Od začiatku ľudských dejín ľudia pochopili, že Slnko je ústrednou súčasťou života, ako ju poznáme. Dôkazom toho je nespočetné množstvo mytologických a kozmologických systémov po celom svete. Ale keď sme to pochopili, dozvedeli sme sa, že Slnko bolo tu dávno pred nami a bude tu dlho potom, čo sme preč. Keď sa naše Slnko vytvorilo zhruba pred 4,6 miliardami rokov, začalo jeho život zhruba 40 miliónov rokov predtým, ako sa vytvorila naša Zem.
Slnko sa odvtedy nachádza v tzv. Hlavnej sekvencii, kde jadrová fúzia v jeho jadre spôsobuje, že vyžaruje energiu a svetlo a udržuje nás tu na Zemi. Bude to trvať ďalších 4,5 - 5,5 miliardy rokov, kedy dôjde k vyčerpaniu dodávok vodíka a hélia a dôjde k niekoľkým vážnym zmenám. Za predpokladu, že ľudstvo je stále nažive a v tejto chvíli volá Zem domov, možno by sme mali zvážiť cestu von!
Narodenie nášho Slnka:
Prevládajúca teória o tom, ako sa formovala naša Slnko a Slnečná sústava, je známa ako Teória hmlovín, ktorá uvádza, že Slnko a všetky planéty začali pred miliardami rokov ako obrovský oblak molekulárneho plynu a prachu. Potom, približne pred 4,57 miliardami rokov, tento oblak zažil gravitačné zrútenie v jeho strede, kde čokoľvek od prechádzajúcej hviezdy po nárazovú vlnu spôsobenú supernovou spustilo proces, ktorý viedol k narodeniu nášho Slnka.
V podstate sa to stalo potom, čo sa vrecká prachu a plynu začali zhromažďovať do hustejších oblastí. Keď tieto regióny priťahovali čoraz viac hmoty, zachovanie hybnosti spôsobilo, že sa začali otáčať, zatiaľ čo zvyšujúci sa tlak ich zahrieval. Väčšina materiálu skončila v strede gule, zatiaľ čo zvyšok hmoty bol sploštený do veľkého disku, ktorý okolo neho krúžil.
Lopta v strede by nakoniec vytvorila Slnko, zatiaľ čo disk materiálu by tvoril planéty. Slnko potom strávilo ďalších 100 000 rokov ako kolabujúci protostar, než teplota a tlaky vo vnútri vyvolali fúziu vo svojom jadre. Slnko začalo ako hviezda T Tauri - divoko aktívna hviezda, ktorá vypálila silný slnečný vietor. A len o niekoľko miliónov rokov neskôr sa usadil do svojej súčasnej podoby.
Hlavná sekvencia:
Za posledných 4,57 miliárd rokov (dajte alebo si vezmite deň alebo dva) bolo Slnko v hlavnej sekvencii svojho života. Toto je charakterizované procesom, pri ktorom sa vodíkové palivo pri obrovskom tlaku a teplotách v jadre premieňa na hélium. Tento proces okrem zmeny vlastností jeho podstatných látok tiež produkuje obrovské množstvo energie. Všetci hovoria, že každú sekundu sa 600 miliónov ton hmoty premení na neutrína, slnečné žiarenie a zhruba 4 x 1027 Watt energie.
Tento proces samozrejme nemôže trvať večne, pretože je závislý od prítomnosti látky, ktorá sa pravidelne konzumuje. Ako čas pokračuje a viac vodíka sa premieňa na hélium, jadro sa bude naďalej zmenšovať, čo umožní vonkajším vrstvám Slnka priblížiť sa k stredu a zažiť silnejšiu gravitačnú silu.
To bude vyvíjať väčší tlak na jadro, čo je odolné výslednému zvýšeniu rýchlosti, pri ktorej dochádza k fúzii. V podstate to znamená, že keď Slnko naďalej vynakladá vodík vo svojom jadre, proces fúzie sa zrýchli a výstup Slnka sa zvyšuje. V súčasnosti to vedie k 1% nárastu svietivosti každých 100 miliónov rokov a k 30% nárastu v priebehu posledných 4,5 miliárd rokov.
Približne 1,1 miliardy rokov odteraz bude Slnko o 10% jasnejšie ako dnes. Toto zvýšenie svietivosti bude znamenať aj zvýšenie tepelnej energie, ktorú absorbuje zemská atmosféra. To spôsobí útek skleníkového efektu, ktorý je podobný tomu, čo zmenilo Venušu na hroznú skleník, aký je dnes.
Za 3,5 miliardy rokov bude Slnko o 40% jasnejšie ako v súčasnosti, čo spôsobí, že sa oceány budú vrieť, ľadové čiapky sa natavia a všetka vodná para v atmosfére sa stratí do vesmíru. Za týchto podmienok život, ako vieme, nebude schopný prežiť kdekoľvek na povrchu a planéta Zem sa úplne zmení na iný horúci suchý svet, rovnako ako Venuša.
Fáza červeného obra:
Za 5,4 miliárd rokov vstúpi Slnko do fázy známej ako fáza červeného obra. Toto sa začne, keď sa všetok vodík vyčerpá v jadre a inertný hélicový popol, ktorý sa v ňom vytvorí, sa stane nestabilným a zrúti sa pod vlastnou hmotnosťou. To spôsobí, že sa jadro zahrieva a hustejšie, čo vedie k zväčšovaniu veľkosti Slnka.
Vypočíta sa, že rozširujúce sa Slnko dorastie dostatočne veľké na to, aby zahŕňalo ortuť, Venušu a možno aj Zem. Aj keby Zem prežila byť spotrebovaná, jej nová blízkosť k intenzívnemu teplu tohto červeného slnka by spálila našu planétu a úplne znemožnila prežitie života. Astronómovia však poznamenali, že s rozširovaním Slnka sa pravdepodobne zmení aj obežná dráha planéty.
Keď Slnko dosiahne toto neskoré štádium svojho hviezdneho vývoja, stratí vďaka silným hviezdnym vetrom obrovské množstvo hmoty. V podstate, ako rastie, stráca masu, čo spôsobuje, že planéty sa točia smerom von. Otázka teda znie, či bude rozširujúce sa Slnko predbiehať planéty špirálovité smerom von, alebo unikne Zem (a možno aj Venuša) z jej pochopenia?
K.-P Schroder a Robert Cannon Smith sú dvaja vedci, ktorí sa zaoberajú touto otázkou. Vo výskumnom dokumente s názvom „Vzdialená budúcnosť Slnka a Zeme sa vzbúrila“Ktorý sa objavil v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti, vykonali výpočty s najaktuálnejšími modelmi hviezdneho vývoja.
Podľa Schrodera a Smitha, keď sa Slnko stane za 7,59 miliardy rokov červenou gigantickou hviezdou, začne rýchlo klesať. V čase, keď dosiahne svoj najväčší polomer, 256-násobok svojej aktuálnej veľkosti, klesne iba na 67% jeho súčasnej hmotnosti. Keď sa Slnko začne rozširovať, urobí to rýchlo a za 5 miliónov rokov sa preplieta vnútornou slnečnou sústavou.
Potom vstúpi do svojej relatívne krátkej (130 miliónov rokov) fázy spaľovania hélia, kedy sa rozšíri za ortuť a potom na Venuši. V čase, keď sa priblíži k Zemi, stratí 4,9 x 1020 ton hmotnosti každý rok (8% hmotnosti Zeme).
Ale prežije Zem ?:
Teraz je to situácia, v ktorej sa situácia stáva trochu „dobrou správou / zlou správou“. Zlá správa je podľa Schrodera a Smitha, že Zem NIKDY neprežije expanziu Slnka. Aj keď by sa Zem mohla rozšíriť na obežnú dráhu o 50% vzdialenejšiu ako je dnes (1,5 AU), nedostane šancu. Rozširujúce sa Slnko pohltí Zem tesne pred tým, ako dosiahne vrchol fázy červeného obra, a Slnko by ešte stále malo rásť ďalších 0,25 AU a 500 000 rokov.
Keď sa dostane do slnečnej atmosféry, Zem sa zrazí s časticami plynu. Jeho obežná dráha sa rozpadne a bude sa točiť dovnútra. Keby teraz bola Zem len o niečo ďalej od Slnka, v 1.15 AU, mohla by prežiť expanznú fázu. Ak by sme mohli tlačiť našej planéte do tejto vzdialenosti, tiež by sme podnikali. Takáto reč je však v súčasnosti v súčasnosti úplne špekulatívna av oblasti sci-fi.
A teraz za dobrú správu. Dlho predtým, ako naše Slnko vstúpi do fázy Červeného obrova, jeho obytná zóna (ako ju vieme) zmizne. Astronómovia odhadujú, že táto zóna sa rozšíri okolo orbity Zeme asi za miliardu rokov. Vyhrievané Slnko vyparí oceány Zeme a slnečné žiarenie odstrelí vodík z vody. Zem už nikdy nebude mať oceány a nakoniec sa roztaví.
Áno, to je dobrá správa ... tak nejak. Nevýhodou je, že s istotou môžeme povedať, že ľudstvo bude nútené opustiť hniezdo dlho predtým, ako ho pohltí Slnko. A vzhľadom na to, že máme čo do činenia s časovými harmonogramami, ktoré ďaleko presahujú čokoľvek, s čím sa skutočne dokážeme vyrovnať, nemôžeme si byť istí, že nás nejaká iná kataklyzmatická udalosť nebude nárokovať skôr, alebo že sa nebudeme pohybovať ďaleko za našimi súčasnými. vývojová fáza.
Zaujímavou vedľajšou výhodou bude to, ako meniace sa hranice obytnej zóny nášho Slnka tiež zmenia slnečnú sústavu. Zatiaľ čo Zem už za 1,5 AU nebude už v zóne Slnka obývateľnej, bude veľká časť vonkajšej slnečnej sústavy. Táto nová obývateľná zóna sa rozprestiera od 49,4 AU do 71,4 AU - dobre do Kuiperovho pásu - čo znamená, že sa predtým topia ľadové svety a tekutá voda bude prítomná mimo obežnú dráhu Pluta.
Možno bude Eris náš nový domovský svet, trpasličia planéta Pluto bude nová Venuša a Haumeau, Makemake a zvyšok bude vonkajší „slnečný systém“. Ale to, čo je asi najviac fascinujúce, je to, ako sú ľudia v pokušení opýtať sa „bude to stále tu v budúcnosti“ predovšetkým, keď bude táto budúcnosť miliardy rokov.
Témy toho, čo prišlo pred nami a čo bude tu, keď budeme preč, nás budú fascinovať. A keď sa zaoberáme vecami ako je naše Slnko, Zem a známy vesmír, je to úplne nevyhnutné. Naša existencia bola v porovnaní s kozmom bleskom v panvici a to, ako dlho vydržíme, zostáva otvorenou otázkou.
Tu sme napísali veľa zaujímavých článkov o Slnku v časopise Space Magazine. Tu je Aká farba je Slnko? Aký druh hviezdy je Slnko? Ako vyrába Slnko energiu a mohli by sme Terraformovať Slnko?
Astronomy Cast má na túto tému niekoľko zaujímavých epizód. Skontrolujte ich - epizóda 30: Slnko, škvrny a všetky, epizóda 108: Život slnka, epizóda 238: slnečná aktivita.
Viac informácií nájdete v Sprievodcovi solárnym systémom NASA.
