Eis kleng Stabiliséierung

D'Sonn geet ëmmer op am Osten, d'Joreszäiten änneren regelméisseg, et ginn 365 oder 366 Deeg am Joer, Wantere si kal, Summere si waarm ... Langweileg. Mee loosst eis dës Langweil genéissen! Éischtens, et wäert net fir ëmmer daueren. Zweetens, eis kleng Stabiliséierung ass nëmmen e speziellen an temporäre Fall am chaotesche Sonnesystem als Ganzt.

D'Bewegung vun de Planéiten, Mounden an all aner Objeten am Sonnesystem schéngt uerdentlech a prévisibel ze sinn. Awer wann jo, wéi erkläert Dir all d'Krater déi mir um Mound gesinn a vill vun den Himmelskierper an eisem System? Et ginn der och vill op der Äerd, mee well mir eng Atmosphär hunn, an domat Erosioun, Vegetatioun a Waasser, gesi mir d'Äerddick net esou kloer wéi op anere Plazen.

Wann de Sonnesystem aus idealiséierte materielle Punkte besteet, déi eleng op Newtonesche Prinzipien operéiert hunn, da kënne mir, déi genee Positiounen a Geschwindegkeete vun der Sonn an all de Planéiten kennen, hir Plaz zu all Moment an der Zukunft bestëmmen. Leider ënnerscheet sech d'Realitéit vun dem Newton senger ordentlecher Dynamik.

Weltraum Päiperlek

De grousse Fortschrëtt vun der Naturwëssenschaft huet genee ugefaang mat Versuche fir kosmesch Kierper ze beschreiwen. Déi entscheedend Entdeckungen, déi d'Gesetzer vun der planetarescher Bewegung erklären, goufen vun de "Grënnerpappen" vun der moderner Astronomie, Mathematik a Physik gemaach - Kopernikus, Galileo, Kepler i Newton. Wéi och ëmmer, obschonn d'Mechanik vun zwee Himmelskierper, déi ënner dem Afloss vun der Schwéierkraaft interagéieren, bekannt ass, komplizéiert d'Additioun vun engem drëtten Objet (de sougenannten Dräikierperproblem) de Problem esou wäit, datt mir en net analytesch léisen.

Kënne mir d'Bewegung vun der Äerd viraussoen, soen, eng Milliard Joer viraus? Oder, an anere Wierder: ass de Sonnesystem stabil? Wëssenschaftler hu probéiert dës Fro fir Generatiounen ze beäntweren. Déi éischt Resultater hu si Peter Simon aus Laplace i Joseph Louis Lagrange, ouni Zweiwel eng positiv Äntwert proposéiert.

Um Enn vum XNUMXth Joerhonnert war d'Léisung vum Problem vun der Stabilitéit vum Sonnesystem eng vun de gréisste wëssenschaftleche Erausfuerderungen. Kinnek vu Schweden Oscar II, Hien huet souguer e spezielle Präis gegrënnt fir deen deen dëse Problem léist. Et gouf 1887 vum franséische Mathematiker kritt Den Henri Poincare. Wéi och ëmmer, säi Beweis datt Perturbatiounsmethoden net zu enger korrekter Opléisung féieren kënnen net als schlussendlech ugesinn.

Hien huet d'Fundamenter vun der mathematescher Theorie vun der Bewegungsstabilitéit erstallt. Alexander M. Lapunovdee sech gefrot huet wéi séier d'Distanz tëscht zwee enke Bunnen an engem chaotesche System mat der Zäit eropgeet. Wann an der zweeter Halschent vum zwanzegsten Joerhonnert. Edward Lorenz, e Meteorolog am Massachusetts Institute of Technology, baut e vereinfachte Modell vu Wiederännerung, deen nëmmen vun zwielef Faktoren hänkt, et war net direkt mat der Bewegung vu Kierper am Sonnesystem verbonnen. A sengem 1963 Pabeier huet den Edward Lorenz gewisen datt eng kleng Ännerung vun den Inputdaten e ganz anert Verhalen vum System verursaacht. Dëse Besëtz, spéider als "Schmetterlingseffekt" bekannt, huet sech als typesch fir déi meescht dynamesch Systemer erausgestallt, déi benotzt gi fir verschidde Phänomener an der Physik, Chimie oder Biologie ze modelléieren.

D'Quell vum Chaos an dynamesche Systemer ass Kräfte vun der selwechter Uerdnung, déi op successive Kierper handelen. Wat méi Kierper am System ass, wat méi Chaos. Am Sonnesystem ass d'Interaktioun vun dëse Bestanddeeler mam Stär duerch déi enorm Unproportioun an de Massen vun alle Komponenten am Verglach zu der Sonn dominant, sou datt de Grad vum Chaos, deen an de Lyapunov-Exponenten ausgedréckt ass, net grouss sollt sinn. Mee och, dem Lorentz senge Berechnungen no, sollte mir net iwwerrascht sinn iwwer de Gedanke vun der chaotescher Natur vum Sonnesystem. Et wier iwwerraschend wann e System mat esou enger grousser Zuel vu Fräiheetsgraden regelméisseg wier.

Virun zéng Joer Jacques Lascar vum Paräisser Observatoire huet hien iwwer dausend Computersimulatioune vu Planetaresch Bewegung gemaach. A jiddereng vun hinnen hunn d'initial Bedéngungen onbedéngt ënnerscheet. Modeller weisen datt näischt méi sérieux mat eis an den nächsten 40 Millioune Joer geschitt, awer spéider an 1-2% vun de Fäll kann et komplett Destabiliséierung vum Sonnesystem. Mir hunn och dës 40 Millioune Joer zur Verfügung just ënner der Bedingung, datt een onerwaarte Gaascht, Faktor oder neit Element, deen de Moment net berücksichtegt gëtt, net opdaucht.

Berechnunge weisen zum Beispill, datt bannent 5 Milliarde Joer d'Ëmlafbunn vum Merkur (den éischte Planéit vun der Sonn) ännert, haaptsächlech duerch den Afloss vum Jupiter. Dëst kann zu Äerd kollidéiert mam Mars oder Merkur genee. Wa mir ee vun den Datesätz aginn, enthält all eenzel 1,3 Milliarde Joer. De Merkur kann an d'Sonn falen. An enger anerer Simulatioun huet sech erausgestallt, datt no 820 Millioune Joer De Mars gëtt aus dem System verdriwwen, an no 40 Millioune Joer wäert kommen ze Kollisioun vu Merkur a Venus.

Eng Etude vun der Dynamik vun eisem System vum Lascar a seng Equipe schätzen d'Lapunov Zäit (dh d'Period während där de Verlaf vun engem bestëmmte Prozess präziist virausgesot ginn) fir de ganze System op 5 Millioune Joer.

Et stellt sech eraus datt e Feeler vun nëmmen 1 km bei der Bestëmmung vun der initialer Positioun vum Planéit an 1 Millioune Joer op 95 astronomesch Eenheet eropgeet. Och wa mir déi initial Donnéeën vum System mat enger arbiträr héijer, awer endlecher Genauegkeet woussten, kënne mir säi Verhalen fir all Zäitperiod net viraussoen. Fir d'Zukunft vum System z'entdecken, wat chaotesch ass, musse mir déi ursprénglech Donnéeën mat onendlecher Präzisioun kennen, wat onméiglech ass.

Ausserdeem wësse mer net sécher. Gesamtenergie vum Sonnesystem. Awer och wann een all d'Effekter berücksichtegt, och relativistesch a méi genee Miessunge, wäerte mir d'chaotesch Natur vum Sonnesystem net änneren a kënnen hir Verhalen an Zoustand zu all Moment net viraussoen.

Alles ka geschéien

Also, de Sonnesystem ass just chaotesch, dat ass alles. Dës Ausso bedeit datt mir d'Äerdbunn net iwwer 100 Millioune Joer kënnen viraussoen. Op der anerer Säit bleift de Sonnesystem de Moment als Struktur ouni Zweifel stabil, well kleng Ofwäichunge vun de Parameteren, déi d'Planéitebunnen charakteriséieren, zu verschiddenen Ëmlafbunnen féieren, awer mat enke Properties. Also et ass onwahrscheinlech datt et an den nächste Milliarde vu Joer zesummebréngt.

Natierlech kënnen et schonn nei Elementer ginn, déi net an den uewe genannte Berechnungen berücksichtegt ginn. Zum Beispill brauch de System 250 Millioune Joer fir eng Ëmlafbunn ëm den Zentrum vun der Mëllechstrooss Galaxis ze kompletéieren. Dës Beweegung huet Konsequenzen. Dat verännert Raumëmfeld stéiert de delikate Gläichgewiicht tëscht der Sonn an aneren Objeten. Dëst, natierlech, kann net virausgesot ginn, mä et geschitt, datt esou en Desequiliber zu enger Erhéijung vun der Effekt féiert. Koméit Aktivitéit. Dës Objete fléien méi dacks wéi soss an d'Sonn. Dëst erhéicht de Risiko vun hirer Kollisioun mat der Äerd.

Stär no 4 Millioune Joer Gliese 710 wäert 1,1 Liichtjoer vun der Sonn sinn, a potenziell d'Ëmlafbunne vun den Objeten an D'Oort Cloud an d'Wahrscheinlechkeet erhéijen datt e Koméit mat engem vun den banneschten Planéite vum Sonnesystem kollidéiert.

Wëssenschaftler vertrauen op historesch Donnéeën an, zéien statistesch Conclusiounen aus hinnen, virauszesoen, datt wahrscheinlech an eng hallef Millioun Joer Meteor op de Buedem 1 km Duerchmiesser, wat eng kosmesch Katastroph verursaacht. Am Géigesaz, an der Perspektiv vun 100 Millioune Joer, gëtt erwaart e Meteorit an der Gréisst ze falen, vergläichbar mat deem, deen d'Kräid-Ausstierwen viru 65 Millioune Joer verursaacht huet.

Bis zu 500-600 Millioune Joer musst Dir sou laang wéi méiglech waarden (erëm, baséiert op verfügbaren Donnéeën a Statistiken) blëtzaarteg oder Supernova Hyperenergie Explosioun. Op esou enger Distanz kënnen d'Strahlen d'Ozonschicht vun der Äerd beaflossen an e Massausstierwen verursaachen ähnlech wéi den Ordovician Ausstierwen - wann nëmmen d'Hypothes doriwwer richteg ass. Déi emittéiert Stralung muss awer genee op d'Äerd geriicht ginn, fir hei e Schued ze verursaache kënnen.

Also loosse mer eis freeën iwwer d'Wiederhuelung a kleng Stabiliséierung vun der Welt, déi mir gesinn an an där mir liewen. Mathematik, Statistiken a Wahrscheinlechkeet halen him laangfristeg beschäftegt. Glécklecherweis ass dës laang Rees wäit iwwer eis Erreeche.