Stabbilizzazzjoni żgħira tagħna
Ix-xemx dejjem titla’ fil-Lvant, l-istaġuni jinbidlu regolarment, hemm 365 jew 366 jum fis-sena, ix-xtiewi huma kesħin, is-sjuf huma sħan... Boring. Imma ejja ngawdu dan id-dwejjaq! L-ewwel, mhux se jdum għal dejjem. It-tieni nett, l-istabbilizzazzjoni żgħira tagħna hija biss każ speċjali u temporanju fis-sistema solari kaotika kollha kemm hi.
Il-moviment tal-pjaneti, qmar u l-oġġetti l-oħra kollha fis-sistema solari jidher li huwa ordnat u prevedibbli. Imma jekk iva, kif tispjega l-kraters kollha li naraw fuq il-Qamar u ħafna mill-korpi ċelesti fis-sistema tagħna? Hemm ħafna minnhom fid-Dinja wkoll, iżda peress li għandna atmosfera, u magħha erożjoni, veġetazzjoni u ilma, ma narawx il-ħxuna tad-dinja b'mod ċar daqs f'postijiet oħra.
Jekk is-sistema solari kienet tikkonsisti minn punti materjali idealizzati li joperaw biss fuq prinċipji Newtonjani, allura, meta nkunu nafu l-pożizzjonijiet u l-veloċitajiet eżatti tax-Xemx u l-pjaneti kollha, nistgħu niddeterminaw il-post tagħhom fi kwalunkwe ħin fil-futur. Sfortunatament, ir-realtà hija differenti mid-dinamika pulita ta 'Newton.
farfett spazjali
Il-progress kbir tax-xjenza naturali beda preċiżament b'tentattivi biex jiddeskrivu korpi kożmiċi. L-iskoperti deċiżivi li jispjegaw il-liġijiet tal-moviment planetarju saru mill-"missirijiet fundaturi" tal-astronomija, il-matematika u l-fiżika moderna - Koperniku, Galileo, Kepler i Newton. Madankollu, għalkemm il-mekkanika ta 'żewġ korpi ċelesti li jinteraġixxu taħt l-influwenza tal-gravità hija magħrufa sew, iż-żieda ta' oġġett terz (l-hekk imsejħa problema ta 'tliet korpi) tikkomplika l-problema sal-punt fejn ma nistgħux insolvuha b'mod analitiku.
Nistgħu nbassru l-moviment tad-Dinja, ngħidu aħna, biljun sena 'l quddiem? Jew, fi kliem ieħor: is-sistema solari hija stabbli? Ix-xjentisti ppruvaw iwieġbu din il-mistoqsija għal ġenerazzjonijiet. L-ewwel riżultati li kisbu Peter Simon minn Laplace i Joseph Louis Lagrange, bla dubju ssuġġeriet tweġiba pożittiva.
Fl-aħħar tas-seklu XNUMX, is-soluzzjoni tal-problema tal-istabbiltà tas-sistema solari kienet waħda mill-akbar sfidi xjentifiċi. re tal-Isvezja Oscar II, huwa saħansitra stabbilixxa premju speċjali għal dak li jsolvi din il-problema. Inkiseb fl-1887 mill-matematiku Franċiż Henri Poincare. Madankollu, l-evidenza tiegħu li metodi ta' perturbazzjoni jistgħu ma jwasslux għal riżoluzzjoni korretta mhix meqjusa bħala konklużiva.
Huwa ħoloq il-pedamenti tat-teorija matematika tal-istabbiltà tal-moviment. Alexander M. Lapunovli staqsiet kemm id-distanza bejn żewġ trajettorji mill-qrib f’sistema kaotika tiżdied maż-żmien. Meta fit-tieni nofs tas-seklu għoxrin. Edward Lorenz, meteorologist fl-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Massachusetts, bena mudell simplifikat ta' bidla fit-temp li jiddependi biss fuq tnax-il fattur, ma kienx direttament relatat mal-moviment tal-korpi fis-sistema solari. Fid-dokument tiegħu tal-1963, Edward Lorenz wera li bidla żgħira fid-dejta tal-input tikkawża mġiba kompletament differenti tas-sistema. Din il-proprjetà, aktar tard magħrufa bħala l-“effett farfett”, irriżulta li kienet tipika tal-biċċa l-kbira tas-sistemi dinamiċi użati biex jimmudellaw diversi fenomeni fil-fiżika, il-kimika jew il-bijoloġija.
Is-sors tal-kaos fis-sistemi dinamiċi huma forzi tal-istess ordni li jaġixxu fuq korpi suċċessivi. L-aktar korpi fis-sistema, l-aktar kaos. Fis-Sistema Solari, minħabba l-isproporzjon enormi fil-mases tal-komponenti kollha meta mqabbla max-Xemx, l-interazzjoni ta 'dawn il-komponenti mal-istilla hija dominanti, għalhekk il-grad ta' kaos espress f'esponenti Lyapunov m'għandux ikun kbir. Iżda wkoll, skond il-kalkoli ta 'Lorentz, m'għandniex inkunu sorpriżi bil-ħsieb tan-natura kaotika tas-sistema solari. Ikun sorprendenti kieku sistema b'numru daqshekk kbir ta 'gradi ta' libertà kienet regolari.
Għaxar snin ilu Jacques Lascar mill-Osservatorju ta’ Pariġi, għamel aktar minn elf simulazzjoni bil-kompjuter tal-moviment planetarju. F'kull wieħed minnhom, il-kundizzjonijiet inizjali kienu differenti b'mod insinifikanti. L-immudellar juri li xejn aktar serju mhu se jiġrilna fl-40 miljun sena li ġejjin, iżda aktar tard f’1-2% tal-każijiet jista’ destabilizzazzjoni sħiħa tas-sistema solari. Għandna wkoll dawn l-40 miljun sena għad-dispożizzjoni tagħna biss bil-kundizzjoni li xi mistieden mhux mistenni ma jidhirx, fattur jew element ġdid li ma jitqiesx bħalissa.
Kalkoli juru, pereżempju, li fi żmien 5 biljun sena l-orbita ta 'Merkurju (l-ewwel pjaneta mix-Xemx) se tinbidel, prinċipalment minħabba l-influwenza ta' Ġove. Dan jista' jwassal għal Id-Dinja taħbat ma’ Mars jew Merkurju eżattament. Meta nidħlu wieħed mis-settijiet tad-dejta, kull wieħed ikun fih 1,3 biljun sena. Il-merkurju jista’ jaqa’ fix-Xemx. F'simulazzjoni oħra, irriżulta li wara 820 miljun sena Mars se jitkeċċa mis-sistema, u wara 40 miljun sena se jaslu għal ħabta ta’ Merkurju u Venere.
Studju tad-dinamika tas-Sistema tagħna minn Lascar u t-tim tiegħu stmat il-ħin ta 'Lapunov (jiġifieri, il-perjodu li matulu l-kors ta' proċess partikolari jista 'jiġi mbassar b'mod preċiż) għas-Sistema kollha għal 5 miljun sena.
Jirriżulta li żball ta '1 km biss fid-determinazzjoni tal-pożizzjoni inizjali tal-pjaneta jista' jiżdied għal unità astronomika 1 f'95 miljun sena. Anki jekk konna nafu d-dejta inizjali tas-Sistema bi preċiżjoni arbitrarjament għolja, iżda finita, ma nkunux nistgħu nbassru l-imġieba tagħha għal kwalunkwe perjodu ta 'żmien. Biex tiżvela l-futur tas-Sistema, li hija kaotika, għandna bżonn inkunu nafu d-dejta oriġinali bi preċiżjoni infinita, li hija impossibbli.
Barra minn hekk, ma nafux żgur. enerġija totali tas-sistema solari. Iżda anki meta nqisu l-effetti kollha, inkluż kejl relativistiku u aktar preċiż, aħna ma nbiddlux in-natura kaotika tas-sistema solari u ma nkunux kapaċi nbassru l-imġieba u l-istat tagħha fi kwalunkwe ħin partikolari.
Jista' jiġri kollox
Allura, is-sistema solari hija biss kaotika, dak kollu. Din id-dikjarazzjoni tfisser li ma nistgħux inbassru t-trajettorja tad-Dinja lil hinn, ngħidu aħna, 100 miljun sena. Min-naħa l-oħra, is-sistema solari bla dubju tibqa 'stabbli bħala struttura bħalissa, peress li devjazzjonijiet żgħar tal-parametri li jikkaratterizzaw il-mogħdijiet tal-pjaneti jwasslu għal orbiti differenti, iżda bi proprjetajiet qrib. Għalhekk huwa improbabbli li se kollass fil-biljuni ta 'snin li ġejjin.
Naturalment, jista 'jkun hemm diġà msemmija elementi ġodda li mhumiex ikkunsidrati fil-kalkoli ta' hawn fuq. Pereżempju, is-sistema tieħu 250 miljun sena biex tlesti orbita madwar iċ-ċentru tal-galaxie tal-Mixja tal-Ħalib. Din il-mossa għandha konsegwenzi. L-ambjent spazjali li qed jinbidel ifixkel il-bilanċ delikat bejn ix-Xemx u oġġetti oħra. Dan, ovvjament, ma jistax jiġi mbassar, iżda jiġri li tali żbilanċ iwassal għal żieda fl-effett. attività tal-kometa. Dawn l-oġġetti jtiru lejn ix-xemx aktar spiss mis-soltu. Dan iżid ir-riskju tal-ħabta tagħhom mad-Dinja.
Star wara 4 miljun sena Gliese 710 se jkun 1,1 snin dawl mix-Xemx, potenzjalment tfixkel l-orbiti ta 'oġġetti ġewwa Oort Cloud u żieda fil-probabbiltà li kometa taħbat ma’ waħda mill-pjaneti ta’ ġewwa tas-sistema solari.
Ix-xjentisti jiddependu fuq data storika u, billi jieħdu konklużjonijiet statistiċi minnhom, ibassru li, probabbilment f'nofs miljun sena meteor jolqot l-art 1 km fid-dijametru, li tikkawża katastrofi kożmika. Min-naħa tiegħu, fil-perspettiva ta '100 miljun sena, meteorite huwa mistenni li jonqos fid-daqs komparabbli ma' dak li kkawża l-estinzjoni tal-Kretaċeju 65 miljun sena ilu.
Sa 500-600 miljun sena, trid tistenna kemm jista 'jkun (għal darb'oħra, abbażi tad-dejta u l-istatistika disponibbli) flash jew splużjoni ta' supernova ta' iperenerġija. F'din id-distanza, ir-raġġi jistgħu jkollhom impatt fuq is-saff tal-ożonu tad-Dinja u jikkawżaw estinzjoni tal-massa simili għall-estinzjoni tal-Ordovician - jekk biss l-ipoteżi dwar dan tkun korretta. Madankollu, ir-radjazzjoni emessa trid tkun diretta preċiżament lejn id-Dinja sabiex tkun tista 'tikkawża kwalunkwe ħsara hawn.
Mela ejja nifirħu bir-ripetizzjoni u l-istabbilizzazzjoni żgħira tad-dinja li naraw u li ngħixu fiha. Il-matematika, l-istatistika u l-probabbiltà jżommuh okkupat fit-tul. Fortunatament, dan il-vjaġġ twil huwa ferm lil hinn mill-possibiltà tagħna.
