interaktívne zoznámenie s kozmom
Otvorené pri príležitosti 120. rokov od narodenia M. R. Štefánika
|
|
interaktívne zoznámenie s kozmom |
Teraz ste tu: Stefanik » Slnečná sústava » Naše Slnko » Život Slnka home astroportal.sk
Pred viac ako piatimi miliardami rokov,
oblak s ktorého sa zrodí naše Slnko existoval v tmavom tichu priestoru, ako
už miliardy rokov predtým. Oblak bol gigantický, viac ako 480 miliárd kilometrov
v priemere, tak veľký, že svetlo potrebovalo 50 rokov kým preletelo
z jedného konca na druhý! Oblak nebol veľmi hustý, obsahoval menej ako sto
atómov v každom kubickom centimetri priestoru. (Vzduch na úrovni morskej hladiny
obsahuje cez 30 miliárd miliárd častíc v rovnakom objeme!)
Napriek jeho nízkej hustote, oblak bol hmotný, tak hmotný, že vyvážil hmotu mnohých Slncí! A oblak bol studený! Chladený medzihviezdnym priestorom, jeho teplota bola -230 °C. Pri tak nízkej teplote takmer vôbec nevyžaroval. Tlak žiarenia bol tak nízky, že oblak bol vo veľmi krehkej rovnováhe, mohol sa buď rozplynúť, alebo zmrštiť. Znenazdania, vzruch zvonka spôsobil narušenie rovnováhy. A odvtedy, svojou vlastnou gravitáciou, sa oblak začal zmršťovať!
O tisíce rokov neskôr sa
v obrovskom kolabujúcom oblaku vytvorili náhodné zhustenia hmoty nazvané globuly.
Ich teplota sa zvýšilila, ale iba na stále studených -205 °C. Ešte stále
nevyžarovali viditeľné svetlo a objavili sa iba ako veľmi tmavé zhusteniny na
svetlejšom pozadí plynu a hviezd. Naša predslnečná globula bola stredne veľká.
Stále však mala šírku viac ako 100 slnečných sústav! Globula sa naďalej
zmršťovala. Skôr ako postúpime k ďalšiemu kroku, musíme sa prizrieť
bližšie.
Teraz (náš náhľad je silne zväčšený) globula obsahuje hmotu asi 25 sĺnk! Ale pretože je rozložená v tak veľkej oblasti, jej hustota je stále tak nízka, že by sme ju na Zemi označili ako vákuum. Vlastná gravitácia však trvale priťahovala hmotu do seba a miliardy a miliardy ton prachu a plynu pokračovali v zhlukovaní zo všetkých smerov smerom k stredu globuly. Tak teplota globuly stále stúpala. Čoskoro sa ohriala natoľko, že silno vyžarovala v infračervenom pásme...
V priehebu 100 000 rokov sa globula zmrštila
do milióntiny jej pôvodného objemu, stále však mala dvojnásobnú veľkosť ako
Slnečná sústava! Jej jadro, zahriate zmrštovaním jej hmoty, vyžarovalo teraz
dostatočné množstvo energie aby spomalilo kolaps. Jej jadro bolo stabilné a dobre
ohraničené, už to nemôžeme dlhšie nazývať globula. Teraz to už bola protohviezda!
Aj protohviezda sa naďalej zmrštovala. Kým budeme môcť pokračovať, musíme opäť
zväčšiť naše políčko. Musíme si zapamätať, že malý bod vpravo predstavuje
našu protohviezdu, ktorá je stále dvakrát väčšia ako naša Slnečná sústava!...
Teraz už postupuje vývoj protohviezdy relatívne rýchlo. V priebehu niekoľkých tisícov rokov skolabovala do priemeru menšieho ako dráha Marsu! Jej stredová teplota prevýšila 56 000 °C, pri ktorej sa oddeľujú elektróny od jadier atómov. S tak veľkým povrchom žiariacim pri teplote 1 650 °C vydávala protohviezda oveľa viac svetla ako Slnko. Ale červené svetlo vyžarované jej povrchom nepochádzalo z nukleárnej fúzie, ale iba z gravitačného zmršťovania, takže to zatiaľ nebola pravá hviezda! Aby sa mohol odohrať hviezdny zrod nášho Slnka, musela sa zmrštiť ešte oveľa viac. Ešte naposledy musíme zväčšiť naše políčko, aby sme videli záverečné štádium kolabujúcej protohviezdy.
Nakoniec sa protohviezda zmrštila natoľko, že bola menšia ako
zemská orbita, potom menšia ako orbita Venuše a Merkúra a potom ešte viac, až to
prestala byť protohviezda! Niekde v týchto záverečných štádiách zmršťovania
teplota v jadre vzrástla na mnoho miliónov stupňov, dostatočne na to aby sa
začali vodíkové jadrá spájať na hélium. A tak sa zrodila hviezda, naše Slnko
sa zrodilo! Keď jadrové reakcie začali vytvárať veľké množstvá energie bolo
Slnko nestabilnou hviezdou, menilo teplotu a svietivosť vplyvom vznikajúcich masívnych
a prudkých konvektívnych prúdov v plyne. Štruktúra Slnka sa ustálila
v priebehu 25 až 30 miliónov rokov do podoby v ktorej svieti nejakých päť
miliárd rokov dodnes.
Odkedy sa Slnko stabilizovalo, neustále mierne zväčšuje svoju veľkosť a výkon. Tieto zmeny boli extrémne mierne a budú pokračovať aj v budúcnosti. (Pozri odstavec Slnečná bezpečnostná poistka v sekcii Fyzika hviezdneho vnútra.) Slnko má k dispozícii dostatok jadrového paliva v podobe vodíka, aby svietilo rovnomerne ešte ďalších päť miliárd rokov. Znamená to, že práve na Zemi prežívame stredný vek Slnka. Ale po desiatich miliardách rokov stability sa v Slnku začnú prudké a nezastaviteľné procesy, ktoré ohlásia nástup pokročilého veku a prípadnej smrti hviezdy. Nazrime preto päť miliárd rokov do budúcnosti!
O päť miliárd rokov sa všetok vodík
v jadre Slnka premení na hélium a jadrová fúzia sa zastaví! Bez tepla
z jadrovej fúzie začne jadro vlastnou váhou kolabovať. Ale čoskoro sa začne
opäť premieňať gravitačná energia kolapsu na teplo, v skutočnosti viac tepla
ako sa uvolnilo pri fúzii. Teplo naviac spôsobí, že vonkajšie obálky sa začnú
dramaticky vzdúvať ohlasujúc koniec dlhej stability Slnka. Slnko sa stalo červeným
obrom!
Rozpínanie bude pokračovať niekoľko stoviek miliónov rokov, počas ktorých Slnko zhltne planétu Merkúr. Zatiaľ čo jeho povrch ochladne, Slnko sa natoľko zväčší, že bude vydávať 500 krát viac svetla ako počas štádia stabilnej hviezdy. Venuša a Zem sa stanú neobývateľnými a pravdepodobne všetok zostávajúci život na našej planéte bude zničený. Ak do tej doby bude na Zemi existovať ľudstvo, budeme musieť natrvalo opustiť Zem a presťahovať sa k inej hviezde. Medzitým teplota v jadre Slnka presiahne 85 miliónov stupňov Celzia a začnú prebiehať nukleárne procesy približujúce prudkú smrť...
Teraz bude jadro
dostatočne horúce, aby začalo reakciu, ktorá dáva ešte viac tepla, začne sa
premieňať hélium na uhlík a kyslík. Ale na hélium bohaté jadro nedokáže
odovzdávať teplo dostatočne rýchlo. V priebehu iba niekoľkých hodín
sa prehreje a vybuchne! Vonkajšie obálky Slnka absorbujú výbuch, ale jadro zriedené
explóziou opäť zníži svoju teplotu. Jadro bude príliš chladné na fúziu a
nedokáže odolávať tlaku hmoty nad sebou. Opätovne sa zmrští. Slnko môže
zopakovať tento cyklus mnoho krát. Sťah a nafúknutie, sťah a nafúknutie...
Nakoniec sa v jadre nahromadí dostatok uhlíka aby zabránil explózii. Teraz héliová fúzia pokračuje v zahrievaní vonkajších vrstiev a Slnko sa nafúkne posledný krát. Toto nafúknutie bude také veľké, že Slnko za 30 miliónov rokov zhltne Venušu a Zem! Potom budú vonkajšie obálky pokračovať v rozpínaní do priestoru, nakoniec tak rýchlo, že uniknú preč od Slnka. Až takmer polovica slnečnej hmoty bude odvrhnutá a nechá iba obnažené jadro! Teraz už veľmi blízko jeho koncu sa jadro scvrkne a pokračuje v premieňaní hélia.
Naša hviezda s vonkajšími obálkami
uniknutými do priestoru nakoniec strávi všetké hélium v jeho jadre. Teraz bez
paliva a neschopné vytvárať žiarenie, ktoré by podopieralo jeho vrchné oblasti,
Slnko prehrá jeho dlhý boj s gravitáciou. Všetká zostávajúca hmota zkolabuje
do malého telesa s veľkosťou Zeme! Tak sa zo Slnka stane biely trpaslík, teleso
tak husté, že čajová lyžička jeho hmoty by vážila vyše tony! Bez paliva na
obnovenie jadrovej fúzie biely trpaslík ešte stále svieti, vyžaruje energiu
z jeho kolapsu. Ale nakoniec sa aj táto energia minie a biely trpaslík začne
chladnúť, začne hasnúť ako umierajúca svätojánska muška...
Ako budú posledné zvyšky Slnka
chladnúť, bude vyžarovať žlté svetlo, potom červené svetlo, a potom vôbec žiadne
svetlo. Jeho atómy budú natlačené tak tesne, ako je to len fyzikálne možné a už
nebude možné ďalšie zmršťovanie. Bez ďalšej dostupnej energie (ani len
gravitačnej energie), bude chladnúť ako veľká vyhorená pahreba veľkosti Zeme.
Nakoniec ochladne na rovnakú teplotu ako vesmír naokolo a nebude vyžarovať nič. Na
uhlík bohatý čierny trpaslík bude plávať vesmírom. Nebude javiť žiadne náznaky o
jeho búrlivých začiatkoch, ani o jeho dlhom strednom veku, ani o jeho predsmrtných
kŕčoch. Môže na jeho vesmírnych vandrovkách stretnúť iný veľký oblak plynu.
Vyššie vidíte hlavné štádiá životného cyklu Slnka. Avšak kvôli neporovnateľným veľkostiam jednotlivých útvarov je nemožné ich zobraziť všetky v jednotnej mierke. Napríklad, vezmime si za priemer slnka veľkosť 1/3 cm. Ak by sme chceli bieleho trpaslíka zobratiť v rovnakej mierke, mal by 1/34 mm v priemere, čo je takmer neviditeľné voľným okom! Červený obor v rovnakej mierke by mal priemer skoro 84 cm, to je veľkosť plážovej nafukovacej lopty! A poďme ďalej. Aby to nebolo málo, protohviezda zobrazená v rovnakom merítku bude mať viac ako 55 metrový priemer! Globula bude mať priemer 4 kilometre! a najväčší zo všetkých, medzihviezdny oblak, by bol 1 100 km široký, to je porovnateľné so vzdialenosťou medzi veľkými európskymi mestami! Teda mierka priestoru a času života hviezdy ako naše Slnko je skutočne nepredstaviteľná. Ba čo viac, naše Slnko je iba jedna z miliárd a miliárd hviezd v nezmernom vesmíre.
Posledná zmena:
04/30/2010 11:03:04
© 2000 Štefánikova nadácia na podporu
astronómie na Slovensku (napíšte nám)