Реферат: Несколько слов о Солнце
Иногда на Солнце происходят взрывы (вспышки), порождающие мощные потоки плазмы. При подобных плазменных взрывах непропорционально большая энергия передаётся ничтожно малой доле частиц, которые ускоряются при многократном пересечении фронта ударной волны. Так рождаются космические лучи солнечного происхождения. В земной атмосфере они генерируют "широкие атмосферные ливни" (так называют совокупность частиц атмосферы, получившую "по кусочкам" энергию от частиц высоких энергий). Вспышки на Солнце видны в течение 1 минуты. Лучи начинают приходить через 10 - 15 минут прямо от Солнца, но максимум наступает через несколько часов из-за диффузного запаздывания (в это время лучи приходят отовсюду). В такие периоды из окрестностей Земли исчезают космические лучи галактического происхождения: "выдуваются" из Солнечной системы резко усилившимся солнечным ветром [Тверской, 1986]. Вспышки на Солнце дают у Земли дозу облучения в 100 раз больше допустимой, и потому опасны для космонавтов, а жителей Земли защищают атмосфера и магнитное поле Земли [Улубеков, 1984].
Что будет с Солнцем и Землёй в будущем?
Друзья! Мы живём на зелёной Земле,
Пируем в ночи, истлеваем в земле...
Неситесь, планеты! Неситесь, неситесь!
Ничем не насытясь, мы сгинем во мгле.
Павел Антокольский
И, быть может, немного осталось веков,
Как на мир наш зелёный и старый
Дико ринутся хищные стаи песков
Из пылающей юной Сахары.
Средиземное море засыпят они,
И Париж, И Москву, И Афины,
И мы будем в небесные верить огни,
На верблюдах своих бедуины.
И когда, наконец, корабли марсиан
У земного окажутся шара,
То увидят сплошной золотой океан
И дадут ему имя: Сахара.
Николай Гумилёв
Что мы есть? - Да всего лишь
Игра непонятной природы. Нас когда-нибудь смоет
Пылающий звёздный прибой.
Галина Дицман
Считается, что Солнцу 4,8 миллиардов лет (по некоторым данным - 4,5 миллиардов лет). Оно возникло чуть раньше или в одно и то же время с планетами Солнечной системы из общего газово-пылевого облака. Солнце - звезда второго звёздного поколения Нашей Галактики, и образовавшее его облако возникло из вещества, выброшенного взорвавшимися звёздами первого поколения (то есть это вещество сверхновых звёзд, удержанное полем тяготения Нашей Галактики). При взрыве сверхновых звёзд образуется какое-то количество тяжёлых элементов, и поэтому такие элементы есть в Солнечной системе, хотя всё равно преобладают лёгкие элементы - водород, гелий. Так как тяжёлые элементы необходимы для жизни, иногда образно говорят, что все мы - дети взорвавшихся звёзд (жизнь не могла возникнуть вблизи звёзд первого поколения).
Предполагаемый начальный состав Солнца - 73% водорода и 25% гелия (примерно то же соотношение, что и при Большом Взрыве, породившем Нашу Вселенную, но с присутствием тяжёлых элементов). Раньше Солнце вращалось вокруг своей оси быстрее, чем сейчас [Кацова, Лившиц, 1998]. В дальнейшем водород в солнечном ядре начал выгорать и превращаться в гелий. Потоки света и солнечной плазмы (ионизированного вещества) потекли от Солнца во все стороны, и масса Солнца стала медленно уменьшаться. Количество гелия в ядре стало расти, и более тяжёлое и компактное ядро увеличило свою температуру и усилило термоядерные реакции. В результате этого Солнце стало светить чуть ярче и продолжает непрерывно увеличивать светимость. При этом вращение Солнца вокруг оси чуть замедлилось: энергия пошла на образование короны и поддержание активных процессов в ней (солнечный ветер уносит вмороженные в него магнитные поля, которые до какой-то высоты вращаются вместе с Солнцем, а потом тормозятся, закручиваются вокруг Солнца и тормозят его, взаимодействуя с магнитными полями под поверхностью звезды) [Кацова, Лившиц, 1998]. Торможение звезды звёздным ветром приводит к уменьшению конвективных потоков и уменьшению поверхностной активности звезды, но не влияет на общую активность.
Сейчас светимость Солнца на 30% выше, чем вначале, а масса несколько уменьшилась [Что ожидает Солнце и Землю? 1994]. Это привело к некоторым изменениям в Солнечной системе. Из-за уменьшения солнечной массы планеты чуть-чуть отодвинулись от Солнца, но, по-видимому, всё равно стали получать чуть-чуть больше света.
Водородного топлива Солнцу хватит ещё на 5 миллиардов лет [Вселенная, 1999]. При этом будут происходить хорошо предсказуемые события [Что ожидает Солнце и Землю? 1994].
Через 1,1 миллиарда лет светимость Солнца возрастёт ещё на 10%. Через 3,5 миллиардов - на 40%. Земля тогда, возможно, станет похожа на Венеру: водяной пар в верхних слоях атмосферы разложится под действием света на кислород и водород, лёгкий водород улетит в Космос, вода исчезнет и перестанет с дождями вымывать углекислый газ из атмосферы, он накопится и вызывет катастрофическое нагревание поверхности планеты за счёт парникового эффекта. Зато в это время могут возникнуть благоприятные условия для жизни на Марсе (растает вечная мерзлота, наполнится водой океан Бореалис и т.д.). Следующие 6,4 миллиарда лет водород на Солнце будет выгорать в оболочке гелиевого ядра. Потом температура в увеличившемся гелиевом ядре возрастёт до такой степени, что "загорится" гелий (с образованием кислорода и углерода). Солнце при этом увеличит светимость ещё в 2 раза. В течение 1,3 миллиардов лет оно станет медленно расширяться и увеличит диаметр в 170 раз. При этом поглотится Меркурий. Земли это расширение не достигнет. Кроме того, от Солнца к этому времени останется только 72,5% современной массы, и Земля отодвинется. Наступит стабильная пауза длительностью в 110 миллионов лет, которая сменится дальнейшим быстрым расширением Солнца в течение 20 миллионов лет. Тогда Солнце достигнет современной орбиты Земли и увеличит светимость в 5200 раз. Но масса Солнца составит только 59% современной, и Земля отодвинется аж к современному Марсу и уцелеет. Впрочем, температура на Земле достигнет 1600 градусов Цельсия, и это будет жидкая расплавленная планета. Когда гелий в ядре выгорит, солнечный ветер сдует оболочку Солнца. Из этой оболочки возникнет так называемая планетарная туманность. Такие туманности есть вокруг некоторых выгоревших звёзд, и раньше считали, что из них образуются планеты, а на самом деле это "последние выдохи умирающих звёзд". В центре Солнечной системы, вместо огромного красного гигантского Солнца, останется сжавшийся белый карлик с массой примерно 0,6 от современной и очень маленькой светимостью (за счёт энергии постепенного сжатия). Остатки Солнечной системы погрузятся в холод и мрак. Наступит безжизненная стабильность.