Барри Паркер - Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

Наше Солнце – всего лишь звезда, такая же, как и сотни других на ночном небосводе. Хотя оно в миллионы раз больше Земли, Солнце – звезда средних размеров. Есть красные гиганты, в тысячи раз больше Солнца, есть маленькие белые карлики, чуть больше Земли. В результате тщательного изучения всех этих звёзд удалось создать теорию, удовлетворительно объясняющую, как образовалось Солнце с окружающими его планетами. Предполагается, что так же развивались и все другие звёзды со своими планетами (если они есть).

По наиболее точным современным оценкам, около 5 миллиардов лет назад существовало гигантское газовое облако, состоящее в основном из водорода с небольшими примесями гелия и совсем малой доли (около 1%) более тяжёлых элементов. Это холодное облако неправильной формы, называемое протосолнечной туманностью, медленно вращалось. По мере того как собственные гравитационные силы вызывали сжатие туманности, её вращение ускорялось, и в результате она приобрела примерно сферическую форму. В какой-то момент направленная вовне сила, создаваемая вращением, стала препятствовать дальнейшему сжатию вещества в какой-то одной плоскости. В других же плоскостях сжатие продолжалось, пока туманность не превратилась в гигантский диск с утолщением в центре.

Газ в утолщении конденсировался, разогревался, и возникшее излучение распространялось в окружающий газ. Этому утолщению, которое на данной стадии называется протозвездой, суждено было в конце концов стать нашим Солнцем. Излучение разорвало некоторые участки, проходя через них, но ему было трудно пробиться сквозь плотные слои газа, и в результате по мере удаления от центра температура постепенно падала.

Затем из туманности стали конденсироваться мельчайшие частицы. В более горячих внутренних слоях образовались зёрнышки железа, никеля и более тяжёлых элементов, подальше – кремния, ещё дальше метана, аммиака и более лёгких элементов. Эти частички падали на центральную плоскость газового диска и в конце концов образовали внутри него гигантское кольцо, подобное кольцам Сатурна, но гораздо больше них. Как и в кольцах Сатурна, внутренние частички двигались быстрее внешних, в результате чего они иногда сталкивались, слипались и превращались в небольшие камешки. Те, в свою очередь, сталкивались и слипались, образуя астероиды. На поверхность астероидов падали мелкие кусочки вещества, а в результате столкновения астероидов образовывались протопланеты – каменистые тела, окружённые плотной атмосферой из водорода и гелия.

Теперь уже всё стало походить на нынешнюю Солнечную систему, правда, за одним исключением. Вся система была целиком погружена в огромное облако водорода и гелия. В центре протосолнца температура стала приближаться к 15 миллионам градусов. По достижении этого магического значения начались ядерные реакции и протосолнце превратилось в звезду. Мощнейшая взрывная волна сорвала газовую оболочку с ближайших планет и очистила Солнечную систему от газового тумана. Наиболее близко расположенные планеты полностью лишились своего газового покрова, обнажилась их каменистая поверхность, а более отдалённым и крупным удалось сохранить основную часть атмосферы.

На протяжении миллионов лет ближайшие к Солнцу планеты, в том числе Земля, не имели атмосферы, как её нет сейчас у Луны. Но постепенно в результате радиоактивного распада их внутренние области стали разогреваться и в конце концов расплавились. Расплавленная лава и сопутствующие газы стали пробиваться к поверхности, образуя вулканы. Выброшенные вулканами газы накапливались, и у Земли вновь появилась атмосфера; она сильно отличалась от современной и в основном состояла из метана, аммиака, азота и водяного пара. С течением времени её состав стал таким, как сейчас. Потом водяные пары сконденсировались в океаны, и, наконец, в них зародилась жизнь.

Все звёзды образовались одинаково. Гигантские облака под действием тяготения превращались в протозвёзды, а когда их недра достаточно разогревались, начинались ядерные реакции и рождалась звезда. Поскольку у большинства протозвёзд, как и у нашего молодого Солнца, видимо, тоже были диски окружавшего их вещества, разумно предположить, что планетные системы, подобные нашей, должны быть широко распространены во Вселенной. В самом деле, имеются серьёзные косвенные причины считать, что вокруг некоторых соседних звёзд обращаются тёмные объекты, хотя непосредственно видеть их мы не в состоянии.

Сейчас наше Солнце находится в равновесном состоянии, мирно сжигая водород в гелий – золу ядерной реакции, и так будет продолжаться ещё несколько миллиардов лет. Но рано или поздно топливо кончится, впрочем, ещё до этого произойдут весьма драматические события. Благодаря наблюдениям и математическим моделям астрономам удалось разработать подробную теорию эволюции звёзд, и теперь они могут предсказывать, что будет происходить со звёздами в течение миллионов и даже миллиардов лет.

Поскольку гелий тяжелее водорода, он по мере сгорания водорода накапливается в центре Солнца. Водород продолжает гореть в окружающих слоях, в результате чего гелиевый шар разрастается. По мере увеличения гелиевого ядра давление в его центре увеличивается, из-за чего повышается и температура.

Рост температуры прежде всего скажется на поверхности Солнца. От неё начнут отделяться наружные слои, температура которых станет падать. Наше Солнце начнёт расширяться, из-за чего очень медленно, в течение миллионов лет будет происходить повышение температуры на Земле. Полярные шапки льда растают, вызвав подъём уровня Мирового океана и затопив большинство прибрежных городов. Жара в экваториальных зонах станет непереносимой, и люди двинутся оттуда к северу и к югу. Когда и там станет слишком жарко, придётся переселиться к полюсам.

По мере роста температуры начнут испаряться океаны и увеличится облачность. Наконец, Землю окутает сплошной туман, начнутся непрекращающиеся дожди. Из-за парникового эффекта, связанного с увеличением облачности, температура возрастёт ещё больше. Случится то же, что и на Венере: температура там очень высока, потому что солнечное излучение проходит сквозь слой облаков, но при отражении от поверхности длина волны излучения изменяется, и обратно через облака оно пробиться уже не может. Многократно отражаясь от поверхности Венеры и от облаков, солнечное излучение сильно разогревает атмосферу.

В конце концов вся жизнь на нашей планете исчезнет, океаны испарятся, обнажив дно. Температура будет расти, поверхность Земли начнёт плавиться, а внешняя оболочка Солнца будет продолжать расширяться подобно грандиозному солнечному урагану. Сначала она поглотит Меркурий, потом Венеру и приблизится к Земле, над которой воцарится призрачный буро-красный полумрак. Но Солнце «пощадит» Землю, его расширение прекратится, не достигнув её орбиты.