Эскизы Космоса. Солнце (нам крупно повезло).

moralg — 09.05.2021 Мы есть. Зародившаяся на Земле жизнь смогла создать нас. Значит, нам крупно повезло. И повезло в первую очередь благодаря нашему светилу. То есть, Солнцу. В чем же конкретно состоит это везение? Как долго оно продлится? И когда и чем все это везение кончится?

      1. Нам, землянам, крупно повезло.
      Нам, землянам, крупно повезло в том, что Солнце - желтый карлик. Такие звезды живут довольно долго и спокойны нравом. Жизненный цикл заметно более массивных звезд гораздо короче и на вращающихся вокруг них планетах разумная жизнь просто не успевает возникнуть.
      А у заметно менее массивных звезд гораздо более длительный чем у Солнца жизненный цикл нейтрализуется их весьма неспокойным нравом. Ибо интенсивность их вспышек, во многие разы превосходящих их базовую светимость, полностью исключает возможность развития жизни на поверхности вращающихся вокруг них планет.
      Нам повезло и в том, что Солнце - звезда, как минимум, третьего поколения. Являясь внуком звезд первого поколения и дитем второго Солнце и его планеты получили в наследство наработанное первыми двумя поколениями звезд изобилие устойчивых изотопов большинства элементов таблицы Менделеева. Вплоть до золота и урана. В то время, как у звезд первого поколения ничего, кроме водорода и гелия, в заначке практически не было.

      2. Основные параметры Солнца.
      Для создания должного образа привожу основные численные параметры Солнца округленно и, по возможности, сравнивая их с параметрами Земли:
    - Масса Солнца ~ 2⋅10²⁷ тонн (в 333 тысячи раз больше, чем у Земли),
    - Радиус Солнца ~ 700 тысяч км (в 110 раз больше, чем у Земли),
    - Видимый с Земли угловой диаметр Солнца ~ 32 угловых минуты,
    - Средняя плотность вешества (ср. удельный вес) Солнца в 1,4 раза больше, чем у воды,
    - Температура поверхности Солнца ~ 5800 градусов Кельвина (~ 5500 градусов Цельсия),
    - Период вращения поверхности Солнца вокруг своей оси в связи с тем, что Солнце не твердое тело, а кусок плазмы, составляет: на экваторе ~ 25 земных дней, у полюсов ~ 34 дня. С каким периодом вращаются внутренние слои Солнца - увидеть мы не в состоянии.

      3. Рождение и эволюция Солнца.
      Около 4,6 млрд. лет назад некое облако из водорода и гелия, обогащенное предыдущими поколениями звезд другими элементами таблицы Менделеева, стало сжиматься по причине того, что давление газа в этом облаке не смогло противостоять силам собственной гравитации облака, стремящимся его сжать. Поскольку это облако вращалось вокруг некоей оси, то сжатие вдоль нее шло быстрее, чем поперек этой оси. В результате этого процесса в центре облака возникло протоСолнце, а поперек оси его вращения - протопланетный диск. Примерно такой:

      В протопланетном диске в дальнейшем образовались планеты и их спутники, астероиды, кометы и прочая мелочь.

      Гравитационное самосжатие протоСолнца нагревало его внутренности до тех пор, пока температура в его центральной части не возросла до, как минимум, 10 млн. градусов. При такой температуре скорости очень малой части протонов достигают значений, позволяющих им преодолеть барьер электростатического отталкивания друг от друга и под действием ядерных сил притяжения (примерно в сотню раз более интенсивных, чем электростатическе силы отталкивания) слиться в нечто единое. Реально такой процесс не одностадийный - в нем последовательно четыре протона через превращение двух из них в нейтроны с испусканием двух позитронов (они потом аннигилируют с электронами) и излучением гамма-фотонов превращаются в конечном счете в альфа-частицу (ядро гелия). Этот процесс называют термоядерной реакцией.

      В энергию упомянутых гамма-фотонов превращается 0,7% массы исходных протонов. И именно этой энергией Солнце нам светит и нас греет уже более 4,5 млрд. лет. Сама реакция превращения протонов в ядра гелия (термоядерная) идет только в ядре Солнца, где температура около 15 млн. градусов. И благодаря ей внутри Солнца поддерживается давление, предохраняющее его от самосжатия его гравитацией. Снаружи ядра, где прохладнее, термоядерная реакция не идет. Радиус ядра составляет примерно 20% радиуса Солнца. Тем самым, Солнце - это термоядерная печка, стенки которой гораздо толще, чем область перегорания водорода в гелий. Но эти стенки проводят доходящие до нас и тепло и свет.

      Солнце, как и всякая система, эволюционирует. Так, 4 млрд. лет назад светимость Солнца составляла лишь 60-70% от нынешней. Казалось бы, для зарождения жизни на Земле было слишком холодно. Но в то время атмосфера Земли состояла в основном из углекислого газа и соответствующий парниковый эффект утеплял Землю и позволил жизни на ней зародиться. Позднее, около 2,5 млрд. лет назад, когда светимость Солнца возросла до примерно 80% от нынешней и углекислый газ уже был в значительной мере превращен фотосинтезом в кислород, парниковый эффект на Земле существенно уменьшился и наступило более чем 200-миллионолетнее глобальное оледенение Земли (период первой "кислородной революции"). Из которого Земле удалось выйти лишь благодаря массированной вулканической активности. Процесс возрастания светимости Солнца продолжается и ныне темпом примерно на 1% за сотню с небольшим миллионов лет.

      4. Старение и смерть Солнца.
      Через 4-5 млрд. лет почти весь водород внутри Солнца выгорит в гелий. Гореть, казалось бы, станет нечему. Давление и температура в центральной части Солнца упадут и она начнет сжиматься под действием своей гравитации. Температура плазмы при таком сжатии начнет расти. И, когда она дорастет до примерно 100 млн. градусов, начнет гореть гелий, перегорая в основном в углерод, кислород и азот.
      Эта стадия будет длиться недолго - примерно 100-150 млн. лет. И когда большая часть гелия выгорит центральная часть Солнца относительно быстро сожмется и превратится в белый карлик, а достаточно массивная внешняя оболочка через стадию красного гиганта будет выброшена в окружающее пространство и образует планетарную туманность. В идеале - такую:

Или такую:

Или еще более вычурную.
      Но сама стадия красного гиганта и сопутствующий ей сброс внешней оболочки Солнца однозначно уничтожат все проявления жизни на Земле. Кроме, может быть, той жизни, которая укроется достаточно глубоко под поверхностью Земли.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив