Почему Солнце до сих пор не сгорело?
Персональный обогреватель нашей планеты невероятно эффективен.
Наше Солнце — довольно средняя звезда в галактике Млечный путь — не самая яркая, не самая большая и существует всего 4,5 миллиарда лет. Она уникальна только тем, что её свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, которую мы знаем во Вселенной. К счастью для нас, людей, Солнце не сгорело с тех пор, как мы появились несколько сотен тысяч лет назад. Но откуда у него могло быть столько топлива? Почему оно не погасло, как свеча или костер? И когда оно наконец сгорит?
Это был насущный вопрос в XIX веке. В 1848 году немецкий естествоиспытатель Роберт фон Майер ( Robert von Mayer) выдвинул гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке его метеоритами. Разумеется, эта теория даже в то время не выдерживала критики. Поэтому, во второй половине XIX века наиболее правдоподобной считалась теория, выдвинутая немецким и британским физиками Германом Гельмгольцем ( Hermann von Helmholtz) и Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), согласно которой Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Этот процесс известен, как механизм Кельвина — Гельмгольца — остывание поверхности небесного тела приводит к падению внутреннего давления, из-за чего звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию её ядра.
Однако, основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, что значительно меньше его действительного возраста.
Согласно другой гипотезе, популярной в XIX веке, Солнце буквально горит, т.е. происходит химическая реакция, которую мы видим, когда зажигаем спичку или разводим костер. Но и расчеты возраста Солнца по это гипотезе давали результат, который не соответствовал тому, что мы знали о возрасте Солнечной системы — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него бы закончилось топливо задолго до того, как мы появились в этом мире. Очевидно, что-то происходило ещё, помимо сжатия и горения.
Спустя несколько десятилетий, в 1920-х годах, было найдено правильное объяснение механизмов «горения» Солнца. Сначала «отец» ядерной физики и лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года Эрнест Резерфорд ( Ernest Rutherford) предположил, что источником энергии Солнца является радиоактивный распад .
Позднее, вооружившись знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc², которое утверждает, что всё, что имеет массу, должно иметь эквивалентное количество энергии, британский астрофизик Артур Стэнли Эддингтон ( Arthur Stanley Eddington) предположил, что Солнце фактически преобразует свою массу в энергию. Вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу (попутно испуская свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречает один из других атомов водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкиваются друг друга. Это предотвращает столкновение и слияние протонов друг с другом. Но ядро Солнца настолько горячее и сжатое, что атомы носятся с такой громадной кинетической энергией, что они преодолевают силу, связывающую их частицы вместе, и электроны отделяются от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно защищенные электронами внутри ядра атома водорода, могут соприкасаться друг с другом и соединяются вместе в процессе, называемом термоядерным синтезом.
Так же, как внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. Попутно в этом процессе крошечная часть массы в этих четырех микроскопических протонах «теряется», но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто так исчезнуть. Эта «потерянная» масса ежесекундно трансформируется в огромное количество энергии, которую и излучает Солнце. Мощность этого излучения составляет 3,9×10²⁶ Вт. Это настолько огромное количество энергии, оно больше, чем всё электричество на Земле, которое будет использоваться свыше нескольких сотен тысяч столетий.
Эффективность термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце так долго излучает тепло. Энергия, выделяемая при превращении всего одного килограмма водорода в гелий, такая же, как при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце очень массивное и относительно молодое, ученые считают, что оно использовало только около половины своего производящего энергию водорода.
В конце концов, ядро Солнца преобразует весь внутренний водород в гелий, и наша звезда умрет. Но, это произойдет только через около пяти миллиардов лет.
Источник
Что будет, если погаснет Солнце: апокалипсис либо новая жизнь?
Каждый понимает, что жизнь на планете Земля невозможно представить без главного источника света, сияющего в небе, — Солнца. Именно благодаря ему планеты вращаются по своей оси. Именно благодаря Солнцу и появилась жизнь на Земле.
С давних времен люди задумываются над вопросом: что будет, если погаснет Солнце? Ученые выдвигают свои версии, кинорежиссеры неоднократно снимают фильмы на эту тему. Что же будет с человечеством, да и всем живым миром на Земле?
Почему Солнце может погаснуть?
Мощность излучения, которое падает от Солнца на Землю, приравнивается к 170 триллионам кВт. Помимо этого, в космос рассеивается энергии еще в 2 миллиарда раз больше. Теория относительности гласит: расход энергии сказывается на потере массы.
Ежеминутно Солнце теряет в весе 240 миллионов тонн. Ученые рассчитали, что продолжительность жизни Солнца составляет 10 миллиардов лет.
Так сколько же еще времени осталось? Ученые предполагают, что ровно половина отведенного срока, то есть 5 миллиардов лет.
Что же потом? И если Солнце погаснет, что будет с Землей? Касательно этого глобального вопроса существует много мнений и споров. Ниже приведены лишь некоторые из них.
Вечная темнота
Если в абсолютно изолированной комнате погасить источник света, то наступит полный мрак. А что будет, если погаснет Солнце? То же самое.
На первый взгляд для человечества это не совсем опасно. Ведь люди изобрели другие источники света. Но надолго ли их хватит? А вот прекращение потока солнечных лучей пагубно отразится на растениях. И буквально через неделю они все погибнут. Как следствие, прекратится фотосинтез и процесс выработки кислорода на Земле.
Потеря гравитации
Солнце является своего рода магнитом. Благодаря его притяжению восемь планет солнечной системы движутся не хаотично, а строго по осям вокруг центра. А что произойдет, если Солнце неожиданно погаснет? Все они, утратив силу притяжения, начнут произвольно путешествовать по бескрайним просторам галактики.
Для Земли это, скорее всего, может привести к трагическим последствиям. Ведь столкновение даже с небольшим космическим объектом, не говоря уже о другой планете, может ее попросту разорвать на части. Значит ли это, что, если погаснет Солнце, Земля погибнет? Но среди ученых есть и оптимисты, которые утверждают, что земля может выжить. Но такой вариант возможен в том случае, если она попадет в Млечный Путь, где найдет себе новую звезду и, соответственно, новую орбиту.
Прекращение жизни
Как уже отмечалось, жизнь невозможно представить без солнечного света и тепла. Так что произойдет, если Солнце погаснет? Первыми пострадают растения. Они исчезнут буквально в течение первой недели. Лишь большие деревья благодаря запасам сахарозы смогут существовать еще некоторое время. Затем, утратив источник пропитания, погибнут сначала травоядные животные, а затем и хищники. Помимо этого, исчезновение растений прекратит выработку кислорода, что еще больше ускорит вымирание живых организмов на Земле. Преимущество имеют обитатели глубин океана. Во-первых, они не нуждаются в свете, ведь привыкли к постоянному мраку. Во-вторых, они менее зависимы от кислорода, так как им нет необходимости всплывать на поверхность, как делают большинство видов рыб.
Но полностью жизнь на земле не умрет. Истории известны случаи выживания некоторых видов (например, тараканы) даже после самых глобальных перемен. Часть микроорганизмов продолжат свое существование на протяжении многих сотен или даже тысяч лет. Возможно, в будущем они станут началом новой жизни на земле.
Туманное будущее для человека
Уже не раз доказано, что люди приспосабливаются к разным условиям. А что будет, если погаснет Солнце? Эволюционировав, человечество научилось создавать другие источники света. На некоторое время их будет вполне достаточно.
Помимо этого, можно использовать энергию земли, в том числе вулканов. Уже сейчас жители Исландии используют геотермальную энергию для обогрева своих домов. Да и без источников пропитания человек может выжить. Во-первых, из-за своей выносливости. Во-вторых, благодаря тому, что научился сам создавать пищу.
Очередной ледниковый период
Как известно из истории, Земля уже переживала ледниковые периоды. Но они не идут ни в какое сравнение с тем, который наступит после того, как погаснет Солнце. По теории ученых, буквально за неделю температура во всех уголках земного шара опустится до минус 17 градусов по Цельсию. Через год она опустится до отметки в минус 40. Первоначально льдом покроется суша, особенно те участки, которые расположены далеко от воды.
Затем ледяная шапка покроет все моря и океаны. Однако лед будет в некотором смысле утеплителем для воды на глубине, поэтому моря и океаны полностью превратятся в лед лишь спустя сотни тысяч лет.
Так неужели все так печально, человечество обречено?
На этот вопрос достаточно сложно дать положительный либо отрицательный ответ. Однозначно лишь то, что жизнь кардинально изменится. Если Земле повезет не столкнуться с космическим телом и она останется в целости и сохранности, это не значит, что ее обитатели выживут. Растения и животные со временем прекратят свое существование. А как же люди? Им придется приспосабливаться к новым условиям: полной темноте, отсутствию натуральной пищи, постоянному холоду. К этому еще можно привыкнуть. А вот из-за отсутствия в воздухе кислорода будущее человечества под угрозой. Спасет лишь создание альтернативных его источников.
Так что будет, если погаснет Солнце? Всю солнечную систему ждут кардинальные изменения. Радует лишь одно: наступят они, скорее всего, только через 5 миллиардов лет.
Источник
Может ли Солнце погаснуть?
Может ли Солнце погаснуть?
Со всей определенностью можно сказать — не только может, но и обязательно погаснет. Вот как это произойдет.
Сейчас нашему Солнцу примерно 4,5 млрд лет. Оно возникло из газопылевого облака, неустойчивое однородное состояние которого было возмущено то ли прохождением сильной ударной волны после взрыва сверхновой, то ли из-за воздействия проходившего примерно 5 млрд лет назад мимо нашей области пространства одного из рукавов Галактики. В пользу обоих вариантов есть значительные аргументы, но к нашему вопросу это не имеет отношения.
К настоящему моменту за счет реакций термоядерного синтеза половина атомов водорода, сконцентрированных в центральной части — ядре Солнца, выгорела и превратилась в атомы гелия. Температура в центре Солнца составляет 16 млн градусов, а на поверхности — около 6000 градусов. Начался процесс выгорания поверхностной части водорода. Он продлится еще примерно 5 млрд лет. За первые 1,5 млрд лет заметных отличий от нынешнего состояния не произойдет. При этом, однако, ядро будет сжиматься, а оболочка расширяться, и Солнце начнет превращение в красного гиганта. Через 1,5 млрд лет размер Солнца увеличится примерно в три раза, а температура на Земле повысится где-то на 100 градусов. Все океаны испарятся, и жизнь станет невозможной. Таким образом, жизнь на Земле, зародившаяся примерно 3 млрд лет назад, использовала ? отпущенного ей срока.
Через 5 млрд лет начнется выгорание гелия с превращением его в углерод и кислород. Так как Солнце имеет пограничные параметры, нельзя предсказать в деталях, плавным или резким будет переход к гелиевому горению. Оно займет примерно 1 млрд лет. Когда оно станет подходить к концу, Солнце снова станет красным гигантом, даже сверхгигантом. Далее в силу все той же критичности размеров Солнца оно либо станет белым карликом и примерно за 1 млрд лет остынет, превратившись в уголек гигантского пожара — черного карлика, либо произойдет взрыв сверхновой. За счет ядерного синтеза оно обогатит пространство химическими элементами вплоть до трансурановых. Ударная волна от взрыва может породить образование новой звезды, и вся история с той или иной степенью точности повторится.
Безусловно, драматизм эволюции Солнца захватывает. Однако мы должны давать себе отчет о собственном положении и несоизмеримости масштабов космического и человеческого времени. Если даже оценивать историю человечества в 1 млн лет, хотя возраст цивилизации не превышает нескольких десятков тысяч лет, то впереди еще время, достаточное для десятков тысяч таких цивилизаций. Более того, это время, в котором многократно появляются и исчезают биологические виды. Это время гораздо больше, чем длительность путешествия от звезды до звезды даже при нынешних скоростях.
Мне кажется, не наше дело, да и не по силам искать здесь выход. Наше дело — передать оптимизм будущим поколениям.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Солнце
Солнце Варианты изображения диска СолнцаСолнце – один из двенадцати символов власти, основной символ созидательной энергии.В качестве источника тепла Солнце представляет собой жизненную силу, страсть, храбрость и вечную молодость. Как источник света оно
12. Солнце
12. Солнце Дорогая мамочка! Все хотят знать, кем мне приходится Джей. Обычно я отвечаю, что он — мой отец. Джею это смешным не кажется.Мы оказались на перепутье. Тонкая ниточка шоссе № 14 на карте тянулась по прямой к северу до Контума и дальше, превращаясь в тропку, по
2. Домашнее солнце
2. Домашнее солнце Из всех ванн самые приятные, самые чудодейственные, самые любимые всем человечеством — солнечные ванны. Но, к сожалению, солнышко, под которым солнечные ванны можно принимать (да и то по очереди с дождевыми), бывает только летом. А всю хмурую осень и
СОЛНЦЕ 1: СТРУКТУРА
СОЛНЦЕ 1: СТРУКТУРА Солнце представляет собой светящуюся сферу раскаленных газов примерно в 100 раз больше Земли. Солнце — слабопеременная звезда типа желтого карлика, спектрального класса G, излучающая энергию порядка 4?1026 Вт/с. Его масса составляет 2?1030 кг, средняя
Солнце
Солнце Солнце — это обычная звезда, возраст которой около 5 млрд лет. В солнечном ядре происходит превращение водорода в гелий с выделением огромного количества энергии. На всех уровнях внутри Солнца давление горячего газа, выталкивающее вещество наружу,
Мартовское солнце
Мартовское солнце 1915. Государственная Третьяковская галерея, МоскваПо радостному, ликующему настроению этот пейзаж близок левитановскому «Марту», но у Левитана лирика более тонкая, с нотками щемящей грусти. Мартовское солнце у Юона разукрашивает мир мажорными
СОЛНЦЕ (1)
СОЛНЦЕ (1) Пожалуй, первая в истории Питера студийная группа, имевшая своей целью создание профессиональных аранжировок композиторам-песенникам, многие из которых едва ли могли бы добиться успеха без помощи современно мысливших молодых музыкантов, СОЛНЦЕ появилось
СОЛНЦЕ (2)
СОЛНЦЕ (2) Группа СОЛНЦЕ появилась на свет в октябре 1976-го – как результат того, что популярные в Питере РОССИЯНЕ распались, растеряв за предыдущие полтора года практически всех участников своего предыдущего состава, а их новые музыканты заново объединились вокруг
Почему в Англии у владельца дома за два миллиона фунтов может быть старая дешевая машина, а в России у человека может не быть дома, но будет Porsche?
Почему в Англии у владельца дома за два миллиона фунтов может быть старая дешевая машина, а в России у человека может не быть дома, но будет Porsche? ДМИТРИЙ ГОЛОЛОБОВДиректор Gololobov and Co (Лондон), бывший глава правового управления ЮКОСаНа самом деле причин для того,
Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда
Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда Из рассказа «Письмо к ученому соседу» Антона Павловича Чехова (1860—1904). Автор этого письма — «Войска Донского отставной урядник из дворян» Василий Семи-Булатов — пишет своему соседу:«Вы сочинили и напечатали в
5. 21. СОЛНЦЕ – ДРУГ, НО…
5. 21. СОЛНЦЕ – ДРУГ, НО… Датский ученый Нильс Финзен, сидя как-то у окна, случайно увидел кошку, которая лежала на крыше соседнего дома и грелась на солнце, Когда ее накрывала тень, она вновь перебиралась на солнце. Поведение кошки заставило задуматься ученого, побудило его
СОЛНЦЕ и число 1
СОЛНЦЕ и число 1 Солнце управляет людьми, у которых Число Души равняется 1 (то есть рожденными в 1-й, 10-й, 19-йили 28-й день любого месяца), а также, в меньшей степени, теми, у кого Число Судьбы или Имени сокращается до 1.Солнце — это отец и царь нашей Солнечной системы, вокруг
Источник