I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ ЗВЕЗДЫ СОЛНЦЕ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение 3
Глава 1. Цикл жизни звезды 5
Глава 2. Расчёт увеличения диаметра Солнца на стадии
Красного гиганта 7
Заключение 9
Библиография 11
Введение
С древних времён человечество боялось «конца света» или апокалипсиса. Этим пользовались многочисленные шарлатаны и предсказатели, запугивая людей близкой катастрофой и неплохо на этом зарабатывая.
По некоторым данным, первое предсказание о конце света, которое сохранилось в истории, было сделано римлянами еще в 7-м веке до нашей эры. Многие жители древнего Рима опасались, что город будет разрушен на 120-ю годовщину его основания, в 634-м году до нашей эры, из-за того что основателю Рима – Ромулу явились 12 орлов. Но, как нам известно, Рим был разграблен варварами только через 800 лет в 410 году, причём население в основном не пострадало, а сам город стоит и поныне.
Вторым устойчивым мифом о конце света является предсказание, что второе пришествие Иисуса Христа знаменует конец света. Некоторые полагали, что Христос должен прийти в 1000 году, некоторые, что в 1033-ом. Когда же это пророчество не сбылось, дату отодвинули на 2000 год, а теперь и на 2033 (+ 2000 лет после смерти Иисуса Христа).
Также популярно было ждать конца света 2012 году в связи с тем, что календарь племени Майя был рассчитан только до 2012-го года от Рождества Христова. Много простаков, поверивших в это предсказание, раздали всё своё имущество или наоборот потратили всё на строительство бункеров-убежищ.
С научной же точки зрения, «конец света» или гибель всего живого может наступить по нескольким объективным причинам. Среди них: мировая война, пандемия (всемирная эпидемия), голод, всемирное потепление или ледниковый период и еще несколько более экзотических вариантов.
Но все эти события гипотетические и, надеемся, они никогда не произойдут.
Но есть одна 100% причина гибели всего живого на Земле – это Солнце…
Что такое Солнце? Солнце это типичная звезда спектрального класса G, ближайшая к нашей планете. Оно даёт свет и тепло, благодаря которым на нашей планете есть жизнь[1].
А что такое звезда? Звезда это огромный шар, состоящий из раскалённых газов. Внутри у него идут термоядерные реакции, а наружу испускается излучения: свет, тепло, магнитные и радиоволны. У звёзд, как и у всего во вселенной есть начало и конец, рождение и угасание[1].
Частые упоминания о гибели Земли в ближайшее время и послужило причиной разобраться в этом вопросе и просчитать время, в течение которого будет существовать жизнь на Земле благодаря солнечной энергии.
Цель работы – изучить жизненный цикл звезды Солнце.
Задачи:
-
Изучить и проанализировать литературу по теме исследования;
-
Определить стадию жизненного цикла Солнца;
-
Определить время перехода Солнца в следующую стадию существования;
-
Просчитать какие изменения произойдут в солнечной системе в момент перехода Солнца в следующую стадию.
Глава 1.Цикл жизни звезды
Вселенная состоит из галактик, галактики - из звёздных систем, звёздные системы - из звёзд и планет, обращающихся вокруг них. На одной из таких планет мы с вами сейчас и живём.
Сколько существует вселенная - доподлинно неизвестно, но о возрасте галактики Млечный путь учёные говорят с уверенностью: 13-15 миллиардов лет [2].
Примерно 4,7 миллиарда лет (4 700 000 000) назад начала свою жизнь звезда по имени Солнце. Сначала как облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения и принимающее форму шара. При сжатии энергия гравитации переходила в тепло и температура возрастала. Когда температура достигла 15—20 миллионов градусов, начались термоядерные реакции и этот вселенский объект стал полноценной звездой. Началась первая и самая долгая стадия жизни звезды – солнечная, когда в звезде в результате термоядерной реакции сгорает водород и испускается излучение, благодаря которому и существует жизнь на планете Земля [1].
Рис. 1. Жизненный цикл Солнца
По прошествии некоторого времени Солнце истратит свои водородные ресурсы и начнётся термоядерная реакция нового типа, где топливом будет являться гелий.
Возобновившееся на новом топливе термоядерное «горение» вещества станет причиной чудовищного расширения звезды. Звезда «распухнет» и её размер серьёзно увеличится, в 1 000 раз[2]. Так звезда Солнце перейдёт в стадию Красного гиганта (рис. 1). Что же при этом произойдёт с планетами Солнечной системы, поглотит ли этот новый огромный космический объект только самую ближнюю к Солнцу планету Меркурий или все планеты солнечной системы? Мы рассчитаем и узнаем чуть позже, в главе 2.
Фаза горения гелия будет продолжаться еще нескольких миллионов лет, по прошествии которых Солнце истратит и весь свой гелий, сожмётся, перейдя в стадию Белого карлика, размером с сегодняшнее Солнце, только в 100 раз тяжелее, чем сейчас и далее окончательно остынет, перестав давать и жизнь всей солнечной системе[8].
Рис. 2. Жизненный цикл Солнца с временной шкалой
Водородного топлива у нашего светила осталось еще примерно на 5 миллиардов лет (рис.2), после чего Солнце начнёт сжигать гелий и перейдёт в фазу Красного гиганта. Эта стадия продлится ещё примерно 2 миллиарда лет [8].Итого – все 7 миллиардов!
Таким образом, всем землянам до 5 000 002 016 года можно абсолютно не беспокоиться о солнечном свете и тепле. Но остался вопрос расширения Солнца в период превращения его в Красного гиганта.
Глава 2.Расчёт увеличения диаметра Солнца на стадии Красного гиганта
Мы уже узнали, что примерно через 5 миллиардов лет Солнце превратится в Красного гиганта – звезду много большего диаметра, а ведь при этом может пострадать не только ближний к Солнцу Меркурий, но и планета Земля! Давайте точно рассчитаем увеличение диаметра Солнца и поймём, стоит ли опасаться этого перехода или можно спокойно рассчитывать еще на 7 миллиардов лет света и тепла.
Наши крупные меры длины, достаточные для измерения расстояния на Земле – километр, морская миля (1 852 м=1,852 км) и географическая миля (равная 4 морским) - оказываются слишком малы для измерений небесных расстояний. Мерить ими небесные расстояния также неудобно, как измерять миллиметрами длину железной дороги. Расстояние, например, от Юпитера до Солнца составляет 780 миллионов километров [1].
Чтобы не иметь дела с длинными рядами нулей, в астрономии используют более крупные единицы длины.
И мы для расчета размера Солнца в момент перехода в состояние Красного гиганта, будем использовать величину расстояния, используемую в астрономии в пределах Солнечной системы.
Это величина называется астрономической единицей, или а.е., она равна среднему расстоянию от Земли до Солнца - 149 600 000 км[1].
В таких единицах расстояние
от Меркурия до Солнца – 0,387 а.е.
от Земли до Солнца – 1 а.е.
от Марса до Солнца – 1,5 а.е.
от Юпитера до Солнца – 5,2 а.е.
от Сатурна до Солнца – 9,54 а.е.
Произведем расчет размера Солнца в состоянии Красного гиганта:
- в настоящее время диаметр Солнца составляет 1 392 000 км и оно находится на стадии относительно спокойной активности;
- при переходе в состояние Красного гиганта, её диаметр увеличится в 1 000 раз и составит:
1 392 000 000 км = 9,3 а.е.
Соответственно, радиус светила станет равен 4,65 а.е.
Из этих расчетов видно, что в момент перехода Солнце в новое состояние, оно поглотит в себе все планеты земной группы (Меркурий, Венеру, Землю и Марс).
Заключение
Таким образом, проведя вычисления, мы убедились в том, что жизни на Земле со стороны Солнца глобально ничего не будет угрожать ближайшие 5 миллиардов лет. Затем наше светило, увеличившееся в 1000 раз в результате превращения в звезду Красный гигант, поглотит все планеты земной группы, включая Землю (рис.3 и рис.4).
Рис.3. Вид Солнечной системы в нынешнее время
Рис.4. Вид Солнечной системы в 5 002 016 году (прогноз)
Остаётся надеяться, что учёные будущего сумеют избежать этой катастрофы. Например, можно заправить Солнце дополнительным водородом, собранном на просторах бескрайнего космоса или превратив Землю в космический корабль отправиться в другие галактики, к другим Солнцам!
Библиография
-
Перельман Я.И. Большая энциклопедия занимательных наук. - М.: АСТ Москва, 2015. – 239 с.
-
Хокинг С. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр. - М.: Амфора, 2008. – 231 с.
-
www.astronomy.ru
-
www.contenton.ru
-
Jesse Russell. Солнце. 2012. www.dic.academic.ru
-
www.rome-history.info
-
www.ru.wikipedia.org
-
www.sistemasolnca.ru
-
www.solarsystemscope.com