Ang aming maliit na pagpapatatag

Palaging sumisikat ang araw sa silangan, regular na nagbabago ang mga panahon, mayroong 365 o 366 na araw sa isang taon, malamig ang taglamig, mainit ang tag-araw... Nakakainip. Ngunit tamasahin natin ang pagkabagot na ito! Una, hindi ito tatagal magpakailanman. Pangalawa, ang aming maliit na pagpapapanatag ay isang espesyal at pansamantalang kaso lamang sa magulong solar system sa kabuuan.

Ang paggalaw ng mga planeta, buwan at lahat ng iba pang bagay sa solar system ay tila maayos at mahuhulaan. Ngunit kung gayon, paano mo ipapaliwanag ang lahat ng mga crater na nakikita natin sa Buwan at marami sa mga celestial body sa ating system? Marami rin ang mga ito sa Earth, ngunit dahil mayroon tayong atmospera, at kasama nito ang pagguho, halaman at tubig, hindi natin nakikita ang kasukalan ng lupa nang malinaw tulad ng sa ibang mga lugar.

Kung ang solar system ay binubuo ng mga idealized na mga punto ng materyal na gumagana lamang sa mga prinsipyo ng Newtonian, kung gayon, alam natin ang eksaktong mga posisyon at bilis ng Araw at lahat ng mga planeta, maaari nating matukoy ang kanilang lokasyon anumang oras sa hinaharap. Sa kasamaang palad, ang katotohanan ay naiiba sa malinis na dinamika ni Newton.

space butterfly

Ang mahusay na pag-unlad ng natural na agham ay nagsimula nang tumpak sa mga pagtatangka na ilarawan ang mga cosmic na katawan. Ang mga mapagpasyang pagtuklas na nagpapaliwanag sa mga batas ng paggalaw ng planeta ay ginawa ng "mga founding father" ng modernong astronomiya, matematika at pisika - Copernicus, Galileo, Kepler i Newton. Gayunpaman, kahit na ang mga mekanika ng dalawang celestial body na nakikipag-ugnayan sa ilalim ng impluwensya ng grabidad ay kilala, ang pagdaragdag ng isang pangatlong bagay (ang tinatawag na problema sa tatlong-katawan) ay nagpapalubha sa problema hanggang sa punto kung saan hindi natin ito malulutas sa analytical.

Maaari ba nating hulaan ang paggalaw ng Earth, halimbawa, isang bilyong taon sa hinaharap? O, sa madaling salita: matatag ba ang solar system? Sinubukan ng mga siyentipiko na sagutin ang tanong na ito sa mga henerasyon. Ang mga unang resulta na nakuha nila Peter Simon mula sa Laplace i Joseph Louis Lagrange, walang dudang nagmungkahi ng positibong sagot.

Sa pagtatapos ng ika-XNUMX na siglo, ang paglutas sa problema ng katatagan ng solar system ay isa sa mga pinakamalaking hamon sa agham. hari ng Sweden Oscar II, nagtayo pa siya ng isang espesyal na parangal para sa isang nakalutas sa problemang ito. Nakuha ito noong 1887 ng French mathematician Henri Poincaré. Gayunpaman, ang kanyang katibayan na ang mga pamamaraan ng perturbation ay maaaring hindi humantong sa tamang paglutas ay hindi itinuturing na konklusibo.

Nilikha niya ang mga pundasyon ng matematikal na teorya ng katatagan ng paggalaw. Alexander M. Lapunovna nagtaka kung gaano kabilis tumataas ang distansya sa pagitan ng dalawang malapit na trajectory sa isang magulong sistema sa paglipas ng panahon. Noong nasa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo. Edward Lorenzo, isang meteorologist sa Massachusetts Institute of Technology, ay nagtayo ng pinasimpleng modelo ng pagbabago ng panahon na nakasalalay lamang sa labindalawang salik, hindi ito direktang nauugnay sa paggalaw ng mga katawan sa solar system. Sa kanyang papel noong 1963, ipinakita ni Edward Lorentz na ang isang maliit na pagbabago sa data ng pag-input ay nagdudulot ng ganap na naiibang pag-uugali ng system. Ang property na ito, na kalaunan ay kilala bilang "butterfly effect", ay naging tipikal ng karamihan sa mga dynamical system na ginagamit upang magmodelo ng iba't ibang phenomena sa physics, chemistry o biology.

Ang pinagmumulan ng kaguluhan sa mga sistemang dinamiko ay mga puwersa ng parehong pagkakasunud-sunod na kumikilos sa magkakasunod na mga katawan. Ang mas maraming katawan sa sistema, mas maraming kaguluhan. Sa Solar System, dahil sa malaking disproporsyon sa masa ng lahat ng mga bahagi kumpara sa Araw, ang pakikipag-ugnayan ng mga sangkap na ito sa bituin ay nangingibabaw, kaya ang antas ng kaguluhan na ipinahayag sa mga exponent ng Lyapunov ay hindi dapat malaki. Ngunit gayundin, ayon sa mga kalkulasyon ni Lorentz, hindi tayo dapat mabigla sa pag-iisip ng magulong kalikasan ng solar system. Magiging nakakagulat kung ang isang sistema na may napakaraming antas ng kalayaan ay regular.

Sampung taon na ang nakalipas Jacques Lascar mula sa Paris Observatory, gumawa siya ng mahigit isang libong computer simulation ng planetary motion. Sa bawat isa sa kanila, ang mga paunang kondisyon ay hindi gaanong naiiba. Ipinapakita ng pagmomodelo na wala nang mas seryosong mangyayari sa atin sa susunod na 40 milyong taon, ngunit sa paglaon sa 1-2% ng mga kaso maaari itong kumpletong destabilisasyon ng solar system. Mayroon din kaming 40 milyong taon na ito sa aming pagtatapon lamang sa kondisyon na ang ilang hindi inaasahang bisita, kadahilanan o bagong elemento na hindi isinasaalang-alang sa ngayon ay hindi lilitaw.

Ipinapakita ng mga kalkulasyon, halimbawa, na sa loob ng 5 bilyong taon ang orbit ng Mercury (ang unang planeta mula sa Araw) ay magbabago, pangunahin dahil sa impluwensya ng Jupiter. Ito ay maaaring humantong sa Bumangga ang lupa sa Mars o Mercury eksakto. Kapag naglagay kami ng isa sa mga dataset, ang bawat isa ay naglalaman ng 1,3 bilyong taon. Maaaring mahulog ang Mercury sa Araw. Sa isa pang simulation, lumabas na pagkatapos ng 820 milyong taon Mapapatalsik si Mars sa sistema, at pagkatapos ng 40 milyong taon ay darating sa banggaan ng Mercury at Venus.

Ang isang pag-aaral ng dynamics ng ating System ni Lascar at ng kanyang koponan ay tinantya ang oras ng Lapunov (ibig sabihin, ang panahon kung saan ang kurso ng isang proseso ay maaaring tumpak na mahulaan) para sa buong System sa 5 milyong taon.

Lumalabas na ang isang error na 1 km lamang sa pagtukoy sa paunang posisyon ng planeta ay maaaring tumaas sa 1 astronomical unit sa 95 milyong taon. Kahit na alam namin ang paunang data ng System na may arbitraryong mataas, ngunit may hangganan na katumpakan, hindi namin mahuhulaan ang pag-uugali nito sa anumang yugto ng panahon. Upang ipakita ang hinaharap ng System, na magulo, kailangan nating malaman ang orihinal na data na may walang katapusang katumpakan, na imposible.

At saka, hindi natin alam kung sigurado. kabuuang enerhiya ng solar system. Ngunit kahit na isinasaalang-alang ang lahat ng mga epekto, kabilang ang relativistic at mas tumpak na mga sukat, hindi namin babaguhin ang magulong kalikasan ng solar system at hindi namin mahulaan ang pag-uugali at estado nito sa anumang oras.

Lahat pwedeng mangyari

So, magulo lang ang solar system, yun lang. Nangangahulugan ang pahayag na ito na hindi natin mahuhulaan ang tilapon ng Earth na lampas, halimbawa, 100 milyong taon. Sa kabilang banda, ang solar system ay walang alinlangan na nananatiling matatag bilang isang istraktura sa ngayon, dahil ang mga maliliit na paglihis ng mga parameter na nagpapakilala sa mga landas ng mga planeta ay humahantong sa iba't ibang mga orbit, ngunit may malapit na mga katangian. Kaya malabong bumagsak ito sa susunod na bilyon-bilyong taon.

Siyempre, maaaring may nabanggit na mga bagong elemento na hindi isinasaalang-alang sa mga kalkulasyon sa itaas. Halimbawa, ang system ay tumatagal ng 250 milyong taon upang makumpleto ang isang orbit sa paligid ng gitna ng Milky Way galaxy. Ang paglipat na ito ay may mga kahihinatnan. Ang pagbabago ng kapaligiran sa espasyo ay nakakagambala sa maselang balanse sa pagitan ng Araw at iba pang mga bagay. Ito, siyempre, ay hindi mahuhulaan, ngunit nangyayari na ang gayong kawalan ng timbang ay humahantong sa pagtaas ng epekto. aktibidad ng kometa. Ang mga bagay na ito ay lumilipad patungo sa araw nang mas madalas kaysa karaniwan. Pinatataas nito ang panganib ng kanilang banggaan sa Earth.

Bituin pagkatapos ng 4 na milyong taon Gliese 710 magiging 1,1 light years mula sa Araw, na posibleng makagambala sa mga orbit ng mga bagay Ang Oort Cloud at pagtaas ng posibilidad ng pagbangga ng isang kometa sa isa sa mga panloob na planeta ng solar system.

Ang mga siyentipiko ay umaasa sa makasaysayang data at, sa pagguhit ng mga istatistikal na konklusyon mula sa kanila, hinuhulaan iyon, marahil sa kalahating milyong taon meteor na tumatama sa lupa 1 km ang lapad, na nagdudulot ng cosmic na sakuna. Sa turn, sa pananaw ng 100 milyong taon, ang isang meteorite ay inaasahang babagsak sa laki na maihahambing sa naging sanhi ng pagkalipol ng Cretaceous 65 milyong taon na ang nakalilipas.

Hanggang sa 500-600 milyong taon, kailangan mong maghintay hangga't maaari (muli, batay sa magagamit na data at istatistika) flash o pagsabog ng supernova hyperenergy. Sa ganoong distansya, ang mga sinag ay maaaring makaapekto sa ozone layer ng Earth at magdulot ng mass extinction katulad ng Ordovician extinction - kung tama lamang ang hypothesis tungkol dito. Gayunpaman, ang emitted radiation ay dapat na nakadirekta nang tumpak sa Earth upang makapagdulot ng anumang pinsala dito.

Kaya't tayo ay magalak sa pag-uulit at maliit na pagpapatatag ng mundo na ating nakikita at kung saan tayo nakatira. Math, statistics at probability ang nagpapanatiling abala sa kanya sa katagalan. Sa kabutihang palad, ang mahabang paglalakbay na ito ay hindi natin maabot.