ჩვენი პატარა სტაბილიზაცია

მზე ყოველთვის ამოდის აღმოსავლეთიდან, სეზონები რეგულარულად იცვლება, წელიწადში 365 ან 366 დღეა, ზამთარი ცივია, ზაფხული თბილი... მოსაწყენი. ოღონდ დავტკბეთ ამ მოწყენილობით! ჯერ ერთი, ის სამუდამოდ არ გაგრძელდება. მეორეც, ჩვენი პატარა სტაბილიზაცია მხოლოდ განსაკუთრებული და დროებითი შემთხვევაა მთლიან ქაოტურ მზის სისტემაში.

პლანეტების, მთვარეების და მზის სისტემის ყველა სხვა ობიექტის მოძრაობა მოწესრიგებული და პროგნოზირებადი ჩანს. მაგრამ თუ ასეა, როგორ ახსნით ყველა კრატერს, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ მთვარეზე და ჩვენს სისტემაში არსებულ ბევრ ციურ სხეულს? დედამიწაზეც ბევრია, მაგრამ რადგან ჩვენ გვაქვს ატმოსფერო და მასთან ერთად ეროზია, მცენარეულობა და წყალი, ჩვენ ვერ ვხედავთ დედამიწას ისე ნათლად, როგორც სხვა ადგილებში.

თუ მზის სისტემა შედგებოდა იდეალიზებული მატერიალური წერტილებისგან, რომლებიც მოქმედებს მხოლოდ ნიუტონის პრინციპებზე, მაშინ, მზის და ყველა პლანეტის ზუსტი პოზიციებისა და სიჩქარის ცოდნით, ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ მათი მდებარეობა ნებისმიერ დროს მომავალში. სამწუხაროდ, რეალობა განსხვავდება ნიუტონის სუფთა დინამიკისაგან.

კოსმოსური პეპელა

საბუნებისმეტყველო მეცნიერების დიდი პროგრესი სწორედ კოსმოსური სხეულების აღწერის მცდელობებით დაიწყო. გადამწყვეტი აღმოჩენები, რომლებიც ხსნიან პლანეტების მოძრაობის კანონებს, გააკეთეს თანამედროვე ასტრონომიის, მათემატიკის და ფიზიკის "დამფუძნებელმა მამებმა" - კოპერნიკი, გალილეო, კეპლერი i ნიუტონი. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაციის გავლენის ქვეშ ურთიერთქმედების ორი ციური სხეულის მექანიკა კარგად არის ცნობილი, მესამე ობიექტის დამატება (ე.წ. სამი სხეულის პრობლემა) ართულებს პრობლემას იმ დონემდე, რომ ჩვენ ვერ გადავჭრით მას ანალიტიკურად.

შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ დედამიწის მოძრაობა, ვთქვათ, მილიარდი წლის წინ? ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ: არის მზის სისტემა სტაბილური? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემას მეცნიერები თაობების განმავლობაში ცდილობდნენ. პირველი შედეგები მიიღეს პიტერ სიმონი-დან ლაპლასი i ჯოზეფ ლუი ლაგრანჟი, უეჭველად შესთავაზა დადებითი პასუხი.

XNUMX საუკუნის ბოლოს, მზის სისტემის სტაბილურობის პრობლემის გადაჭრა ერთ-ერთი უდიდესი სამეცნიერო გამოწვევა იყო. შვედეთის მეფე ოსკარ II, ამ პრობლემის გადაჭრისთვის სპეციალური ჯილდოც კი დააწესა. იგი 1887 წელს მიიღო ფრანგმა მათემატიკოსმა ანრი პუანკარე. თუმცა, მისი მტკიცებულება იმისა, რომ დარღვევის მეთოდებმა შეიძლება არ გამოიწვიოს სწორი გარჩევადობა, არ ითვლება დამაჯერებლად.

მან შექმნა მოძრაობის სტაბილურობის მათემატიკური თეორიის საფუძვლები. ალექსანდრე მ.ლაპუნოვირომელსაც აინტერესებდა, რამდენად სწრაფად იზრდება მანძილი ორ ახლო ტრაექტორიას შორის ქაოტურ სისტემაში დროთა განმავლობაში. როცა მეოცე საუკუნის მეორე ნახევარში. ედვარდ ლორენციმასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მეტეოროლოგმა ააგო ამინდის ცვლილების გამარტივებული მოდელი, რომელიც დამოკიდებულია მხოლოდ თორმეტ ფაქტორზე, ის პირდაპირ არ იყო დაკავშირებული მზის სისტემაში სხეულების მოძრაობასთან. 1963 წლის თავის ნაშრომში ედვარდ ლორენცმა აჩვენა, რომ შეყვანის მონაცემების მცირე ცვლილება იწვევს სისტემის სრულიად განსხვავებულ ქცევას. ეს თვისება, მოგვიანებით ცნობილი როგორც „პეპლის ეფექტი“, აღმოჩნდა ტიპიური უმეტესი დინამიკური სისტემებისთვის, რომლებიც გამოიყენება ფიზიკის, ქიმიისა თუ ბიოლოგიის სხვადასხვა ფენომენის მოდელირებისთვის.

დინამიურ სისტემებში ქაოსის წყარო არის ერთი და იგივე რიგის ძალები, რომლებიც მოქმედებენ თანმიმდევრულ სხეულებზე. რაც უფრო მეტი სხეულია სისტემაში, მით მეტია ქაოსი. მზის სისტემაში, მზესთან შედარებით ყველა კომპონენტის მასების უზარმაზარი დისპროპორციის გამო, ამ კომპონენტების ურთიერთქმედება ვარსკვლავთან დომინანტურია, ამიტომ ლიაპუნოვის ექსპონენტებში გამოხატული ქაოსის ხარისხი არ უნდა იყოს დიდი. მაგრამ ასევე, ლორენცის გამოთვლებით, არ უნდა გაგვიკვირდეს მზის სისტემის ქაოტური ბუნების ფიქრი. გასაკვირი იქნებოდა, თუ ასეთი დიდი რაოდენობით თავისუფლების ხარისხიანი სისტემა იყო რეგულარული.

Ათი წლის წინ ჟაკ ლასკარი პარიზის ობსერვატორიიდან მან პლანეტების მოძრაობის ათასზე მეტი კომპიუტერული სიმულაცია გააკეთა. თითოეულ მათგანში საწყისი პირობები უმნიშვნელოდ განსხვავდებოდა. მოდელირება აჩვენებს, რომ მომდევნო 40 მილიონი წლის განმავლობაში ჩვენთან უფრო სერიოზული არაფერი მოხდება, მაგრამ მოგვიანებით 1-2% შემთხვევაში შეიძლება მზის სისტემის სრული დესტაბილიზაცია. ჩვენ ასევე გვაქვს ეს 40 მილიონი წელი ჩვენს განკარგულებაში მხოლოდ იმ პირობით, რომ არ გამოჩნდეს რაიმე მოულოდნელი სტუმარი, ფაქტორი ან ახალი ელემენტი, რომელიც ამჟამად არ არის გათვალისწინებული.

გამოთვლები აჩვენებს, რომ მაგალითად, 5 მილიარდ წელიწადში მერკურის (მზიდან პირველი პლანეტის) ორბიტა შეიცვლება, ძირითადად იუპიტერის გავლენის გამო. ამან შეიძლება გამოიწვიოს დედამიწა ეჯახება მარსს ან მერკურს ზუსტად. როდესაც ჩვენ შევდივართ მონაცემთა ერთ-ერთ ნაკრებში, თითოეული შეიცავს 1,3 მილიარდ წელს. მერკური შესაძლოა მზეში ჩავარდეს. სხვა სიმულაციაში აღმოჩნდა, რომ 820 მილიონი წლის შემდეგ მარსი სისტემიდან განდევნილი იქნებადა 40 მილიონი წლის შემდეგ მოვა მერკურის და ვენერას შეჯახება.

ჩვენი სისტემის დინამიკის შესწავლამ ლასკარმა და მისმა გუნდმა შეაფასა ლაპუნოვის დრო (ე.ი. პერიოდი, რომლის განმავლობაშიც შესაძლებელია მოცემული პროცესის მსვლელობის ზუსტად პროგნოზირება) მთელი სისტემისთვის 5 მილიონ წელზე.

გამოდის, რომ პლანეტის საწყისი პოზიციის განსაზღვრისას მხოლოდ 1 კმ შეცდომა შეიძლება 1 მილიონ წელიწადში 95 ასტრონომიულ ერთეულამდე გაიზარდოს. მაშინაც კი, თუ ჩვენ გვეცოდინება სისტემის საწყისი მონაცემები თვითნებურად მაღალი, მაგრამ სასრული სიზუსტით, ჩვენ ვერ შეგვეძლო მისი ქცევის წინასწარ განსაზღვრა დროის ნებისმიერ მონაკვეთში. სისტემის მომავლის გამოსავლენად, რომელიც ქაოტურია, ჩვენ უნდა ვიცოდეთ ორიგინალური მონაცემები უსაზღვრო სიზუსტით, რაც შეუძლებელია.

უფრო მეტიც, ჩვენ ზუსტად არ ვიცით. მზის სისტემის მთლიანი ენერგია. მაგრამ ყველა ეფექტის, მათ შორის რელატივისტური და უფრო ზუსტი გაზომვების გათვალისწინებითაც კი, ჩვენ ვერ შევცვლით მზის სისტემის ქაოტურ ბუნებას და ვერ შევძლებთ მისი ქცევისა და მდგომარეობის პროგნოზირებას ნებისმიერ დროს.

ყველაფერი შეიძლება მოხდეს

ასე რომ, მზის სისტემა უბრალოდ ქაოტურია, სულ ეს არის. ეს განცხადება ნიშნავს, რომ ჩვენ არ შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ დედამიწის ტრაექტორია, ვთქვათ, 100 მილიონი წლის შემდეგ. მეორეს მხრივ, მზის სისტემა უდავოდ რჩება სტაბილურად, როგორც სტრუქტურა მომენტში, რადგან პლანეტების ბილიკების დამახასიათებელი პარამეტრების მცირე გადახრები იწვევს სხვადასხვა ორბიტას, მაგრამ ახლო თვისებებით. ასე რომ, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ის დაინგრევა მომდევნო მილიარდი წლის განმავლობაში.

რა თქმა უნდა, შეიძლება უკვე ნახსენები იყოს ახალი ელემენტები, რომლებიც არ არის გათვალისწინებული ზემოთ მოყვანილ გამოთვლებში. მაგალითად, სისტემას სჭირდება 250 მილიონი წელი, რათა დაასრულოს ორბიტა ირმის ნახტომის ცენტრის გარშემო. ამ ნაბიჯს აქვს შედეგები. ცვალებადი კოსმოსური გარემო არღვევს დელიკატურ ბალანსს მზესა და სხვა ობიექტებს შორის. ამის პროგნოზირება, რა თქმა უნდა, შეუძლებელია, მაგრამ ხდება ისე, რომ ასეთი დისბალანსი იწვევს ეფექტის ზრდას. კომეტის აქტივობა. ეს ობიექტები ჩვეულებრივზე უფრო ხშირად დაფრინავენ მზისკენ. ეს ზრდის მათი დედამიწასთან შეჯახების რისკს.

ვარსკვლავი 4 მილიონი წლის შემდეგ გლიზე 710 იქნება მზიდან 1,1 სინათლის წლის მანძილზე, რაც პოტენციურად არღვევს ობიექტთა ორბიტას ოორტის ღრუბელი და მზის სისტემის ერთ-ერთ შიდა პლანეტასთან კომეტის შეჯახების ალბათობის გაზრდა.

მეცნიერები ეყრდნობიან ისტორიულ მონაცემებს და მათგან სტატისტიკური დასკვნების გამოტანით, ვარაუდობენ, რომ ალბათ ნახევარ მილიონ წელიწადში მეტეორი მიწაზე მოხვდა 1 კმ დიამეტრით, რამაც გამოიწვია კოსმოსური კატასტროფა. თავის მხრივ, 100 მილიონი წლის პერსპექტივაში, მოსალოდნელია, რომ მეტეორიტის ზომით დაეცემა ისეთივე ზომით, რამაც გამოიწვია ცარცული გადაშენება 65 მილიონი წლის წინ.

500-600 მილიონ წლამდე უნდა დაელოდოთ რაც შეიძლება დიდხანს (ისევ, არსებული მონაცემებისა და სტატისტიკის საფუძველზე) вспышка ან სუპერნოვას ჰიპერენერგიის აფეთქება. ასეთ მანძილზე, სხივებს შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ დედამიწის ოზონის შრეზე და გამოიწვიონ ორდოვიკის გადაშენების მსგავსი მასობრივი გადაშენება - თუკი ამის შესახებ ჰიპოთეზა სწორია. თუმცა გამოსხივებული გამოსხივება ზუსტად დედამიწისკენ უნდა იყოს მიმართული, რათა აქ რაიმე ზიანი მიაყენოს.

მოდით ვიხაროთ იმ სამყაროს განმეორებითა და მცირე სტაბილიზაციით, რომელსაც ვხედავთ და რომელშიც ვცხოვრობთ. მათემატიკა, სტატისტიკა და ალბათობა მას გრძელვადიან პერსპექტივაში აკავებს. საბედნიეროდ, ეს გრძელი მოგზაურობა ჩვენს ხელმისაწვდომობას სცილდება.