Bizim kiçik stabilləşməmiz

Günəş həmişə şərqdən çıxır, fəsillər müntəzəm olaraq dəyişir, ildə 365 və ya 366 gün var, qış soyuq, yayı isti... Darıxdırıcı. Amma gəlin bu cansıxıcılığın dadını çıxaraq! Birincisi, bu, sonsuza qədər davam etməyəcək. İkincisi, bizim kiçik stabilləşməmiz bütövlükdə xaotik günəş sistemində yalnız xüsusi və müvəqqəti haldır.

Günəş sistemindəki planetlərin, ayların və bütün digər obyektlərin hərəkəti nizamlı və proqnozlaşdırıla bilən görünür. Bəs belədirsə, Ayda gördüyümüz bütün kraterləri və sistemimizdəki bir çox göy cisimlərini necə izah edirsiniz? Onlar yer üzündə də çoxdur, lakin bizim atmosferimiz və onunla birlikdə eroziya, bitki örtüyü və su olduğu üçün biz yerin qalınlığını başqa yerlərdə olduğu kimi aydın görmürük.

Əgər Günəş sistemi yalnız Nyuton prinsipləri əsasında fəaliyyət göstərən ideallaşdırılmış maddi nöqtələrdən ibarət idisə, o zaman Günəşin və bütün planetlərin dəqiq mövqelərini və sürətlərini bilməklə, gələcəkdə istənilən vaxt onların yerini müəyyən edə bilərik. Təəssüf ki, reallıq Nyutonun səliqəli dinamikasından fərqlənir.

kosmik kəpənək

Təbiət elminin böyük tərəqqisi məhz kosmik cisimləri təsvir etmək cəhdləri ilə başladı. Planetlərin hərəkət qanunlarını izah edən həlledici kəşflər müasir astronomiyanın, riyaziyyatın və fizikanın “qurucuları” tərəfindən edilib. Kopernik, Galileo, Kepler i Newton. Lakin cazibə qüvvəsinin təsiri altında qarşılıqlı təsir göstərən iki göy cisminin mexanikası yaxşı məlum olsa da, üçüncü cismin (üç cisim məsələsi deyilən) əlavə edilməsi məsələni o qədər çətinləşdirir ki, biz onu analitik yolla həll edə bilmirik.

Yerin hərəkətini, məsələn, bir milyard il irəlidə proqnozlaşdıra bilərikmi? Və ya başqa sözlə: Günəş sistemi sabitdirmi? Alimlər nəsillər boyu bu suala cavab verməyə çalışıblar. Aldıqları ilk nəticələr Peter Simondan Laplas i Cozef Louis Lagrange, şübhəsiz ki, müsbət cavab təklif etdi.

XNUMX əsrin sonunda günəş sisteminin sabitliyi probleminin həlli ən böyük elmi problemlərdən biri idi. isveç kralı Oskar II, hətta bu problemi həll edən şəxs üçün xüsusi mükafat təsis edib. 1887-ci ildə fransız riyaziyyatçısı tərəfindən əldə edilmişdir Henri Poincaré. Bununla belə, onun pozğunluq üsullarının düzgün həllə gətirib çıxara bilməyəcəyinə dair sübutları qəti hesab edilmir.

O, hərəkət sabitliyinin riyazi nəzəriyyəsinin əsaslarını yaratmışdır. Aleksandr M. Lapunovxaotik bir sistemdə iki yaxın trayektoriya arasındakı məsafənin zamanla nə qədər tez artdığını merak edən. XX əsrin ikinci yarısında olanda. Edvard Lorenz, Massaçusets Texnologiya İnstitutunun meteoroloqu, yalnız on iki amildən asılı olan hava dəyişikliyinin sadələşdirilmiş modelini qurdu, bu, günəş sistemindəki cisimlərin hərəkəti ilə birbaşa əlaqəli deyildi. Edvard Lorenz 1963-cü ildəki məqaləsində göstərdi ki, giriş məlumatlarında kiçik bir dəyişiklik sistemin tamamilə fərqli davranışına səbəb olur. Daha sonra "kəpənək effekti" kimi tanınan bu xüsusiyyət fizika, kimya və ya biologiyada müxtəlif hadisələri modelləşdirmək üçün istifadə edilən əksər dinamik sistemlər üçün xarakterik olduğu ortaya çıxdı.

Dinamik sistemlərdə xaosun mənbəyi ardıcıl cisimlərə təsir edən eyni nizamlı qüvvələrdir. Sistemdə nə qədər çox cisim varsa, bir o qədər xaos artır. Günəş sistemində bütün komponentlərin kütlələrində Günəşlə müqayisədə nəhəng disproporsiyaya görə, bu komponentlərin ulduzla qarşılıqlı təsiri üstünlük təşkil edir, ona görə də Lyapunov eksponentlərində ifadə olunan xaos dərəcəsi böyük olmamalıdır. Amma həm də Lorentsin hesablamalarına görə, Günəş sisteminin xaotik təbiəti fikri bizi təəccübləndirməməlidir. Bu qədər çox sayda sərbəstlik dərəcəsi olan bir sistemin müntəzəm olması təəccüblü olardı.

On il bundan qabaq Jak Laskar Paris Rəsədxanasından o, planetlərin hərəkətinin mindən çox kompüter simulyasiyasını etdi. Onların hər birində ilkin şərtlər əhəmiyyətsiz dərəcədə fərqlənirdi. Modelləşdirmə göstərir ki, yaxın 40 milyon il ərzində bizimlə daha ciddi bir şey olmayacaq, lakin sonradan 1-2% hallarda bu, ola bilər. günəş sisteminin tam destabilizasiyası. Bizim də bu 40 milyon ili ancaq bir şərtlə ixtiyarımızdadır ki, hansısa gözlənilməz qonaq, faktor və ya hazırda nəzərə alınmayan yeni element meydana çıxmasın.

Hesablamalar, məsələn, 5 milyard il ərzində Merkurinin (Günəşdən ilk planet) orbitinin əsasən Yupiterin təsiri ilə dəyişəcəyini göstərir. Bu səbəb ola bilər Yerin Mars və ya Merkuri ilə toqquşması tam olaraq. Məlumat dəstlərindən birinə daxil olduğumuz zaman hər biri 1,3 milyard ili ehtiva edir. Merkuri Günəşə düşə bilər. Başqa bir simulyasiyada 820 milyon ildən sonra məlum oldu Mars sistemdən qovulacaq, və 40 milyon ildən sonra gələcək Merkuri və Veneranın toqquşması.

Laskar və onun komandası tərəfindən Sistemimizin dinamikasının tədqiqi bütün Sistem üçün Lapunov vaxtını (yəni, müəyyən bir prosesin gedişatının dəqiq proqnozlaşdırıla biləcəyi dövr) 5 milyon il olaraq qiymətləndirdi.

Belə çıxır ki, planetin ilkin mövqeyini təyin edərkən cəmi 1 km-lik səhv 1 milyon ildə 95 astronomik vahidə qədər arta bilər. Sistemin ilkin məlumatlarını ixtiyari dərəcədə yüksək, lakin sonlu dəqiqliklə bilsək belə, onun davranışını heç bir zaman müddətində proqnozlaşdıra bilməzdik. Xaotik olan Sistemin gələcəyini üzə çıxarmaq üçün ilkin məlumatları sonsuz dəqiqliklə bilməliyik ki, bu da qeyri-mümkündür.

Üstəlik, biz dəqiq bilmirik. günəş sisteminin ümumi enerjisi. Lakin bütün təsirləri, o cümlədən relativistik və daha dəqiq ölçmələri nəzərə alsaq belə, biz günəş sisteminin xaotik təbiətini dəyişdirməz və istənilən vaxt onun davranışını və vəziyyətini proqnozlaşdıra bilməzdik.

Hər şey ola bilər

Beləliklə, günəş sistemi sadəcə xaotikdir, hamısı budur. Bu bəyanat o deməkdir ki, biz Yerin trayektoriyasını, məsələn, 100 milyon ildən sonra proqnozlaşdıra bilmərik. Digər tərəfdən, Günəş sistemi, şübhəsiz ki, hazırda bir quruluş kimi sabit qalır, çünki planetlərin yollarını xarakterizə edən parametrlərin kiçik sapmaları müxtəlif orbitlərə gətirib çıxarır, lakin yaxın xassələrə malikdir. Ona görə də yaxın milyardlarla il ərzində onun dağılması ehtimalı azdır.

Əlbəttə ki, yuxarıda göstərilən hesablamalarda nəzərə alınmayan yeni elementlər artıq qeyd edilə bilər. Məsələn, sistemin Süd Yolu qalaktikasının mərkəzi ətrafında orbitini tamamlaması 250 milyon il çəkir. Bu hərəkətin nəticələri var. Dəyişən kosmos mühiti Günəş və digər cisimlər arasındakı incə tarazlığı pozur. Bu, əlbəttə ki, proqnozlaşdırıla bilməz, lakin belə bir balanssızlıq təsirin artmasına səbəb olur. kometa fəaliyyəti. Bu obyektlər həmişəkindən daha tez-tez günəşə doğru uçurlar. Bu, onların Yerlə toqquşma riskini artırır.

4 milyon ildən sonra ulduz Gliese 710 Günəşdən 1,1 işıq ili uzaqlıqda olacaq, bu da cisimlərin orbitlərini poza bilər Oort buludu və kometanın günəş sisteminin daxili planetlərindən biri ilə toqquşması ehtimalının artması.

Elm adamları tarixi məlumatlara əsaslanır və onlardan statistik nəticələr çıxararaq, yəqin ki, yarım milyon ildən sonra proqnozlaşdırırlar. meteorun yerə çırpılması 1 km diametrdə kosmik fəlakətə səbəb olur. Öz növbəsində, 100 milyon il perspektivində bir meteoritin 65 milyon il əvvəl Təbaşir dövrünün yox olmasına səbəb olan ölçü ilə müqayisə edilə biləcək ölçüdə düşəcəyi gözlənilir.

500-600 milyon ilə qədər, mümkün qədər uzun müddət gözləmək lazımdır (yenə də mövcud məlumatlara və statistikaya əsasən) вспышка və ya supernova hiperenerji partlayışı. Belə bir məsafədə şüalar Yerin ozon təbəqəsinə təsir edə və Ordovik dövrünə bənzər kütləvi məhvə səbəb ola bilər - əgər bu barədə fərziyyə doğru olarsa. Ancaq burada hər hansı bir zərər verə bilməsi üçün yayılan radiasiya tam olaraq Yerə yönəldilməlidir.

Beləliklə, gördüyümüz və yaşadığımız dünyanın təkrarlanmasına və kiçik sabitləşməsinə sevinək. Riyaziyyat, statistika və ehtimal onu uzun müddətdə məşğul edir. Xoşbəxtlikdən, bu uzun səyahət bizim əlimizdən çox uzaqdır.