Світило, якому зобов'язані своїм існуванням і наша планета, і її біосфера, і людська цивілізація, з точки зору астрономів цілком банально. І що буде якщо Сонце згасне назавжди, для них теж не є великою таємницею.
Ось деякі паспортні дані Сонця. Вік - 4,59 млрд років; маса - 1,989х1030 кг; середній радіус - 696 000 км; середня щільність - 1,409 г/см ^ 3 (щільність земної матерії в чотири рази вища); ефективна температура поверхні (обчислена в припущенні, що Сонце випромінює як абсолютно чорне тіло) - 5503 ºС (в перерахунку на абсолютну температуру - 5778 кельвінів); сумарна потужність випромінювання - 3,83х1023 кВт.
Сонячна грануляція
Зрозуміти через скільки років згасне Сонце може допомогти не тільки вивчення хімічного складу даної зірки. але і будова її поверхні. Фотосфера (так називають поверхню Сонця) навіть у спокійному стані при спостереженні в телескоп (природно, захищений спеціальним фільтром) виглядає як набір зірений або бджолині соти. Така структура називається сонячною грануляцією. Вона утворюється завдяки конвекції, тобто тепловій циркуляції потоків газу - гарячий газ «спливає», а холодний - опускається вниз на кордонах гранул, які видно як темні області. Типовий розмір гранул - близько 1000 км. На малюнку - інвертоване комп'ютерне зображення, розраховане за допомогою ефекту Доплера - рух газових потоків від спостерігача зображено світлими тонами, до спостерігача - темними. Ліворуч - складова картинка (зверху і проти годинникової стрілки): внутрішня структура Сонця з ядром і конвективною зоною; фотосфера з темною плямою; хромосфера; сонячний спалах; вгорі справа - протуберанець.
Оскільки Сонце обертається навколо власної осі не як єдине ціле, строго певної доби воно не має. Поверхня його екваторіальної зони робить повний обіг за 27 земних діб, а приполярних зон - за 35 діб. Осьове обертання сонячних нутрощів ще складніше і у всіх деталях поки невідомо. Отримання людством таких даних найближчим часом дозволить не просто припустити коли згасне Сонце, але і з високою часткою ймовірності зрозуміти, як це станеться. А поки залишається спостерігати за життям схожих зірок і звертати свою увагу на склад нашого світила.
У хімічному складі сонячної речовини, природно, домінують водень (приблизно 72% маси) і гелій (26%). Трохи менше відсотка становить кисень, 0,4% - вуглець, близько 0,1% - неон. І одна з відповідей на питання про те, чому Сонце згасне, криється саме в такій пропорції даних елементів. Якщо висловити ці співвідношення в кількості атомів, то виходить, що на мільйон атомів водню припадає 98 000 атомів гелію, 850 атомів кисню, 360 - вуглецю, 120 - неона, 110 - азоту і по 40 атомів заліза і кремнію.
Сонячна механіка
Шарковиту структуру Сонця нерідко порівнюють з цибулиною. Ця аналогія не дуже вдала, оскільки самі шари пронизані потужними вертикальними потоками речовини та енергії. Але в першому наближенні вона прийнятна. Наша зірка світить за рахунок термоядерної енергії, яка генерується в ядрі. Відповідно, без наявності даного виду енергії або її істотної зміни Сонце скоро згасне. Але на даний момент відомо, що температура ядра досягає 15 млн градусів Цельсія, щільність - 160 г/см ^ 3, тиск - 3,4х1011 атм. У цих пекельних умовах здійснюється кілька ланцюжків термоядерних реакцій, що становлять протон-протонний цикл (p-p-цикл). Цим ім'ям він зобов'язаний початкової реакції, де два протони, зіткнувшись, породжують ядро дейтерію, позитрон і електронне нейтрино.
Під час цих перетворень (а їх досить багато) згорає водень і народжуються різні ізотопи таких елементів Періодичної системи, як гелій, берилій, літій і бір. Три останні елементи вступають в ядерні реакції або розпадаються, а гелій залишається - вірніше, залишається його основний ізотоп гелій-4. У результаті виявляється, що чотири протони дають початок одному ядру гелію, двом позитронам і двом нейтрино. Позитрони негайно аннігілюють з електронами, а нейтрино залишають Сонце, практично не реагуючи з його речовиною. Кожна реакція p-p-циклу вивільняє 26,73 мегаелектронвольта у формі кінетичної енергії народжених частинок і гамма-випромінювання. Зрозуміло, коли Сонце згасне, дані перетворення будуть неактуальні, а їх суттєве уповільнення означатиме остигання нашої зірки.
Сонце може згаснути, але важливість цих метаморфоз показує один з варіантів, коли це могло статися ще раніше в часі. Якби протосолнечна хмара складалася виключно з елементів, що виникли в ході Великого вибуху (водню і гелію-4 з дуже малою домішкою дейтерію, гелію-3 і літію-7), то цими реакціями все б і закінчилося. Однак композиція протосолнечної речовини була набагато багатшою, незаперечним доказом чому служить хоча б наявність заліза в сонячній атмосфері. Цей елемент, як і його найближчі сусіди в менделєєвській таблиці, народжується тільки в надрах набагато більш масивних світил, де температури досягають мільярдів градусів. Сонце до них не відноситься. Якщо залізо там все-таки є, то лише тому, що первинна хмара вже була забруднена і цим металом, і ще багатьма іншими елементами. Всі вони утворилися в ядерних топках гігантських зірок колишніх поколінь, що вибухнули надновими і розкидали продукти своєї творчої діяльності по всьому космічному простору.