Słońce i jego ewolucja

Słońce jest jedną z ogromnej ilości gwiazd w Galaktyce. Ale znajduje się w centrum naszego Układu Słonecznego i skupia prawie 99.8 % całej jego masy. Energia słoneczna stanowi główne źródło energii, która dociera do Ziemi. Przeważnie są to fale elektromagnetyczne. Słońce jest najjaśniejszym i największym obiektem na niebie.

Dział fizyki poświęcony badaniom Słońca to heliofizyka.

Najbardziej wiarygodna koncepcja dotycząca powstania Układu Słonecznego, a więc i Słońca mówi, że uformował się on z jednego z obłoków materii międzygwiazdowej, które licznie występowały w Galaktyce.

Nie do końca wiadomo z jakiej przyczyny, ale w pewnym momencie w materii tej zaczęło się tworzyć zagęszczenie. Cząstki zaczęły przemieszczać się w kierunku większej gęstości. Zaczęło wzrastać ciśnienie w obrębie tego obszaru o podwyższonej gęstości. Mimo tego nie dochodziło do rozprężania ponieważ zaczynały działać siły grawitacyjne. Ogrzany gaz w obłoku emitował promieniowanie z zakresu podczerwieni. Jednocześnie cały czas postępowało kurczenie się obłoku i wzrost jego temperatury.

W momencie gdy temperatura wnętrza wzrosła do około 100 K rozpoczęło się formowanie odrębnego, kulistego obiektu, który został nazwany Protosłońcem.

Protosłońce cały czas zmniejszało swoją objętość, co powodowało wzrost jego temperatury. Energia wnętrza była transportowana do wierzchnich warstw w procesie konwekcji. Działo się tak do momentu, aż powierzchnia Protosłońca osiągnęła temperaturę około 10 - 10 K. Wtedy Protosłońce zaczęło świecić. Jednak niemalże w niczym nie przypominało dzisiejszego Słońca. Przede wszystkim miało dużo większe rozmiary. Cały czas trwał proces kurczenia. Wzrastała gęstość i temperatura Protogwiazdy. Gdy osiągnęła pułap 10 K we wnętrzu zostały zapoczątkowane reakcje jądrowe polegające na przemianach wodoru w hel.

W marę dalszego wzrostu temperatury i gęstości energia reakcji jądrowych stała się dominująca forma energii i Protosłońce przestało się kurczyć. Na skutek dużej aktywności emitowało w postaci wiatru słonecznego duże ilości materii. Po 30 milionach lat od powstania zagęszczenia w mgławicy doszło do ustabilizowania Słońca. W takim stanie znajduje się już od 5 miliardów lat i będzie się znajdować, aż do wyczerpania paliwa jądrowego.

Od tej pory można już tylko spekulować co będzie się działo ze Słońcem. Prawdopodobnie po wyczerpaniu się paliwa jądrowego, a więc źródła energii Słońce stanie się czerwonym olbrzymem.

Na tym etapie ewolucji jądro słoneczne będzie się zapadać doprowadzając do wzrostu temperatury. Natomiast temperatura wierzchnich warstw będzie się zmniejszać. Jasność gwiazdy na razie będzie się utrzymywać na takim samym poziomie. Źródłem energii będą jedynie procesy zachodzące w otoczce jądrowej, gdzie jeszcze będzie zgromadzony wodór.

Podejrzewa się, że w kolejnym etapie Słońce pochłonie najbliższą z planet czyli Merkurego. Cały czas będzie malała temperatura powierzchni Słońca, ale jasność, na skutek dużych rozmiarów będzie 500 razy większa od jasności obecnego Słońca.

Konsekwencje tych wydarzeń będą odczuwane również na Ziemi. Na skutek zwiększonej temperatury dojdzie do wyparowania całej wody z powierzchni naszej planety.

Dalszy wzrost temperatury jądra gwiazdy w konsekwencji doprowadzi do sytuacji, w której z helu zaczną powstawać atomy węgla i tlenu. W końcu dojdzie do wybuchu jądra Słońca. Jednak nie dojdzie do eksplozji całej gwiazdy. Jądro będzie się ponownie zapadało i po jakimś czasie ponownie wybuchnie. Taki cykl może się powtarzać wiele razy. W tym czasie Słońce tak zwiększy swoja objętość, że będzie w stanie pochłonąć kolejne planety czyli Wenus i Ziemię. Gwiazda będzie tak olbrzymia, że najbardziej wierzchnie warstwy zaczną się odrywać tak, że Wenus końcu pozostanie samo jądro dopalające końcówkę helu.

Gdy hel się skończy jądro zapadnie się i osiągnie rozmiary Ziemi. Będzie to tzw. biały karzeł. Będzie on miał bardzo dużą gęstość. Początkowo na skutek energii zapadania będzie emitował światło ale po jakimś czasie stopniowo zacznie gasnąć. Światło będzie się zmieniało od białego do czerwonego. Czerwonego końcu obiekt zaprzestanie emisji światła, a jego temperatura będzie porównywalna z temperaturą panującą w Kosmosie. Będzie to tzw. czarny karzeł.