Смерть с небес

Как говорилось в главе 3, Солнце не может превратиться в сверхновую. Несмотря на то что у него достаточно массы, чтобы синтезировать в ядре гелий из водорода, как это происходит сейчас, и продолжить синтезировать углерод и кислород из гелия, у него просто нет того, что требуется для продолжения последовательности синтеза. В его ядре никогда не будет создано железо, поэтому коллапса ядра, создающего энергию для взрыва сверхновой, не будет.

Так что Солнце умрет не с громом, а со всхлипами. Но всхлипы в масштабах звезды все равно колоссальное событие в человеческих масштабах.

В главе 3 также дается краткое описание того, что произойдет со звездой, когда в ее ядре закончится водород и начнется слияние ядер гелия. Некоторые подробности, не столь важные для обсуждения процесса превращения звезды в сверхновую, были опущены, но, когда мы говорим о стареющем Солнце, эти подробности становятся очень важными. Возможно, вы слышали, что в один прекрасный день Солнце превратится в красного гиганта и поглотит внутренние планеты… но это все равно что сказать, что «Звездные войны — это фильм про мальчишку, который обнаружил, что он круче, чем думал, и в конце концов спасает всех». Интересное кроется в подробностях!

Этапы эволюции Солнца определяются законами физики, а эти законы нерушимы. Они действуют в течение гораздо более длительных промежутков времени, чем те, которые мы уже обсудили, миллиарды лет. Время продолжает идти, хотим мы этого или нет, и мы увидим эти этапы в жизни Солнца… и мы увидим его неизбежную смерть.

Солнце — нормальная звезда

Возраст Солнца: 4,6 млрд лет (сейчас + 0 лет)

Прямо сейчас мы можем считать, что Солнце приблизительно средних лет: его возраст где-то 4,6 млрд лет, и оно проживет как нормальная звезда еще 5 или 6 млрд лет[77]. Сейчас оно стабильно синтезирует гелий из водорода в своем ядре. Этот гелий постепенно опускается в центр Солнца. Условия там такие, что ад покажется Антарктикой: температура более 15 млн °С, а давление примерно в 250 млрд раз выше атмосферного давления на поверхности Земли.

Но даже в таких экстремальных условиях углерод и кислород из гелия синтезироваться не будут. Инертный гелий накапливается в самом центре ядра. Может показаться странным, но вещество в ядре по-прежнему ведет себя как газ и подчиняется тем же законам физики, что и обычный газ. По мере накопления гелия плотность ядра возрастает, а это означает, что также увеличивается температура — сжатый газ нагревается. Это тепло должно куда-то деваться, поэтому оно излучается в верхние слои и дальше наружу из Солнца в виде света.

Этот процесс идет постоянно с того момента, как 4,6 млрд лет назад в ядре Солнца впервые запустился ядерный синтез. Это означает, что все это время, очень медленно, ядро Солнца нагревается по мере того, как в нем накапливается и спрессовывается гелий. Эта энергия поднимается из недр Солнца и излучается с его поверхности, поэтому при разогревании ядра светимость Солнца увеличивается. Сейчас оно примерно на 40 % ярче, чем было в момент запуска реакций ядерного синтеза все те миллиарды лет назад… и будет становиться все ярче и ярче по мере того, как все больше и больше гелия будет сбрасываться в его сердцевину.

Солнце становится ярче

Возраст Солнца: 5,7–8,1 млрд лет (сегодня + 1,1–3,5 млрд лет)

Увеличивающая яркость Солнца приводит к проблемам. На Земле сегодня такая температура, какая есть, именно потому, что планета отсекает небольшое количество излучаемой Солнцем энергии. Но дополнительная энергия от Солнца означает дополнительное тепло, которое будет нагревать Землю. Отслеживая процесс глобального потепления, ученые тщательно изучают последствия роста температуры на окружающую среду Земли. Если бы общая температура Земли увеличилась всего на 5 °C, полярные шапки растаяли бы, вызвав чудовищную экологическую катастрофу.

Нюансы зависимости температуры на Земле от излучаемой Солнцем энергии сложны, но общий эффект заключается в том, что, когда Солнце становится ярче, Земля нагревается[78]. В целом, такой рост яркости происходит достаточно медленно, и жизнь на Земле может адаптироваться к изменениям. Но, когда Солнце станет на 10 % ярче, чем сегодня, температура на Земле увеличится больше, чем на те критические 5 °C. Последствия для окружающей среды будут очень серьезными. Когда ледяные шапки растают, прибрежные регионы на всех континентах затопит. Экваториальные области станут слишком жаркими, и жить там будет сложно, впрочем, такие места, как Гренландия и даже Антарктика, станут теплее[79].