Земля через миллиард лет потеряет атмосферу.
Сейчас я предлагаю обратить внимание на космический процесс, который никогда не изучался современной эволюционной астрономией. На конечном этапе своей эволюции все старые планеты теряют свои атмосферы по чисто космическим причинам. Ни один учебник по астрономии не упоминает о такой судьбе всех планет Вселенной как потеря атмосферы в конце своей эволюции. Имеются данные, что безатмосферные планеты Меркурий, Луна, Марс 3 миллиарда лет назад имели атмосферу, океаны, моря и реки. Вопрос: «Наша Земля также потеряет в будущем атмосферу и гидросферу, как и эти планеты, или нет?» Современная эволюционная астрономия на этот вопрос ответа не даёт. А я в своей книге говорю «ДА». Земля через миллиард лет потеряет атмосферу и станет похожа на Луну.
1. Процесс медленного уничтожения атмосферы – это процесс диссипации, распыления газов по космическому пространству. Исследуя распределение яркости света по ночному небосводу с учетом влияния зодиакального света, академик в 1949 году подтвердил предположение некоторых ученых о том, что земная атмосфера имеет светящийся газовый хвост, как у комет. Хвост атмосферного газа вытянут в обратную сторону от Солнца, и стелется точно в плоскости эклиптики. От ночной стороны земного шара хвост атмосферы распространяется в мировое космическое пространство более чем на 200 тысяч километров в виде расходящегося конуса, имеющего раствор около 10?. Плотность воздуха вдоль хвоста убывает довольно медленно, приблизительно в 2 раза на каждые 5 радиусов Земли. Причиной описанного явления (как и у комет) может быть только фактор давления «солнечного ветра» на верхние слои атмосферы в одном направлении. Смотрите рисунок 1.
Рисунок 1. Диссипация (ликвидация) атмосферных газов атмосферы Земли.
Солнечное излучение отбрасывает миллионы тонн атмосферных газов в космическое пространство, уменьшая массу атмосферы. Это наглядный пример "принудительного" рассеивания атмосферных газов (процесс диссипации). Несмотря на то, что гравитационное притяжение планеты направлено на удержание вокруг себя атмосферы, её газы навсегда покидают Землю и улетают в космическое пространство. В 1986 году канадские ученые и их коллеги из США с помощью спектрометра, установленного на спутнике, определили, что ежегодно из полярных областей ионосферы теряется около 50 000 тонн кислорода («Science News», 1986). Атомы кислорода получают высокие скорости движения в полярных областях атмосферы от ударов заряженных частиц «солнечного ветра» и космических лучей, которые концентрируются к полюсам благодаря сходящимся магнитным силовым линиям Земли к полюсам. Дополним исследования математическими расчётами. Кислород теряется не только с полюсов Земли (учёными изучался только район полюсов), но и со всей наружной поверхности атмосферы. Поэтому истинная масса годовой потери кислорода приблизительно в 20 раз большая, и достигает 1 000 000 тонн в год. Общее количество кислорода в атмосфере составляет 1015 тонн. Следовательно, весь атмосферный кислород рассеется по космическому пространству через 1 миллиард лет. Одновременно с кислородом подвергаются диссипации азот, углекислый газ, неон, пары воды, водород и другие газы атмосферы. Точные расчеты показывают, что за год атмосфера Земли теряет 5 миллионов тонн газов, в основном азота и кислорода. Вся атмосфера Земли с массой 5?1015 тонн развеется по космическому пространству за миллиард лет. Основная причина рассеивание газов атмосферы Земли по межпланетному пространству – это давление всех видов солнечного излучения на поверхностные слои атмосферы.
Перечислим основные факторы диссипации атмосферных газов. Характерно, что эти факторы противодействуют единственной силе – силе гравитационного притяжения атмосферных газов массой Земли.
1) Вакуумный фактор. Планеты располагаются в космическом пространстве, которое можно сравнить с абсолютным вакуумом. Из аэродинамики известно, что газы стремятся от среды с высокой плотностью (из плотных слоёв атмосферы) к более разреженной среде (в космический вакуум). Гравитационное притяжение планет хорошо удерживает те газы атмосферы, которые находятся на расстоянии более 100 километров от поверхности. Газы атмосферы, которые находятся на расстоянии от планеты в 1000 и более километров удерживаются гравитацией плохо. Около 5 миллиардов лет назад толщина земной атмосферы достигала 500 000 километров, иначе не образовалась бы Луна на удалении 352000 километров от Земли (сейчас толщина атмосферы 1000 километров). Поэтому при избытке газов атмосферы, что происходит на первых стадиях ее эволюции, можно предположить о существовании механического перемещения миллиардов тонн газов в космический вакуум.
2) Фактор механического выталкивания газов в космическое пространство. Атмосфера Земли 3 – 4 миллиардов лет назад была перенасыщена горячими газами и парами. Ее размеры достигали у Земли 300 000 километров, у Юпитера во время вулканической стадии - атмосфера была толщиной в несколько миллионов километров. Большая удаленность наружных слоев атмосферы значительно ослабляет гравитационные силы, и газы беспрепятственно растекаются по космическому пространству. Постоянное пополнение атмосферы новыми порциями раскаленных вулканических газов в прошлом приводило к чисто механическому выталкиванию газов из атмосферы планеты в окружающее пространство.
3) Тепловой фактор. Верхние слои атмосферы нагреваются до температуры 1000? К - 1500 ? К. Теплота - это хаотическое движение атомов вещества. При 10000 ? скорость движения атома азота достигает 10 километров в секунду. Только при 14000? атом атмосферного газа способен развить третью космическую скорость (17 километров / в секунду) и покинуть пределы земной атмосферы. Из приведенных данных видно, что если ограничить расчеты массы диссипирующих газов тепловым фактором, то потери атмосферы действительно покажутся незначительными.
4) «Солнечный ветер». Солнце излучает огромное количество ядер элементов гелия, лития, бора, углерода, азота, неона, калия, кальция и так далее. Сталкиваясь с атмосферными газами, ядра элементов передают им свои высокие скорости. Под действием «солнечного ветра» атомы азота и кислорода приобретают скорости в несколько десятков километров в секунду, а поэтому быстро улетают в космическое пространство.
5) Солнечное электромагнитное излучение. На верхние слои атмосферы обрушивается мощное солнечное излучение, которое состоит из гамма-лучей (средняя энергия фотонов 108 эв), рентгеновских (104 эв), ультрафиолетовых лучей (10 эв), света видимого спектра (0,4 эв), инфракрасных лучей (10 – 2 эв), радиоволн (10 – 6 эв). Поток солнечного излучения воздействует на молекулы газов атмосферы как мощное, постоянно действующее «световое давление», под действием которого молекулы газов быстро улетают в космическое пространство.
6) Космические лучи. Космическое пространство заполнено космическими лучами, которые, представляют собой ядра атомов (в основном гелия, лития, бора, углерода, азота, неона) и элементарные частицы (протоны, электроны, пи-мезоны и так далее). Их скорость 300000 километров в секунду. В верхних слоях атмосферы происходит сталкивание этих частиц с молекулами газов, которым передается равное количество движения. Газы атмосферы приобретают скорости в несколько десятков километров в секунду и улетают в космическое пространство.
7) Магнитное поле Земли концентрирует заряженные частицы «солнечного ветра» и космических лучей на полюсах. Концентрированный пучок заряженных частиц мощной струей «бьет» газы верхних слоев атмосферы, и тем самым усиливает диссипацию атмосферных газов с полюсов планеты. Зимой поток заряженных частиц, сфокусированных магнитным полем на полюсах планеты, вызывают такое красивое явление, как «северное сияние».
8) Воздействие на атмосферу Земли гравитационного притяжения Луны, Юпитера и других планет также усиливает процесс рассеивания атмосферных газов по космическому пространству.
Все описанные механизмы достаточно быстро уничтожают атмосферу Земли и других планет.
На рисунке показаны стадии уменьшения массы и объёма атмосферы Земли. Смотрите рисунок 2. Её масса с каждым годом становится всё меньше и меньше. Через 1 миллиард лет атмосферных газов над поверхностью Земли вообще не будет. Земля станет копией современной Луны.
Рисунок 2. Схематическое изображение потери атмосферы Землёй.
2. Длительность существования атмосферы у планет в зависимости от её массы. Итак, атмосферные газы преодолевают гравитационное притяжение Земли и медленно «растаскиваются» по космическому пространству. Имеются две главные причины, которые влияют на интенсивность диссипации атмосферных газов.
Во-первых, быстро теряется атмосфера у планеты, которая расположена близко к Солнцу (или к другой звезде), так как чем ближе планета располагается к Солнцу, тем интенсивность воздействия на атмосферу рассеивающего излучения сильнее.
Во-вторых, атмосфера быстро теряется у малых по массе планет и дольше сохраняется у крупных планет, так как сила гравитационного притяжения молекул газов у планет-гигантов во много раз выше.
Поэтому мелкие планеты типа Меркурия (0,055 массы Земли), Луны (0,012), Марса (0,107 массы Земли) под действием описанных факторов давно потеряли свои атмосферы. За 5 миллиардов лет постоянной диссипации сохранили свои атмосферы до 10 % первоначальной массы Венера, Земля. Планеты-гиганты сохранили 50 % массы первичной атмосферы, так как располагаются в десятки раз дальше от Солнца, нежели Земля. По приблизительным расчетам, 4 миллиарда лет назад планеты-гиганты имели обширные и плотные атмосферы из силикатно-металлической пыли, из которой образовались их многочисленные спутники. Эти небесные тела до сих пор очень горячие и на их поверхности происходят тектонические процессы типа землетрясения, вулканизма и горообразования. Вулканические извержения заполняли атмосферу планет-гигантов газами.
Астрономы получили неопровержимые данные в подтверждение того, что когда-то на поверхности Луны и Марса существовала и обширная гидросфера: океаны, моря, реки и озера. Но после потери атмосферы, вода океанов и морей быстро испарилась, а испарившиеся в атмосферу молекулы воды также рассеялись по космическому пространству, то есть покинули поверхность планеты. Аналогичный эволюционный финал ожидает атмосферу Земли, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона. Для них конечным этапом эволюции также является стадия безатмосферной планеты. Каждая планета Вселенной через определенный период своего существования, исчисляемый миллиардами лет, полностью теряет атмосферу. Меркурий, Марс и Луна уже потеряли атмосферу 3000 миллионов лет назад. Земля лишится ее через 250 – 1000 миллионов лет, Венера - через 10 - 15 миллионов лет, Юпитер и Сатурн - примерно через 2000 миллионов лет.
Атмосфера Земли погибнет не только от вымывания (диссипации) газов, что происходит под действием «солнечного ветра». Хорошо известно, что медленно остывает и гаснет Солнце и остывает поверхность планет. В Антарктиде учёные определили в 1987 году падение температуры до минус 88 градусов по Цельсию. Что произойдёт с газовой атмосферой, когда планета полностью остынет до минус 273 градусов по Цельсия? Газы атмосферы превратятся в снег и лёд и осядут на поверхность планеты. Примерно через 2 миллиарда лет все планеты Солнечной системы под действием «вымерзания» газов потеряют свои атмосферы и вступят в стадию безатмосферной планеты. Они утратят атмосферы в такой последовательности: Луна, Меркурий, Марс, Земля, Венера, Плутон (0,08 массы Земли), Уран (15), Нептун (17), Сатурн (95), Юпитер (318 масс Земли). Через 3 миллиарда лет все 9 планет Солнечной системы лишатся атмосфер и станут похожими на Луну. Потеря атмосферы у планет Солнечной системы, которые удалены от Солнца на значительное расстояние, произойдёт по другой причине. Газы атмосферы этих планет «вымерзнут» и осядут на поверхность планеты в виде «жидкости» и «снега». У Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона атмосфера «вымерзнет» через 2 миллиардов лет, то есть после полного остывания Солнца и поверхности планеты до минус 273 градусов по Цельсию (или до 0 градусов по Кельвину). Газы атмосферы превратятся в жидкое и твёрдое вещество. Химический состав атмосферы Юпитера следующий: водород (90% по весу), гелий (9%), метан, аммиак, сероводород и вода (1%). Водород превращается в жидкость (это температура кипения) при минус 152,7 ? по Цельсию, гелий – при минус 183 ? С. Водород превращается в твёрдое агрегатное состояние при температуре (это температура плавления) минус 259,4 ? по Цельсию, гелий – при температуре минус 268,2 ? С.
Если через 2 миллиарда лет, после того, как почти «потухнет» Солнце, над Землёй всё ещё останутся газы, то они также превратятся в жидкость и кристаллический лёд. Это второй механизм уничтожения атмосферы Земли. Сейчас в атмосфере Земли азота находится 78%, кислорода 21%, углекислого газа 03%. Азот превращается в жидкость (это температура кипения) при минус 195,8 ? С, кислород – при минус 183 ? С, углекислый газ – при минус 192 ? С. Азот превращается в твёрдое агрегатное состояние при температуре (это температура плавления) минус 210 ? по Цельсию, кислород – при минус 219 ? С, углекислый газ – при минус 207 ? С. Следовательно, через 2 миллиарда лет Земля потеряет свою атмосферу по причине диссипации газов в космическое пространство и по причине превращение газов в «снег», в твёрдое кристаллическое вещество. Такой «эволюционный финал» ожидает атмосферы всех старых планет во Вселенной. Если жидкий азот покроит поверхность Земли, температура которого составляет минус 195,8 ? С, то он убьёт (заморозит и превратит в лёд) всё живое на поверхности планеты: заморозит микробов, насекомых, траву, корни кустарников и деревьев. При такой низкой температуре живые ткани человека подвергаются некрозу, отмиранию.
Эволюционное будущее атмосфер у всех планет Вселенной совершенно одинаковое. Планета (и звезда её образовавшая) остынут. Холод погубит всё живое на поверхности планеты, так как жидкий азот и кислород, опавшие на поверхность, имеют очень низкую температуру, приближающуюся к минус 200 градусов по Цельсию. Жидкие холодные газы затекут во все щели и углубления коры Земли, и заморозят микробов, насекомых, животных, травы, кустарники и деревья. По эволюционным причинам произойдёт вымирание таких красот растительно-животной жизни, какие имели место в мезозойскую эру, и даже в современное время. Жалко. Обидно. Трагично. Скорблю, но в то же время хорошо осознаю, что предотвратить гибель всего живого на планете невозможно.
Потеря атмосферы планетой – это неотвратимый эволюционный процесс! Если отсчитывать время от сегодняшнего дня, то через миллиард лет «старая» Земля потеряет атмосферу! По внешнему виду Земля будет напоминать Луну. Поверхность Земли будет бомбардироваться губительным космическим излучением. Естественно, все виды растений и животных в таких условиях существовать не смогут, Земля предстанет перед взором как мёртвая планета. Смотрите рисунок 2.
Рисунок 3. Поверхность Земли через 1 миллиард лет - это пейзаж мёртвой планеты. До слёз жалко чудную природу Земли! Но ход губительной эволюции остановить нельзя.
