Utulivu wetu mdogo

Jua daima huchomoza mashariki, misimu hubadilika mara kwa mara, kuna siku 365 au 366 kwa mwaka, majira ya baridi kali, majira ya joto ni joto… Inachosha. Lakini wacha tufurahie uchovu huu! Kwanza, haitadumu milele. Pili, utulivu wetu mdogo ni kesi maalum na ya muda tu katika mfumo wa jua wenye machafuko kwa ujumla.

Mwendo wa sayari, mwezi na vitu vingine vyote katika mfumo wa jua unaonekana kuwa wa utaratibu na unaotabirika. Lakini ikiwa ndivyo, unawezaje kueleza mashimo yote tunayoyaona kwenye Mwezi na sehemu nyingi za anga katika mfumo wetu? Kuna mengi yao Duniani pia, lakini kwa kuwa tuna angahewa, na pamoja nayo mmomonyoko, mimea na maji, hatuoni kichaka cha dunia kwa uwazi kama katika maeneo mengine.

Ikiwa mfumo wa jua ulikuwa na nyenzo bora zinazofanya kazi kwa kanuni za Newtonian tu, basi, kwa kujua nafasi na kasi halisi ya Jua na sayari zote, tunaweza kuamua eneo lao wakati wowote katika siku zijazo. Kwa bahati mbaya, ukweli hutofautiana na mienendo safi ya Newton.

kipepeo wa nafasi

Maendeleo makubwa ya sayansi ya asili yalianza kwa usahihi na majaribio ya kuelezea miili ya ulimwengu. Ugunduzi wa maamuzi unaoelezea sheria za mwendo wa sayari ulifanywa na "baba waanzilishi" wa unajimu wa kisasa, hisabati na fizikia - Copernicus, Galileo, Kepler i Newton. Hata hivyo, ingawa mitambo ya miili miwili ya anga inayoingiliana chini ya ushawishi wa mvuto inajulikana sana, kuongezwa kwa kitu cha tatu (kinachojulikana kama tatizo la miili mitatu) kunafanya tatizo kuwa ngumu hadi hatuwezi kulitatua kwa uchambuzi.

Je, tunaweza kutabiri mwendo wa Dunia, tuseme, miaka bilioni mbele? Au, kwa maneno mengine: mfumo wa jua ni thabiti? Wanasayansi wamejaribu kujibu swali hili kwa vizazi. Matokeo ya kwanza walipata Peter Simon kutoka Laplace i Joseph Louis Lagrange, bila shaka alipendekeza jibu chanya.

Mwishoni mwa karne ya XNUMX, kutatua shida ya utulivu wa mfumo wa jua ilikuwa moja ya changamoto kubwa za kisayansi. mfalme wa Uswidi Oscar II, hata alianzisha tuzo maalum kwa anayetatua tatizo hili. Ilipatikana mnamo 1887 na mwanahisabati wa Ufaransa Henri Poincare. Walakini, ushahidi wake kwamba mbinu za kupotosha zinaweza zisilete utatuzi sahihi hauzingatiwi kuwa wa mwisho.

Aliunda misingi ya nadharia ya hisabati ya utulivu wa mwendo. Alexander M. Lapunovambaye alishangaa jinsi umbali kati ya trajectories mbili za karibu katika mfumo wa machafuko huongezeka haraka kwa wakati. Wakati katika nusu ya pili ya karne ya ishirini. Edward Lorenz, mtaalamu wa hali ya hewa katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts, aliunda mfano rahisi wa mabadiliko ya hali ya hewa ambayo inategemea tu mambo kumi na mbili, haikuhusiana moja kwa moja na harakati za miili katika mfumo wa jua. Katika karatasi yake ya 1963, Edward Lorenz alionyesha kuwa mabadiliko madogo katika data ya pembejeo husababisha tabia tofauti kabisa ya mfumo. Sifa hii, ambayo baadaye ilijulikana kama "athari ya kipepeo", iligeuka kuwa ya kawaida ya mifumo mingi ya nguvu inayotumiwa kuiga matukio mbalimbali katika fizikia, kemia au biolojia.

Chanzo cha machafuko katika mifumo ya nguvu ni nguvu za utaratibu sawa zinazofanya kazi kwenye miili mfululizo. Miili zaidi katika mfumo, machafuko zaidi. Katika Mfumo wa Jua, kwa sababu ya uwiano mkubwa katika wingi wa vipengele vyote ikilinganishwa na Jua, mwingiliano wa vipengele hivi na nyota ni kubwa, hivyo kiwango cha machafuko kilichoonyeshwa katika wafadhili wa Lyapunov haipaswi kuwa kubwa. Lakini pia, kwa mujibu wa mahesabu ya Lorentz, hatupaswi kushangazwa na mawazo ya asili ya machafuko ya mfumo wa jua. Itashangaza ikiwa mfumo wenye idadi kubwa ya digrii za uhuru ungekuwa wa kawaida.

Miaka kumi iliyopita Jacques Lascar kutoka Paris Observatory, alifanya zaidi ya masimulizi elfu ya kompyuta ya mwendo wa sayari. Katika kila moja yao, hali za awali zilitofautiana kidogo. Mfano unaonyesha kuwa hakuna kitu kikubwa zaidi kitakachotokea kwetu katika miaka milioni 40 ijayo, lakini baadaye katika 1-2% ya kesi inaweza uharibifu kamili wa mfumo wa jua. Pia tuna miaka hii milioni 40 kwa sharti tu kwamba mgeni asiyetarajiwa, kipengele au kipengele kipya ambacho hakijazingatiwa kwa sasa kisionekane.

Mahesabu yanaonyesha, kwa mfano, kwamba ndani ya miaka bilioni 5 obiti ya Mercury (sayari ya kwanza kutoka Jua) itabadilika, hasa kutokana na ushawishi wa Jupiter. Hii inaweza kusababisha Dunia inagongana na Mirihi au Zebaki hasa. Tunapoingiza mojawapo ya seti za data, kila moja ina miaka bilioni 1,3. Mercury inaweza kuanguka kwenye Jua. Katika simulation nyingine, iliibuka kuwa baada ya miaka milioni 820 Mirihi itafukuzwa kwenye mfumo, na baada ya miaka milioni 40 itakuja mgongano wa Mercury na Venus.

Utafiti wa mienendo ya Mfumo wetu na Lascar na timu yake ulikadiria wakati wa Lapunov (yaani, kipindi ambacho kipindi cha mchakato fulani kinaweza kutabiriwa kwa usahihi) kwa Mfumo mzima katika miaka milioni 5.

Inabadilika kuwa kosa la kilomita 1 tu katika kuamua nafasi ya awali ya sayari inaweza kuongezeka hadi kitengo 1 cha unajimu katika miaka milioni 95. Hata kama tungejua data ya awali ya Mfumo kwa usahihi wa juu kiholela, lakini wenye kikomo, hatungeweza kutabiri tabia yake kwa kipindi chochote cha muda. Ili kufichua wakati ujao wa Mfumo, ambao ni wa machafuko, tunahitaji kujua data ya awali kwa usahihi usio na kipimo, ambayo haiwezekani.

Zaidi ya hayo, hatujui kwa hakika. jumla ya nishati ya mfumo wa jua. Lakini hata kwa kuzingatia athari zote, ikiwa ni pamoja na vipimo vya relativist na sahihi zaidi, hatungebadilisha hali ya machafuko ya mfumo wa jua na hatungeweza kutabiri tabia na hali yake wakati wowote.

Kila kitu kinaweza kutokea

Kwa hivyo, mfumo wa jua ni wa machafuko tu, ndivyo tu. Kauli hii ina maana kwamba hatuwezi kutabiri trajectory ya Dunia zaidi ya, tuseme, miaka milioni 100. Kwa upande mwingine, mfumo wa jua bila shaka unabaki thabiti kama muundo kwa sasa, kwani kupotoka kidogo kwa vigezo vinavyoashiria njia za sayari husababisha njia tofauti, lakini kwa mali ya karibu. Kwa hivyo hakuna uwezekano kwamba itaanguka katika mabilioni ya miaka ijayo.

Bila shaka, kunaweza kuwa tayari kutajwa vipengele vipya ambavyo hazijazingatiwa katika mahesabu hapo juu. Kwa mfano, mfumo huchukua miaka milioni 250 kukamilisha obiti kuzunguka katikati ya galaksi ya Milky Way. Hatua hii ina matokeo. Mazingira ya angani yanayobadilika huvuruga mizani laini kati ya Jua na vitu vingine. Hii, bila shaka, haiwezi kutabiriwa, lakini hutokea kwamba usawa huo husababisha kuongezeka kwa athari. shughuli ya comet. Vitu hivi huruka kuelekea jua mara nyingi zaidi kuliko kawaida. Hii huongeza hatari ya mgongano wao na Dunia.

Nyota baada ya miaka milioni 4 Glize 710 itakuwa miaka 1,1 ya mwanga kutoka kwa Jua, ambayo inaweza kutatiza mizunguko ya vitu ndani Wingu la Oort na kuongeza uwezekano wa comet kugongana na mojawapo ya sayari za ndani za mfumo wa jua.

Wanasayansi wanategemea data ya kihistoria na, wakipata hitimisho la takwimu kutoka kwao, wanatabiri kwamba, labda katika miaka nusu milioni. kimondo kugonga ardhi Kipenyo cha kilomita 1, na kusababisha janga la ulimwengu. Kwa upande mwingine, katika mtazamo wa miaka milioni 100, meteorite inatarajiwa kuanguka kwa ukubwa sawa na ile iliyosababisha kutoweka kwa Cretaceous miaka milioni 65 iliyopita.

Hadi miaka milioni 500-600, unapaswa kusubiri kwa muda mrefu iwezekanavyo (tena, kulingana na data na takwimu zilizopo) flash au mlipuko wa supernova hyperenergy. Kwa umbali kama huo, miale hiyo inaweza kuathiri safu ya ozoni ya Dunia na kusababisha kutoweka kwa wingi sawa na kutoweka kwa Ordovician - ikiwa tu dhana kuhusu hili ni sahihi. Walakini, mionzi inayotolewa lazima ielekezwe haswa kwenye Dunia ili iweze kusababisha uharibifu wowote hapa.

Kwa hiyo hebu tufurahi katika marudio na utulivu mdogo wa ulimwengu tunaoona na tunamoishi. Hisabati, takwimu na uwezekano humfanya awe na shughuli nyingi kwa muda mrefu. Kwa bahati nzuri, safari hii ndefu iko mbali na sisi.