«Звезда по имени Солнце». Она дарит нам жизнь, но может ее и уничтожить

Как устроено Солнце?

Солнце – ближайшая к Земле звезда. Свет от нее доходит до нас примерно за 8 минут. Благодаря Солнцу и создались условия для возникновения и развития жизни на Земле.

Солнце возникло около 5 млрд лет назад в результате гравитационного сжатия межзвездного скопления водорода. За счет этого водород сильно разогрелся, что привело к началу ядерных реакций, превращающих водород в гелий. За счет выделяющейся энергии температура и давление в центре Солнца резко возросли и смогли удерживать силы гравитационного сжатия. Вот таким путем возникла современная структура Солнца. Средний диаметр нашей звезды составляет примерно 109 диаметров Земли (1392000 километров). На Землю попадает лишь половина миллиардной доли энергии, излучаемой Солнцем.

Как живут звезды

В этом нет ничего удивительного. Так формировались все звезды во Вселенной. Они рождаются и живут одинаково, а вот умирают по-разному. В зависимости от их размера. По современным данным, на Солнце выгорело около 50% первоначального водорода. Так что несколько миллиардов лет спокойной жизни в лучах нашего светила нам обеспечено. А вот потом плохо будет. Если доживем, конечно.

Не будем подробно описывать смертельную агонию звезд разного типа – это не тема нашей статьи. Но о том, что ждет Солнце упомянуть стоит.

Cейчас наше Солнце на 30% ярче, чем было при рождении. С возрастом его яркость будет только увеличиваться, а сама звезда становится все ярче и мощнее.

Через 1 млрд лет яркость нашей звезды возрастет на 10%, а температура нашей планеты будет на 40 градусов выше. Это вам не глобальное потепление. Еще примерно через 3 млрд лет яркость Солнца возрастет уже на 40%. Но беспокоится не о чем. К этому моменту жизни на Земле уже не будет, даже океаны успеют выкипеть до самого дна.

Когда Солнцу будет 10 млрд лет, оно выработает весь запас водорода в своем ядре. Ядро уплотнится. Вся выделяющаяся энергия будет направлена к внешней части Солнца, что и сделает его «Красным гигантом». «Красный гигант» – это звезда, исчерпавшая свои основные водородные ресурсы, и у которой остался лишь накопленный тяжелый плотный гелий. Звезды, подобные нашему Солнцу, проводят последние свои 2 млрд лет в стадии «Красного гиганта». Звезда при этом увеличивается в 20-30 раз и постепенно начинает остывать. Это расширение поглотит Меркурий и Венеру, а Земля окажется на самой границе Солнца. Но расстраиваться не надо. К этому времени наша планета превратиться в безжизненный каменный шар. Ну и чем все закончится? От Солнца останется раскаленное светящееся образование размером с Землю, называемое в астрофизике «Белым карликом». В этой стадии своего развития Солнце продолжит медленно умирать, превращаясь постепенно в так называемого «Черного карлика».

Это, конечно, очень приблизительная картина эволюции Солнца, но кое-что она позволяет понять. Самое главное, что до этих катаклизмов мы вряд-ли доживем. Так что беспокоиться надо не об этом. А совсем о другом. Но для ясности надо сказать несколько слов о том, как устроено Солнце сегодня.

Структура Солнца

Согласно современным представлениям, Солнце можно разделить на несколько концентрических слоев, постепенно переходящих друг в друга.

В центре Солнца находится так называемое «ядро», температура вещества которого оценивается в 15 млн градусов, а давление превышает сотни миллиардов атмосфер. Радиус ядра составляет примерно одну треть радиуса Солнца. Именно там происходят ядерные реакции, энергия которых передается во внешние слои и, в частности, попадает на Землю.

Далее расположена так называемая «конвективная зона». Она напоминает кипящую на плите в кастрюле воду. Энергия ядра передается наверх (как энергия горящего на плите газа передается находящейся в кастрюле воде). А уже оттуда – в те слои, которые называются атмосферой. Эта часть Солнца уже является наблюдаемой.

Эти слои делятся на три части, в соответствии с их близостью к конвективной зоне. Это фотосфера, хромосфера и корона. Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется волнами длиной в несколько тысяч километров. Период колебаний – около 5 минут. Кроме того на Солнце наблюдаются периоды его активности. Самый известный и наиболее существенный – 11-летний цикл. Но есть и более длительные. С чем это связано – непонятно. Ведь Солнце практически не подверженно внешним воздействиям. Значит, все, что происходит в нем – результат каких-то сугубо внутренних процессов. Их природа пока не изучена. Но что есть, то есть.

Но не будем углубляться в строение Солнца. Для дальнейшего главное другое. Наше светило является также источником постоянного потока частиц: нейтрино, электронов, протонов, альфа-частиц. Значительная часть этих частиц образует «солнечный ветер». В его состав входят и так называемые «космические лучи» – частицы с большими энергиями.

Что нам до того?

Действительно. Ну, дует и дует этот ветер. Уже миллиарды лет дует, но как-то выжили. Так-то оно так, но выжили мы и все живое на Земле благодаря магнитному полю нашей планеты, которое является естественным щитом, отражающим потоки этих «космических лучей». А если вдруг с этим магнитным полем что-нибудь произойдет, то мало никому не покажется. Солнечная радиация уничтожит все живое на Земле за исключением, быть может, простейших форм жизни.

Магнитное поле Земли

Если честно, то мы знаем внутреннюю структуру нашей планеты намного меньше, чем даже дальний космос. Потому что не можем туда, вглубь, заглянуть. Но кое-что все-таки известно.

По современным представлениям, магнитное поле планеты генерируется железокаменным ядром, находящимся внутри нее. Ядро расположено на глубине около трех тысяч километров от поверхности Земли, и про него известно не так много. Точнее, совсем мало. Вокруг этого ядра расположен жидкий слой расплавленного метала. Земля вращается вокруг своей оси, и это вращение жидких расплавленных масс метала и генерирует магнитное поле. Как все это происходит – до конца непонятно. Другие планеты Солнечной системы также имеют магнитные поля, кто более слабые, кто более сильные. Но их наличие не так важно – жизни на них все равно нет.

Помимо магнитного поля, Земля таит еще одну загадку – это природа и происхождением тектоники литосферных плит. Именно их движение и «наползание» друг на друга приводят к катастрофическим землетрясениям, и меняет структуру континентов планеты. Земля считается единственной планетой Солнечной системы, где есть тектоника, но никто до сих пор не знает, когда и почему она возникла.

Инверсии магнитного поля

Но вернемся к магнитному полю. Как мы уже говорили, оно служит щитом, защищающим все живое на Земле от воздействия солнечного ветра. Так вот, проблема в том, что магнитное поле Земли подвержено так называемой инверсии, и это доказанный факт.

Что такое инверсия? Это смена расположения магнитных полюсов Земли, когда северный магнитный полюс перемещается на юг, а южный на север. При этом процессе сила магнитного поля резко убывает, и Земля становится слабо защищенной от воздействия солнечного ветра, т.е., радиации. Ученые предполагают, что при инверсии сила магнитного поля Земли может снизиться на целых 90%. Полученный от этого ущерб может составить триллионы долларов, не говоря уже о значительном влиянии на уровень и условия жизни людей. Магнитные полюса нашей планеты могут в будущем сдвигаться намного быстрее, чем этого предполагают проведенные ранее исследования. И изменения магнитного поля Земли неминуемо вызовет глобальную катастрофу.

Инверсии магнитного поля происходят через интервалы времени от десятков тысяч лет, до огромных промежутков спокойного магнитного поля в десятки миллионов лет. Таким образом, не обнаружено никакой периодичности в смене полюсов, в отличие от солнечных циклов. За длительными периодами спокойного магнитного поля могут следовать периоды многократных инверсий. Природа инверсий, их периодичность и длительность пока не понятны. Предполагается, что за всю историю планеты произошло, по крайней мере, несколько сотен инверсий магнитного поля, когда северный и южный магнитный полюса менялись местами.

Геофизики из Лидского университета полагают, что следующая инверсия магнитного поля Земли может произойти в течение пару тысяч лет. Об этом говорит наблюдаемое ослабевание геомагнитного поля Земли примерно на пять процентов в столетие.

И еще одно замечание. Все сказанное выше делает сомнительной возможность пилотируемых полетов, например, на Марс, которые так активно рекламирует Илон Маск. И тем более о колонизации этой планеты или Луны. Другое дело МКС. Она находится под защитным колпаком земного магнитного поля, и астронавтам там ничего не угрожает.

Надежда есть

Так что о приближении всеобщего конца света говорить рано. Проблема в другом. Стремительное развитие научно-технического прогресса делает нашу цивилизацию, точнее такие ее атрибуты, как спутниковые системы связи, отключения электроэнергии, систем отопления, кондиционирования, навигации и интернета, сильно зависимыми от непредсказуемых внешних воздействий. Сбои в работе всех этих систем, по весьма скромным подсчетам, могут быть оценены в 40 млрд долларов в день.

Самое главное, что повлиять на эти процессы мы не можем. И вряд ли когда-нибудь сможем. Так что остается только уповать на лучшее.