Біздің шағын тұрақтандыру

Күн әрқашан шығыстан шығады, жыл мезгілдері үнемі ауысып отырады, жылына 365 немесе 366 күн бар, қысы суық, жазы жылы... Қызықсыз. Бірақ осы зерігуден ләззат алайық! Біріншіден, ол мәңгілікке созылмайды. Екіншіден, біздің кішкене тұрақтандыруымыз тұтастай алғанда хаотикалық күн жүйесіндегі ерекше және уақытша жағдай ғана.

Күн жүйесіндегі планеталардың, айлардың және барлық басқа заттардың қозғалысы ретті және болжамды болып көрінеді. Егер солай болса, біз Айда көретін барлық кратерлерді және біздің жүйеміздегі көптеген аспан денелерін қалай түсіндіресіз? Жер бетінде де олар көп, бірақ бізде атмосфера және онымен бірге эрозия, өсімдіктер және су болғандықтан, біз жердің қалың шоғын басқа жерлердегідей анық көрмейміз.

Егер күн жүйесі тек Ньютон қағидалары бойынша жұмыс істейтін идеалдандырылған материалдық нүктелерден тұрса, онда Күннің және барлық планеталардың нақты орындары мен жылдамдығын біле отырып, біз болашақта кез келген уақытта олардың орнын анықтай аламыз. Өкінішке орай, шындық Ньютонның ұқыпты динамикасынан ерекшеленеді.

ғарыштық көбелек

Жаратылыстану ғылымының үлкен прогресі дәл ғарыштық денелерді сипаттау әрекеттерінен басталды. Планеталар қозғалысының заңдылықтарын түсіндіретін шешуші жаңалықтарды қазіргі астрономияның, математиканың және физиканың «негізін салушылар» жасады - Коперник, Галилей, Кеплер i Ньютон. Алайда, тартылыс күшінің әсерінен өзара әрекеттесетін екі аспан денесінің механикасы белгілі болғанымен, үшінші нысанның қосылуы (үш дене мәселесі деп аталатын) мәселені аналитикалық жолмен шеше алмайтындай дәрежеге дейін қиындатады.

Жердің қозғалысын, айталық, миллиард жыл бұрын болжай аламыз ба? Немесе, басқаша айтқанда: Күн жүйесі тұрақты ма? Ғалымдар бұл сұраққа ұрпақтар бойы жауап беруге тырысты. Олардың алғашқы нәтижелері Питер Саймоннан Лаплас i Джозеф Луи Лагранж, күмәнсіз оң жауапты ұсынды.

ХNUMX ғасырдың аяғында Күн жүйесінің тұрақтылығы мәселесін шешу ең үлкен ғылыми міндеттердің бірі болды. Швеция королі Оскар II, ол тіпті осы мәселені шешкен адамға арнайы сыйлық тағайындады. Оны 1887 жылы француз математигі алған Анри Пуанкаре. Дегенмен, оның ашу әдістері дұрыс шешуге әкелмеуі мүмкін екендігі туралы оның дәлелдері түпкілікті болып саналмайды.

Ол қозғалыс тұрақтылығының математикалық теориясының негіздерін жасады. Лапунов Александр Мхаотикалық жүйедегі жақын екі траектория арасындағы қашықтық уақыт өте келе қаншалықты тез өсетініне таң қалды. ХХ ғасырдың екінші жартысында. Эдвард Лоренц, Массачусетс технологиялық институтының метеорологы тек он екі факторға байланысты ауа райының өзгеруінің жеңілдетілген моделін құрастырды, ол күн жүйесіндегі денелердің қозғалысына тікелей байланысты емес еді. Эдвард Лоренц өзінің 1963 жылғы мақаласында кіріс деректеріндегі кішкене өзгеріс жүйенің мүлде басқаша әрекетін тудыратынын көрсетті. Кейінірек «көбелек әсері» деп аталатын бұл қасиет физика, химия немесе биологиядағы әртүрлі құбылыстарды модельдеу үшін қолданылатын динамикалық жүйелердің көпшілігіне тән болып шықты.

Динамикалық жүйелердегі хаостың қайнар көзі – бірізді денелерге әсер ететін бір ретті күштер. Жүйедегі денелер неғұрлым көп болса, соғұрлым хаос көбейеді. Күн жүйесінде Күнмен салыстырғанда барлық компоненттердің массаларының үлкен диспропорциясына байланысты бұл компоненттердің жұлдызмен әрекеттесуі басым, сондықтан Ляпунов көрсеткішінде көрсетілген хаос дәрежесі үлкен болмауы керек. Сонымен қатар, Лоренцтің есептеулері бойынша, күн жүйесінің хаотикалық табиғаты туралы ойлауға таң қалмауымыз керек. Осындай үлкен еркіндік дәрежесі бар жүйенің жүйелі болғаны таңқаларлық еді.

Он жыл бұрын Жак Ласкар Париж обсерваториясынан ол планеталар қозғалысының мыңнан астам компьютерлік модельдеулерін жасады. Олардың әрқайсысында бастапқы шарттар елеусіз ерекшеленді. Модельдеу келесі 40 миллион жылда бізбен бұдан маңызды ештеңе болмайтынын көрсетеді, бірақ кейінірек 1-2% жағдайда бұл мүмкін. күн жүйесінің толық тұрақсыздануы. Бізде бұл 40 миллион жыл тек күтпеген қонақ, фактор немесе қазіргі уақытта ескерілмеген жаңа элемент пайда болмаған жағдайда ғана қолымызда.

Есептеулер, мысалы, 5 миллиард жыл ішінде Меркурийдің орбитасы (Күннен бірінші планета) негізінен Юпитердің әсерінен өзгеретінін көрсетеді. Бұл әкелуі мүмкін Жердің Марспен немесе Меркуриймен соқтығысуы дәл. Деректер жиынтығының біріне кіргенде, әрқайсысында 1,3 миллиард жыл бар. Меркурий Күнге түсуі мүмкін. Басқа модельдеуде 820 миллион жылдан кейін белгілі болды Марс жүйеден шығарылады, ал 40 миллион жылдан кейін келеді Меркурий мен Венераның соқтығысуы.

Ласкар және оның командасының Жүйе динамикасын зерттеуі бүкіл Жүйе үшін Лапунов уақытын (яғни, берілген процестің барысын дәл болжауға болатын кезең) 5 миллион жыл деп бағалады.

Ғаламшардың бастапқы орнын анықтауда бар болғаны 1 км қателік 1 миллион жылда 95 астрономиялық бірлікке дейін артуы мүмкін екен. Тіпті егер біз Жүйенің бастапқы деректерін ерікті түрде жоғары, бірақ шектеулі дәлдікпен білсек те, оның әрекетін кез келген уақыт аралығында болжай алмас едік. Хаотикалық жүйенің болашағын ашу үшін біз бастапқы деректерді шексіз дәлдікпен білуіміз керек, бұл мүмкін емес.

Оның үстіне біз нақты білмейміз. Күн жүйесінің жалпы энергиясы. Бірақ тіпті барлық әсерлерді, соның ішінде релятивистік және дәлірек өлшеулерді ескере отырып, біз күн жүйесінің хаотикалық сипатын өзгертпейміз және кез келген уақытта оның мінез-құлқы мен күйін болжай алмас едік.

Кез келген нәрсе болуы мүмкін

Сонымен, күн жүйесі жай ғана хаотикалық, бәрі осы. Бұл мәлімдеме Жердің траекториясын, айталық, 100 миллион жылдан кейін болжай алмайтынымызды білдіреді. Екінші жағынан, Күн жүйесі қазіргі уақытта құрылым ретінде тұрақты болып қала береді, өйткені планеталардың жолдарын сипаттайтын параметрлердің шағын ауытқулары әртүрлі орбиталарға әкеледі, бірақ жақын қасиеттері бар. Сондықтан оның алдағы миллиардтаған жылдар ішінде құлап кетуі екіталай.

Әрине, жоғарыда аталған есептеулерде ескерілмеген жаңа элементтер болуы мүмкін. Мысалы, жүйеге Құс жолы галактикасының орталығын айналып өту үшін 250 миллион жыл қажет. Бұл қадамның салдары бар. Өзгеретін ғарыштық орта Күн мен басқа нысандар арасындағы нәзік тепе-теңдікті бұзады. Мұны, әрине, болжау мүмкін емес, бірақ мұндай теңгерімсіздік әсердің күшеюіне әкеледі. кометалардың белсенділігі. Бұл заттар күнге қарай әдеттегіден жиі ұшады. Бұл олардың Жермен соқтығысу қаупін арттырады.

4 миллион жылдан кейінгі жұлдыз 710. Күрделі Күннен 1,1 жарық жылы болады, бұл нысандардың орбиталарын бұзуы мүмкін Оорт бұлты және кометаның күн жүйесінің ішкі планеталарының бірімен соқтығысу ықтималдығын арттыру.

Ғалымдар тарихи деректерге сүйенеді және олардан статистикалық қорытындылар жасай отырып, жарты миллион жылдан кейін мүмкін болатынын болжайды. метеорит жерге соғылды Диаметрі 1 км, ғарыштық апатты тудырды. Өз кезегінде, 100 миллион жыл перспективасында метеорит 65 миллион жыл бұрын бор дәуірінің жойылуын тудырған өлшеммен салыстырылатын мөлшерде түседі деп күтілуде.

500-600 миллион жылға дейін мүмкіндігінше ұзақ күту керек (қайтадан қолда бар деректер мен статистика негізінде) жыпылықтайды немесе супернова гиперэнергиясының жарылысы. Мұндай қашықтықта сәулелер Жердің озон қабатына әсер етіп, ордовиктердің жойылуына ұқсас жаппай жойылуды тудыруы мүмкін - егер бұл туралы гипотеза дұрыс болса. Дегенмен, бұл жерде қандай да бір зақым келтіруі үшін шығарылатын радиация Жерге дәл бағытталуы керек.

Ендеше, біз көріп, өмір сүріп жатқан дүниенің қайталануы мен аз ғана тұрақтануына қуанайық. Математика, статистика және ықтималдық оны ұзақ мерзімді перспективада бос емес етеді. Бақытымызға орай, бұл ұзақ сапар біздің қолымыздан әлдеқайда алыс.