Часть 12. О будущем солнца
Сейчас наше Солнце обычная звезда в ядре которой происходит синтез гелия из водорода, что служит источником ее энергии. Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 000 000 тонн водорода, производя при этом примерно 4 000 000 тонн гелия. Сопоставляя такую скорость с массой Солнца, возникает вопрос: как долго просуществует наше светило? По подсчетам ученых стабильное состояние Солнца, при котором оно находиться на главной последовательности будет длиться еще около 5 млрд. лет. Что же ждет солнце после? Для лучшего понимания этого вопроса ознакомимся для начала с тем, что такое диаграмма Герцшпрунга – Рессела (зависимость спектр – светимость). В начале XX века два астронома Герцшпрунг и Рессел установили, что между спектральным классом то есть температурой звезды и ее светимостью существует зависимость L = R5.2. Эту зависимость можно представить в виде графика, отложив по одной его оси абсолютные звездные величины или светимость, а по другой спектральный класс или температуру. Положение звезды на графике будет определятся ее физической природой и стадией эволюции. Переходя от одной стадии эволюции к другой звезда меняет свое положение на графике. Приблизительный вид главной последовательности представлении на рисунке (см. рисунок). Линиями на диаграмме показаны классы светимости.
- I – сверхгиганты; эти звезды занимают верхнюю часть диаграммы.
- II – яркие гиганты.
- III – гиганты.
- IV – субгиганты. Последние три класса расположены между областью сверхгигантов и главной последовательности.
- V – звезды главной последовательности.
- VI – яркие субкарлики. Образуют последовательность, параллельную главной и проходящая ниже ее примерно на две звездные величины начиная от класса А5 вправо.
- VII – белые карлики. Звезды обладающие весьма малой светимостью.
Итак, представим, что прошло пять миллиардов лет и в ядре Солнца иссякнет весь водород. Его температура и объём будут постепенно возрастать по мере того, как водород будет сгорать. При выгорании водорода радиус и масса ядра уменьшатся. Реакция превращения водорода в гелий продолжает идти только на внешней границе ядра. При этом ядро сожмется, а плотность и температура в ядре возрастет, увеличивается светимость и радиус звезды. При этом процессе на диаграмме спектр – светимость звезда сходит с главной последовательности в область красных гигантов. На этой стадии в ядре звезды начинает происходить синтез гелия в углерод и более тяжёлых веществ так как температура, а следовательно скорость движения частиц и плотность столь велики, что они теперь способны преодолеть силу отталкивания ядер друг от друга. Следует отметить, что с увеличением порядкового номера элемента в периодической системе Д. И. Менделеева сила отталкивания возрастает, и для ее преодоления и начала ядерного синтеза необходимы все большие температуры. Для синтеза углерода требуется температура 1,5·108 К. Когда водород на границе ядра и гелий в само ядре иссякнут, оболочка звезды расширяется, Солнце будет в три раза больше, чем теперь. Все океаны на Земле выкипят. Умирающее Солнце поглотит Землю и превратит твёрдую породу в расплавленную лаву. Его наружные слои не могут удерживаться силой гравитации, и она начинает отделяться. Звезда теряет вещество, и масса ее уменьшается. Скорее всего, Солнце, сбросит свою оболочку довольно быстро и процесс примет характер взрыва. В конечном счёте Солнце остынет, превратившись в быстровращающееся шар ядерных отходов, так называемый белый карлик или нейтронную звезду с очень плотным веществом и огромной массой, окруженный планетарной туманностью, которая состоит из вещества оболочки. Крайне быстрое вращение обуславливается передачей момента вращения при уменьшении радиуса тела. Для более простого понимания вспомните, когда фигурист начинает, вращается с кокой-то скоростью вокруг себя с широко распростертыми руками, а потом резко прижимает руки к себе, скорость его вращения резко возрастает. Так происходит и у звезд.
