solens energiproduktion er baseret på termonuklear fusion af hydrogen til helium. Dette sker i kerneområdet af stjernen ved hjælp af proton-protonkædereaktionsprocessen. Fordi der ikke er nogen konvektion i solkernen, opbygges heliumkoncentrationen i den region uden at blive fordelt over hele stjernen., Temperaturen i solens kerne er for lav til nuklear fusion af heliumatomer gennem triple-alpha-processen, så disse atomer bidrager ikke til den nettoenergiproduktion, der er nødvendig for at opretholde hydrostatisk ligevægt i solen.
på nuværende tidspunkt er næsten halvdelen af brintet i kernen forbrugt, hvor resten af atomerne primært består af helium. Når antallet af hydrogenatomer pr. masseenhed falder, leveres også deres energiproduktion gennem nuklear fusion., Dette resulterer i et fald i trykstøtte, hvilket får kernen til at trække sig sammen, indtil den øgede tæthed og temperatur bringer kernetrykket i ligevægt med lagene ovenfor. Den højere temperatur får det resterende brint til at gennemgå fusion i en hurtigere hastighed og derved generere den energi, der er nødvendig for at opretholde ligevægten.
udvikling af solens lysstyrke, radius og effektiv temperatur sammenlignet med den nuværende sol. Efter Ribas (2010).,
resultatet af denne proces har været en konstant stigning i Solens energiudgang. Da solen først blev en hovedsekvensstjerne, udstrålede den kun 70% af den aktuelle lysstyrke. Lysstyrken er steget på en næsten lineær måde til nutiden og stiger med 1% Hvert 110 millioner år. På samme måde forventes solen på tre milliarder år at være 33% mere lysende. Brintbrændstoffet i kernen vil endelig blive opbrugt om fem milliarder år, hvor solen vil være 67% mere lysende end i øjeblikket., Derefter vil solen fortsætte med at forbrænde brint i en skal, der omgiver dens kerne, indtil lysstyrken når 121% over nutidsværdien. Dette markerer afslutningen på solens hovedsekvenslevetid, og derefter vil den passere gennem subgiant-scenen og udvikle sig til en rød kæmpe.
på dette tidspunkt bør kollisionen mellem Mælkevejen og Andromeda-galakserne være i gang. Selv om dette kan resultere i solsystemet bliver skubbet ud fra den nyligt kombinerede galakse, anses det for usandsynligt, at have nogen negativ indvirkning på solen eller dens planeter.,
Klimapåvirkningdet
hastigheden af forvitring af silikatmineraler vil stige, når stigende temperaturer fremskynder kemiske processer. Dette vil igen reducere niveauet af kuldio .id i atmosfæren, da reaktioner med silikatmineraler omdanner kuldio .idgas til faste carbonater. Inden for de næste 600 millioner år fra de nuværende, koncentrationen af kuldioxid vil falde under den kritiske tærskel, der er nødvendige for at opretholde C3-fotosyntese: omkring 50 dele per million., På dette tidspunkt vil træer og skove i deres nuværende former ikke længere være i stand til at overleve. de sidste levende træer er stedsegrønne nåletræer. Dette fald i plantelivet vil sandsynligvis være et langsigtet fald snarere end et kraftigt fald. Det er sandsynligt, at plantegrupper vil dø en efter en længe før 50 dele pr. De første planter, der forsvinder, vil være C3 urteagtige planter, efterfulgt af løvskove, stedsegrønne løvskove og til sidst stedsegrønne nåletræer. C4-kulstoffiksering kan dog fortsætte i meget lavere koncentrationer ned til over 10 dele pr., Således kan planter, der bruger C4-fotosyntese, muligvis overleve i mindst 0, 8 milliarder år og muligvis så længe som 1, 2 milliarder år fra nu, hvorefter stigende temperaturer vil gøre biosfæren uholdbar. I øjeblikket repræsenterer C4-planter omkring 5% af Jordens plantebiomasse og 1% af dens kendte plantearter. 50% af alle græsarter (Poaceae) den C4 fotosyntetiske vej, ligesom mange arter i den urteagtige familie Amaranthaceae.,
når niveauerne af kuldio .id falder til den grænse, hvor fotosyntese næppe er bæredygtig, forventes andelen af kuldio .id i atmosfæren at svinge op og ned. Dette vil gøre det muligt for landvegetation at blomstre hver gang niveauet af kuldio .id stiger på grund af tektonisk aktivitet og åndedræt fra dyrelivet. Den langsigtede tendens er imidlertid, at plantelivet på land helt dør af, da det meste af det resterende kulstof i atmosfæren bliver sekvestreret i jorden., Nogle mikrober er i stand til fotosyntese ved koncentrationer af kuldio .id så lavt som 1 del pr.
planter—og i forlængelse heraf dyr—kunne overleve længere ved at udvikle andre strategier, såsom at kræve mindre kuldio .id til fotosyntetiske processer, blive kødædende, tilpasse sig udtørring eller forbinde med svampe. Disse tilpasninger vises sandsynligvis nær begyndelsen af det fugtige drivhus (se yderligere).,
tabet af højere planteliv vil også resultere i det eventuelle tab af ilt såvel som O .on på grund af åndedræt af dyr, kemiske reaktioner i atmosfæren og vulkanudbrud. Dette vil resultere i mindre dæmpning af DNA-skadende UV-stråler, så godt som død af dyr; de første dyr til at forsvinde ville være store pattedyr, efterfulgt af små pattedyr, fugle, padder og store fisk, krybdyr og små fisk, og endelig hvirvelløse dyr., Før dette sker, forventes det, at livet vil koncentrere sig om refugier med lavere temperatur, såsom høje højder, hvor mindre jordoverfladeareal er tilgængeligt, hvilket begrænser befolkningsstørrelser. Mindre dyr ville overleve bedre end større på grund af mindre iltbehov, mens fugle ville klare sig bedre end pattedyr takket være deres evne til at rejse store afstande på udkig efter koldere temperaturer. Baseret på ilt halveringstid i atmosfæren ville dyrelivet vare højst 100 millioner år efter tabet af højere planter., Dyrelivet kan dog vare meget længere, da mere end 50% ilt i øjeblikket produceres af fytoplankton.
i deres arbejde the Life and Death of Planet Earth har forfatterne Peter D. Wardard og Donald bro .nlee hævdet, at en form for dyreliv kan fortsætte, selv efter at det meste af Jordens planteliv er forsvundet., Ward og Brownlee bruge fossile beviser fra Burgess Shale i British Columbia, Canada, til at bestemme klimaet af den Cambriske Eksplosion, og bruge den til at forudsige klimaet i fremtiden, når de globalt stigende temperaturer forårsaget af en opvarmning Solen og faldende iltindhold resultere i den endelige udryddelse af dyrelivet. I første omgang forventer de, at nogle insekter, firben, fugle og små pattedyr kan fortsætte sammen med havlivet. Men uden iltpåfyldning ved planteliv tror de, at dyr sandsynligvis ville dø af kvælning inden for få millioner år., Selv hvis tilstrækkelig ilt skulle forblive i atmosfæren gennem vedvarende en form for fotosyntese, ville den konstante stigning i den globale temperatur resultere i et gradvist tab af biodiversitet.
når temperaturerne fortsætter med at stige, vil det sidste dyreliv blive drevet mod polerne og muligvis under jorden. De ville primært blive aktive i polarnatten, æstiverende i polardagen på grund af den intense varme. Meget af overfladen ville blive en golde ørken og liv ville primært findes i oceanerne., På grund af et fald i mængden af organisk stof, der kommer ind i oceanerne fra land såvel som et fald i opløst ilt, ville havlivet forsvinde også efter en lignende vej som på jordens overflade. Denne proces vil starte med tab af ferskvandsarter og konkludere med hvirvelløse dyr, især dem, der ikke er afhængige af levende planter som termitter eller dem i nærheden af hydrotermiske ventilationskanaler som orme af slægten Riftia. Som et resultat af disse processer kan multicellulære livsformer uddød i omkring 800 millioner år og eukaryoter i 1.,3 milliarder år, hvilket kun efterlader prokaryoterne.
Tab af oceansEdit
Venus er i en “super-drivhus” – tilstand
En milliard år fra nu, omkring 27% af den moderne ocean har været subducted i kappen. Hvis denne proces fik lov til at fortsætte uafbrudt, ville den nå en ligevægtstilstand, hvor 65% af det nuværende overfladereservoir ville forblive ved overfladen., Når solens lysstyrke er 10% højere end dens nuværende værdi, vil den gennemsnitlige globale overfladetemperatur stige til 320 K (47; C; 116.f). Atmosfæren bliver et “fugtigt drivhus”, der fører til en løbende fordampning af oceanerne. På dette tidspunkt viser modeller af Jordens fremtidige miljø, at stratosfæren ville indeholde stigende vandniveauer. Disse vandmolekyler vil blive nedbrudt gennem fotodissociation af sol-UV, hvilket tillader brint at undslippe atmosfæren. Nettoresultatet ville være et tab af verdens havvand med omkring 1,1 milliarder år fra nutiden.,
Der vil være to varianter af denne fremtidige opvarmning feedback: den “fugtigt drivhus”, hvor vanddamp dominerer troposfæren, mens vanddamp begynder at hobe sig op i stratosfæren (hvis havene fordamper meget hurtigt), og “runaway greenhouse”, hvor vanddamp bliver en dominerende del af atmosfæren (hvis havene fordamper for langsomt)., I denne havfrie æra vil der fortsat være overfladereservoirer, da vand konstant frigives fra den dybe skorpe og mantel, hvor det anslås, at der er en mængde vand svarende til flere gange, der i øjeblikket findes i Jordens oceaner. Nogle vandet kan opbevares ved polerne, og der kan være lejlighedsvis uvejr, men for det meste planet ville være en tør ørken med store dunefields dækker dens ækvator, og et par salt flats på, hvad der var engang havbunden, svarende til dem i Atacama-Ørkenen i Chile.,
uden vand til at tjene som smøremiddel, ville pladetektonik meget sandsynligt stoppe, og de mest synlige tegn på geologisk aktivitet ville være skjold vulkaner placeret over mantel hotspots. Under disse tørre forhold kan planeten bevare noget mikrobielt og muligvis endda multicellulært liv. De fleste af disse mikrober vil være halofiler, og livet kunne finde tilflugt i atmosfæren, som det er blevet foreslået at være sket på Venus. Imidlertid vil de stadig mere ekstreme forhold sandsynligvis føre til udryddelse af prokaryoterne mellem 1, 6 milliarder år og 2.,8 milliarder år fra nu, hvor den sidste af dem lever i resterende vanddamme i høje breddegrader og højder eller i huler med fanget is. Underjordisk liv kunne dog vare længere. Hvad der fortsætter efter dette afhænger af niveauet af tektonisk aktivitet. En konstant frigivelse af kuldio .id ved vulkanudbrud kan få atmosfæren til at komme ind i en “super-drivhus” tilstand som planeten Venus., Men, som nævnt ovenfor, uden overfladevand, pladetektonik ville sandsynligvis stoppe, og de fleste af carbonaterne ville forblive sikkert begravet, indtil solen bliver en rød kæmpe, og dens øgede lysstyrke opvarmer Klippen til det punkt at frigive kuldio .id.
tabet af oceanerne kunne forsinkes indtil 2 milliarder år i fremtiden, hvis atmosfæretrykket skulle falde. Et lavere atmosfærisk tryk ville reducere drivhuseffekten og derved sænke overfladetemperaturen. Dette kan ske, hvis naturlige processer skulle fjerne nitrogen fra atmosfæren., Undersøgelser af organiske sedimenter har vist, at mindst 100 kilopascals (0.99 atm) nitrogen er blevet fjernet fra atmosfæren i løbet af de sidste fire milliarder år; nok til effektivt at fordoble det aktuelle atmosfæriske tryk, hvis det skulle frigives. Denne fjernelseshastighed ville være tilstrækkelig til at modvirke virkningerne af stigende solens lysstyrke i de næste to milliarder år.
med 2, 8 milliarder år fra nu vil jordens overfladetemperatur have nået 422 K (149.C; 300. f), selv ved polerne. På dette tidspunkt vil ethvert resterende liv blive slukket på grund af de ekstreme forhold., Hvis alt vandet på jorden er fordampet ved dette punkt, vil planeten forblive under de samme forhold med en konstant stigning i overfladetemperaturen, indtil solen bliver en rød kæmpe. 3-4 milliarder år vil mængden af vanddamp i den lavere atmosfære stige til 40%, og en “fugtig drivhuseffekt” vil begynde, når lysstyrken fra solen når 35-40% mere end dens nutidige værdi. En” løbsk drivhuseffekt ” vil opstå, hvilket får atmosfæren til at varme op og hæve overfladetemperaturen til omkring 1,600 K (1,330; C; 2,420.f)., Dette er tilstrækkeligt til at smelte overfladen af planeten. Imidlertid vil det meste af atmosfæren bevares, indtil solen er kommet ind i den røde gigantiske scene.
med udryddelsen af livet forventes 2, 8 milliarder år fra nu også, at jordens biosignaturer forsvinder, der skal erstattes af underskrifter forårsaget af ikke-biologiske processer.,
Red giant stageEdit
størrelsen af Den aktuelle Sun (nu i den primære sekvens) i forhold til den forventede størrelse i løbet af sin røde kæmpestjerne fase
Når Sun ændringer fra afbrænding af brint i sin kerne til at brænde brint i en skal omkring sin kerne, kernen vil begynde at kontrakt og den ydre kuvert vil udvide. Den samlede lysstyrke vil stige støt i løbet af de følgende milliarder år, indtil den når 2,730 gange Solens nuværende lysstyrke i en alder af 12.167 milliarder år., De fleste af Jordens atmosfære, vil blive tabt til rummet og dens overflade vil bestå af et ocean lava med flydende kontinenter af metaller og metal-oxider samt isbjerge af ildfaste materialer, med sin overfladetemperatur er nået op på mere end 2.400 K (2,130 °C; 3,860 °F). Solen vil opleve hurtigere massetab, med omkring 33% af sin samlede masse kaste med solvinden. Tabet af masse vil betyde, at planeternes baner vil udvide sig. Jordens orbitalafstand vil stige til højst 150% af dens nuværende værdi.,
den hurtigste del af solens ekspansion til en rød kæmpe vil forekomme i de sidste faser, når solen bliver omkring 12 milliarder år gammel. Det vil sandsynligvis udvide sig til at sluge både Merkur og Venus og nå en maksimal radius på 1, 2 AU (180.000.000 km). Jorden vil interagere tidligt med Solens ydre atmosfære, hvilket ville tjene til at mindske Jordens orbitalradius. Træk fra Solens kromosfære ville også reducere jordens kredsløb. Disse virkninger vil virke for at modvirke virkningen af massetab fra Solen, og Jorden vil sandsynligvis blive opslugt af solen.,
trækket fra solatmosfæren kan medføre, at månens bane forfalder. Når månens bane lukker til en afstand på 18.470 km (11.480 mi), vil den krydse Jordens Roche-grænse. Dette betyder, at tidevandsinteraktion med jorden ville bryde månen fra hinanden og omdanne den til et ringsystem. Det meste af den kredsende ring vil derefter begynde at forfalde, og affaldet vil påvirke jorden. Derfor, selvom jorden ikke sluges af solen, kan planeten blive efterladt måneløs., Ablationen og fordampningen forårsaget af dens fald på en forfaldende bane mod solen kan fjerne jordens mantel, hvilket kun efterlader sin kerne, som endelig vil blive ødelagt efter højst 200 år. Efter denne begivenhed vil Jordens eneste arv være en meget lille stigning (0.01%) af solmetallet.,:IIC
Post-red giant stageEdit
Helix-tågen, en planetarisk tåge, der svarer til, hvad Solen vil producere i 8 milliarder år
Efter at fusionere helium i sin kerne og kulstof, vil Solen begynde at trække sig sammen igen, udvikler sig til et kompakt hvid dværgstjerne, efter fjernelse af den ydre atmosfære, som en planetarisk tåge. Den forudsagte endelige masse er 54,1% af nutidsværdien, sandsynligvis primært bestående af kulstof og O .ygen.
i øjeblikket bevæger Månen sig væk fra jorden med en hastighed på 4 cm (1, 5 tommer) om året., Om 50 milliarder år, hvis jorden og Månen ikke er opslugt af solen, vil de blive tidelocked til en større, stabil bane, hvor hver kun viser det ene ansigt til det andet. Derefter vil solens tidevandsvirkning udtrække vinkelmoment fra systemet, hvilket får Månens bane til at forfalde, og Jordens rotation accelererer. I omkring 65 milliarder år anslås det, at månen kan ende med at kollidere med jorden, på grund af den resterende energi fra Jordmånesystemet, der bliver sappet af restsolen, hvilket får Månen til langsomt at bevæge sig indad mod Jorden.,
på en tidsskala på 1019 (10 quinuintillion) år vil de resterende planeter i solsystemet blive skubbet ud af systemet ved voldelig afslapning. Hvis Jorden ikke bliver ødelagt af det ekspanderende red giant Solen og Jorden er ikke skubbes ud fra Solar System af voldelige afslapning, den ultimative skæbne planet vil være, at det kolliderer med den sorte dværg Solen på grund af henfald af sin bane via gravitationel stråling, i 1020 (Kort Skala: 100 eksemplarer, Lang Skala: 100 billioner) år.
Skriv et svar