некоторые ученые считают, что человеческая цивилизация погибнет задолго до того, как Солнце превратится в красного гиганта. Подробнее об этом я рассказывала в предыдущей статье.

Красный гигант

Красные гиганты – это звезды, в ядрах которых горение водорода прекратилось. По этой причине в ядре больше не выделяется энергия и оно начинает быстро сжиматься и нагреваться под действием сил гравитации. Так как во время сжатия температура ядра поднимается, то оно поджигает водород в окружающем ядро тонком слое.

Превращение желтого карлика в красного гиганта является одним из самых необычных превращений, известных современной науке: гелиевое ядро Солнца, размером с гигантскую планету, сжимается и нагревается. В ответ на это Солнце станет шире в 100 раз. Разросшееся светило поглотит Меркурий и Венеру, а возможно, и Землю. Астрономы, наблюдающие из другой Солнечной системы, классифицировали бы эту раздутую версию нашего Солнца как красного гиганта.

Еще больше интересных статей о нашей галактике, Солнечной системе и Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Необходимо отметить, что с превращением Солнца в красный гигант неизбежно произойдут новые виды термоядерных реакций, в результате которых ядро звезды еще больше сожмется и нагреется. Когда температура ядра достигнет 100 миллионов градусов по Цельсию, гелий воспламенится и начнет плавиться в углерод и кислород. Это приведет к тому, что Солнце будет несколько уменьшаться, но через некоторое время – и в течение следующих 100 миллионов лет – оно снова начнет расширяться. На последней фазе жизни произойдет циклический, мягкий выброс газа – астрономы называют это планетарной туманностью.

Вот какую красоту оставляют после себя красные гиганты

Еще три с половиной миллиарда лет спустя яркость Солнца возрастет на 40%. К этому времени, как полагают исследователи, наша планета превратится в нечто, напоминающее современную Венеру: вода с поверхности Земли полностью исчезнет, что приведет к окончательной гибели всех наземных организмов (при условии, что они смогли адаптироваться к изменившимся условиям миллиарды лет назад). Спустя еще 6,4 миллиардов лет, Солнце начнет относительно быстро расширяться, сохраняя постоянную светимость. В итоге через 7 миллиардов лет от настоящего времени наша родная звезда превратится в субгиганта – звезду, в ядре которой закончилось все водородное топливо.

Сегодня около 10 миллиардов красных гигантов пылают в галактике Млечный Путь. Среди всех этих старых звезд, возможно, некоторые породили новую жизнь в далеких мирах, наподобие Европы и Энцелада. Как думаете, могут ли формы жизни развиваться на планетах во время разных этапов звездной эволюции? Поделитесь ответом в комментариях к этой статье и присоединяйтесь к участникам нашего Telegram чата, где мы общаемся обо всем на свете.

Окажется ли Солнце в стадии красного гиганта

В некоторых фантастических фильмах перед человечеством возникает угроза вымирания из-за погасшего Солнца, которое относится к красным гигантам. Красные гиганты являются звездами спектрального класса с высокой светимостью. Среди самых известных красных гигантов стоит отметить Арктур, Миру, Альдебаран и другие подобные им астрономические тела. Температура их поверхности может достигать 5000 К, а интенсивность светового потока как минимум в 2 раза ниже.

Вопреки сценариям фантастических фильмов, человечеству в ближайшем будущем ничего не грозит, несмотря на то, что потенциально Солнце является красным гигантом. Топлива на главной звезде Солнечной системы хватит надолго! По крайней мере, на ближайшие 5 миллионов лет.

Когда Солнце превратится в красного гиганта

Пока запасов водорода, превращающегося в гелий в ходе термоядерной реакции, достаточно для обеспечения Земли тепловой энергией. По прошествии многих лет топливо закончится. Водорода попросту не останется на Солнце, и начнется фаза красного гиганта. Звезда увеличится в размерах. Некоторые планеты Солнечной системы будут поглощены, например, Меркурий и Венера. Относительно Земли ученые расходятся во мнениях, но в любом случае раскаленный гигант вытолкнет ее с орбиты, уничтожив все живое на поверхности – дальнейшее существование планеты возможно исключительно в виде астрономического тела. Пострадают и другие объекты – Солнечную систему ожидают радикальные изменения.

Когда-нибудь Солнце превратится в красного гиганта и наша Галактика, какой ее знают сегодня, исчезнет. Но, до того как это произойдет, у вас будет множество возможностей понаблюдать за одним из самых интересных астрономических объектов Солнечной системы! Все необходимое оборудование для максимально близкого и безопасного знакомства с Солнцем можно приобрести в интернет-магазине «Четыре глаза» по выгодным ценам.

Источник изображения: NASA

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:

Обзоры оптической техники и аксессуаров:

• Видео! Телескоп Sky-Watcher BK MAK80EQ1 и визуальное сближение Сатурна и Юпитера. Репортаж «Вести.Ru».
• Видео! Телескоп с автонаведением Levenhuk SkyMatic 127 GT MAK: видеообзор модели (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
• Обзор телескопа Sky-Watcher BK P150750EQ3-2 на сайте star-hunter.ru
• Обзор оптической трубы Sky-Watcher BK MAK90SP OTA на сайте star-hunter.ru
• Обзор телескопа Levenhuk Strike 1000 PRO на сайте www.exler.ru
• Книги знаний издательства Levenhuk Press: подробный обзор на сайте levenhuk.ru
• Видео! Книга знаний в 2 томах. «Космос. Микромир»: видеопрезентация (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Книга знаний «Космос. Непустая пустота»: видеопрезентация (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Монтировка Sky-Watcher EQ5 SynScan GOTO со стальной треногой: распаковка монтировки (канал «Небо – не предел», Youtube.ru)
• Видео! Монтировка Sky-Watcher EQ5 SynScan GOTO со стальной треногой: сборка и настройка монтировки (канал «Небо – не предел», Youtube.ru)
• Видео! Подробный обзор телескопа Sky-Watcher BK MAK90EQ1 (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Видео! Подробный обзор телескопа Levenhuk Strike 50 NG (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Видео! Телескоп Sky-Watcher Dob 76/300 Heritage: видеообзор настольного телескопа (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Видео! Подробный обзор любительского телескопа Levenhuk Skyline 90х900 EQ (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Видео! Подробный обзор детского телескопа Levenhuk Фиксики Файер (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)

Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:

masterok

Сейчас в солнечном ядре происходит синтез гелия из водорода, в результате чего с каждой ядерной реакцией небольшое количество массы превращается в чистую энергию, согласно эйнштейновскому E = mc в квадрате.

Но это не может продолжаться вечно, ибо количество топлива в ядре ограничено. Солнце уже потеряло в этом процессе массу, эквивалентную массе Сатурна, а через 5-7 млрд лет полностью израсходует всё горючее в ядре. Раздувшись до красного гиганта, оно в результате сбросит внешние слои, породив планетарную туманность, а его ядро сожмётся и превратится в белого карлика. Для внешнего наблюдателя это будет прекрасный и красочный вид. Вот на первом фото Туманность Кошачий Глаз – великолепный и красочный пример этой возможной судьбы.

Но внутри Солнечной системы это приведёт к катастрофе.

Первое, что нужно знать о красных гигантах – они огромны. Нам кажется, что наше Солнце крупное: 1,4 млн км в поперечнике, с массой в 300 000 раз больше, чем у Земли, однако по сравнению с красным гигантом это ничто. С такой массой наше Солнце вырастет в 100 раз по сравнению с предыдущим размером, поглотив Меркурий и Венеру. Земля, скорее всего, будет вытолкнута дальше, во время роста и потери массы Солнцем, и хотя её и может поглотить звезда, учёные пока спорят о том, выживет она или нет.

Если расчёты верны, Солнце не должно будет поглотить Землю, когда оно раздуется до красного гиганта.

В таком случае Земля и Марс превратятся в обуглившиеся, бесплодные миры. Океаны и атмосферы этих планет вскипят и исчезнут с поверхности, и эти миры станут безвоздушными и горячими, как сегодняшний Меркурий. Эти эффекты будут простираться далеко за пределы орбит внутренних скалистых миров Солнечной системы.

Видите ли, красные гиганты не просто огромны, они также всё ещё разогреты до многих тысяч градусов, а сияют в тысячи раз ярче, чем сегодняшнее Солнце. Большая часть выброшенного материала – по массе составляющего от трети до половины Солнца – останется разогретым до экстремальных температур и дойдёт до внешних краёв нашей Солнечной системы. Астероиды расплавятся, потеряв все летучие компоненты, и от них останутся только скалистые ядра.

В астероидах есть некоторое количество летучих компонентов, и они часто демонстрируют хвосты, приближаясь к Солнцу. Со временем, когда Солнце дорастёт до красного гиганта, эти астероиды расплавятся, потеряют все летучие материалы, и станут либо кучками булыжников, либо расплавленными камнями – в любом случае, став гораздо меньше текущих размеров

Но газовые гиганты будут достаточно массивными, чтобы и дальше удерживать свои газовые одежды, которые, возможно, даже вырастут, когда Солнце войдёт в эту фазу. К примеру, сегодня мы находим на орбите вокруг красных гигантов только газовых гигантов, размером гораздо больше даже Юпитера. Возможно, это результат селекции – и мы видим их потому, что их легче всего увидеть – но, возможно, это результат неизбежного процесса.

Огромные количества материала, покидающего Солнце, будут сталкиваться с гигантскими мирами, обладающими мощными гравитационными полями. Большая часть материала, которая встретится с этими атмосферами, издаст шлепок космических масштабов и увеличит размер и массу этих миров. В результате Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун могут оказаться крупнее и массивнее, чем сегодня.

Визуально сразу бросается в глаза большой разрыв между размерами миров земного типа и планет типа Нептуна – и превращение Солнца в красного гиганта лишь увеличит эту разницу. Земля и Марс потеряют атмосферы, а, возможно, и часть поверхности, при этом газовые гиганты вырастут, поглощая больше и больше материи, когда Солнце будет сбрасывать внешнюю оболочку.

Однако Солнце станет таким ярким и горячим, что большая часть внешней Солнечной системы будет полностью уничтожена. У каждого из газовых гигантов есть свои кольца; наиболее известны кольца Сатурна, но у всех наших четырёх гигантов они есть. В основном они состоят из различных льдов – водяного, метанового и замёрзшего углекислого газа. Благодаря экстремальной энергии, выдаваемой Солнцем, эти льды не просто расплавятся – их отдельные молекулы приобретут такую энергию, что их выкинет за пределы Солнечной системы.

Кольца Нептуна, снятые на широкоугольную камеру аппарата Вояджер-2 с большой экспозицией. Можно видеть, насколько они непрерывны. Кольца Нептуна, как и кольца всех газовых гигантов, состоят из летучих ледяных компонентов, и расплавятся, вскипят и сублимируют, когда Солнце превратится в красного гиганта.

То же будет верно для лун, богатых водой, вращающихся вокруг этих миров. Замёрзшая поверхность Европы, под которой находится водяной лёд, полностью выкипит. То же случится и с Энцеладом, у которого испарится практически всё, кроме скалистого ядра с примесью металлов. Практически все луны Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна значительно уменьшатся в размере, их атмосферы выкипят, их внешние слои расплавятся и исчезнут; останутся лишь ядра этих спутников, состоящие из камня и металла. Некоторые луны, полностью состоящие из летучих веществ, могут полностью исчезнуть.

Даже крупнейшие и хорошо известные объекты пояса Койпера не защищены от этой беды. Даже миры, находящиеся на таких огромных расстояниях, как Тритон, Эрида или Плутон будут получать в четыре раза больше энергии на единицу поверхности, чем сегодня получает Земля. Их атмосферы и поверхности, ныне покрытые различными типами льда, и, возможно, содержащие подповерхностные океаны, также полностью испарятся. Когда Солнце станет красным гигантом, и внутренние миры превратятся в обгорелые останки или будут поглощены Солнцем, миры типа Плутон не станут потенциально обитаемыми планетами: они сгорят. Они превратятся в голые ядра из камня и металла, и станут похожими на сегодняшний Меркурий.

Геологическая структура под поверхностью равнины Спутника. Возможно, что на Плутоне под тонкой корой находится океан жидкой воды. Когда Солнце станет красным гигантом, все внешние слои сублимируются и выкипят, оставив за собой лишь ядро из камня и металла.

Несколько десятков или сотен миллионов лет будет надежда на наличие более приемлемых условий на поясе Койпера, на расстоянии в 80-100 раз большем, чем расстояние от Солнца до Земли. На этот небольшой, по космическим меркам, промежуток времени объекты на этом расстоянии будут получать примерно столько же солнечного света, сколько сегодня получает Земля. Однако для обитаемости миру нужно нечто большее, чем солнечный свет; нужно иметь достаточно массы, подходящий размер и соответствующие ингредиенты. Луна и Земля очень сильно отличаются по обитаемости, несмотря на получение практически идентичного количества солнечной энергии на единицу площади.

Орбиты известных седноидов, вместе с предполагаемой Девятой планетой. Даже когда Солнце станет красным гигантом, Девятая планета – чьё существование и так спорно – не дойдёт до температуры, достаточной для того, чтобы стать потенциально обитаемой. Другие миры пояса Койпера, даже те, что окажутся на нужном расстоянии, будут слишком мелкими с этой точки зрения.

Однако даже гипотетическая Девятая планета окажется слишком далёкой для того, чтобы стать потенциально обитаемой, а всё, что окажется на нужном расстоянии, будет слишком мелким для того, чтобы там смогла существовать жизнь. Солнечная система станет расплавленной катастрофой, где останутся только голые ядра планет, лун и других объектов. Газовые гиганты, возможно, разбухнут и вырастут, растеряют свои кольца и многие спутники, но всё остальное станет не более чем кусками мусора, богатыми металлом. Если вы надеетесь, что замёрзшие внешние миры Солнечной системы, наконец, получат свой шанс блеснуть, вы будете разочарованы. Когда Солнце дойдёт до конца своей жизни, эти миры, как и наши надежды на выживание, столкнутся с тем, что всё самое важное расплавится и исчезнет.