Що станеться із Землею, якщо зникне Сонце: детальне пояснення вчених

Якби Сонце раптово зникло, Земля поринула б у темряву за 8 хвилин. Проте якби його звук долав космічну відстань зі швидкістю поширення в повітрі, останній гуркіт світила лунав би на нашій планеті ще майже 14 років, адже світло рухається в 874 тисячі разів швидше.

Про це розповідає Space Daily.

Що буде, якщо Сонце зникне

На перетин однієї астрономічної одиниці світлу потрібно приблизно 499 секунд. Уявній звуковій хвилі, що йшла б крізь повітря за температури 20 °C, знадобилося б 13,82 року, хоча справжній космос не здатний переносити такі коливання.

Якби Сонце могло зникнути за фізично неможливу мить, Земля помітила б це не одразу. Останні порції сонячного світла, які вже перебувають у польоті, продовжували б надходити. Лише після того, як ці фінальні фотони подолають прогалину між Сонцем і Землею, освітлена Сонцем сторона нашої планети втратить пряме світло.

Стандартна відповідь, через скільки Земля порине у темряву, якщо зникне Сонце, 8 хвилин. Проте точніша — 8 хвилин 19 секунд. Порівняння зі звуком розтягує ту саму дистанцію на роки: за показника 343 метри за секунду — стандартного значення для звуку в повітрі за 20 °C — подорож зайняла б близько 13,82 року. Світло у вакуумі рухається приблизно в 874 030 разів швидше.

Це розрахунок, а не прогноз чи фізично можлива сонячна подія. Звук не може мандрувати від Сонця до Землі крізь майже повний вакуум міжпланетного простору. Цей мисленнєвий експеримент корисний тим, що зіштовхує дві зовсім різні швидкості поширення на одній астрономічній дистанції, проте слово «якби» виконує тут майже всю роботу.

Як визначили точний час

Базовий довідник NASA щодо відстаней у Сонячній системі визначає середню відстань між Сонцем і Землею як приблизно 149,6 мільйона кілометрів, а час проходження світла — як 8,3 хвилини.

Астрономи називають цю відстань однією астрономічною одиницею, або 1 а. о. Формальна довжина становить 149 597 870 700 метрів.

Швидкість світла у вакуумі дорівнює 299 792 458 метрам за секунду. Якщо поділити астрономічну одиницю на цю швидкість, вийде 499,0048 секунди, тобто вісім хвилин і 19,0048 секунди.

Орбіта Землі також дещо еліптична. Реальна відстань змінюється протягом року, тому час проходження світла в один бік коливається на кілька секунд навколо середнього значення.

Як 8 хвилин перетворюються на 13,82 року

Тепер замінимо швидкість світла на 343 м/с. Таблиця NOAA для звуку в повітрі дає саме таке значення за 20 °C. Якщо поділити 149 597 870 700 метрів на 343 метри за секунду, вийде 436 145 396 секунд.

Це трохи більше за 5048 днів, або 13,82 року. Швидкість звуку не є універсальною константою. Вона змінюється залежно від середовища, а в газі — від умов, зокрема температури. За 0 °C поширеним значенням є приблизно 331 метр за секунду, що подовжило б уявну мандрівку приблизно до 14,3 року.

Ще кілька важливих нюансів

Звук — це механічна хвиля. Він рухається тоді, коли збурення змушує частинки штовхати сусідні частинки, передаючи енергію крізь тверде тіло, рідину, газ чи плазму. Світло є електромагнітним випромінюванням. Як зазначається в поясненні NASA щодо механічних та електромагнітних хвиль, світло здатне перетинати вакуум, тоді як звук потребує середовища.

Міжпланетний простір не є математично порожнім. Він містить плазму сонячного вітру, пил та розріджені нейтральні частинки. Проте він аж ніяк не подібний на суцільний стовп звичайного повітря. Частинки поблизу земної орбіти надто розсіяні, щоб передавати повсякденну акустичну хвилю від Сонця до людського вуха.

Якби кімнатна температура повітря заповнила одну астрономічну одиницю, це створило б проблеми. Така кількість газу мала б масу та гравітацію, вона нагрівалася б та іонізувалася б, а також не залишалася б нерухомою чи однорідною. Тискова хвиля розширювалася б, заломлювалася та втрачала енергію.

Сонце справді «звучить»

Сонце має хвилі тиску. Конвекція поблизу його видимого сонячного краю безперервно збуджує коливання, які мандрують серединою Сонця і повертаються до поверхні.

Сонячні і геліосферні обсерваторії NASA та ESA описують сонячні звукові хвилі з періодами близько п’яти хвилин. Резонують лише певні комбінації періоду та горизонтальної довжини хвилі. Їхній патерн несе інформацію про інакше приховану структуру, склад і рух усередині Сонця.

Геліосейсмологи не розміщують мікрофон у міжпланетному просторі. Прилади вимірюють крихітні доплерівські зсуви, швидкості поверхні та зміни яскравості, закодовані в сонячному світлі. Дослідники можуть згодом перекладати ці дані в чутні частоти, прискорюючи їх або змінюючи висоту тону. У результаті виходить соніфікація, а не запис хвиль тиску, які перетнули вакуум.

Помітні п’ятихвилинні коливання відповідають лише лише кільком тисячним герца за секунду, що значно нижче за нижню межу людського слуху.

Що сталося б після прибуття на Землю останнього світла

Протягом приблизно 499 секунд видиме Сонце виглядало б незмінним, оскільки кожен фотон, що долітає до нас, залишив його ще до увімкнення уявного сюжету. Коли прибуде останнє пряме світло, яскраве денне небо зникне разом із ним.

Земля не стане абсолютно чорною: зорі, штучні вогні та затримане відбите світло залишаться. Проте джерело денного світла й майже вся вхідна поверхнева енергія зникнуть.

Космічні апарати й надалі зустрічали б частинки, які вже прямують сюди навіть після прибуття останнього сонячного світла. Зникнення Сонця не може статися в реальності, тому не існує повної фізичної послідовності для моделювання, але різні «посланці» не зупинилися б усі водночас.

Чи було життя на Марсі

Нагадаємо, пів століття тому, 20 липня 1976 року, американський апарат Viking 1 став першим в історії успішним посадковим модулем на Марсі, який передав на Землю унікальні зображення кам’янистої поверхні та заклав основу сучасних досліджень червоної планети.

Окрім тисяч фотографій і детального картографування, програма запам’яталася новаторськими експериментами з пошуку життя на марсіанському ґрунті.

Хоча офіційний висновок NASA не визнав результати переконливими доказами існування живих організмів, суперечки тривають і досі. Частина науковців припускає, що один з експериментів усе ж зафіксував біологічну активність, тоді як інша гіпотеза припускає зворотне: сама методика досліджень могла випадково знищити делікатні органічні сполуки та докази життя.

Завдяки новішим відкриттям марсоходів інтерес до архівних даних легендарної місії відновився, а питання про те, чи зафіксував Viking 1 ознаки позаземного життя і чи не знищив він їх власноруч, і через 50 років залишається однією з найбільших загадок планетології.