Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя? - Евгений Плисов

Когда Солнце достигнет возраста 10,9 млрд лет (6,4 млрд лет от настоящего времени), начнется самое интересное. Водород кончился, гелий пока не пошел в топку, внутренности звезды начинают уплотняться. Горение водорода продолжится только в тонком внешнем слое ядра. Дальнейшее переключение на другие виды топлива будет приводить к тому, что структура ядра начнет напоминать луковицу. Однако, хоть внутри звезда и уплотняется, внешне она расширяется, и Солнце станет в полтора раза больше, чем сейчас, и в 2,2 раза ярче. В следующие 0,7 млрд лет Солнце еще сильнее расширится, до 2,3 раза от современного радиуса, сохраняя почти постоянную светимость, а вот температура упадет с 5500 до 4900 K. В конце этой фазы, достигнув возраста 11,6 млрд лет (через 7 млрд лет от настоящего времени), Солнце станет субгигантом.

Приблизительно через 7,6–7,8 млрд лет, к возрасту 12,2 млрд лет, ядро Солнца разогреется настолько, что повлечет за собой бурное расширение внешних оболочек светила. В результате Солнце станет красным гигантом. В этой фазе радиус Солнца увеличится в 256 раз по сравнению с современным. Расширение звезды приведет к сильному увеличению ее светимости (в 2700 раз) и охлаждению поверхности (до 2650 К). Для Земли это еще более печальные новости. Расширение Солнца в 250 раз означает, что его внешние оболочки достигнут нашей орбиты и поглотят нас. Однако есть исследования, которые пророчат другой сценарий: из-за резкого расширения оболочек Солнце более чем на четверть потеряет в своей массе, выбросив собственное вещество в виде солнечного ветра. Это, а также уменьшившаяся из-за потери массы солнечная гравитация может отодвинуть орбиту Земли дальше и не дать поглотить нашу планету звездой. Впрочем, ветер такой силы в любом случае сорвет атмосферу планеты, оставив лишь раскаленную поверхность. Существуют еще модели, предсказывающие, что из-за замедления вращения Солнца мы упадем на светило гораздо раньше. Даже не знаю, что лучше.

Данная фаза существования Солнца продлится около десяти миллионов лет. Когда температура в ядре достигнет 100 млн К, произойдет гелиевая вспышка и начнется термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. Солнце, получившее новый источник энергии, уменьшится в размере до 9,5 современного значения, то есть сожмется в 25 раз относительно своего расширенного состояния. Спустя 100–110 млн лет запасы гелия подойдут к концу, и Солнце опять станет красным гигантом. Этот период существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость станет превышать современный уровень в 5200 раз, поскольку пара дров в виде гелия все же завалялись в закромах. В таком состоянии Солнце просуществует около 20 млн лет.

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. После того как Солнце пройдет фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка окажется сорванной, и из нее образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из ядра Солнца белый карлик, очень горячий и плотный объект, по размерам сопоставимый с планетой Земля. Изначально этот белый карлик будет иметь температуру поверхности 120 000 К и светимость 3500 солнечных, но в течение многих миллионов и миллиардов лет станет остывать и угасать. Таким образом закончится жизнь нашей звезды, дав начало новым элементам, новым звездам и новым читателям всяких книжек.

Все это случится через миллиарды лет. Мы сейчас находимся в середине цикла и наслаждаемся зрелым состоянием звезды, но давайте вернемся в прошлое и посмотрим, как все развивалось. Наше Солнце только появилось. Вокруг звезды до сих пор есть облако из газа и пыли, которое вращается на солнечной орбите. Вообще после Большого взрыва первая твердая материя представляла собой пыль – крошечные кристаллики вещества. Скорее всего, первая пыль состояла из кристаллитов углерода – графита или алмаза. Частицы были очень мелкие, но, возможно, достаточно большие, чтобы сверкнуть в космосе бриллиантовым блеском. Затем появились другие соединения, например магния, кальция, кислорода и алюминия, которые радуют нас теперь в рубинах и сапфирах.

Итак, газ и пыль вращаются вокруг Солнца, сохраняя единый вращательный момент. Все планеты Солнечной системы вращаются вокруг звезды в едином направлении, так же, как крутилось и облако. Воспламенение Солнца 4,6 млрд лет назад привело к тому, что большая часть пыли вокруг начала нагреваться и спекаться сама с собой. Такая своеобразная доменная печь образовывала вязкие капли, которые мы теперь называем хондры (от греческого «зерно» или «гранула»). До сих пор основная часть летающих булыжников Солнечной системы, порой падающих на нашу планету в виде метеоритов, представляет собой хондриты, пестрые камушки, запечатлевшие в своей структуре период от рождения Солнца до формирования планет. Хондриты, разумеется, обладают массой, а значит, и гравитацией. Более крупные камни притягивают малые, сплавляясь с ними во все более массивные структуры. В итоге появляются совсем крупные тела – планетезимали, растущие как на дрожжах.

Образованию планетезималей также могло способствовать то, что из-за последующего понижения температуры ранее расплавленное железо стало приобретать магнитные свойства. Возможно, хондриты начали налипать на уже сформированные железные или железокаменные образования, набравшие свою массу из-за куда более сильных, чем гравитационные, магнитных сил. В итоге миллиарды таких тел вращались вокруг нашего светила, конкурируя между собой, кто кого раньше съест. Такую же картину вы увидите, если поглядите в очень сильный телескоп в область, называемую Великая туманность Ориона. Ее можно найти, если посмотреть чуть ниже пояса Ориона. Там в гигантском скоплении газа, словно в утробе матери, рождаются новые звезды, и каждая, в свою очередь, укутана в протопланетарный диск из пыли и прочих частиц, словно в пеленки. Каждый такой диск станет когда-то солнечной системой. Может, какие-нибудь существа в далеком космосе видели, как формировался наш протопланетарный диск, и размышляли так же? А может, они до сих пор могут это видеть, если находятся очень далеко, например на расстоянии в 4,5 млрд световых лет, и свет этого процесса только начинает до них доходить? В таком случае они так и не узнают о нашем существовании, свету наших спутников и сигналам радиоисточников слишком долго до них идти. Мы слишком далеко и, соответственно, слишком «давно», как бы странно это ни звучало.

Рано или поздно планетезимали становятся настолько большими, что мы с гордостью сможем называть их планетами. Главное условие такого определения – отсутствие соперников на орбите. Планета должна быть одна, доминантой, победителем. В войне выжило восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Первые четыре планеты – каменные, остальные состоят из газа. Так получилось из-за того, что еще совсем новенькое Солнце начало своим излучением двигать прилежащий газ на дальние рубежи окружающей его области. То есть холодные газовые гиганты, состоящие почти полностью из водорода и гелия, могли войти в состав Солнца, если бы оно не зажглось раньше. Кстати, почему мы назвали их именно «планеты»? Еще в те времена, когда люди только начали профессионально изучать небо, а делали это в основном древние греки, они обнаружили, что есть небесные тела, которые движутся. Поэтому их и прозвали «блуждающими», то есть планетами в переводе. Правда, тогда считалось, что эти вечные странники тоже вращаются вокруг нашей планеты, как и Солнце, да и весь космос.