Stabilizimi ynë i vogël

Dielli lind gjithmonë në lindje, stinët ndryshojnë rregullisht, ka 365 ose 366 ditë në vit, dimrat janë të ftohtë, verat janë të ngrohta… E mërzitshme. Por le ta shijojmë këtë mërzi! Së pari, nuk do të zgjasë përgjithmonë. Së dyti, stabilizimi ynë i vogël është vetëm një rast i veçantë dhe i përkohshëm në sistemin kaotik diellor në tërësi.

Lëvizja e planetëve, hënave dhe të gjitha objekteve të tjera në sistemin diellor duket të jetë e rregullt dhe e parashikueshme. Por nëse po, si i shpjegoni të gjitha krateret që shohim në Hënë dhe shumë prej trupave qiellorë në sistemin tonë? Ka shumë prej tyre edhe në Tokë, por duke qenë se ne kemi një atmosferë, dhe bashkë me të erozionin, bimësinë dhe ujin, ne nuk e shohim tokën gëmusha aq qartë sa në vende të tjera.

Nëse sistemi diellor përbëhej nga pika të idealizuara materiale që veprojnë vetëm në parimet e Njutonit, atëherë, duke ditur pozicionet dhe shpejtësitë e sakta të Diellit dhe të gjithë planetëve, ne mund të përcaktonim vendndodhjen e tyre në çdo kohë në të ardhmen. Fatkeqësisht, realiteti ndryshon nga dinamika e pastër e Njutonit.

flutur kozmike

Përparimi i madh i shkencës natyrore filloi pikërisht me përpjekjet për të përshkruar trupat kozmikë. Zbulimet vendimtare që shpjegojnë ligjet e lëvizjes planetare u bënë nga "etërit themelues" të astronomisë moderne, matematikës dhe fizikës - Koperniku, Galileo, Keplerit i njuton. Megjithatë, megjithëse mekanika e dy trupave qiellorë që ndërveprojnë nën ndikimin e gravitetit është e mirënjohur, shtimi i një objekti të tretë (i ashtuquajturi problem me tre trupa) e ndërlikon problemin deri në atë pikë sa nuk mund ta zgjidhim atë në mënyrë analitike.

A mund të parashikojmë lëvizjen e Tokës, të themi, një miliard vjet përpara? Ose, me fjalë të tjera: a është sistemi diellor i qëndrueshëm? Shkencëtarët janë përpjekur t'i përgjigjen kësaj pyetjeje për breza të tërë. Rezultatet e para që morën Peter Simon nga Laplace i Joseph Louis Lagranzhit, pa dyshim sugjeroi një përgjigje pozitive.

Në fund të shekullit XNUMX, zgjidhja e problemit të stabilitetit të sistemit diellor ishte një nga sfidat më të mëdha shkencore. mbretit të Suedisë Oscar II, madje vendosi një çmim special për atë që zgjidh këtë problem. Ajo u mor në 1887 nga matematikani francez Henri Poincare. Megjithatë, provat e tij se metodat e shqetësimit mund të mos çojnë në zgjidhjen e saktë nuk konsiderohen përfundimtare.

Ai krijoi themelet e teorisë matematikore të stabilitetit të lëvizjes. Aleksandër M. Lapunovi cili pyeti veten se sa shpejt rritet distanca midis dy trajektoreve të afërta në një sistem kaotik me kalimin e kohës. Kur në gjysmën e dytë të shek. Eduard Lorenz, një meteorolog në Institutin e Teknologjisë në Massachusetts, ndërtoi një model të thjeshtuar të ndryshimit të motit që varet vetëm nga dymbëdhjetë faktorë, nuk lidhej drejtpërdrejt me lëvizjen e trupave në sistemin diellor. Në punimin e tij të vitit 1963, Edward Lorenz tregoi se një ndryshim i vogël në të dhënat hyrëse shkakton një sjellje krejtësisht të ndryshme të sistemit. Kjo veti, e njohur më vonë si "efekti i fluturës", doli të ishte tipike për shumicën e sistemeve dinamike të përdorura për të modeluar fenomene të ndryshme në fizikë, kimi apo biologji.

Burimi i kaosit në sistemet dinamike janë forcat e të njëjtit rend që veprojnë në trupa të njëpasnjëshëm. Sa më shumë trupa në sistem, aq më shumë kaos. Në Sistemin Diellor, për shkak të disproporcionit të madh në masat e të gjithë përbërësve në krahasim me Diellin, ndërveprimi i këtyre komponentëve me yllin është dominues, kështu që shkalla e kaosit e shprehur në eksponentët e Lyapunov nuk duhet të jetë e madhe. Por gjithashtu, sipas llogaritjeve të Lorencit, nuk duhet të habitemi nga mendimi i natyrës kaotike të sistemit diellor. Do të ishte befasuese nëse një sistem me një numër kaq të madh shkallësh lirie do të ishte i rregullt.

Dhjetë vjet më parë Zhak Laskar nga Observatori i Parisit, ai bëri mbi një mijë simulime kompjuterike të lëvizjes planetare. Në secilën prej tyre, kushtet fillestare ndryshonin në mënyrë të parëndësishme. Modelimi tregon se asgjë më serioze nuk do të na ndodhë në 40 milionë vitet e ardhshme, por më vonë në 1-2% të rasteve mund të destabilizimi i plotë i sistemit diellor. Edhe këto 40 milionë vite i kemi në dispozicion vetëm me kusht që të mos shfaqet ndonjë i ftuar i papritur, një faktor apo një element i ri që nuk merret parasysh për momentin.

Llogaritjet tregojnë, për shembull, se brenda 5 miliardë viteve orbita e Mërkurit (planeti i parë nga Dielli) do të ndryshojë, kryesisht për shkak të ndikimit të Jupiterit. Kjo mund të çojë në Toka që përplaset me Marsin ose Merkurin pikërisht. Kur futim një nga grupet e të dhënave, secila prej tyre përmban 1,3 miliardë vjet. Mërkuri mund të bjerë në Diell. Në një simulim tjetër, rezultoi se pas 820 milionë vjetësh Marsi do të përjashtohet nga sistemi, dhe pas 40 milionë vjetësh do të vijë në përplasja e Mërkurit dhe Venusit.

Një studim i dinamikës së Sistemit tonë nga Lascar dhe ekipi i tij vlerësoi kohën e Lapunovit (d.m.th., periudhën gjatë së cilës rrjedha e një procesi të caktuar mund të parashikohet me saktësi) për të gjithë Sistemin në 5 milionë vjet.

Rezulton se një gabim prej vetëm 1 km në përcaktimin e pozicionit fillestar të planetit mund të rritet në 1 njësi astronomike në 95 milion vjet. Edhe sikur të njihnim të dhënat fillestare të Sistemit me një saktësi arbitrare të lartë, por të kufizuar, nuk do të mund të parashikonim sjelljen e tij për asnjë periudhë kohe. Për të zbuluar të ardhmen e Sistemit, e cila është kaotike, duhet të njohim të dhënat origjinale me saktësi të pafund, gjë që është e pamundur.

Për më tepër, ne nuk e dimë me siguri. energjia totale e sistemit diellor. Por edhe duke marrë parasysh të gjitha efektet, duke përfshirë matjet relativiste dhe më të sakta, ne nuk do të ndryshonim natyrën kaotike të sistemit diellor dhe nuk do të ishim në gjendje të parashikonim sjelljen dhe gjendjen e tij në çdo moment.

Çdo gjë mund të ndodhë

Pra, sistemi diellor është thjesht kaotik, kjo është e gjitha. Kjo deklaratë do të thotë se ne nuk mund të parashikojmë trajektoren e Tokës përtej, të themi, 100 milion vjet. Nga ana tjetër, sistemi diellor padyshim mbetet i qëndrueshëm si strukturë për momentin, pasi devijimet e vogla të parametrave që karakterizojnë shtigjet e planetëve çojnë në orbita të ndryshme, por me veti të afërta. Pra, nuk ka gjasa që ai të shembet në miliarda vitet e ardhshme.

Natyrisht, tashmë mund të përmenden elementë të rinj që nuk janë marrë parasysh në llogaritjet e mësipërme. Për shembull, sistemit i duhen 250 milionë vjet për të përfunduar një orbitë rreth qendrës së galaktikës Rruga e Qumështit. Kjo lëvizje ka pasoja. Ndryshimi i mjedisit hapësinor prish ekuilibrin delikat midis Diellit dhe objekteve të tjera. Kjo, natyrisht, nuk mund të parashikohet, por ndodh që një çekuilibër i tillë të çojë në një rritje të efektit. aktiviteti i kometës. Këto objekte fluturojnë drejt diellit më shpesh se zakonisht. Kjo rrit rrezikun e përplasjes së tyre me Tokën.

Ylli pas 4 milionë vitesh Glize 710 do të jetë 1,1 vjet dritë nga Dielli, duke prishur potencialisht orbitat e objekteve brenda Reja Oort dhe një rritje në gjasat që një kometë të përplaset me një nga planetët e brendshëm të sistemit diellor.

Shkencëtarët mbështeten në të dhënat historike dhe, duke nxjerrë përfundime statistikore prej tyre, parashikojnë se ndoshta në gjysmë milioni vjet meteori që godet tokën 1 km në diametër, duke shkaktuar një katastrofë kozmike. Nga ana tjetër, në perspektivën e 100 milion viteve, një meteorit pritet të bjerë në madhësi të krahasueshme me atë që shkaktoi zhdukjen e Kretakut 65 milion vjet më parë.

Deri në 500-600 milion vjet, duhet të prisni sa më gjatë (përsëri, bazuar në të dhënat dhe statistikat e disponueshme) flakë ose Shpërthimi i supernovës së hiperenergjisë. Në një distancë të tillë, rrezet mund të ndikojnë në shtresën e ozonit të Tokës dhe të shkaktojnë një zhdukje masive të ngjashme me zhdukjen e Ordovician - vetëm nëse hipoteza për këtë është e saktë. Megjithatë, rrezatimi i emetuar duhet të drejtohet pikërisht në Tokë në mënyrë që të jetë në gjendje të shkaktojë ndonjë dëm këtu.

Pra, le t'i gëzohemi përsëritjes dhe stabilizimit të vogël të botës që shohim dhe në të cilën jetojmë. Matematika, statistikat dhe probabiliteti e mbajnë atë të zënë në planin afatgjatë. Për fat të mirë, ky udhëtim i gjatë është shumë përtej mundësive tona.