Книга Солнечная система № 4 2013

Название: Солнечная система № 4 2013
Автор: коллектив
Страниц: 24
Формат: PDF
Размер: 79.4 Mb
Качество: Отличное
Язык: Русский
Жанр: Наука и техника
Год издания: 2013
КАК ПОЯВИЛАСЬ ВИФЛЕЕМСКАЯ ЗВЕЗДА?
Астрономы с незапамятных времен спорили об истинной природе «звезды на востоке», которую видели волхвы. Проблема отчасти заключается в том, что до 1600-х гг. летописцы называли звездами любые предметы на небе. Планеты были «странствующими звездами», кометы - «косматыми звездами», метеоры - «падающими звездами». Так почему же мы считаем, что Вифлеемская «звезда» - схождение планет?
Метеоры наблюдаются на небе буквально секунды, поэтому их, по всей видимости, можно исключить из списка «подозреваемых». Другие эффектные явления, скажем, кометы или взрывающиеся звезды (сверхновые) - небесные события особой исторической важности, поэтому их, наверняка, фиксировали бы повсеместно. Остается предположить одно - схождение планет, менее заметное событие, которое, однако, не ускользнуло от зоркого ока древних астрономов.
СМЕРТЬ СОЛНЦА
Через миллиарды лет наше светило начнет испытывать дефицит топлива. Это запустит череду событий, которые оставят от былого облика звезды лишь холодный призрак, вокруг которого будут вращаться выжженные комки растопленных шлаков. Последние 5 млрд лет Солнце сияло благодаря реакциям ядерного синтеза, которые в ядре превращают водород в гелий. В процессе каждой реакции небольшая часть массы Солнца преобразуется в энергию по знаменитому уравнению Эйнштейна Е = тс2. В результате этого ежесекундно Солнце теряет 4 млн тонн своей массы, но это всего лишь песчинка, если понимать, что ядро занимает четверть всего диаметра Солнца и имеет общую массу порядка 800 триллионов триллионов тонн.
КРАСНЫЙ ГИГАНТ
На протяжении всего периода в Солнце поддерживался хрупкий баланс между притяжением его колоссальной гравитации и внешним давлением утекающей радиации. Обе силы уравновешивают друг друга (см. «Рождение Солнца» в выпуске 2), но поскольку запас основного топлива нашей звезды иссякает, такое хрупкое равновесие может нарушиться, и результаты этого будут неожиданными. По мере того как сила радиации ядра Однако, в конце концов, запасы водорода в ядре иссякнут. Эффект от этого будет ощущаться на Земле задолго до того, как водород полностью закончится (см. стр. 9), но когда это случится - где-то через 5 млрд лет, - Солнце перейдет на следующую стадию своей эволюции. Вскоре эти участки станут настолько сдавленными и горячими, что смогут поддерживать реакцию водорода самостоятельно, образуя «оболочку» вокруг ядра. Двукратное увеличение энергии вследствие уменьшения реакций в ядре наряду с этой новой «оболочкой» горящего водорода говорят о том, что общий выброс энергии Солнца будет колоссально возрастать. Солнце, вероятно, расширится до размеров, раз в 100 превышающих теперешний, заглатывая орбиты Меркурия, Венеры и, возможно, даже Земли. Поскольку площадь поверхности настолько увеличится, фактический объем радиации, который излучается с каждого квадратного метра, намного снизится, поэтому поверхность будет остывать. Сейчас температура на поверхности Солнца составляет 5500 °С, но в будущем, когда оно разбухнет, температура упадет до 3000 °С. Остывая, его отражение будет меняться, и Солнце войдет в группу звезд, именуемых красными гигантами. Фаза гиганта будет сравнительно краткой и продлится пару десятков млн лет. В это время процессы в ядре будут стремиться к другому важному изменению. По мере стихания реакции сжигания водорода материя будет нагреваться и уплотняться, и когда эта стадия дойдет до критической точки, начнется превращение гелия в более тяжелые элементы.
Неожиданно происходит первая реакция гелия. Остававшийся до недавних пор продуктом жизнедеятельности Солнца гелий становится его новым источником топлива, ядро снова разгорается, это событие называют гелиевой вспышкой. Появление нового источника энергии снова дает неожиданные результаты: обновление ядра ведет к прекращению выгорания водорода в оболочке вокруг ядра, общий выброс энергии звезды падает, и она вновь сжимается и раскаляется, переставая на время быть красным гигантом.
ОГНЕННОЕ КОЛЬЦО
Но передышка, которую обеспечил гелий, будет короткой. Высокая температура в ядре заставит Солнце растрачивать запасы нового топлива с громадной скоростью в течение десятков миллионов лет с образованием в результате более тяжелых элементов, таких как углерод азот и кислород. Звезда размером с Солнце не имеет сил использовать эти элементы как топливо. По мере того как запасы гелия в ядре заканчиваются, история снова повторяется. Оболочка из водорода вокруг ядра оживляется, и вскоре оболочка из горящего гелия, двигаясь наружу, сливается с ним. Солнце снова станет красным гигантом, только на этот раз назад дороги нет. По мере того как оболочки водорода и гелия будут выталкиваться из Солнца наружу, а влияние ядра будет сведено к нулю, наша звезда войдет в завершающую фазу жизни. Внешнее давление радиации перевесит гравитационную силу, и раздутая атмосфера Солнца вылетит в космос. Вскоре после этого обе оболочки выгорающих элементов начнут рваться на части до тех пор, пока внешние слои звезды не разольются в целый ряд эффектных колец, напоминающих кольца дыма, - образуется планетарная туманность.
БЕЛЫЙ КАРЛИК
Туманность продолжит разрастаться в космосе в течение миллионов лет и, по мере остывания, будет блекнуть. Но она будет теплее и ярче, чем можно ожидать, благодаря мощной радиации, ядра. Впервые, оставшись без внешних слоев, обнажится сверкающее ядро Солнца. Не испытывая поддержки в виде давления от внешней радиации, атомы ядра, которые теперь, по преимуществу, представлены углеродом, кислородом и другими, еще более тяжелыми элементами (или «металлами», как их называют астрономы), станут постепенно сжиматься под собственным весом, пока не образуют плотный шарик размером примерно с нашу Землю. И хотя ядро больше не генерирует энергию, оно будет оставаться невероятно горячим, излучая остатки своей энергии в виде яркого света. Ему придется превратиться в «белый карлик», звезду, плотность которой столь высока, что чайная ложка ее материи весит пару тонн.