Słońce, jak każda inna gwiazda, jest kulą gazu składającą się głównie z wodoru i helu (odpowiednio 73% i 25%). Średnia gęstość Słońca jest znacznie mniejsza od gęstości Ziemi i tylko nieznacznie większa od średniej gęstości wody, która wynosi 1,4 kg na metr sześcienny. Co się stanie, gdy Słońce zgaśnie?
Nasze Słońce jest źródłem życia na Ziemi. Dla porównania, strumień ciepła z wnętrza Ziemi jest mniej więcej 5 tysięcy razy mniejszy od wartości stałej słonecznej (ilości energii, którą średnio otrzymuje metr kwadratowy powierzchni Ziemi).
Gwiazda w Układzie Słonecznym jest 270 tysięcy razy bliżej Ziemi w porównaniu z drugą najbliższą nam gwiazdą (Proxima Centauri). Źródłem energii na Słońcu są reakcje termojądrowe wtapiające jądra lżejszych pierwiastków chemicznych w jądra cięższych pierwiastków chemicznych. W każdej sekundzie Słońce przekształca 600 milionów ton wodoru w hel poprzez reakcje termojądrowe. Zgodnie ze słynnym wzorem Einsteina E=mc2, masa Słońca zmniejsza się o około 4 miliony ton co sekundę. Dla porównania, Ziemia produkuje rocznie około 4 mld ton ropy, 7 mld ton węgla i 3 mld ton rudy żelaza.
Słońce jest gwiazdą drugiej generacji. Oznacza to, że materia Słońca została pierwotnie wzbogacona o cięższe pierwiastki, które powstały we wnętrznościach innych martwych gwiazd. Jednak skład chemiczny Słońca nie jest wyjątkowy: wiadomo, że gwiazdy zawierają wielokrotnie więcej ciężkich pierwiastków niż Słońce.
Według obecnych szacunków układ słoneczny ze Słońcem narodził się około 4,5 mld lat temu w stosunkowo niewielkiej gromadzie gwiazd, która składała się z zaledwie kilkuset lub tysięcy gwiazd. W związku z tym poszukiwanie krewnych naszego Słońca jest zadaniem niezwykle trudnym (badanie parametrów kilku milionów gwiazd pozwoliło zidentyfikować zaledwie kilku kandydatów na takich krewnych).
Nasza gwiazda jest “średniakiem” wśród populacji gwiazdowej Drogi Mlecznej, należy do żółtych karłów ciągu głównego. Na przykład czerwone karły mają o rząd wielkości mniejszą masę gwiazdową niż nasze Słońce, a jasność jest tysiące razy słabsza. Natomiast supergiganty mają masę przekraczającą słoneczną o setki razy, a ich jasność może odpowiadać kilku milionom “słońc”.
Ewolucja Słońca i nadchodząca zagłada Układu Słonecznego
Wraz ze “starzeniem się” Słońca rośnie jego jasność, a jednocześnie wzrasta temperatura jego jądra, zwiększa się jego rozmiar, a jego rotacja zwalnia (okres obrotu Słońca wynosi obecnie około 25 dni). Ponadto, jak wspomniano wyżej, masa Słońca również maleje, wraz z jego średnią gęstością. Według modeli astrofizycznych wzrost jasności Słońca doprowadzi do wyparowania wszystkich ziemskich oceanów za 1,1 mld lat (średnia temperatura powierzchni Ziemi wyniesie wtedy ok. 57 stopni Celsjusza, obecnie jest bliska 14 stopni Celsjusza). Za 3,5 mld lat temperatura powierzchni Ziemi będzie równa obecnej temperaturze powierzchni Wenus (około 500 stopni Celsjusza).
Dalsze rozszerzanie się atmosfery Słońca będzie oznaczało jego przemianę w czerwonego olbrzyma za około 5,4 mld lat. Po około 8 miliardach lat jasność Słońca osiągnie swoje maksimum, które będzie 5 tysięcy razy większe od jego obecnej jasności. W takim przypadku promień Słońca będzie porównywalny z wielkością obecnej orbity Ziemi (obecna średnica Słońca to około milion kilometrów, podczas gdy średnica orbity Ziemi to około 300 milionów kilometrów). Z drugiej strony, proces nadmuchiwania Słońca doprowadzi do spadku temperatury powierzchni naszej gwiazdy z obecnych 7 tys. stopni Celsjusza do około 3 tys. stopni Celsjusza. Los Ziemi, a nawet sąsiedniej Wenus w tym przypadku pozostaje niepewny.
Niektórzy teoretycy uważają, że Ziemia zostanie pochłonięta przez atmosferę słoneczną, inni sądzą, że z powodu zmian w polu grawitacyjnym Układu Słonecznego (puchnięcie Słońca może spowodować przesunięcie środka ciężkości naszego układu planetarnego) Ziemia może przesunąć się na wyższą orbitę i w ten sposób uniknąć pochłonięcia przez Słońce. Podobna niepewność istnieje w przypadku Wenus.
W mało prawdopodobnym przypadku, gdy planeta Ziemia zostanie wyrzucona w przestrzeń międzygwiezdną, zanim jej oceany całkowicie wyparują, istnieje nawet teoretyczna możliwość, że mogłyby na niej przetrwać mikroorganizmy pierwotniaków. Obliczenia pokazują, że wędrująca planeta o masie naszej Ziemi mogłaby teoretycznie posiadać pod lodową skorupą ocean o grubości około 10 km (wiadomo, że Rów Mariański ma głębokość 11 km). Inni teoretycy rozważają możliwość sztucznego zniesienia orbity Ziemi na bezpieczną odległość od Słońca (na przykład poprzez zmianę okresu obrotu Ziemi przy użyciu różnych środków technicznych, takich jak silniki odrzutowe).