Формирование и эволюция Солнечной системы

В результате термоядерных реакций в звёздах были синтезированы элементы от гелия до углерода. Во время взрывов сверхновых звёзд образовались ещё более тяжёлые элементы, рассеиваясь в пространстве. После взрывов вещество сгущалось снова, в результате чего зажигались звёзды следующих поколений, вокруг которых образовывались планетные системы. Солнечная система построена из элементов, унаследованных от звезд предшествующих поколений: легких (Н₂ и He) и более тяжелых.

Жизненный цикл Солнца в условном масштабе показан на рис. 9.1.

Временная шкала в миллиардах лет (приблизительно).

Рисунок 9.1.

Жизненный цикл Солнца

Формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного сжатия небольшой части гигантского межзвёздного газопылевого облака. В процессе сжатия размеры газопылевого облака уменьшались, росла скорость вращения облака. Центр, где собралась большая часть массы, становился всё более и более горячим, чем окружающий диск^. Из-за вращения скорости сжатия облака параллельно и перпендикулярно оси вращения различались, что привело к уплощению облака и формированию характерного протопланетного диска диаметром примерно 200 а. е. и горячей, плотной протозвездой в центре.

В течение 50 млн лет давление и плотность водорода в центре протозвезды стали достаточно высокими для начала термоядерной реакции. На этом этапе Солнце стало полноценной звездой главной последовательности - жёлтым карликом.

Поскольку Солнце сжигает запасы водородного топлива, выделяющаяся энергия, поддерживающая ядро, имеет тенденцию к исчерпанию, заставляя Солнце сжиматься. Это увеличивает давление в его недрах и нагревает ядро, ускоряя сжигание топлива. В результате Солнце становится ярче.

Приблизительно через 5,4 млрд .лет с настоящего времени, водород в солнечном ядре будет полностью преобразован в гелий, что завершит фазу главной последовательности; Солнце станет субгигантом.

Ещё через 600 млн. лет внешние слои Солнца расширятся примерно в 260 раз по сравнению с нынешними размерами — Солнце перейдёт на стадию красного гиганта. Из-за увеличившейся площади поверхности она будет гораздо более прохладной, чем при нахождении на главной последовательности (2600 К). Резко увеличившись, Солнце, как ожидается, поглотит ближайшие планеты Меркурий и Венеру. Земля, возможно, избежит поглощения внешними солнечными оболочками, но станет совершенно безжизненной. Обитаемая зона сместится к внешним краям Солнечной системы.

В конечном итоге внешние слои Солнца будут выброшены в окружающее пространство, образовав планетарную туманность, в центре которой останется лишь небольшое звёздное ядро — белый карлик, необычно плотный объект в половину первоначальной массы Солнца, но размером только с Землю. Эта туманность возвратит часть материала, который сформировал Солнце, в межзвёздную среду.