Что будет, если Солнце исчезнет: через неделю, год и миллион лет
Солнце отвечает за передачу энергии нашей планете последние 4,5 млрд лет. Эта энергия позволяла жизни на Земле процветать большую часть ее истории. «Хайтек» рассказывает, каковы будут краткосрочные и долгосрочные последствия для Земли, если Солнце внезапно исчезнет.
Читайте «Хайтек» в
В то же время огромная энергия Солнца нагревает планету ровно настолько, чтобы поверхность Земли была подходящей температуры для существования жидкой воды — катализатора жизни. Но что произойдет, если мы лишимся нашей звезды? Что мы почувствуем и увидим? Вопрос, который на первый взгляд может показаться глупым, на самом деле был частью важного мысленного эксперимента для Альберта Эйнштейна.
Люди бы поняли не сразу
До того, как Эйнштейн занялся проблемой гравитации, ученые подозревали — но не доказали — что гравитация действует мгновенно. Если бы это было правдой, то первое, что произошло бы, когда Солнце исчезло — Земля вместе со всеми другими планетами просто бы улетела в космос.
С другой стороны, свет не является мгновенным явлением: он движется со скоростью примерно 300 млн м/c и расстояние от Солнца до Земли достигает примерно за 8 минут. Согласно Русскому Географическому сообществу, еще восемь минут после того, как оно исчезнет, мы равно будем видеть его на небе. Итак, если допустить, что скорость света постоянна, а гравитации — нет, то мы почувствуем исчезновение Солнца раньше, чем увидим его.
Но, как показал Эйнштейн в своей общей теории относительности, которую он представил в 1915 году, сила гравитации не является мгновенной. Фактически, скорость гравитации равна скорости света. Следовательно, если Солнце исчезнет, мы восемь минут будем оставаться в неведении, что лишились своей звезды.
Планета просто улетит
Прямо сейчас Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 108 000 км/ч. Когда Солнце исчезнет и его гравитационное притяжение исчезнет, скорость Земли останется прежней. Чтобы понять почему, можно представить, как человек привязывает камень к концу веревки, вращает ей по кругу над головой, а затем отпускает. Камень будет лететь от изначальной точки по прямой линии и точно так же Земля летела бы по прямой от того места в космосе, где раньше было Солнце.
Если она не столкнется с другими планетами, астероидами или кометами, ей потребуется около 43 000 лет, чтобы преодолеть расстояние в 4,3 световых года до ближайшей звезды, Альфы Центавра. Через миллиард лет Земля сможет преодолеть 100 000 световых лет, или длину всей галактики Млечный Путь. Возможно, за время этого путешествия, нашу крошечную планету подхватит и вытащит на орбиту другая звезда или, возможно, черная дыра? В Млечном Пути находится около 100 млрд звезд и до миллиарда черных дыр.
Вечная темнота и замерзание планеты
Однако когда Солнце исчезнет, мы не останемся в полной и кромешной тьме. Звезды по-прежнему будут сиять, и электричество никуда не денется еще некоторое время. Но без солнечного света фотосинтез — процесс, с помощью которого растения питаются — остановился бы через 8 минут после того, как звезда исчезнет с неба. Так, большинство небольших растений без света погибнет в течение нескольких дней, но проблема даже не в этом: средняя температура поверхности Земли упадет до 0 ℃ спустя неделю, а затем до –100 ℃ уже к концу первого года. В таких условиях прожить очень сложно, что может привести к величайшему вымиранию в истории Земли. Это подтверждает и проведенное ранее исследование.
Ученые из Калифорнийского университета под руководством Александра Поля проверили известную гипотезу, согласно которой причиной первого массового вымирания в истории Земли, случившегося в позднем ордовикском периоде, стала аноксия — недостаточное насыщение кислородом морских глубин. После изучения геохимических показателей морских отложений и моделирования механизма реорганизации глобальной циркуляции океана ученые пришли к выводу, что аноксия не могла быть единственной причиной вымирания и сама, скорее всего, была следствием более глобальных процессов, связанных с общим похолоданием.
Как пишет The Huffington Post со ссылкой на Майкла Стивенса, одного из ведущих популяризаторов науки и образования в мире, все это время океаны Земли становились бы все холоднее и в конечном итоге замерзли, превращая планету в ледяной мир. Но, как и в глубоких озерах зимой, замерзнет только поверхность, оставив под собой жидкий океан. Из-за экстремальных температур, паники и краха цивилизации большая часть человеческого населения будет уничтожена. Те немногие, кто выживет, должны будут мигрировать ближе к центру Земли — единственное убежище для людей будет рядом с гидротермальными источниками срединно-океанических хребтов (также они известны как «черные курильщики»). Это действующие на дне океанов многочисленные источники, приуроченные к осевым частям срединно-океанических хребтов. Из них в воду поступает высокоминерализованная горячая вода под давлением в сотни атмосфер. Простыми словами, эти жерла излучают тепло, исходящее из центра Земли.
Жизнь на Земле будет процветать миллиарды лет
Такой образ жизни был бы очень мрачным и одиноким, и трудно сказать, долго ли продержатся ли люди в таких условиях. С другой стороны, живые организмы, которые обитают живут вокруг источников, могли бы выжить в течение миллиардов лет после исчезновения Солнца. Все потому, что этим животным для жизни не нужен его свет. Вместо этого они получают пищу и энергию из тепла, которое исходящего из этих геотермальных источников. Согласно одной из теорий, жизнь на планете зародилась как раз рядом с ними.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Astronomy, Земля в виде ледяного шара напоминала бы некоторые из лун вокруг Юпитера, на которых, как подозревают астробиологи, все же могут жить бактерии. В конце концов, Земля замерзнет, и превратится в твердый, замороженный кусок скальной породы, плывущий в космосе, но этого не произойдет в течение миллионов лет — наша планета достигнет стабильной отметки –400 ℃, температуры, при которой тепло, излучаемое ядром планеты, будет равно теплу, которое Земля излучает в космос.
Мы зависим от Солнца больше, чем кажется
Уже не раз доказано, что люди приспосабливаются к разным условиям. Однако справится ли человечество с тем, что погаснет Солнце? Эволюционировав, люди научились создавать другие источники света, на некоторое время их будет вполне достаточно. Но людей ждет холод, отсутствие натуральной пищи, отсутствия в воздухе кислорода, возможность столкновения с другой планетой. А самая страшное — паника и борьба за ресурсы. Проанализировав, что будет с Землей после исчезновения Солнца, можно понять и оценить, как звезда влияет на нашу жизнь ежесекундно.
Что случится с нашей планетой, если Солнце исчезнет?
Древние народы почитали Солнце как высшее божество и источник жизни на Земле. Действительно, благодаря ему на нашей планете поддерживается температура, комфортная для существования жизни. Растения, животные, человек — все зависят от Солнца.
Может ли жизнь на планете существовать без нашего светила и сколько это сможет продолжаться? Разберем два возможных сценария жизни без Солнца.
Рассмотрим первый вариант: если Солнце внезапно погаснет, то мы узнаем об этом, только через 8 минут 20 секунд. Именно столько времени нужно свету, чтобы дойти до нашей планеты. Через неделю после этого средняя температура на поверхности Земли опустится до – 20°С. Через год — примерно на 70 – 80°С.
Спустя несколько дней без света погибнут многие растения. Ещё бы: наступит беспросветная ночь! Некоторые деревья смогут продержаться чуть больше, пару лет: в их стволах накоплены значительные запасы глюкозы.
После гибели растений от голода и холода погибнут растительноядные животные. Далее без пищи останутся хищники. Только животные, приспособленные к питанию падалью, какое-то время будут обеспечены пищей. Но в итоге всё живое замерзнет либо умрёт от голода.
Можно ли выжить в таком мире?
Дольше всех смогут продержаться микроорганизмы, живущие глубоко под землей и в зонах вулканической активности. Здесь их спасет тепло, идущее из недр планеты.
Океаны покроются льдом. Под толстым слоем льда, на дне океана, за счет внутреннего тепла Земли, выживание живых существ тоже возможно. Особенно в зонах подводных вулканов, где расплавленная магма будет обогревать окружающую среду.
А что будет с нами?
Для человечества жизнь мгновенно не закончится. Можно выжить в глубоких бункерах или подводных городах. В качестве отопления возможно использование геотермальной энергии. В Исландии, например, это делают уже сейчас. Также остается возможность использования атомной энергетики.
Растения можно будет вырастить под искусственным освещением. Конечно, места в таких автономных жилищах хватит не всем. Существовать в таких условиях человечество сможет несколько десятилетий, пока не закончатся запасы ядерного топлива. А ещё без растений содержание кислорода в атмосфере будет неуклонно снижаться.
Нечем будет восполнить запасы витамина D, который вырабатывается в организме под действием солнечного света. Человек сможет выжить какое-то время, но, в конце концов, он тоже будет обречен.
В конечном счете анаэробные бактерии станут единственными, кто сможет продолжать жизнь на Земле. Им хватит только вулканического тепла.
Представим, что Солнце просто взяло и исчезло. В этом случае для обитателей планеты последствия могут быть еще хуже.
Помимо того, что Солнце дает Земле свет и тепло, оно удерживает ее на своей орбите. Планеты, их спутники и вообще все тела в Солнечной системе двигаются по своим траекториям и не сталкиваются между собой.
Как только Солнце исчезнет, исчезнет и его гравитация. Но узнаем мы об этом только через 8 минут 20 секунд, ведь согласно теории Эйнштейна, гравитационные волны распространяются с той же скоростью, что и свет.
После того, как исчезнет притяжение Солнца, Земля, как и другие объекты солнечной системы, отправятся в непредсказуемое путешествие по просторам Вселенной.
В необъятном космосе планета в любой момент может столкнуться с другим космическим телом. В таком случае шансы на сохранение жизни на Земле, критически ничтожны.
Тем не менее, возраст нашего светила составляет около 5 миллиардов лет. Это примерно половина отпущенного ему срока. Так что остаться без Солнца в ближайшем и не очень ближайшем будущем нам не грозит.
Солнце однажды умрёт, но это будет через чертовски громадное количество лет. И даже если мы останемся на этой планете (что маловероятно), то будем также снесены той силой, что уничтожила наше светило в одно мгновение. Все дома, памятники, здания, искусство и заповедники исчезнут. Поэтому бессмысленно пытаться поэтапно описать реальное затухание звезды, ведь нас уже не будет, а все прогнозы – всего лишь теории, которые, впрочем, максимально приближены к реальности. Поэтому давай фантазировать. Представь себе, что солнца каким-нибудь волшебным образом не стало. Вот просто так, в один момент, без всяческих разрушений, будто его просто отключили, как ты делаешь это со своей настольной лампой. Что же будет с планетой? BroDude собрал достоверную информацию, основанную на научных источниках, и делится с тобой.
1. Тьма
Источником света останутся только звёзды. Луна исчезнет с небосвода, хотя мы сможем наблюдать такое тёмное круглое пятно, если выйдем в открытое поле с ясным небом. Мы не так быстро заметим температурную разницу, ведь твой чай тоже не быстро остывает.
2. Температура
Она постепенно выровняется под общий показатель. На полюсах будет тот же градус, что и на экваторе. Чтобы приблизиться к нулю, Земле потребуется около 10 дней, а через 20 дней лёд распластается на всей водной поверхности планеты. Мы, возможно, сможем согревать планету искусственно, но при нынешних технологиях эта мера будет недолговечной. К концу года температура достигнет отметки в минус 40 градусов по Цельсию, но даже в таком случае океаны не замерзнут полностью ещё сотни тысяч лет.
Профессор планетарных наук Калифорнийского технологического института Дэвид Стивенсон
3. Жизнь
Человек приспосабливается к экстремальным условиям очень быстро, поэтому некоторые очаги цивилизации наверняка смогут просуществовать ещё достаточно долго. Например, отличным выходом могут служить геотермальные источники, вулканическое тепло, которое не зависело от солнца. Взять, допустим, Исландию, где уже сейчас около 87 процентов домов обогревается подобной энергией. Но большинство людей погибнет, а те, что останутся, повернут вспять весь научный прогресс, возвратившись к примитивным формам организации труда и взаимоотношений. Умрёт и большинство других живых организмов, они осядут мертвыми телами по всей поверхности планеты, напоминая о том, что когда-то тут была полноценная жизнь. Фотосинтез прекратится, большинство растений погибнет в первые недели, однако большие деревья, благодаря своему метаболизму, смогут прожить ещё несколько десятилетий.
4. В отрыв
Земля больше не держится на гравитационном поводке, ведь солнца нет. Поэтому, скорее всего, она вместе с луной отправится в космическое путешествие, в конечном итоге вылетая из солнечной системы. Будет грустно, если и луна её покинет. Будет такой вечный трип в одиночку по огромным просторам космоса.
5. Дополнение
А вот Рэндел Манро, физик и автор крутейшего комикса xkcd, выделил более приятные последствия выключения нашей звезды. Приведем некоторые из его мыслей:
– Снизится риск солнечных вспышек. Угроза солнечных вспышек и магнитных бурь очень жизненна. В 1859 одна из таких вспышек, ударивших Землю, отключила телеграфное оборудование почти по всей планете. Нет солнца – нет солнечных вспышек.
– Улучшится спутниковая связь. От солнечной энергии радиосигнал слабеет, вызывая перебои в работе спутника. Хватит это терпеть!
– Разовьется астрономия. Тут логично: обсерватории могли бы работать круглосуточно со всеми вытекающими отсюда последствиями.
– Торговать станет легче. Часовые пояса напрягают людей. Сложно взаимодействовать с тем человеком, у которого рабочий день отличается от твоего. Когда солнца не станет, потребность в них отпадёт. Мировая экономика укрепится, когда будет всемирное время.
Жизнь на нашей планете была бы невозможна, если бы не жёлтый шар, который восходит на востоке каждое утро. Звезда по имени Солнце – жёлтый карлик, благодаря теплу и свету которого мы существуем. Под жёлтыми карликами принято понимать небольшие звёзды, не такие горячие, как голубые. Примерная температура светил колеблется от пяти до шести тысяч кельвинов. В среднем их размер варьируется: они могут составлять как четыре пятых нашего Солнца, так и на пятую часть превышать его габариты.
В Солнечной системе звезда только одна (собственно, отсюда и название), но в системах других планет их часто бывает две, а иногда и больше. Считается, что в группах им сосуществовать комфортнее. Жёлтых карликов во Вселенной несчётное множество. И Солнце не является среди них чем-то необычным, оно не обладает совершенно никакими отличительными характеристиками и из других систем, должно быть, выглядит так же, как для нас другие звёзды. Тем не менее, для землян Солнце всегда будет являться особенным.
Если принять на веру Теорию Большого Взрыва, согласно которой вся Вселенная образовалась примерно четырнадцать миллиардов лет назад, то можно посчитать, что наша звезда находится «в самом расцвете сил». По примерным подсчётам, Солнцу сейчас около пяти миллиардов лет. Значит, оно появилось позже, чем первые звёзды, на девять миллиардов лет.
За счёт чего мы существуем? За счёт постоянной активности на Солнце, благодаря которой на звезде неустанно протекают термоядерные реакции. В процессе превращения водорода в гелий высвобождается огромное количество энергии, за счёт которой солнце светит и греет. Правда, чтобы солнечная энергия была полезна, нужно находиться на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Более близкие расстояния (например, как между Венерой и светилом или между ним и Меркурием) губительны.
Сам огненный шар достигает в диаметре 1,4 миллиона километров. Для нас эта цифра кажется фантастической, но всё относительно. В масштабах целой Вселенной, где полно газовых гигантов, такой показатель достаточно посредственен. Весит Солнце в триста тридцать три раза больше, чем наша планета.
Несмотря на свой значительный диаметр, только 200 тысяч километров из него занимает ядро. Оно гораздо горячее и нагревается до четырнадцати миллионов кельвинов. Именно здесь протекают химические реакции. За пределами ядра происходит лучистый перенос. Этот процесс представляет собой многократное переизлучение фотонов, и он может длиться миллионами лет – настолько долог путь фотонов в верхние зоны звезды.
Выше – конвективная зона. Это своего рода огромный солнечный миксер, в котором происходит вихревое смешивание потоков фотонов между собой. В верхних слоях плазма заметно остывает, вследствие чего потоки утягивают ею вниз, где она набирает температуру заново.
Ещё выше – солнечная атмосфера. С Земли мы видим главным образом её, так как именно отсюда исходит большая часть излучения. Из атмосферы то и дело выбрасывает колоссальные потоки энергии, но в силу слишком яркого света газового шара мы этого не видим. Часть, в которую происходят «выбросы», именуется солнечной короной. Её возможно отчётливо разглядеть в период затмений.
Как только техника стала позволять, земляне не упускают из виду солнце. Ведётся постоянное изучение его характеристик. Вокруг звезды огромное количество всевозможных спутников, измеряющих основные показатели и отслеживающих активность на её поверхности. К сожалению, по вполне объективным причинам отправить на него исследователей или хотя бы станцию физически невозможно, но учёные подобрались к нему максимально близко: станция расположилась на орбите Меркурия.
И поскольку Солнце – не первый и не последний жёлтый карлик во Вселенной, его этапы развития можно отследить, а на их основании можно сделать прогнозы о его дальнейшей судьбе. Стоит чётко понимать, что жизненный цикл на Земле закончится гораздо раньше, чем звезда претерпит все изменения, а потому любые догадки носят чисто теоретический характер: их в любом случае никто не сможет подтвердить.
Скорее всего, в самом начале активных перемен на нашем источнике света жизнь на Земле (а может быть, и вся планета) погибнет. Примерно через один миллиард лет Солнце начнёт светить гораздо ярче: активность повысится, и это вызовет сильнейший парниковый эффект на нашей планете. Нет уверенности, что это однозначно убьёт всё живое, поскольку в морских глубинах живые существа всё ещё могут продолжить нормально существовать.
Но даже звезда не является вечным двигателем. Запасы водорода в ядре медленно, но верно, будут сокращаться, в связи с чем она станет светить гораздо ярче, чем сейчас. Через три с половиной миллиарда лет этот показатель превзойдёт современный на сорок процентов. Соответственно, меньше гелия – меньше диаметр ядра, но больше внешний диаметр звезды. Что касается Земли, то на ней будет происходить то же, что на Венере сейчас.
Запасы водорода подойдут к концу где-то через шесть с половиной миллиардов лет. На этом этапе Солнце будет горячее и ярче уже в два раза. А спустя восемь миллиардов лет шар станет настолько горячим, что все термоядерные реакции станут протекать уже не в ядре, а на внешних оболочках. К этому моменту Солнце уже полностью поглотит Землю и по праву станет являться звездой-красным гигантом.
Есть и другое предположение: возможно, орбита Земли изменится, и она станет находиться гораздо дальше, чем сейчас, и ещё какое-то время продолжит своё существование. Тем не менее, уж если в то время на Земле ещё останется какое-то подобие воды и атмосферы, то в силу медленного вращения Солнца и участившихся приливов и их сорвёт с поверхности. При условии, что сама планета просто не упадёт на гиганта.
Получается, уже безжизненная Земля, на которой не останется ничего, скончается примерно через восемь миллиардов лет. Дальше Солнце продолжит существование за счёт оставшихся ресурсов, но топливо не бесконечно: красные гиганты живут недолго, так что ещё сотни миллионов лет – и на оболочке звезды начнёт хаотично взрываться гелий. Это чревато, потому что подобные взрывы просто разорвут все верхние слои Солнца.
Кстати, сорванная поверхность светила породит ничто иное как туманность. Именно туманности – самые красивые участки Вселенной. Их часто изображают на космических полотнах. Двух одинаковых туманностей не существует. Каждая из них обладает собственной протяжённостью, формой, цветом. Должно быть, в этот момент наша система будет выглядеть особенно красивой.
Солнце – погаснет навсегда
Но почему нашему солнышку не стать сверхновой? Сверхновая – это звезда, которая взрывается яркой вспышкой, становясь на десять-двадцать порядков ярче, чем она была, а затем медленно погасает. Кажется, что она берётся из ниоткуда, но на самом деле это не так.
Сверхновыми чаще всего действительно становятся именно белые карлики, находящиеся в тесных системах. Пока что будущее Солнце вполне подходит под это определение. Но тонкость состоит в том, что эти белые карлики в своей системе находятся не одни, а с более крупной звездой – обычно красным гигантом.
Выходит так, что из-за энергетического притяжения между двумя звёздами карлик постепенно перетягивает на себя часть энергии, и она образует вокруг последнего аккреционный диск. На нём энергия нестабильна, и вещество периодически может внезапно взрываться. Именно эти взрывы по всей площади диска и рождают сверхновую.
Взрывы могут длиться всего несколько дней, а потом в течение нескольких лет звезда постепенно гаснет. Процесс стихийного взрыва достаточно цикличен и так, постепенно, звезда всё наращивает и наращивает газовую оболочку, одновременно с этим становясь ярче в десять, а то и в сто тысяч раз.
Но Солнцу едва ли предоставится возможность стать сверхновой, потому что оно находится в своей системе в одиночку. Нет более крупной звезды, у которой оно могло бы перетянуть активное вещество для подкрепления своих сил. А значит, скорее всего, оно так и останется постепенно гаснущим белым карликом.
Процесс угасания может занять просто неприличное число времени – до десяти квадриллионов лет. Что произойдёт после этого? Солнце станет чёрным карликом. Стоит понимать, что эта стадия является конечной в цикле жизни небольшой звезды, но она в большей степени теоретическая – всё-таки, наш опыт покорения космоса не настолько богат, чтобы однозначно утверждать, что погасшие звёзды, которых больше не видно, обладают теми или иными параметрами. Но чисто логически, они должны существовать. Сложность в том, что процесс их угасания занимает просто неприличное количество времени, и с точностью утверждать, что такие объекты есть в непосредственной близости от солнечной системы, нельзя.
Если опираться на Теорию Большого Взрыва, то таких объектов и вовсе ещё не может существовать: они просто не успели образоваться с момента создания Вселенной. Тем не менее, теоретически на поверхность чёрного карлика уже можно высадиться. К моменту его образования поверхность звезды остынет где-то до 5 кельвинов. Гравитация на Солнце будет очень сильной, а плотность едва ли позволит бурить поверхность или ещё каким-то образом оставить на ней свой след.
Ещё одно интересное предположение: все звёзды станут чёрными карликами примерно (в рамках Вселенной, конечно) в один промежуток времени. Тогда настанет конец Вселенной. Эта эпоха прозвана учёными Эпохой Вечной Тьмы, что очень точно отражает суть вещей: источников света уже попросту нет, энергия звёзд иссякла, и ей неоткуда взяться.
Таким образом, мы видим, что полный цикл угасания нашего огненного шара занимает свыше десяти квадриллионов лет, и это лишь примерная цифра, поскольку настолько заглянуть вперёд никто из учёных не способен. Сначала, через один миллиард лет, Солнце станет ярче на одиннадцать процентов, чего уже будет достаточно для сильнейшего парникового эффекта на поверхности Земли.
Через три с половиной миллиарда лет оно будет ярче на сорок процентов, и жизнь на Земле будет по определению невозможной. Солнце активно начнёт сжигать топливо, и вместо водорода в ядре постепенно станет перерабатывать углерод и кислород либо же водород с верхних слоёв оболочки.
Через шесть с половиной миллиардов лет светило станет больше в два раза, поглотит Меркурий, Венеру и Землю. Начнёт активно разрастаться за счёт расхода топлива с внешних оболочек и станет красным гигантом. Красный гигант просуществует совсем недолго – всего 100 миллионов лет, а затем станет белым карликом: верхние слои просто сорвёт, и останется только алмазное ядро. Белый карлик будет гаснуть свыше 10 квадриллионов лет, и такое число не укладывается в голове. В конце концов, он всё же остынет и превратится в чёрного карлика.
Солнце не сможет стать сверхновой, потому что ему неоткуда черпать вещество для создания аккреционного диска. Сверхновым карликом ему тоже не стать, потому что для этого у него недостаточно крупная масса.
