Через 600 миллионов лет

Последнее полное затмение Солнца

На поверхности Луны все еще остаются ретро-отражатели. Некоторые из них доставили на спутник Земли в ходе программы «Аполлон», другие установлены на луноходах – советских вездеходах, исследовавших Луну. Отражатели составляют сеть трехгранных углов – зеркальных триэдров – возвращающих луч света к источнику, который его испустил. Луч лазера, отправленный с Земли на такой отражатель, позволяет с большой точностью определить расстояние от Земли до Луны, если измерить время его пробега туда и обратно. Эта геодезическая технология, разработанная еще в 1970-х годах, позволила установить, что расстояние между Землей и Луной растет на тридцать восемь миллиметров в год.

Причиной тому приливные силы. Они не только действуют на земные океаны (о чем говорит само их название), но и стремятся синхронизировать вращение спутника планеты с осевым вращением самой этой планеты. В случае системы «Земля – Луна» длительность лунных суток совпадает с орбитальным периодом обращения Луны вокруг Земли. Но поскольку продолжительность земных суток чуть меньше, чем лунный орбитальный период, Земля постепенно замедляет вращение вокруг своей оси. Накопленная таким путем энергия вращения переходит в потенциальную энергию Луны, что приводит к постепенному удалению последней.

Луна отдаляется от Земли, а продолжительность земных суток удлиняется на одну двадцатую микросекунды в год. На длительных интервалах времени (сотни миллионов лет) накопленный эффект этих крошечных изменений становится довольно существенным: в девонский период, в эпоху расцвета папоротников, то есть четыреста миллионов лет назад, в году было четыреста дней, а в сутках – чуть меньше двадцати двух часов. С учетом вероятной эволюции Солнца можно предположить, что полная синхронизация системы «Земля – Луна», когда оба тела вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг друг друга, вряд ли произойдет.

Изменение расстояния между Землей и Луной имеет большое значение для солнечных затмений. В ХХ веке видимый угловой диаметр Луны практически совпадал с угловым диаметром Солнца, хотя, конечно, эксцентриситеты земной и лунной орбит могли вызывать колебания этих величин. Сейчас на Земле полные солнечные затмения происходят довольно часто: видимый угловой диаметр Луны больше солнечного. Однако постепенно расстояние между Землей и Луной будет возрастать, а количество полных затмений Солнца – снижаться. Последнее из них произойдет через шестьсот миллионов лет. С этого момента будут происходить только кольцевые затмения, известные еще с античных времен – угловой диаметр Луны станет меньше, чем у Солнца.

Через 1,2 миллиарда лет

Конец жизни на Земле

Энергия излучения Солнца обеспечивается цепными ядерными реакциями, происходящими в его ядре: ежесекундно более шестисот миллионов тонн водорода превращается в гелий. Главным результатом этой ядерной алхимии является, помимо незначительного уменьшения массы Солнца, постепенное снижение количества частиц – одно ядро гелия образуется из четырех ядер водорода. Чем ниже плотность частиц, тем сильнее гравитация сжимает ядро, тем выше поднимается температура в недрах звезды и тем эффективнее становятся цепные реакции, увеличивая выделяемую энергию.

В результате количество энергии, производимой Солнцем, неуклонно растет, как и количество энергии, получаемой Землей. Через пятьсот миллионов лет после своего рождения Солнце вошло в длительную фазу гидростатического равновесия, в которой оно находится и по сей день. В самом начале этой фазы Земля получала от него значительно меньше энергии – всего 30 % от сегодняшнего количества. Однако в результате парникового эффекта температура на поверхности Земли почти все время оставалась примерно одинаковой. За исключением периодов глобального оледенения (как, к примеру последний, когда Земля была поистине огромным «снежком»), длительный период стабильности позволил жизни на Земле развиться до того состояния, в котором она оказалась сегодня.

Рост солнечной активности приводит к тому, что количество испускаемой Солнцем энергии увеличивается на десять процентов за миллиард лет, и на сорок – за три с половиной миллиарда лет. При таких условиях земная орбита оказывается вне «зоны обитания» Солнечной системы. Считается, что планета находится в «зоне обитания», если физические условия на ее поверхности допускают существование воды в жидком состоянии. Через миллиард лет, когда светимость Солнца станет на десять процентов выше сегодняшней, средняя температура на поверхности Земли возрастет до пятидесяти градусов Цельсия. Атмосфера превратится во влажный туман, океаны начнут активно испаряться. Водяной пар поднимется в стратосферу, где ультрафиолетовая часть солнечного излучения разложит молекулы воды и водород вырвется в околоземное пространство. Это усилит парниковый эффект до уровня, который мы наблюдаем сейчас на Венере. Бо`льшая часть земной поверхности превратится в сухую пустыню, экваториальная зона, где сейчас раскинулся океан, станет выжженым пространством, покрытым песчаными дюнами и солончаками. В подобных условиях жизнь невозможна – разве что некоторые виды бактерий-экстремофилов еще проживут некоторое время, но и они постепенно вымрут.