Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 02 (9)

Г. Александровский.

Внимательному человеку даже недолгая прогулка по лесу многое расскажет. Как проходит жизнь деревьев — от едва проклюнувшегося из земли ростка до пышно раскинувшейся зеленой кроны и до последних дней уже покосившегося, изгрызенного дуплами лесного старца. Наблюдая многие годы за великим обилием звезд, таких разных по яркости, цвету, по расположению на небосводе и их удаленности от Земли, астрономы (особенно за последние одно-два столетия) сумели понять, определить и выделить среди них совсем молодые светила, достигшие зрелости, и те, чей путь уже подходит к концу. Могут даже сказать, каким именно будет конец той или иной звезды. Немецкий научно-популярный журнал “Бильд дер Виссеншафт” в одном из последних номеров прошлого года опубликовал несколько статей, посвященных старению Солнечной системы. Но, пожалуй, самое любопытное в них — рассказ о некоторых проектах спасения жизни, зародившейся миллионы лет назад на планете Земля. Однако современная астрономия и астрофизика располагают столь большим запасом фактов и теорий о развитии Вселенной, что это позволяет им строить даже такие “сумасшедшие” гипотезы. Мы не приводим имена всех астрономов и астрофизиков, исследующих на основе новейших достижений будущее Солнечной системы и прилегающего к ней космического пространства, — их более двух десятков. Названы лишь авторы трех проектов продления жизни нашей планеты.

Нашу звезду — Солнце — относят к средним или даже малым по величине, ничем не выдающимся небесным телам. Эта звезда не прожила еще и половины срока, отведенного ей природой, — от рождения до смерти. Однако она уже израсходовала почти половину водорода, который в ядре светила превращается в гелий, высвобождая гигантскую энергию. Вместо 70,6 %, какие первоначально составлял водород в массе солнечного вещества, теперь доля его упала до 36,3 %.

Ежесекундно в центральных областях Солнца протекают термоядерные реакции превращен и я водорода в гелий, которые дают тепло и самому Солнцу и всему планетарному семейству. Происходит это при температуре не ниже 15 миллионов градусов. Давление в центральных областях светила противостоит гравитационным силам тяжести его верхних слоев. Эта постоянная борьба ядра и периферии — а только в центре звезды благодаря высоким давлению и температуре возможны процессы слияния атомных ядер — с течением времени приносит победу центральным силам. Объем, в котором происходит ядерный синтез, постоянно расширяется. Поэтому неуклонно повышается светимость Солнца.

“Вскоре после того, как Солнце стало звездой, — заключают ученые, — его светимость составляла только 70 % от того, что оно излучает сегодня. В последующие 6,5 миллиарда лет светимость нашей звезды будет неуклонно расти прямо пропорционально времени”.

Когда же в центре Солнца затухнут ядерные реакции синтеза, начнется новая схватка между центром и внешними слоями звезды. “Выгоревший” водород, пишут астрофизики, уступит внешнему давлению, центр сожмется.

Но тогда повысится концентрация остатков еще не вступившего в ядерную реакцию водорода. Он разгорится “жарче”, и центр снова расширится. В конце концов Солнце в возрасте 7,5 миллиарда лет “раздуется” и перейдет в стадию красного гиганта. Предполагается, что его диаметр превзойдет диаметр нынешнего Солнца в 160 раз. В таком состоянии светило проживет несколько миллионов лет. Оболочка этого шара будет относительно тонкой и нагретой лишь на 3000 градусов — отсюда и красный цвет звезды. Поверхностные слои сравнительно быстро рассеются. В центре же останется очень плотный шар, который станет еще разогреваться. При температуре 100 млн. градусов ядерные реакции преодолеют новый порог: ядра гелия (полученные из водорода) начнут сливаться в ядра углерода. Гелий как топливо выделяет несоизмеримо больше энергии, чем сжигаемый водород.

Солнце из красного гиганта за короткое время перейдет в состояние белого карлика. По размерам оно станет меньше нынешнего Солнца в десяток раз, но по светимости — в 40–50 раз больше. В таком виде наше светило проживет, возможно, около 100 млн. лет.

Но когда придут к концу запасы и водорода и гелия, повторится бурное расширение светила— оно снова станет красным гигантом. Зона горения гелия переместится ближе к периферии. Светило, в которое превратится Солнце, потеряет стабильность: начнутся отдельные вспышки, происходящие оттого, что в ядерную реакцию включатся не затронутые ранее остатки гелия. Светимость будет то резко возрастать, то падать, — такое показывают наблюдения за другими звездами.

В отдельных случаях светимость звезды возрастает более чем в 5000 раз. Обычно это последний яркий акт умирания малых и средних по размеру звезд. Потом начинает усиливаться “солнечный ветер”, то есть разбегание частиц звездной оболочки. Пройдут тысячи лет, — и от красного гиганта останется лишь маленькое горячее ядро.

Примерно 75 000 лет наше светило снова будет в стадии белого карлика, который излучает все слабее. Оставшаяся масса составит половину того, что Солнце имеет ныне, его диаметр уменьшится до 80 000 километров (вместо нынешних 1 391 980 километров), а плотность вещества достигнет двух миллионов тонн в каждом кубическом сантиметре. Вся история нашего ласкового, а порой и довольно жесткого Солнца, воспетого шаманами, жрецами, поэтами займет 12,4 миллиарда лет.

Последние дни умирающей жизни на планете около умирающей звезды

Все упомянутые события в Солнечной системе отдалены от нас трудно вообразимыми временными расстояниями. Но масштабы предстоящих катастроф таковы, что ученые уже сейчас задумываются над тем, как спасти человечество.

Конечно, можно предположить, что до наступления этого драматического времени люди переселятся на какую-нибудь из пригодных для жизни планет в Млечном Пути. Только вряд ли человечество с легкостью покинет колыбель своего разума и бросит на неотвратимую гибель Землю. Вот почему сейчас рождаются идеи, планы, как сохранить для человечества его родную планету.

Еще задолго до того, как раздувшееся Солнце опалит земной шар, начнутся резкие изменения климата, их не вынесет большая часть живых организмов. Наша планета окажется в положении своей соседки — Венеры, какой она нам ныне представляется: безжизненная, горячая пустыня (примерно 470 °C), над которой висит мощный облачный слой, состоящий преимущественно из углекислого газа. Область, где смогут существовать белковые тела, сильно отодвинется к периферии солнечной системы.