Огонь вместо неба. Ученый Артем Юров рассказал, как и когда погаснет Солнце

Холод, голод и вымирание человечества — такие картины рисуют многие писатели в апокалиптических рассказах, связанных с естественным угасанием Солнца. Так ли все плохо на самом деле, есть ли надежда или все гораздо хуже, разбирался корреспондент РИА Новости вместе с ученым Балтийского федерального университета — руководителем Института высоких технологий, доктором физико-математических наук, профессором Артемом Юровым.

— Как работает светило?

— Солнце светит уже почти пять миллиардов лет. «Дровами» для этого благословенного для нас костра служит водород. Само Солнце обладает огромной массой, создающей силу, стремящуюся сжать, «схлопнуть», нашу звезду и это бы произошло очень быстро. Если бы не пылающая водородная топка в центре Солнца. Температура там достигает 15 миллионов градусов, а уже при дести — законы физики включают могучую машину термоядерной реакции: ядра атомов водорода сливаются друг с другом и превращаются в ядра гелия.

Если сложить массы двух ядер водорода, то окажется, что суммарно это больше, чем масса возникающего ядра гелия. Куда же исчезает масса? Она идет на выделение энергии, которая равна этому дефекту — массу умножить на квадрат скорости света. Я где-то читал, что формула E=mc^2 уникальна, в том смысле, что это единственная формула, которую знают или узнают ВСЕ!

Разумеется, кроме гелия возникают и другие ядра — внутри Солнца протекает довольно сложная «ядерная химия», но в качестве первого приближения нам хватит водорода и гелия.

— Когда начнется «конец света»?

— Эта мирная картина равновесия двух сил — гравитации, стремящейся сжать, и давления термоядерной топки, стремящейся «распереть» — продержится еще около пяти миллиардов лет, но потом начнутся грандиозные, немыслимо эффектные и смертоносные для людей (если они тогда еще будут) процессы. 

Некоторые воображают, что Солнце просто погаснет. В серии, на мой вкус, замечательных книг, написанных Джеком Вэнсом в середине прошлого века, описан поразительный мир далекого будущего. Когда Солнце вот-вот погаснет и под его холодным красным светом развернутся удивительные, даже не фантастические, а скорее фэнтэзийные истории. А в 2009 году писатели поклонники Вэнса выпустили сборник рассказов — сиквелов, под названием «Песни умирающей Земли». Рекомендую!  Но там Солнце греет (хотя и прохладно) и светит (хотя и тускловато-красновато).

А вот в «Ночной Земле» Уильяма Ходжсона описывается Земля, после того, как Солнце вообще погасло. Жуткая, даже кошмарная книжка, пугающая самого Лавкрафта и опубликованная аж в 1912 году!

— Это в книгах, а на деле?

— Реальность будет гораздо страшнее и эффектнее. Через пять миллиардов лет практически весь водород в ядре Солнца будет вытеснен новообразованным гелием, потому последний плотнее. Водорода в звезде остается полным-полно. Но не в центре. А в областях вокруг, где температура пониже. Это приводит к тому, что жар и главное — давление идущие от центра, начнут слабеть. «Ага» — скажете вы, значит Солнце начнет угасать, как у Джека Вэнса? Не так все просто.

Падение распирающего изнутри давление знаменует то, что сжимающая гравитация наконец-то начала брать верх и Солнце начнет сжиматься и через некоторое время, его температура резко поднимется. В результате, когда температура в тонкой водородной оболочке, облипающей гелиевое ядро, достигнет десяти миллионов градусов, опять запуститься термоядерная машина по превращению водорода в гелий и выделении тепла. Старый костер опять вспыхнет.

Помните — все это горит теперь не в ядре, а в тонком слое вокруг водорода. В результате произойдет не только чрезвычайно интенсивная реакция, но и резкий рост давления, который приведет к распуханию Солнца. Гигантское Красное Солнце на целый небосвод! Вот это зрелище! По мне — это куда круче романтичного и такого изящного мира Вэнса и ночного хоррора полного ледяных чудовищ мира Ходжсона.   

— Что станет с планетами рядом с Солнцем?

— Меркурий точно окажется внутри косматого распухшего красного чудовища, в котором с трудом можно будет узнать Солнце. Венера, по расчетам, — на грани. До Земли вероятно Солнце не дойдет, но этого и не надо: океаны все испарятся, атмосфера улетучиться. Все будет залито лавой…

Короче средняя температура на Земле составит несколько тысяч градусов. Огненный ад, с феерическим красным Солнцем на все небо. Так что климатические условия на Земле в этот период будут исключать жизнь, если конечно вы не мифическая саламандра.

Вы можете спросить, а почему гелий в ядре не будет «термоядерно гореть» вместо водорода? Тогда бы Солнце могло избежать всех этих гигантских и смертоносных для нас метаморфоз? Тут дело в температуре. Гелиевый термояд требует не десять миллионов, а сто миллионов. В десять раз больше чем водородный. Такая температура, в конце концов, будет достигнута внутри красного распухшего Солнца: во время горения водорода, более плотный гелий будет стекать к центу. Приводя к растущему сжатию ядра, которое при этом будет все более и более разогреваться, до тех пор, пока «градусник» не покажет сто миллионов. Произойдет эффектная вспышка, знаменующая запуск гелиевой термоядерной машины, после чего Солнце сожмется и станет поспокойнее. Хотя, вряд ли будет кому полюбоваться этим зрелищем.

Кстати, это спокойное горение будет протекать не десять миллиардов лет, а куда быстрее — около сто миллионов лет. Понимаете, почему? Очевидно, реакция, идущая при ста миллионов градусов, протекает гораздо быстрее реакции, идущей при десяти. Так что гелий вытеснят новые и более тяжелые ядра углерода и кислорода. Для их «горения» нужно 600 миллионов градусов.

Поэтому история повторится — температура вновь достигнет сто миллионов в тонком, уже гелиевом слое вокруг кислородно-углеродного ядра, и машина запуститься вновь. Но новых циклов не будет — масса Солнца маловата для продолжения этого шоу с зажиганием углеродо-кислородного термояда. Сжатие продолжится и в итоге Солнце станет белым карликом — белой, невероятно плотной звездой, размером с Землю. И вот далее начнется процесс остывания и угасания. Какое-то время Солнце будет выглядеть подобно нашей Луне, а потом на многострадальной Земле воцарится ночь. Но вряд там будет кто-то, ибо вряд ли этот «кто-то», сможет пережить все вышеописанные огненные катаклизмы!

— Есть ли шанс у человечества?

Я надеюсь, что задолго до того люди воспользуются единственным шансом и улетят подальше. Выход в космос и освоение дальних планет — вот, по-видимому, единственный способ выживания человеческой цивилизации. 

При этом начать можно с Марса, потому что распухающее красное Солнце не доберется до Марса и более того, может даже создать на несколько миллиардов лет на Марсе вполне нормальные и теплые условия. Так что стремление Илона Маска начать марсианскую колонизацию можно и нужно приветствовать — это на самом деле вопрос выживания рода людского в далеком Будущем!