Od začátku lidské historie lidé pochopili, že Slunce je ústřední součástí života, jak jej známe. Důkazem toho je nespočet mytologických a kosmologických systémů po celém světě. Ale jak jsme to pochopili, dozvěděli jsme se, že Slunce je tady dlouho před námi a bude tady dlouho poté, co jsme pryč. Když se naše Slunce vytvořilo zhruba před 4,6 miliardami let, začalo se jeho životem zhruba 40 milionů let před tím, než se naše Země utvořila.
Od té doby je Slunce v takzvané hlavní sekvenci, kde jaderná fúze ve svém jádru způsobuje, že vyzařuje energii a světlo a udržuje nás zde na Zemi vyživovanou. Bude to trvat dalších 4,5 - 5,5 miliardy let, v tomto okamžiku dojde k vyčerpání zásobování vodíkem a heliem a provedením některých závažných změn. Za předpokladu, že lidstvo je stále naživu a v tuto chvíli volá Zemi domů, možná budeme chtít zvážit cestu ven!
Narození našeho slunce:
Převládající teorie o tom, jak se naše Slunce a Sluneční soustava utvořila, se nazývá Nebulární teorie, která uvádí, že Slunce a všechny planety začaly před miliardami let jako obrovský oblak molekulárního plynu a prachu. Poté, přibližně před 4,57 miliardami let, tento mrak zažil gravitační kolaps ve svém středu, kde cokoli od přecházející hvězdy k rázové vlně způsobené supernovovou spustilo proces, který vedl k narození našeho Slunce.
V zásadě k tomu došlo poté, co se do hustších oblastí začaly shromažďovat kapsy prachu a plynu. Když tyto oblasti přitahovaly stále více hmoty, zachování hybnosti způsobilo, že se začaly otáčet, zatímco zvyšující se tlak způsoboval, že se zahřívaly. Většina materiálu skončila ve středu koule, zatímco zbytek hmoty byl zploštěn do velkého disku, který kolem něj kroužil.
Míč ve středu by nakonec tvořil Slunce, zatímco disk materiálu by tvořil planety. Slunce pak strávilo dalších 100 000 let jako kolabující protostar, než teplota a tlaky v interiéru vyvolaly fúzi v jeho jádru. Slunce začalo jako hvězda T Tauri - divoce aktivní hvězda, která vystřelila intenzivní sluneční vítr. A jen o několik milionů let později se usadil do své současné podoby.
Hlavní sekvence:
Za posledních 4,57 miliard let (dát nebo vzít den nebo dva), Slunce bylo v hlavní sekvenci svého života. Toto je charakterizováno procesem, při kterém se vodíkové palivo pod obrovským tlakem a teplotami ve svém jádru přeměňuje na helium. Kromě změny vlastností jeho podstatných látek tento proces také produkuje obrovské množství energie. Všichni řekli, každou sekundu, 600 miliónů tun hmoty je přeměněno na neutrinos, sluneční záření a zhruba 4 x 1027 Watt energie.
Tento proces samozřejmě nemůže trvat věčně, protože je závislý na přítomnosti hmoty, která je pravidelně konzumována. Jak čas pokračuje a více vodíku se přeměňuje na helium, jádro se bude i nadále zmenšovat, což umožní vnějším vrstvám Slunce pohybovat se blíže ke středu a zažít silnější gravitační sílu.
To bude vyvíjet větší tlak na jádro, což je odolné výsledným zvýšením rychlosti, při které dochází k fúzi. V podstatě to znamená, že jak Slunce ve svém jádru nadále vynakládá vodík, proces fúze se zrychluje a výstup Slunce se zvyšuje. V současné době to vede ke zvýšení jasu o 1% každých 100 milionů let a ke zvýšení o 30% během posledních 4,5 miliard let.
Asi za 1,1 miliardy let bude Slunce o 10% jasnější než dnes. Toto zvýšení svítivosti bude také znamenat zvýšení tepelné energie, které absorbuje zemská atmosféra. Tím se spustí útěk skleníkového efektu, který je podobný tomu, co změnilo Venuši na hroznou skleník, jakým je dnes.
Za 3,5 miliardy let bude Slunce o 40% jasnější, než je nyní, což způsobí, že se oceány budou vařit, ledové čepice se nataví a veškerá vodní pára v atmosféře bude ztracena do vesmíru. Za těchto podmínek život, jak víme, nebude schopen přežít kdekoli na povrchu a planeta Země bude plně transformována do jiného horkého suchého světa, stejně jako Venuše.
Fáze červeného obra:
Za 5,4 miliardy let vstoupí Slunce do fáze, která se nazývá Red Giant jeho vývoje. To začne, jakmile bude veškerý vodík vyčerpán v jádru a inertní heliový popel, který se zde vytvoří, se stane nestabilní a zhroutí se pod svou vlastní hmotností. To způsobí, že se jádro zahřeje a zhoustne, což způsobí, že se Slunce zvětší.
Vypočítává se, že rozšiřující se Slunce doroste dostatečně velké, aby obsáhlo oběžné dráhy Merkuru, Venuše a možná i Země. I kdyby Země přežila, byla spotřebována, její nová blízkost k intenzivnímu teplu tohoto rudého slunce by spálila naši planetu a znemožnila život přežít. Astronomové však poznamenali, že s rozšiřováním Slunce se pravděpodobně změní i oběžná dráha planety.
Když Slunce dosáhne tohoto pozdního stádia ve svém hvězdném vývoji, ztratí obrovské množství hmoty díky silným hvězdným větrům. V podstatě, jak roste, ztrácí hmotu a způsobuje to, že se planety stočí směrem ven. Otázkou tedy je, bude rozšiřující se Slunce předjíždět planety, které se točí směrem ven, nebo unikne Země (a možná i Venuše) jejímu uchopení?
K.-P Schroder a Robert Cannon Smith jsou dva vědci, kteří se touto otázkou zabývali. Ve výzkumném článku nazvaném „Vzdálená budoucnost Slunce a Země se vzbouřila“Který se objevil v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, provedli výpočty s nejnovějšími modely hvězdné evoluce.
Podle Schrodera a Smitha, když se Slunce stane červenou obří hvězdou za 7,59 miliard let, začne rychle klesat. V době, kdy dosáhne svého největšího poloměru, 256násobku své aktuální velikosti, bude klesat pouze na 67% své současné hmotnosti. Když se Slunce začne rozšiřovat, učiní tak rychle a za pouhých 5 miliónů let zametá vnitřní sluneční soustavou.
Poté vstoupí do své relativně krátké (130 miliónů let) fáze spalování helia, kdy se rozšíří kolem orbity Merkuru a poté Venuše. Než se přiblíží k Zemi, prohraje 4,9 x 1020 tuny hmoty každý rok (8% hmotnosti Země).
Ale přežije Země ?:
Nyní je to situace, kdy se věci stávají trochu „dobrou zprávou / špatnou zprávou“. Špatnou zprávou je podle Schrodera a Smithe, že Země NEPŘESTA expanzi Slunce. Přestože se Země mohla rozšířit na oběžné dráze o 50% vzdálenější, než kde je dnes (1,5 AU), šanci nedostane. Rozšiřující se Slunce pohltí Zemi těsně předtím, než dosáhne vrcholu červené obří fáze, a Slunce by ještě mělo růst dalších 0,25 AU a 500 000 let.
Jakmile bude uvnitř sluneční atmosféry, Země se srazí s částicemi plynu. Jeho orbita se rozpadne a bude točit dovnitř. Pokud by Země byla právě teď o něco dále od Slunce, v 1,15 AU, mohla by přežít expanzní fázi. Kdybychom mohli tlačit naši planetu do této vzdálenosti, také bychom byli v podnikání. Taková řeč je však v současné době zcela spekulativní a v oblasti sci-fi.
A nyní za dobrou zprávu. Dlouho předtím, než naše Slunce vstoupí do fáze Červeného obra, jeho obyvatelná zóna (jak ji známe) bude pryč. Astronomové odhadují, že se tato zóna rozšíří kolem orbity Země za asi miliardu let. Vytápějící Slunce vypařuje oceány Země pryč a sluneční záření bude odpalovat vodík z vody. Země už nikdy nebude mít oceány a nakonec se roztaví.
Jo, to je dobrá zpráva ... tak nějak. Výhodou je, že můžeme s jistotou říci, že lidstvo bude nuceno opustit hnízdo dlouho předtím, než ho pohltí slunce. A vzhledem k tomu, že jednáme s časovými osami, která jsou daleko za čímkoli, s čím se můžeme skutečně vyrovnat, nemůžeme si být jisti, že nás nějaká jiná kataklyzmatická událost nebude dříve nárokovat, nebo že jsme se nedostali daleko za naši současnou vývojová fáze.
Zajímavou vedlejší výhodou bude to, jak měnící se hranice obytné zóny našeho Slunce změní také Sluneční soustavu. Zatímco Země, za pouhých 1,5 AU, již nebude v obývatelné zóně Slunce, bude velká část vnější sluneční soustavy. Tato nová obyvatelná zóna se bude rozprostírat od 49,4 AU do 71,4 AU - dobře do Kuiperova pásu - což znamená, že se dříve roztají ledové světy a tekutá voda bude přítomna mimo oběžnou dráhu Pluta.
Možná bude Eris naším novým domovským světem, trpasličí planeta Pluto bude nová Venuše a Haumeau, Makemake a zbytek bude vnější „sluneční soustavou“. Ale to, co je asi nejvíc fascinující, je to, jak jsou lidé v pokušení ptát se „bude to stále tady v budoucnosti“, zejména když tato budoucnost bude za miliardy let.
Něco, co nám přišlo, a co bude tady, když jsme pryč, nás stále fascinují. A když se jedná o věci, jako je naše Slunce, Země a známý vesmír, je to naprosto nezbytné. Naše existence byla ve srovnání s kosmem zábleskem v pánvi a jak dlouho vydržíme, zůstává otevřenou otázkou.
Zde jsme na Space Magazine napsali mnoho zajímavých článků o Slunci. Tady je jaká je barva slunce? Jaký druh hvězdy je slunce? Jak slunce produkuje energii? A mohli bychom Terraform Slunce?
Astronomie Cast má také několik zajímavých epizod na toto téma. Podívejte se na ně - epizoda 30: Slunce, skvrny a vše, Epizoda 108: Život slunce, Epizoda 238: Solární aktivita.
Další informace naleznete v příručce NASA Solar System Guide.
