Как определяют возраст солнце/звёзд, что значит 4,5 млрд лет, от чего отталкиваться, св.год понятно, расстояние, а вот возраст солнца, что это значит?
Возраст звезды можно только оценить. Во-первых, звезду надо классифицировать:
Масса определяется по-разному, например, если звезда двойная, то по скорости вращения и размерам двойной системы можно определить массу (закона гравитации достаточно для этого расчёта). Есть и другие косвенные способы, например, относительно массы других уже «взвешенных» звёзд, по расстоянию, блеску и температуре. (Определение массы звезды это такой же большой вопрос как и этот. 🙂 Хорошо, что про массу Вы тут не спрашиваете.)
Самые первые звёзды вселенной (stellar population III) могли получиться из только из водорода и гелия (Лития и бериллия при первичном нуклеосинтезе не могло образоваться лишь незначительное количество.) Завершив свой жизненный цикл они наполнили пространство более тяжёлыми элементами. Следующее поколение (stellar population II) содержат более тяжёлые элементы прямо от рождения. И звёзды поколения I (к которым относят и наше Солнце) еще более «металличным».
Поняв состав звезды, можно смоделировать идущие в них реакции термоядерного синтеза, скорость этих реакций, и время, требуемое на пережигание: водорода в гелий, гелия в углерод, и т.д. вплоть до железа. Какого рода реакции идут в недрах звезды можно понять по совокупности ряда показателей: температура, масса, спектры излучений, какие нейтрино фиксируются от этой звезды и т.д.
Накопленный опыт в классификации звёзд отражён в диаграмме Герцшпрунга-Рассела. Большинство звёзд (это зависит от их массы), начинают свой жизненный путь на «главной последовательности» по этой диаграмме. Тут звёзды пребывают некоторое время пока сжигают водород в гелий. Сроки этой части жизненного цикла звезды зависят от массы и хорошо смоделированы (т.е. согласуются с наблюдениями звёзд, имеющих разный возраст). По этому, ели звезда находится на главной последовательности и имеет массу = 1 массе Солнца, то этот период занимает ≈10млн. лет. Более тяжёлые живут быстрее и меньше, более лёгкие — медленнее и дольше.
Опять же в зависимости от массы звезда «уходит» с главной последовательности и определённое время живёт как красный гигант или белый карлик. В зависимости от массы, скорости собственного вращения, наличия вещества газа в окрестностях и т.п. время жизни может варьироваться.
Вот такая, в общем, довольно зыбкая картина.
Наиболее подходящая для начального ознакомления с темой книга, как мне кажется — это вышедшая совсем недавно (в 2017г) кника С.Б.Попова «Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной» ISBN 978-5-91671-726-6
Сколько лет Солнцу?
Солнце еще довольно молодое, учитывая невероятно долгую жизнь некоторых небесных тел. В настоящее время Солнце является «главной последовательностью» звезд, что означает, что означает, что оно находится в наиболее стабильной форме. Этот период продлится еще несколько миллионов лет, но, к сожалению, людей, вероятно, не будет здесь, чтобы увидеть, как планета стареет.
Да, если бы мы не колонизировали другие миры к тому времени, мы были бы мертвы, потому что солнце, вероятно, поглотит землю к тому времени, когда оно приблизится к смерти.
Как мы определили возраст солнца?
Текущий возраст Солнца был рассчитан с помощью «радиоактивных датировок» солнечных тел. Проще говоря, радиоактивная датировка сравнивает возраст родительского радиоактивного элемента и его дочерних продуктов (распавшегося элемента). Сравнение возраста родителя и ребенка дает константу распада, которая затем может быть использована для нахождения текущего возраста небесного тела.
Чтобы найти процентное содержание элемента и его распадающегося продукта, нам нужны образцы. Поскольку большая часть Солнечной системы сформировалась примерно в то же время, ученые использовали образцы лунных пород для определения возраста других солнечных тел. Возраст Солнца также был рассчитан с использованием образцов лунного камня!
Как долго продержится солнце?
Ещё почти 10 миллиардов лет, но Земля не сможет быть свидетелем ее смерти!
Солнце, как и любая нормальная звезда, имеет несколько предсказуемый жизненный цикл. Она рождается и становится протозвездой, которая постепенно расширяется, чтобы стать красным гигантом. Через несколько миллионов лет звезда сбрасывает внешние слои, превращаясь в планетарную туманность. После того как эти слои сдуваются, остается белый карлик, который в конце концов остынет.
Жизненный цикл солнца.
Как умрет Солнце?
Звезды сжигают водородное топливо в своем ядре, которое создает давление (внешнее толкающее усилие), уравновешивающее гравитацию (внутреннее тянущее усилие). Когда весь водород исчерпывается ядерным синтезом, происходящим в ядре, возникает дисбаланс сил. Благодаря этому внешняя оболочка звезды начинает расширяться и остывать, так как термоядерного синтеза не происходит. Это называется фазой красного гиганта звезды. Это расширение в конечном итоге поглотит внутренние планеты, а также может поглотить саму Землю!
В ядре красного гиганта гелий коллапсирует под действием собственного веса и нагревает ядро, вызывая синтез гелия с углеродом. После того как гелий израсходован, ядро снова схлопывается, но на этот раз недостаточно температуры, поэтому термоядерный синтез прекращается в ядре. Таким образом, звезда продолжает расширяться и в конечном итоге теряет все свои слои. Эти слои, которые изгоняет звезда, образуют планетарную туманность.
После того как все слои были сброшены, ядро остается и называется белым карликом. Этот белый карлик, последний этап жизненного цикла звезды, остывает и превращается в черного карлика.
Земля умрет с солнцем?
Технически Земля умрет раньше Солнца.
Слияние водорода с гелием в ядре уравновешивает гравитационную силу Солнца. Однако по мере того, как водород расходуется, ядро продолжает сжиматься, что в конечном итоге увеличивает скорость, с которой происходит слияние. Это слияние в основном увеличивает светимость Солнца со скоростью 1% каждые 100 миллионов лет. Таким образом, через 1,1 миллиарда лет солнце будет на 10% ярче, чем сейчас.
Астрономы предсказали, что орбита Земли также изменится по мере того, как Солнце изменит свою форму и перейдет в красную гигантскую фазу. Кроме того, если орбита Земли расширится, ее может не съесть Солнце, но к тому времени, когда орбита расширится, Земля перестанет быть пригодной для жизни планетой. Даже если Земля сбежит, будучи поглощенной Солнцем, она просто превратится в еще одну жаркую и засушливую планету без жизни!
Удивительно и страшно знать, как наша планета погибнет. Разве не ирония судьбы в том, что именно солнце, которое помогло расцвести жизни, положит ей конец?
Ничто не вечно, и все же ничто не кончается! Однако, пока солнце не умрет и не заберет нас с собой, давайте просто держаться и надеяться, что будущие поколения поймут, как безопасно изменить орбиту Земли и сохранить жизнь на единственной планете, которую мы называем своим домом!
Сколько Солнцу лет? Может ли остыть Солнце?
Солнечный паспорт
Солнце — центральное тело Солнечной системы — является типичным представителем звёзд, наиболее распространённых во Вселенной тел. Масса Солнца составляет 2 * 10 в 30 степени кг. Как и многие другие звёзды, Солнце представляет собой огромный шар, который состоит из водородно-гелиевой плазмы и находится в равновесии (о чем ниже).
 Диаграмма химического состава Солнца | Современные данные о химическом составе Солнца таковы: водород составляет около 70% солнечной массы, гелий — более 28%, остальные элементы — менее 2%. Количество атомов этих элементов в 1000 раз меньше, чем атомов водорода и гелия. Вещество Солнца сильно ионизовано: атомы, потерявшие электроны своих внешних оболочек и ставшие ионами, вместе со свободными электронами образуют плазму. Средняя плотность солнечного вещества примерно 1400 кг/м3. Она соизмерима с плотностью воды и в 1000 раз больше плотности воздуха у поверхности Земли. |
Сколько лет Солнцу?
Ему 4,6 млрд лет. Немало, да? Учитывая, что жизнь (членистоногие – предки современных насекомых) на нашей планете появилась около 570 млн лет назад. Простейшие организмы намного раньше – около 3,5 миллиардов лет назад
Может ли Солнце погаснуть?
Кстати, свои вопросы для наших «Почемучек» вы можете предложить в личные сообщения наших групп в социальных сетях: там вас ждет уникальный и интересны контент: ВКонтакте, Facebook, Одноклассники
Диаметр Солнца составляет почти 1 400 000 км. Много? Сравните с картинкой ниже! Внутри Солнца могут поместиться миллионы планет, равных Земле. 99,8 % массы Солнечной системы сосредоточены в Солнце. А из 0,2 % всего остального сделаны планеты (причем 70 % планетарной массы пришлось на Юпитер). Кстати, Солнце постоянно худеет: теряет 4 миллиона тонн своей массы каждую секунду – они улетают в виде излучения, каждое мгновение около 700 миллионов тонн водорода превращаются в 696 тонн гелия.
Когда и как наше Солнце взорвется?
Правильнее сказать – превратится в красного гиганта. В данный момент Солнце находится в состоянии желтого карлика и просто сжигает водород. В течение всего времени своего существования – 5,7 млрд лет, как мы уже говорили, – Солнце находится в стабильном режиме выгорания водорода. И этого топлива ему хватит на 5 миллиардов лет (больше, чем существует от начала времен Земля!)
После того как включатся следующие ступени синтеза, Солнце покраснеет, увеличится в размерах – до земной орбиты (!) – и поглотит нашу планету. И, да, перед этим слопает Венеру и Меркурий. Но жизнь на Земле прекратится еще раньше, чем Солнце начнет свое превращение, ведь рост светимости и повышение температуры приведет к тому, что наши океаны испарятся за миллиард лет до этого.
Температура на поверхности Солнца составляет примерно 6 тысяч градусов по Цельсию. Внутри Солнца, там, где идут, не прекращаясь, термоядерные реакции, температура НАМНОГО выше – она достигает 20 миллионов градусов по Цельсию.
Так происходит со всеми звездами? Как же тогда появляется жизнь?
Что будет с Солнцем после того, как оно поглотит Землю?
А также Меркурий и Венеру!
Итак, Солнце раздуется и разогреется, истратит б0льшую часть топлива. В определенный момент начнется гравитационное сжатие, которому никакое распирающее изучение противостоять не сможет (топливо кончилось). Так как масса у Солнца недостаточно велика, то сжатия не хватит на то, чтобы запустить следующую ступень синтеза и приступить к работе с тяжелыми химическими элементами. В итоге наша любимая звезда сбросит свою огромную внешнюю оболочку, которая станет туманностью. Середина же Солнца превратится в белого карлика – маленькую звезду, которая рано или поздно остынет, отдавая остаточное тепло.
Сколько лет Солнцу
Наше существование зависит от Солнца. Когда его скрывают облака или Земля поворачивать к нему другой стороной, то у нас ночь. Но оно по-прежнему остаётся на своём месте и излучает свет по всем направлениям и поддерживая жизнь на Земле. Но вы не можете получить что-то не за что. Солнце светит ярко, но как долго. Сколько времени она уже светит. Сколько лет Солнцу?
Как определили возраст
В астрономии большинство исследований делается при помощи телескопов, но это не тот случай.
Каждый день на Землю выпадают более 40 000 тонн космической пыли и камней. Некоторые куски настолько велики, что выживают в своём огненном путешествии сквозь атмосферу и достигают Земли. Эти куски космических камней называть метеоритами. Они содержат нужную нам информацию о возрасте Солнечной системы.
Если бы мы хотели определить возраст древней египетской мумии, то могли бы использовать метод под названием углеродное датирование. Но в метеоритах жизни не обнаружено, поэтому мы попробуем другой метод датирования, рубидием.
Мы можем изучить распад рубидия и определить их возраст. Но как это поможет? Земля, планеты, кометы и спутники образовались примерно в одно время со звездой. И вот, рубидий космических камней, говорит нам о том, что Солнцу 4,5 миллиарда лет.
Сколько осталось
Но что это число означает, молодо ли наше Солнце или, может быть, это его средний возраст, может быть, оно собирается на пенсию, чтобы ответить на этот вопрос нам нужно копнуть глубже.
Солнце не бесконечный резервуар с топливом. Постепенно запасы водорода истощатся, но, когда это произойдёт. Чтобы это определить нужно взвесить Солнце. Оставим космические весы, нам нужны два астрономы тяжеловеса Иоганн Кеплер и Исаак Ньютон.
Кеплер изучал движение планет не совсем понимая причину, по которой планеты оставались на орбитах вокруг Солнца, до тех пор, пока спустя 80 лет Ньютон не сформулировал свою теорию всемирного тяготения. Используя законы Кеплера и Ньютона, можно вычислить массу Солнца, более подробно, какая она и как высчитали массу Земли мы уже писали.
Теперь мы можем увидеть, сколько энергии она выбрасывает. Мы ещё не знаем в точности структуру внутренности звезды, но модели звёзд предполагают, что для начала реакции синтеза нужна масса в 10% солнечной. Каждая реакция конвертирует в энергию 0,7 исходного водорода. Эта энергия постепенно уходят от звезды как надувающейся шарик. Находясь на расстоянии в 150 миллионов километров, мы не чувствуем это извлечение, но мы можем измерить количество, падающий на Землю энергию. Зная расстояние, мы можем представить себе, сколько энергии покидает его. И наконец зная сколько в нём топлива можно определить, сколько ему ещё осталось. Оказывается, что Солнце звезда среднего возраста и у неё хватит топлива, чтобы гореть ещё 5 миллиардов лет. После истечения, которых, звезда которую мы знаем и любим, станет совсем другой. Но этот совсем другая история, главное, мы узнали сколько лет Солнцу.
Вывод
Ничто не вечно и всему когда-нибудь придёт конец и нашей звезде тоже. Будем надеяться, что к тому моменту мы колонизируем другую планету Земля версии 2.0 с которой человечество сможет наблюдать следующую ступень жизненного цикла нашей звезды.
Откуда нам известен возраст Солнечной системы?
Астрономы и астрофизики с уверенностью определяют возраст солнечной системы. Но каким образом они датируют происхождение нашего мира?
Миллиарды лет назад, в каком-то забытом уголке Млечного Пути, молекулярное облако, не отличающееся от множества остальных, сжалось и сформировало новые звёзды. Одна из них появилась в относительной изоляции, собирая материал из окружающего её протопланетного диска, который, в итоге, превратился в наше Солнце, восемь планет и всю остальную Солнечную систему.
Откуда мы узнали о возрасте солнечной системы
Сегодня учёные заявляют, что Солнечной системе 4,6 млрд лет, плюс-минус несколько миллионов. Но откуда мы это знаем? Равен ли возраст, допустим, Земли и Солнца?
Отличный вопрос, полный нюансов – но наука справится с такой задачей. Вот вам история того, как всё было.
Как формируются звезды
Нам довольно многое известно по поводу возраста и происхождения нашей Солнечной системы. Мы очень многое узнали, наблюдая за формированием других звёзд, изучая удалённые регионы зарождения звёзд, измеряя протопланетные диски, наблюдая за тем, как звёзды проходят различные этапы жизненного цикла, и т.д. Но каждая система развивается по своему, и здесь, в нашей Солнечной системе, через миллиарды лет после появления Солнца и планет остались лишь выжившие объекты.
Изначально все звёзды формируются из предзвёздной туманности, собирающей вместе материю, с объёмным внешним слоем, остающимся холодным, где собираются аморфные силикаты, углеродные компоненты и лёд. Как только в предзвёздной туманности появляется протозвезда, а потом и настоящая звезда, этот внешний материал начинает притягиваться и формировать более крупные комки.
Со временем комки вырастают, перемещаются ближе к центру, взаимодействуют, сливаются, сдвигаются и, возможно, даже выбрасывают друг друга из системы. За промежуток времени от сотен тысяч до миллионов лет после появления звезды появляются и планеты – на космических масштабах это довольно быстро.
И хотя, вероятно, в Солнечной системе было множество промежуточных объектов, по прошествии нескольких миллионов лет Солнечная система стала выглядеть очень похоже на то, что мы имеем сегодня.
Но в ней могли быть и очень важные отличия. Тут мог существовать пятый газовый гигант; четыре оставшихся у нас гиганта могли быть гораздо ближе к Солнцу, и затем отодвинуться дальше; и, что самое важное, между Венерой и Марсом, скорее всего, был не один, а два мира: Протоземля и меньший мир размером с Марс, Тейя. Гораздо позже, возможно, через десятки миллионов лет после формирования других планет, Земля и Тейя столкнулись.
Модель ударного формирования постулирует, что тело размером с Марс столкнулось с ранней Землёй, а осколки, не упавшие обратно, сформировали Луну. Земля и Луна, в результате, должны быть моложе остальной Солнечной системы
Именно в этом столкновении, как мы подозреваем, и появилась Луна: мы называем это явление гипотезой гигантского столкновения. Схожесть лунных камней, привезённых миссией «Аполло», с земным составом, заставило нас подозревать, что Луна сформировалась из Земли. Другие каменистые планеты, которым подозрительно не хватает крупных спутников, скорее всего, не пережили таких крупных столкновений в своей истории.
Газовые гиганты, обладая гораздо большей массой, чем остальные, смогли удержать водород и гелий (самые лёгкие элементы), существовавшие, когда Солнечная система только начала формироваться; с других миров большую часть этих элементов сдуло. Благодаря слишком большой энергии Солнца и недостаточно сильной для их удержания гравитации, Солнечная система начала принимать известную нам сегодня форму.
Иллюстрация молодой звёздной системы Бета Живописца, в чём-то аналогичной нашей Солнечной системе, во время её формирования. Внутренние миры не смогут удержать водород и гелий, если только не будут достаточно массивными
Геофизика
Но теперь уже прошли миллиарды лет. Откуда нам известен возраст Солнечной системы? Совпадает ли возраст Земли с возрастом других планет; можем ли мы обнаружить эту разницу?
Самый точный ответ, как это ни удивительно, даёт геофизика. И это не обязательно означает «физику Земли», это может быть физика всяческих камней, минералов и твёрдых тел. Все такие объекты содержат множество элементов периодической таблицы, и различные плотности и составы соответствуют тому, в каком месте Солнечной системы, в смысле расстояния от Солнца, они сформировались.
Плотности разных тел Солнечной системы. Заметьте взаимосвязь между плотностью и расстоянием от Солнца
Это говорит о том, что различные планеты, астероиды, луны, объекты пояса Койпера, и т.п. должны состоять из различных материалов. Тяжёлые элементы периодической таблицы, к примеру, должны в основном присутствовать на Меркурии, а не, допустим, Церере, которая, в свою очередь, должна быть богаче Плутона. Но думается, что универсальным должен быть процент различных изотопов одних и тех же элементов.
При формировании Солнечной системы в ней должен сохраняться определённая пропорция, допустим, углерода-12 к углероду-13 и к углероду-14. У углерода-14 по космическим меркам маленький период полураспада (несколько тысяч лет), поэтому весь доисторический углерод-14 уже исчез. Но углерод-12 и углерод-13 стабильны, и значит, что при обнаружении углерода по всей Солнечной системе у него должно быть одно и то же относительное содержание изотопов. Это касается всех стабильных и нестабильных элементов, и изотопов Солнечной системы.
Количество элементов в сегодняшней Вселенной, измеренное по нашей Солнечной системе
Поскольку Солнечной системе уже миллиарды лет, мы можем искать изотопы с периодами полураспада в миллиарды лет. Со временем эти изотопы будут распадаться, и изучая пропорции продуктов распада по отношению к изначальному оставшемуся материалу, мы можем определить, сколько времени прошло с момента формирования этих объектов.
Для этой цели наиболее надёжными элементами будут уран и торий. У урана есть два основных, встречающихся в природе изотопа, U-238 и U-235, и они отличаются продуктами и скоростью распада, однако, находящимися в пределах миллиардов лет. У тория наиболее полезным изотопом оказывается Th-232.
Но самое интересное – лучшее свидетельство возраста Земли и Солнечной системы обнаруживается вовсе не на Земле!
Рисунок художника с изображением столкновения, которое 466 млн лет назад породило множество падающих сегодня метеоритов
На Землю падало достаточно много метеоритов, и мы измерили и проанализировали их состав по элементам и изотопам. Главным образом мы наблюдаем за свинцом: отношение Pb-207 к Pb-206 меняется со временем из-за распада U-235 (что приводит к появлению Pb-207) и U-238 (откуда появляется Pb-206).
Расценивая Землю и метеориты как части одной развивавшейся системы – то есть, что отношения количества изотопов в них должны быть одинаковыми – мы можем посмотреть на самые старые из найденных на Земле свинцовых руд, чтобы подсчитать возраст Земли, метеоритов и Солнечной системы.
Это довольно неплохая оценка, дающая нам цифру порядка 4,54 млрд лет. Погрешность оценки не превышает 1%, но это всё же неопределённость размером в десятки миллионов лет.
Метеорный дождь Леониды 1997 года, вид из космоса. Когда метеоры сталкиваются с верхней частью атмосферы Земли, они сгорают и порождают яркие чёрточки и вспышки света, которые мы связываем с метеорными дождями. Иногда падающий камень оказывается достаточно большим, чтобы достичь поверхности, и становится метеоритом
Но мы можем поступить лучше, чем просто собрать всё вместе! Конечно, это даёт хорошую общую оценку, но мы думаем, что Земля и Луна моложе метеоритов.
И, наконец, мы можем проверить сами себя. Всё это было основано на предположении, что отношение U-238 к U-235 одинаково по всей Солнечной системе. Но новые свидетельства, полученные за последние 10 лет, показали, что это, вероятно, не так.
Существуют места, где U-235 обогащён на 6% больше типичного значения. Согласно Грегори Бреннеке:
С 1950-х, или даже ещё раньше, никто не мог обнаружить разницы в пропорциях урана. Теперь мы смогли найти небольшие различия. И это была проблемой для нескольких людей в области геохронологии. Чтобы точно сказать, что нам известен возраст Солнечной системы на основании возраста камней, они обязательно должны совпадать друг с другом.
Но два года назад было обнаружено решение проблемы: ещё один элемент играет свою роль. Кюрий, элемент более тяжёлый и с меньшим периодом полураспада, чем даже плутоний, при распаде превращается в U-235, что объясняет эти различия. В результате погрешность [определения возраста] составляет всего несколько миллионов лет.
Протопланетные диски, из которых, как считается, формируются звёздные системы, со временем соберутся в планеты, как на рисунке. Важно понять, что центральная звезда, отдельные планеты и оставшийся изначальный материал (который, к примеру, может превратиться в астероиды), могут отличаться по возрасту на десятки миллионов лет
Так что, в целом, мы можем сказать, что старейший из известных нам в Солнечной системе твёрдых материалов датируется 4,568 млрд лет, с погрешностью в 1 млн лет. Земля и Луна примерно на 60 млн лет моложе, они приняли свою окончательную форму позже. Кроме того, мы не можем узнать это, изучая только Землю.
Но Солнце, как ни удивительно, может быть немного старше, поскольку его появление должно предшествовать появлению твёрдых объектов, составляющих остальные компоненты Солнечной системы.
Солнце может быть на десятки миллионов лет старше самых старых камней Солнечной системы, возможно, приближаясь к отметке в 4,6 млрд лет. Главное – искать все ответы за пределами Земли. По иронии, это единственный способ точно узнать возраст нашей собственной планеты! опубликовано econet.ru
Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
