Объявление

"Духовный уровень человека определяется тем, как человек понимает кошку" — Бернард Шоу.
"Давайте только проявлять больше внимания, терпимости и уважения к чужому мнению — вот и всё." — Gennadius.
О размещении изображений на форуме, О рекламе на форуме

#1 12 July 2017 15:11:17

Синантроп
Любознательный
Откуда: Республика Саха (Якутия)
Зарегистрирован: 02 October 2013
Сообщений: 112

Будущее Земли

Земля возникла 4,5 миллиард лет назад. Жизнь на Земле существует 4,25 миллиард лет.
Жизни на Земле осталось 1,1 миллиард лет. Земля станет непригодной для жизни высших организмов уже через 600 миллионов лет. 600 миллионов лет - конечная точка, когда уже не будет лесов. Получается осталось благоденствовать 300 миллионов лет. Вторых динозавров уже не будет, не успеют.

Эволюция Солнца
Энергия, генерируемая Солнцем, основана на термоядерном синтезе водорода в гелий. Эта реакция проходит в ядре звезды посредством протон-протонного цикла. Поскольку в ядре Солнца нет конвекции, процесс синтеза приводит к устойчивому накоплению гелия. Температура в ядре Солнца является слишком низкой для ядерного синтеза атомов гелия в тройной гелиевой реакции, так что эти атомы не способствуют чистой генерации энергии, которая необходима для поддержания гидростатического равновесия Солнца.
В настоящее время почти половина запаса водорода в ядре израсходована, а остальная часть состоит преимущественно из гелия. Для компенсации неуклонно снижающегося числа атомов водорода на единицу массы, температура ядра Солнца постепенно увеличивается посредством повышения давления. Это стало причиной того, что остальной водород подвергается синтезу более быстрыми темпами, тем самым производя энергию, необходимую для поддержания равновесия. Результатом становится постоянное увеличение выхода энергии Солнца. Это увеличение может быть аппроксимировано формулой:
{\displaystyle L(t)=\left[1+{2 \over 5}\left(1-{t \over t_{s}}\right)\right]^{-1}L_{s}} L(t)=\left[1+{2 \over 5}\left(1-{t \over t_{s}}\right)\right]^{{-1}}L_{s},
где L(t) — светимость Солнца в момент времени t, t — время жизни Солнца, для которого вычисляется светимость, ts — время жизни Солнца в настоящий момент (4,57 млрд лет), Ls — текущая светимость Солнца.
Когда Солнце впервые вышло на главную последовательность, оно излучало только 70 % от текущей светимости, которая затем увеличивалась почти линейно на 1 % каждые 110 миллионов лет. Таким образом, через 3 миллиарда лет светимость Солнца, как предполагается, будет на 33 % больше. Водородное топливо в ядре будет в итоге исчерпано через 4,8 миллиарда лет, когда светимость Солнца будет на 67 % больше, чем сейчас. После этого Солнце продолжит сжигать водород в оболочке, окружающей её ядро, пока увеличение яркости не достигнет 121 % от текущего значения. Это ознаменует конец существования Солнца на главной последовательности, и после этого оно начнёт эволюционировать в красный гигант.

Воздействие на климат
По мере того как будет возрастать глобальная температура Земли вследствие роста светимости Солнца, будет также возрастать скорость выветривания силикатных минералов. Это, в свою очередь, приведёт к снижению уровня углекислого газа в атмосфере. В течение следующих 600 миллионов лет концентрация CO2 упадёт ниже критического порога (около 50 частей на миллион), необходимого для поддержания C3-фотосинтеза. На тот момент деревья и леса в их нынешней форме не смогут существовать. Однако C4-фотосинтез может продолжаться при гораздо более низких концентрациях, вплоть до 10 частей на миллион. Таким образом, растения, использующие C4-фотосинтез, смогут существовать по меньшей мере в течение 0,8 миллиарда лет, а возможно и 1,2 миллиарда лет, после чего рост температуры сделает биосферу нежизнеспособной. В настоящее время C4-растения составляют около 5 % растительной биомассы Земли и 1 % от известных видов растений. Например, около 50 % всех видов трав (злаки) используют C4-фотосинтетические реакции, так же как и многие виды амарантовых.
Когда уровень углекислого газа упадёт до предела, при котором фотосинтез едва устойчив, доля диоксида углерода в атмосфере снова начнёт возрастать вследствие тектонической деятельности и жизни животных. Это позволит растительности вновь развиваться. Однако долгосрочная перспектива для растительной жизни на Земле — это полное вымирание, поскольку бо́льшая часть оставшегося в атмосфере углерода окажется связанным в Земле. Некоторые микроорганизмы способны к фотосинтезу при концентрации CO2 в несколько частей на миллион, поэтому эти формы жизни, вероятно, исчезнут только из-за повышения температуры и потери биосферы.
В своей работе «Жизнь и смерть планеты Земля», авторы Питер Д. Уорд и Доналд Браунли утверждают, что некоторые формы животной жизни могут продолжить существование даже после того как бо́льшая часть растительной жизни на Земле исчезнет. Первоначально, некоторые насекомые, ящерицы, птицы и мелкие млекопитающие могут продолжить существование вместе с морской жизнью. Однако они считают, что без кислорода, пополняемого растительной жизнью, животные, вероятно, вымрут от удушья в течение нескольких миллионов лет. Даже если в атмосфере останется достаточное количество кислорода вследствие живучести той или иной формы фотосинтеза, устойчивый рост глобальной температуры может привести к постепенной утрате биоразнообразия. Бо́льшая часть поверхности станет бесплодной пустыней, и жизнь в первую очередь должна остаться в океане.

Эпоха без океана
Как только солнечная светимость станет на 10 % выше текущего значения, средняя глобальная температура поверхности достигнет 320 К (47 °С). Атмосфера станет «влажной парниковой» и приведёт к безудержному испарению океанов. Модели будущего Земли показывают, что в тот момент стратосфера будет содержать повышенный уровень воды. Молекулы воды будут разрушаться солнечным ультрафиолетовым излучением посредством фотодиссоциации, что позволит водороду покидать атмосферу. Конечным результатом будет исчезновение морской воды по всей Земле через 1,1 миллиарда лет.

Атмосфера Венеры находится в состоянии «суперпарник»
В эту безокеанскую эру на поверхности по-прежнему будут водные бассейны, поскольку вода непрерывно будет высвобождаться из глубокой коры и мантии. Некоторые запасы воды могут быть сохранены на полюсах и даже могут случаться редкие ливни, но большая часть планеты будет сухой пустыней. Тем не менее, даже в этих засушливых условиях планета может сохранить некоторую микробную и, возможно, даже многоклеточную жизнь. Что произойдёт дальше — зависит от уровня тектонической активности. Устойчивый выход диоксида углерода из-за извержений вулканов в конечном счёте может привести к переходу атмосферы в состояние «суперпарник», как сейчас на Венере. Но без поверхностных вод, тектоника плит, вероятно, остановится и большинство карбонатов будет оставаться в земле.
Потеря океанов может быть отсрочена на 2 миллиарда лет, если уменьшится общее атмосферное давление. Более низкое атмосферное давление уменьшило бы парниковый эффект, тем самым понизив поверхностную температуру. Это может произойти, если природные процессы удалят азот из атмосферы. Исследования органических отложений показали, что по меньшей мере 100 кПа (1 бар) азота было удалено из атмосферы за последние четыре миллиарда лет. Если его выпустить обратно, то это фактически удвоит текущее атмосферное давление. Такая скорость изъятия была бы достаточной для борьбы с последствиями увеличения светимости Солнца в течение следующих двух миллиардов лет. Однако, помимо этого, в нижних слоях атмосферы количество воды вырастет до 40 % и начнётся влажный парниковый эффект.
Если парниковый эффект не произойдёт ранее, то в конечном счёте это явление будет иметь место через 3—4 миллиарда лет, когда светимость Солнца станет на 35—40 % больше, чем ее текущее значение. Атмосфера нагреется, и поверхностная температура поднимется настолько, что сможет расплавить горные породы. Однако большая часть атмосферы будет сохранена, пока Солнце не вступит в стадию красного гиганта.

Стадия красного гиганта
Текущий размер Солнца по сравнению с предполагаемым размером в фазе красного гиганта
Как только Солнце вместо сжигания в ядре водорода перейдёт к сжиганию водорода вокруг оболочки, ядро начнёт сжиматься, а внешняя оболочка начнёт расширяться. Полная светимость будет неуклонно возрастать в течение следующих миллиардов лет, пока не увеличится в 2 730 раз от текущей светимости в возрасте 12,167 миллиардов лет. Во время этой фазы Солнце будет терять массу, причём около 33 % от его общей массы потеряет посредством солнечного ветра. Потеря массы будет означать, что орбиты планет будут расширяться. Орбитальное расстояние Земли увеличится более чем на 150 % от его текущего значения.
Самая быстрая часть расширения Солнца в красный гигант произойдёт на заключительном этапе, когда Солнцу будет приблизительно 12 миллиардов лет. Вполне вероятно, что, расширившись, Солнце поглотит Меркурий и Венеру, достигнув максимального радиуса 1,2 астрономические единицы.
К тому времени, когда Солнце начнёт расширяться в виде красного гиганта, диаметр орбиты Луны немного возрастёт, а период её обращения увеличится на несколько дней вследствие приливной силы на Земле. В период красного гиганта выбросы из солнечной атмосферы могут привести к быстрому изменению формы лунной орбиты. Как только перигей орбиты приблизится на расстояние 18 470 км, Луна пересечёт предел Роша Земли, и приливное взаимодействие с Землёй разорвёт спутник, превратив её в кольцевую систему. Затем бо́льшая часть колец начнёт разрушаться, и остатки будут сталкиваться с Землёй превращаясь в современного Меркурия. Поэтому, даже если Земля не будет поглощена Солнцем, она скорее всего останется без Луны.

Отредактировано Синантроп (12 July 2017 15:19:18)

Неактивен

 

Board footer

©2006 – 2017, Зоологический форум

При поддержке программы Ministry