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太陽の寿命は残りどれくらい?計算方法から地球への影響まで解説

私たちの身近な星の一つ「太陽」。太陽があるおかげで、地球上に生命が生まれ、人間が暮らしていける環境ができあがっています。太陽の恩恵を受けながら生きている私たちにとって、太陽がない生活は考えられませんね。

ところで、太陽があとどれくらい存在できるか考えたことはあるでしょうか?実は太陽にも寿命があるのです。今回は太陽の寿命と、寿命を迎えるとどのようなことが起きるのか、地球や人類にどのような影響を及ぼすのかを含めて紹介します。

太陽の寿命はどれくらい?

太陽の表面を捉えた写真

太陽の寿命は残り約50億年

太陽のように自らエネルギーを発生する恒星は、その質量によって寿命が決まります。太陽の質量の場合、誕生してから約100億年で寿命を迎えると考えられます。太陽の現在の年齢は約46億年だと考えられているので、あと50億年ほどで終わりを迎えることになります。

太陽の寿命の計算方法

太陽の寿命が約100億年であることは、高校地学で習う内容である程度説明できます。太陽は水素を燃料に核融合反応させることで輝き続けているので、核融合反応に利用できる水素がなくなるまでの時間が寿命となります。今回はシンプルに計算するために、複雑な条件や途中式を省いたものを紹介します。

  • 太陽の初期の質量は2.0✕1030kgとする
  • 太陽では全質量の10%の水素が核融合反応を起こす
  • 1秒間に6.0✕1011kgの水素が核融合反応を起こす
  • 1年間を3.2✕107秒とみなす

この条件のもと、核融合反応に利用できる水素量を1秒間の消費量で割ると、

  • 2.0✕1030✕0.1 ÷ 6.0✕1011 = 3.3✕1017

これを年換算すると、

  • 3.3✕1017 ÷ 3.2✕107 = 1.0✕1010年 = 100億年

となります。

太陽が寿命に近づくと何が起きるのか?

赤色巨星となった太陽と地球

明るくなり放出するエネルギーが増える

太陽は1億年に1%ずつ明るくなっていると言われており、誕生してからこれまでにすでに明るさが30%増したと推測されています。明るくなると放出されるエネルギーも多くなるので、これまでよりも遠くの星まで太陽の熱が届くようになります。太陽の近くの惑星はこれまで以上に灼熱になり、遠くの惑星は凍えるような寒さから解放されるようになるかもしれません。

膨張して大きくなる

核融合反応が起こると、太陽をより大きく膨張させようとする力が生じます。それに対して、太陽には重力があるので、内側に収縮しようとする力も同時に働いています。この膨張と収縮の力がバランスよく保たれているのが現在の太陽です。

太陽の中心部で水素が使い果たされると、中心部よりも少し外側で核融合反応が始まります。すると太陽の外側部分では、核融合反応による膨張の力のほうが、重力の収縮させる力よりも大きくなり、徐々に太陽は膨張していきます。その大きさは水星や金星を飲み込み、太陽の表面が地球の近くにまで迫る大きさになると考えられています。

太陽より何倍も大きい恒星の場合、膨張の最期に大爆発を起こしてブラックホールに変わる可能性がありますが、太陽程度の大きさではそれは起こりません。「赤色巨星」という膨張した状態のあとは、ガスやちりを放出して「惑星状星雲」と呼ばれる状態に変化。

さらに「白色矮星(はくしょくわいせい)」と呼ばれる青白く見える星となるとゆっくり収縮していき、最期は観測できない「黒色矮星(こくしょくわいせい)」になると考えられています。

地球は生命の住めない星になる

地球へ到達する太陽エネルギーが強まると、地球上の海水が蒸発する

先述したように、太陽の明るさは寿命に向かって少しずつ明るさを増していきます。地球の温度が高くなると、地球上の水分が蒸発し、蒸発した水分による厚い雲が地球を覆います。これが地球に被されたダウンジャケットのような働きとなり、地球は異常なまでに暑くなります。

近年の研究では今から約23億年後、そのエネルギー量は地球上の生命を死滅させるほどのものになってしまうと推測されています。つまり、太陽が寿命を迎える以前に、地球は生命が住める環境ではなくなってしまうのです。

地球以外の星に生命が誕生する

これまで太陽のエネルギーが及ばなかった遠い星にエネルギーが到達するようになると、生命が生きていくのに必要な条件である「光」と「気温」が変わり、生命が生存するために十分な状態になる星が新たにできあがるかもしれません。

もちろん水や空気そして土壌など、生物にとって適した条件には幾つもあり、光と気温の条件が満たされただけでは難しいのはもっともです。しかし、近年になって火星に水があった痕跡が発見されるなど、太陽系の惑星についても分かっていないことが多い現状があります。

これからの宇宙探索の進歩などにより、他の惑星で生命が生きるのに必要な環境が発見される可能性もあるのではないでしょうか。

人類が生き延びるためにはどうすればいい?

太陽を横切る宇宙ステーション

地球を少しずつ太陽から遠ざける

地球には定期的に小惑星が接近しており、NASAの発表によるとその数は約8500個もあります。今後100年間は衝突の可能性は少ないとされていますが、ここ数年でも衝突の危険があったケースが何度かあったと言われています。この小惑星の衝突を利用して、地球の軌道を変える方法が提案されています。

小惑星を軽く地球に衝突させると、地球の軌道にはわずかにズレが生じ、角度と力をうまく調整すれば、生命が存在できる程度に太陽系の外側に移動させることができます。計算上は6000年に一度程度の頻度でこれを実施できれば、少なくとも太陽の寿命までは地球上の生命を維持できると考えられています。

しかし、計算に誤りがあり万が一太陽に小惑星が衝突すると、太陽表面の熱が地球まで及び、地球は大打撃を受けるかもしれません。また、お気づきかもしれませんが、この案は研究者が冗談半分で提唱しているもので、あまり真面目に取り組まれている研究ではありません。

惑星間を自由に移動できる宇宙船を開発する

より現実的なのはこちらの案。太陽のエネルギーを利用して惑星間を航行できる宇宙船によって、地球や特定の惑星という場所にこだわることなく、人類は移動しながら生活できるというものです。その前提になるプロジェクトとして、NASAや民間企業は、火星への移住計画を2030年代を目標に実現させようとしています。

太陽が寿命になったときは、火星ももちろん影響を受け、人類が住める土地ではなくなる可能性が高いです。そのため、さらに外側の星に移住するか、大規模な宇宙ステーションのような施設内で一生を過ごせるようなシステムをこれから構築していく必要があります。

太陽の寿命に関するまとめ

今回は、太陽の寿命が約50億年であることを紹介しました。50億年となると果てしない時間に感じますが、太陽が生まれてから46億年経っていると考えると、太陽にとっては折返しのタイミングが近づいてきているのだとわかりますね。

昨今は世界中で地球温暖化が問題視されており、太陽活動とは関係ないところで、地球が生命にとって住みにくい土地へと変わろうとしています。今回の記事で改めて太陽の恵みのありがたさを知ってもらい、どのような動きをすればこれからも地球に長く住むことができるか、考えるきっかけになれば嬉しいです。

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