Jsou dráhy planet ve Sluneční soustavě skutečně stabilní?

Země se vzdaluje od Slunce! Katastrofa je neodvratná! Takto by mohly vypadat titulky bulvárních novin. Situace přesto není moc dramatická - i když se vzdálenost Země od Slunce skutečně každým rokem zvyšuje. (délka blogu - 3 min.) 

Slunce nezadržitelně hubne

Naše Slunce neustále hubne a ztrácí hmotu. Je to logické. Do svého okolí vyzařuje energii i jednotlivé částice. Tento jev je dokonce tak intenzivní, že dostal název sluneční vítr.

Sluneční vítr se skládá převážně z ionizovaného vodíku - tedy z protonů a elektronů. Jen asi osm procent připadá na ionizovaná jádra helia. Obsahuje také stopy ostatních prvků, které se nacházejí ve sluneční hmotě: uhlíku, dusíku, kyslíku, neonu, hořčíku, křemíku a síry. Proč zrovna tyto prvky? Odpověď je jednoduchá - jsou to prvky, které vznikají v těžkých hvězdách před tím, než vybuchnou jako supernova. Těmito prvky byl “infikován” prvotní oblak plynu a prachu, ze kterého kdysi Slunce vzniklo. Neionizované molekuly se ve slunečním větru téměř nenacházejí.

Kolik hmoty Slunce přesně ztrácí, bylo dodnes odhadováno jen pomocí různých modelů a pomocí měření dráhy Měsíce. Nedávno se ale vědcům z MIT a NASA podařilo modely potvrdit a zpřesnit díky zajímavému experimentu. Proměřili dráhu Merkuru. Použili k tomu údaje, které zasílala na Zem sonda Messenger, která před několika lety kroužila kolem této malé a Slunci nejbližší planety.

Messenger

Sonda odstartovala ze Země v roce 2004 a na oběžnou dráhu kolem Merkuru se dostala v roce 2011. V roce 2015 ji pak NASA nechala cíleně zřítit na (Zemi odvrácenou) polokouli Merkuru.

Byly to právě údaje o oběžné dráze sondy, které dovolily vědcům zkoumat, jak reaguje Merkur na změnu gravitační síly Slunce. Ta se neustále snižuje, zatímco Slunce vyzařuje do svého okolí proud ionizovaných částic.

Ukázalo se, že naše Slunce ztrácí ročně kolem 900 biliardtin své hmoty. Znamená to, že během deseti miliard let ztratí zhubne o zhruba desetinu procenta. Tím se potvrdila teorie, která předpovídala přibližně stejnou hodnotu.

Hmota, kterou disponuje Slunce, je pro nás velmi důležitá. Je na ní totiž závislá přitažlivá (gravitační) síla, kterou drží hvězda pohromadě celou sluneční soustavu.

Pohublé Slunce působí na své okolí menší gravitací. Projevuje se to v pohybu planet. Postupně se od Slunce vzdalují. V případě Země je to celých 1,5 centimetru za rok. Tato hodnota se vztahuje na jednu astronomickou jednotku vzdálenosti, takže planeta, která je od Slunce 10 AU daleko, se vzdálí o 15 cm za rok.

Několik centimetrů sem, několik tam - takové vzdálenosti se mohou zdát zanedbatelnými. Během existence Sluneční soustavy se ale z několika centimetrů stává úctyhodné číslo.

Za dobu průměrného lidského života  se Země vzdálí Slunci o metr.

Za dobu existence lidského druhu (počítáme-li 300 000 let) je to 4,5 kilometru.

Od doby, kdy vznikaly vltavíny (po dopadu malého asteroidu do oblasti města Nördlingenu v dnešním Bavorsku) to dělá celých 225 km.

V dobách, kdy jiný (a daleko větší) asteroid vyhladil dinosaury, byla Země Slunci o téměř 1000 km blíže.

Od svého vzniku tak musela Země (pokud počítáme s téměř neměnnou intenzitou Slunečního větru a tedy i sluneční hmotnosti) urazit téměř 70 000 km směrem ven ze Sluneční soustavy.

Budoucnost planet

Než Slunce spálí většinu svého vodíkového paliva a stane se rudým obrem, uplyne ještě několik miliard let. Dnes se nedá odhadnout, jestli tou dobou budou ještě existovat rozumné bytosti, které by mohly pozorovat, jak se mění zářivost a poloměr naší nejbližší hvězdy.

Slunce se změní v tzv. rudého obra ve věku 11,7 - 12,3 miliardy let. Jeho povrchová teplota klesne a záření, které bude vysílat, bude spíše v červené oblasti viditelného spektra a v infračervené oblasti elektromagnetického spektra. Celková zářivost naopak vzroste a dosáhne 2300 násobek dnešní hodnoty. Poloměr se zvětší zhruba 166x. Povrch Slunce se bude nacházet v místech, kde dnes kolem Slunce obíhá Venuše.

Venuše samozřejmě tyto změny nepřežije, stejně jako Merkur. Zemi nejspíš čeká jiný osud.

Díky obřímu poloměru bude přitažlivá síla na budoucím povrchu Slunce tak malá, že drasticky vzroste počet částic, které mají dostatečně vysokou energii na to, aby ho mohly opustit.

V poslední fázi svého vývoje Slunce ztratí až 28 % své hmoty. Změna hmotnosti posune zbylé planety do větší vzdálenosti. Planetární oběžné dráhy se tak nakonec zvětší o zhruba 38 %. Zemi přesto čeká osud spálené planety s roztaveným povrchem. Lidstvo, pokud bude v té době ještě existovat, bude nejspíše přihlížet z nově postaveného vesmírného domova nebo z měsíce některé z vnějších obřích planet.

Zdroj: Nature Communications, 2018; doi: 10.1038/s41467-017-02558-1