Astronomia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Astronomia > Słońce  
  Tematy
- Historia astronomii
- Narzędzia i metody astronomii
- Astronomia sferyczna i praktyczna
- Badania kosmiczne
- Układ Słoneczny
- Słońce
- Parametry fizyczne i budowa
- Jądro
- Otoczka
- Atmosfera
- Promieniowanie
- Aktywność
- Przyszłość
- Galaktyki
- Kosmologia
- Gwiazdozbiory całego roku
- Eseje

  Szukacz




Przyszłość Słońca

Ponad sto lat temu Herbert George Wells pisał w Wehikule czasu: "Tak podróżowałem, zatrzymując się w wielkich odstępach czasu, przeskakując po tysiąc i więcej lat, pchany naprzód żądzą zbadania tajemniczego losu Ziemi, wpatrując się ze szczególnym oczarowaniem, jak na zachodzie rośnie coraz większe i posępniejsze Słońce - jak na starej Ziemi opada fala życia. Wreszcie, w więcej niż trzydzieści milionów lat od dzisiejszych czasów, ogromna, do czerwoności rozżarzona kopuła Słońca zajmowała już blisko dziesiątą część nieba". (Przekład Feliksa Wermińskiego). Ta niezwykła wizja znajduje dziś swe ostateczne potwierdzenie w obliczeniach, które pozostawiają niewiele wątpliwości co do przyszłych dziejów naszej Dziennej Gwiazdy.

O losach gwiazdy decyduje masa tworzącego ją gazu. To od niej zależą gęstość i temperatura materii we wnętrzu gwiazdy, a tym samym długość najspokojniejszego okresu w jej życiu - gdy gwiazda świeci na koszt reakcji termojądrowych przekształcających wodór w hel. Według obliczeń, przeprowadzonych w 1993 roku przez zespół astronomów pod kierunkiem Amerykanki I.-Juliany Sackmann, w każdej sekundzie 4 miliony ton masy Słońca przeobrażają się w energię. Oznacza to, że choć proces ten trwa już od 4,6 miliarda lat, nie zakończy się wcześniej niż za 6,3 miliarda lat.

Czy wynika stąd jednak, że my, Ziemianie, przez najbliższe miliardy lat możemy się czuć bezpiecznie? Niestety, nie. Choć spalające wodór Słońce zachowuje się spokojnie, nie pozostaje wciąż takie samo. Jego jasność stopniowo wzrasta i wiadomo już, że za mniej więcej miliard lat będzie świeciło 10% intensywniej niż dzisiaj. Wywoła to prawdopodobnie silniejsze parowanie ziemskich zbiorników wody i nasza planeta w dość krótkim czasie zamieni się w olbrzymią szklarnię: temperatura na jej powierzchni przekroczy tysiąc stopni i wszystkie oceany wyparują.

Niewykluczone, że ludzkości uda się wcześniej przenieść na nieco bardziej oddalonego od Słońca Marsa i z perspektywy Czerwonej Planety będziemy przyglądać się zagładzie Ziemi. Z całą pewnością jednak przyszłe pokolenia przeżyją za sprawą ewoluującego Słońca gorące chwile.

Gdy bowiem ostatecznie nasza gwiazda wyczerpie w swym wnętrzu wodorowe paliwo, zacznie się zmieniać znacznie szybciej i na znacznie większą skalę niż przez pierwsze 11 miliardów lat życia. W centrum Słońca będzie tkwiła - jak pestka w brzoskwini - kula helu. Ponieważ nie będą w niej zachodziły reakcje termojądrowe, zacznie się powoli kurczyć pod własnym ciężarem, ogrzewając się coraz bardziej. Niejako dla równowagi zewnętrzne warstwy Słońca zaczną się rozszerzać. To nadymanie się naszej gwiazdy będzie trwało około 1,3 miliarda lat.

W tym czasie energia termojądrowa będzie produkowana w cienkiej warstwie wodoru, otaczającej kurczące się helowe jądro. Nie zapobiegnie to jednak ochłodzeniu się powierzchni, spowodowanemu rozdęciem się Słońca: gdy w końcu jego promień stanie się mniej więcej 160 razy większy niż dzisiaj, temperatura powierzchni spadnie do 3 tysięcy stopni. W ten sposób zakończy się przemiana żółtego karła w czerwonego olbrzyma.

Ziemia i inne znajdujące się blisko naszej gwiazdy planety bardzo na tym ucierpią. Merkury po prostu zostanie "połknięty" przez Słońce i wyparuje. Wenus i Ziemia nie podzielą jego losów, gdyż w tym czasie masa Słońca będzie mniejsza od obecnej - w ciągu miliardów ewolucji wyrzuci przecież ono w przestrzeń kosmiczną znaczne ilości materii - i utrzymywane na swych orbitach słabszą grawitacją planety oddalą się od gwiazdy. Na przykład Ziemia na odległość około 1,7 razy większą niż dziś. Niemniej krążące tuż przy gorącej powierzchni Słońca (3 tysiące stopni to wciąż jednak coś) Wenus i Ziemia pokryją się oceanami płynnych skał. Miejmy nadzieję, że nasi praprawnukowie znajdą sobie schronienie gdzieś w Układzie Słonecznym, może na księżycach Jowisza lub Saturna. Bo spektakl wcale się na tym nie zakończy. Wręcz przeciwnie, zacznie nabierać tempa.

...powiększenie  >>>
Zmiany promienia Słońca od narodzin po przeobrażenie się w białego karła ukazują najważniejsze etapy w historii gwiazdy. Niespokojny żywot rozpocznie się w momencie wypalenia przez Słońce w centrum paliwa wodorowego - stabilnego źródła energii przez blisko 11 miliardów lat. Przekształcenia wewnętrznej struktury gwiazdy będą od tego czasu zachodzić znacznie szybciej: najpierw w skali setek milionów, a później - setek tysięcy lat. Na rysunku zaznaczono również promienie orbit planet ziemskich, łącznie z ich zmianami, wynikającymi z utraty masy przez Słońce. Wg I.-J. Sackmann i in., "The Astrophysical Journal" t. 418 (1993).

Trwające ponad miliard lat rozrastanie się czerwonego olbrzyma zakończy się dość gwałtownym zapaleniem helu zgromadzonego w samym centrum. Rozpocznie się kolejny cykl gwiezdnej alchemii: w temperaturze 100 milionów stopni hel będzie przekształcał się w węgiel i tlen, a proces ten dostarczy Słońcu nowego źródła energii (choć nie doprowadzi do jego pojaśnienia). Uspokoi to nieco naszą gwiazdę, ale nie na długo, gdyż po około 100 milionach lat paliwo helowe w jej centrum się wyczerpie. Nadejdzie czas ostatecznych rozstrzygnięć.

Do tej pory rozległe i bardzo rozrzedzone zewnętrzne warstwy Słońca, niezbyt silnie związane z niedużym, głęboko zatopionym w trzewiach czerwonego olbrzyma jądrem, przy lada okazji uwalniały się spod jego wpływu i uciekały w przestrzeń międzyplanetarną. Pozostając przez miliard lat czerwonym olbrzymem, Słońce mogło stracić w ten sposób nawet czwartą część swej masy. Ale teraz, po ustaniu reakcji termojądrowych, które przekształciły helowe jądro w ogromną bryłę węgla i tlenu, gwiazdą wstrząsają prawdziwe spazmy: to hel próbuje się jeszcze palić w cienkich warstewkach poza jądrem. Próby te są bardzo gwałtowne i powodują, że w ciągu zaledwie 20 milionów lat Słońce odrzuci swe warstwy zewnętrzne i odsłoni swe gorące jądro.

...powiększenie  >>>
Mgławica planetarna NGC6543. Podobny los czeka za kilka miliardów lat nasze Słońce. Fot. HST/NASA.

To już ostatni akt dziejów naszej gwiazdy. Nagie jądro będzie zawierało mniej więcej połowę tej masy, z której uformowało się młode Słońce. Co więcej, swymi rozmiarami Słońce upodobni się do planety, gdyż węglowo-tlenowe jądro skupi się w kuli o średnicy Ziemi. Będzie miało ono bardzo dużą gęstość (łyżeczka tworzącej go materii waży co najmniej pół tony), a temperatura jego powierzchni osiągnie 100 tysięcy stopni. Rozgrzane jądro będzie zatem promieniowało bardzo intensywnie i rozświetlało rozszerzający się obłok, utworzony przez materię odrzuconych wcześniej warstw. W taki sposób narodzi się mgławica planetarna z tkwiącym w jej środku białym karłem, skazanym już tylko na wieczne stygnięcie.

Czy skarlałe Słońce będą jeszcze okrążały planety? Cóż, o ile astronomowie badający życie gwiazd nie mają wielkich wątpliwości, że przedstawiony tutaj scenariusz losów Słońca musi się spełnić, i to dość dokładnie, astronomowie zajmujący się trwałością Układu Słonecznego są znacznie ostrożniejsi w swych proroctwach. Dla nich wciąż prawdziwe pozostają słowa Wellsa: "Dla mnie przyszłość jest jeszcze mroczna i pusta, jest wielką niewiadomą, na którą miejscami tylko rzuca światło niniejsza opowieść Podróżnika".

Jarosław Włodarczyk

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach