Ein sefydlogi bach
Mae'r haul bob amser yn codi yn y dwyrain, mae'r tymhorau'n newid yn rheolaidd, mae 365 neu 366 diwrnod y flwyddyn, mae'r gaeafau'n oer, mae'r hafau'n gynnes… Diflas. Ond gadewch i ni fwynhau'r diflastod hwn! Yn gyntaf, ni fydd yn para am byth. Yn ail, dim ond achos arbennig a dros dro yw ein sefydlogi bach yn y system solar anhrefnus yn ei chyfanrwydd.
Mae symudiad y planedau, y lleuadau a'r holl wrthrychau eraill yng nghysawd yr haul i'w gweld yn drefnus ac yn rhagweladwy. Ond os felly, sut mae esbonio'r holl graterau a welwn ar y Lleuad a llawer o'r cyrff nefol yn ein system? Mae yna lawer ohonyn nhw ar y Ddaear hefyd, ond gan fod gennym ni awyrgylch, a chydag erydiad, llystyfiant a dŵr, nid ydym yn gweld y dryslwyni mor glir ag mewn mannau eraill.
Pe bai cysawd yr haul yn cynnwys pwyntiau deunydd delfrydol yn gweithredu ar egwyddorion Newtonaidd yn unig, yna, gan wybod union leoliadau a chyflymder yr Haul a'r holl blanedau, gallem bennu eu lleoliad unrhyw bryd yn y dyfodol. Yn anffodus, mae realiti yn wahanol i ddeinameg daclus Newton.
glöyn byw gofod
Dechreuodd cynnydd mawr gwyddoniaeth naturiol yn union gydag ymdrechion i ddisgrifio cyrff cosmig. Gwnaethpwyd y darganfyddiadau pendant yn esbonio deddfau mudiant planedol gan "dadau sefydlu" seryddiaeth fodern, mathemateg a ffiseg - Copernicus, Galileo, Kepler i Newton. Fodd bynnag, er bod mecaneg dau gorff nefol sy'n rhyngweithio o dan ddylanwad disgyrchiant yn hysbys iawn, mae ychwanegu trydydd gwrthrych (y broblem tri chorff fel y'i gelwir) yn cymhlethu'r broblem i'r pwynt lle na allwn ei datrys yn ddadansoddol.
A allwn ragweld mudiant y Ddaear, dyweder, biliwn o flynyddoedd i ddod? Neu, mewn geiriau eraill: a yw cysawd yr haul yn sefydlog? Mae gwyddonwyr wedi ceisio ateb y cwestiwn hwn ers cenedlaethau. Y canlyniadau cyntaf a gawsant Peter Simon oddi wrth Laplace i Joseph Louis Lagrange, yn ddiau wedi awgrymu ateb cadarnhaol.
Ar ddiwedd y XNUMXfed ganrif, datrys problem sefydlogrwydd cysawd yr haul oedd un o'r heriau gwyddonol mwyaf. brenin Sweden Oscar II, sefydlodd hyd yn oed wobr arbennig ar gyfer yr un sy'n datrys y broblem hon. Fe'i cafwyd yn 1887 gan y mathemategydd Ffrengig Henri Poincare. Fodd bynnag, nid yw ei dystiolaeth na fydd dulliau aflonyddu efallai yn arwain at ddatrysiad cywir yn cael ei hystyried yn derfynol.
Creodd seiliau theori fathemategol sefydlogrwydd mudiant. Alexander M. Lapunova oedd yn meddwl tybed pa mor gyflym y mae'r pellter rhwng dau lwybr agos mewn system anhrefnus yn cynyddu gydag amser. Pan yn ail hanner yr ugeinfed ganrif. Edward Lorenz, meteorolegydd yn Sefydliad Technoleg Massachusetts, adeiladu model symlach o newid tywydd sy'n dibynnu ar ddeuddeg ffactor yn unig, nid oedd yn uniongyrchol gysylltiedig â symudiad cyrff yn y system solar. Yn ei bapur ym 1963, dangosodd Edward Lorenz fod newid bach yn y data mewnbwn yn achosi ymddygiad hollol wahanol i'r system. Roedd yr eiddo hwn, a elwid yn ddiweddarach yn "effaith pili pala", yn nodweddiadol o'r mwyafrif o systemau deinamig a ddefnyddir i fodelu gwahanol ffenomenau mewn ffiseg, cemeg neu fioleg.
Ffynhonnell anhrefn mewn systemau deinamig yw grymoedd o'r un drefn sy'n gweithredu ar gyrff olynol. Po fwyaf o gyrff yn y system, y mwyaf o anhrefn. Yng Nghysawd yr Haul, oherwydd yr anghymesur enfawr ym mas yr holl gydrannau o'i gymharu â'r Haul, mae rhyngweithiad y cydrannau hyn â'r seren yn dominyddu, felly ni ddylai graddfa'r anhrefn a fynegir yn esbonwyr Lyapunov fod yn fawr. Ond hefyd, yn ôl cyfrifiadau Lorentz, ni ddylem synnu at y meddwl am natur anhrefnus cysawd yr haul. Byddai'n syndod pe bai system gyda chymaint o raddau o ryddid yn gyson.
Ddeng mlynedd yn ôl Jacques Lascar o Arsyllfa Paris, gwnaeth dros fil o efelychiadau cyfrifiadurol o fudiant planedol. Ym mhob un ohonynt, nid oedd yr amodau cychwynnol yn amrywio'n sylweddol. Mae modelu yn dangos na fydd dim byd mwy difrifol yn digwydd i ni yn y 40 miliwn o flynyddoedd nesaf, ond yn ddiweddarach mewn 1-2% o achosion gall ansefydlogi cysawd yr haul yn llwyr. Mae gennym hefyd y 40 miliwn o flynyddoedd hyn ar gael i ni dim ond ar yr amod nad yw rhyw westai annisgwyl, ffactor neu elfen newydd nad yw'n cael ei hystyried ar hyn o bryd yn ymddangos.
Mae cyfrifiadau'n dangos, er enghraifft, y bydd orbit Mercwri (y blaned gyntaf o'r Haul) yn newid o fewn 5 biliwn o flynyddoedd, yn bennaf oherwydd dylanwad Iau. Gall hyn arwain at Daear yn gwrthdaro â Mars neu Mercwri yn union. Pan fyddwn yn mewnbynnu un o'r setiau data, mae pob un yn cynnwys 1,3 biliwn o flynyddoedd. Gall mercwri syrthio i'r Haul. Mewn efelychiad arall, mae'n troi allan bod ar ôl 820 miliwn o flynyddoedd Bydd Mars yn cael ei ddiarddel o'r system, ac ar ôl 40 miliwn o flynyddoedd yn dod i gwrthdrawiad Mercwri a Venus.
Amcangyfrifodd astudiaeth o ddeinameg ein System gan Lascar a'i dîm yr amser Lapunov (hy, y cyfnod y gellir rhagweld cwrs proses benodol yn gywir) ar gyfer y System gyfan yn 5 miliwn o flynyddoedd.
Mae'n ymddangos y gall gwall o ddim ond 1 km wrth benderfynu ar leoliad cychwynnol y blaned gynyddu i 1 uned seryddol mewn 95 miliwn o flynyddoedd. Hyd yn oed pe baem yn gwybod data cychwynnol y System gyda chywirdeb mympwyol o uchel, ond cyfyngedig, ni fyddem yn gallu rhagweld ei hymddygiad am unrhyw gyfnod o amser. Er mwyn datgelu dyfodol y System, sy'n anhrefnus, mae angen i ni wybod y data gwreiddiol yn ddiddiwedd, sy'n amhosibl.
Ar ben hynny, nid ydym yn gwybod yn sicr. cyfanswm ynni cysawd yr haul. Ond hyd yn oed o ystyried yr holl effeithiau, gan gynnwys mesuriadau perthnaseddol a mwy cywir, ni fyddem yn newid natur anhrefnus cysawd yr haul ac ni fyddem yn gallu rhagweld ei hymddygiad a'i chyflwr ar unrhyw adeg benodol.
Gall unrhyw beth ddigwydd
Felly, dim ond anhrefnus yw cysawd yr haul, dyna i gyd. Mae'r gosodiad hwn yn golygu na allwn ragweld trywydd y Ddaear y tu hwnt i, dyweder, 100 miliwn o flynyddoedd. Ar y llaw arall, mae cysawd yr haul yn ddiamau yn parhau'n sefydlog fel strwythur ar hyn o bryd, gan fod gwyriadau bach o'r paramedrau sy'n nodweddu llwybrau'r planedau yn arwain at orbitau gwahanol, ond gyda phriodweddau agos. Felly mae'n annhebygol y bydd yn cwympo yn y biliynau nesaf o flynyddoedd.
Wrth gwrs, efallai y crybwyllwyd eisoes elfennau newydd nad ydynt yn cael eu hystyried yn y cyfrifiadau uchod. Er enghraifft, mae'r system yn cymryd 250 miliwn o flynyddoedd i gwblhau orbit o amgylch canol galaeth Llwybr Llaethog. Mae gan y symudiad hwn ganlyniadau. Mae amgylchedd newidiol y gofod yn amharu ar y cydbwysedd cain rhwng yr Haul a gwrthrychau eraill. Ni ellir rhagweld hyn, wrth gwrs, ond mae'n digwydd bod anghydbwysedd o'r fath yn arwain at gynnydd yn yr effaith. gweithgaredd comed. Mae'r gwrthrychau hyn yn hedfan tuag at yr haul yn amlach nag arfer. Mae hyn yn cynyddu'r risg o wrthdaro â'r Ddaear.
Seren ar ôl 4 miliwn o flynyddoedd Glize 710 Bydd 1,1 blwyddyn golau o'r Haul, o bosibl yn amharu ar orbitau gwrthrychau yn Cwmwl Oort a chynyddu'r tebygolrwydd y bydd comed yn gwrthdaro ag un o blanedau mewnol cysawd yr haul.
Mae gwyddonwyr yn dibynnu ar ddata hanesyddol ac, gan ddod i gasgliadau ystadegol oddi wrthynt, yn rhagweld hynny, yn ôl pob tebyg mewn hanner miliwn o flynyddoedd meteor yn taro'r ddaear 1 km mewn diamedr, gan achosi trychineb cosmig. Yn ei dro, o safbwynt 100 miliwn o flynyddoedd, disgwylir i feteoryn ostwng mewn maint tebyg i'r hyn a achosodd y difodiant Cretasaidd 65 miliwn o flynyddoedd yn ôl.
Hyd at 500-600 miliwn o flynyddoedd, mae'n rhaid i chi aros cyhyd â phosib (eto, yn seiliedig ar y data a'r ystadegau sydd ar gael) fflach neu ffrwydrad hyperenergy uwchnofa. Ar bellter o'r fath, gallai'r pelydrau effeithio ar haen osôn y Ddaear ac achosi difodiant màs tebyg i'r difodiant Ordofigaidd - os mai dim ond y ddamcaniaeth am hyn sy'n gywir. Fodd bynnag, rhaid i'r ymbelydredd a allyrrir gael ei gyfeirio'n union at y Ddaear er mwyn gallu achosi unrhyw ddifrod yma.
Felly gadewch i ni lawenhau yn yr ailadrodd a sefydlogi bach y byd yr ydym yn ei weld ac yr ydym yn byw ynddo. Mae mathemateg, ystadegau a thebygolrwydd yn ei gadw'n brysur yn y tymor hir. Yn ffodus, mae'r daith hir hon ymhell y tu hwnt i'n cyrraedd.
