Зірка, яку назвали Сонцем
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Колись давно був у нашій галактиці — ближче до її краю, аніж до осердя — величезний порожній простір. Без сумніву, ми про це ніколи б не дізналися, коли б випадок не породив зірку, наше Сонце. Отож порожнеча була не зовсім порожньою, в ній містилася величезна хмара з молекул водню та часток пилу. Трапилося так, що ця хмара втратила стабільність, зламалася й розпорошилась на безліч дрібніших хмаринок. Саме з однієї такої хмаринки й утворилося наше Сонце та його планети. Ламаючись від власної ваги, хмара виділяє багато енергії, а навколишня температура зростає від кількох десятків до багатьох тисяч абсолютних градусів. Стиснення закінчується, коли температура в осерді зірки сягає мільйона градусів: починається ядерна реакція. Між втратою водневою хмарою своєї стабільності та народженням дорослої зірки минає кілька десятків мільйонів років. Це дуже коротке дитинство для такої зірки як Сонце, чиє життя триватиме десяток мільярдів років.
Щоб пояснити походження сонячної енергії, астрономи ще поза минулого сторіччя висунули три гіпотези: хімічні реакції, стиснення зірки та падіння на Сонце метеоритів. Наприкінці сторіччя наймудріші з них збагнули, що жоден зі згаданих процесів не зміг би постачати зірці потрібну енергію протягом довгого часу. Великі експериментальні й теоретичні відкриття, зроблені протягом першої половини минулого сторіччя, показали, що насправді сонячна енергія продукується реакціями ядерного злиття у центральних зонах зірки, під час яких водень перетворюється на гелій. Щосекунди сімсот мільйонів тонн водню перетворюються там на гелій, а чотири мільйони тонн матерії, як це довів Ейнштейн, перетворюються на енергію.
Дослідити сховану від очей середину Сонця можна завдяки численним експериментальним методам. Один з них полягає у вивчені елементарних часток, або нейтрино, що виділяються під час злиття ядер газу і можуть вільно проходити крізь товщу Сонця. На відміну від нейтрино енергія, що виділяється внаслідок термоядерної реакції в осерді Сонця, досягає поверхні світила лише через десятки мільйонів років, поступово рухаючись — сантиметр за сантиметром. Зрештою ця енергія постає перед нами у формі сяйного світла, невичерпного джерела життя для нашої планети.
ПЛЯМИ Й СПАЛАХИ
Головним явищем, яке можна спостерігати на поверхні Сонця, є темніші від решти сонячного диску плями. Дехто помічав їх простим оком ще за епохи Античності. Вони засвідчують існування сонячного магнітного поля, яке, будучи створене у глибинах зірки, структурує всю атмосферу Сонця.
Нерівномірність сонячної атмосфери стає очевидною, коли під час повного сонячного затемнення можна спостерігати її найвіддаленішу частину — корону.
Над плямами в сонячній короні магнітне поле може накопичувати і раптово вивільняти енергію. Хоча сонячні спалахи часто відбуваються у слабкій формі, вони чинять значний вплив на міжпланетне довкілля. Ці спалахи, як і породжені ними плями, мають циклічний характер (тривалість циклу — 11 років) внаслідок коливань механізму магнітних полів у глибинах Сонця. Під час найвищої сонячної активності навколоземний космічний простір пронизується потоками високоруйнівних протонів, викинутих Сонцем, а також міжпланетними ударними хвилями; у ньому в тисячі разів порівняно зі спокійним Сонцем зростає потужність ультрафіолетового та рентгенівського випромінювань.
Під час спалахів на Сонці вищим є показник ушкоджень супутників, їхні орбіти стають вельми нестабільними, а перед космонавтами, що летять на Місяць чи до інших планет, постає серйозна небезпека радіації. На земній поверхні від сонячних примх нас надійно захищають атмосфера і магнітне поле планети. Проте слід зазначити, що час від часу потоки сонячних часток можуть збурювати магнітне поле Землі, що засвідчується зрослою активністю полярного сяйва, несправностями в телефонних та комп’ютерних мережах чи в лініях енергопередач. Все це обходиться недешево, а щодо радіозв’язку, то під час сонячних спалахів у деяких регіонах він стає майже невловимим.
Як вже мовилося, загальна тривалість життя Сонця становитиме близько десяти мільярдів років. Маючи приблизно 4,5 мільярда років, воно перебуває нині майже посередині свого віку. Воно й надалі спокійно спалюватиме свій водень протягом майже такого самого відтинку часу і зберігатиме стабільність протягом цього періоду. Але протягом наступного мільярда років Сонце збільшить свій об’єм, температура на його поверхні, що нині сягає 5800 градусів за Цельсієм, зменшиться вдвічі. Воно стане тоді тим, що астрономи називають «червоний гігант». Щонайменше у 50 разів більше за сьогоднішнє і в 300 разів яскравіше, як нині, Сонце оберне життя на землі в пекло. Потім за браком палива воно стиснеться і втратить яскравість, або перетворитися на одну з зірок-привидів, що заселяють Всесвіт.
Отже, через п’ять мільярдів років: «Кінцева зупинка, приїхали!».
Автор: Пєр Лантос.