A nosa pequena estabilización
O sol sempre sae polo leste, as estacións cambian regularmente, hai 365 ou 366 días ao ano, os invernos son fríos, os veráns son cálidos... Aburrido. Pero gocemos deste aburrimento! En primeiro lugar, non durará para sempre. En segundo lugar, a nosa pequena estabilización é só un caso especial e temporal no caótico sistema solar no seu conxunto.
O movemento dos planetas, as lúas e todos os demais obxectos do sistema solar parece ser ordenado e previsible. Pero se é así, como explicas todos os cráteres que vemos na Lúa e moitos dos corpos celestes do noso sistema? Tamén hai moitos na Terra, pero como temos atmosfera, e con ela erosión, vexetación e auga, non vemos a matogueira de terra con tanta claridade como noutros lugares.
Se o sistema solar constase de puntos materiais idealizados que funcionan unicamente segundo principios newtonianos, entón, coñecendo as posicións e velocidades exactas do Sol e de todos os planetas, poderiamos determinar a súa localización en calquera momento no futuro. Desafortunadamente, a realidade difire da dinámica ordenada de Newton.
bolboreta espacial
O gran progreso da ciencia natural comezou precisamente cos intentos de describir os corpos cósmicos. Os descubrimentos decisivos que explican as leis do movemento planetario foron feitos polos "pais fundadores" da astronomía, as matemáticas e a física modernas. Copérnico, Galileo, Kepler i Newton. Porén, aínda que se coñece ben a mecánica de dous corpos celestes que interactúan baixo a influencia da gravidade, a adición dun terceiro obxecto (o chamado problema dos tres corpos) complica o problema ata o punto de que non podemos resolvelo analiticamente.
Podemos predecir o movemento da Terra, digamos, mil millóns de anos por diante? Ou, noutras palabras: é estable o sistema solar? Os científicos tentaron responder a esta pregunta durante xeracións. Os primeiros resultados que obtiveron Peter Simon de Laplace i Xosé Luís Lagrange, sen dúbida suxeriu unha resposta positiva.
A finais do século XNUMX, resolver o problema da estabilidade do sistema solar foi un dos maiores desafíos científicos. rei de Suecia Oscar II, mesmo estableceu un premio especial para quen solucione este problema. Foi obtido en 1887 polo matemático francés Henri Poincaré. Non obstante, a súa evidencia de que os métodos de perturbación poden non levar a unha resolución correcta non se considera concluínte.
Creou os fundamentos da teoría matemática da estabilidade do movemento. Alexander M. Lapunovquen se preguntou con que rapidez aumenta co tempo a distancia entre dúas traxectorias próximas nun sistema caótico. Cando na segunda metade do século XX. Eduardo Lorenz, un meteorólogo do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts, construíu un modelo simplificado de cambio climático que depende só de doce factores, non estaba directamente relacionado co movemento dos corpos no sistema solar. No seu artigo de 1963, Edward Lorentz mostrou que un pequeno cambio nos datos de entrada provoca un comportamento completamente diferente do sistema. Esta propiedade, máis tarde coñecida como "efecto bolboreta", resultou típica da maioría dos sistemas dinámicos empregados para modelar diversos fenómenos en física, química ou bioloxía.
A fonte do caos nos sistemas dinámicos son forzas da mesma orde que actúan sobre corpos sucesivos. Cantos máis corpos hai no sistema, máis caos. No Sistema Solar, debido á enorme desproporción das masas de todos os compoñentes en comparación co Sol, a interacción destes compoñentes coa estrela é dominante, polo que o grao de caos expresado nos expoñentes de Lyapunov non debería ser grande. Pero ademais, segundo os cálculos de Lorentz, non debería sorprendernos pensar na natureza caótica do sistema solar. Sería sorprendente que un sistema cun número tan grande de graos de liberdade fose regular.
Hai dez anos Jacques Lascar do Observatorio de París, realizou máis de mil simulacións por ordenador do movemento planetario. En cada un deles, as condicións iniciais diferían insignificante. O modelado mostra que nada máis grave nos pasará nos próximos 40 millóns de anos, pero máis tarde nun 1-2% dos casos pode desestabilización total do sistema solar. Tamén temos á nosa disposición estes 40 millóns de anos só a condición de que non apareza algún convidado inesperado, factor ou elemento novo que non se teña en conta polo momento.
Os cálculos mostran, por exemplo, que dentro de 5 millóns de anos a órbita de Mercurio (o primeiro planeta do Sol) cambiará, principalmente pola influencia de Xúpiter. Isto pode levar a A Terra choca con Marte ou Mercurio exactamente. Cando introducimos un dos conxuntos de datos, cada un contén 1,3 millóns de anos. Mercurio pode caer ao Sol. Noutra simulación, resultou que despois de 820 millóns de anos Marte será expulsado do sistema, e despois de 40 millóns de anos chegará colisión de Mercurio e Venus.
Un estudo da dinámica do noso Sistema realizado por Lascar e o seu equipo estimou o tempo de Lapunov (é dicir, o período durante o cal se pode predicir con precisión o curso dun determinado proceso) para todo o Sistema en 5 millóns de anos.
Resulta que un erro de só 1 km ao determinar a posición inicial do planeta pode aumentar a 1 unidade astronómica en 95 millóns de anos. Aínda que coñeciamos os datos iniciais do Sistema cunha precisión arbitrariamente alta, pero finita, non seríamos capaces de predicir o seu comportamento durante ningún período de tempo. Para revelar o futuro do Sistema, que é caótico, necesitamos coñecer os datos orixinais cunha precisión infinita, o que é imposible.
Ademais, non o sabemos con certeza. enerxía total do sistema solar. Pero aínda tendo en conta todos os efectos, incluídas medicións relativistas e máis precisas, non cambiaríamos a natureza caótica do sistema solar e non seríamos capaces de predicir o seu comportamento e estado nun momento dado.
Calquera cousa pode pasar
Entón, o sistema solar é simplemente caótico, iso é todo. Esta afirmación significa que non podemos predecir a traxectoria da Terra máis aló, digamos, de 100 millóns de anos. Por outra banda, o sistema solar mantense, sen dúbida, estable como estrutura nestes momentos, xa que pequenas desviacións dos parámetros que caracterizan as traxectorias dos planetas levan a órbitas diferentes, pero con propiedades próximas. Polo tanto, é pouco probable que se derrube nos próximos miles de millóns de anos.
Por suposto, xa se poden mencionar novos elementos que non se teñen en conta nos cálculos anteriores. Por exemplo, o sistema tarda 250 millóns de anos en completar unha órbita arredor do centro da galaxia da Vía Láctea. Este movemento ten consecuencias. O ambiente espacial cambiante perturba o delicado equilibrio entre o Sol e outros obxectos. Isto, por suposto, non se pode prever, pero ocorre que tal desequilibrio leva a un aumento do efecto. actividade dos cometas. Estes obxectos voan cara ao sol con máis frecuencia do habitual. Isto aumenta o risco de que choquen coa Terra.
Estrela despois de 4 millóns de anos Glize 710 estará a 1,1 anos luz do Sol, o que pode perturbar as órbitas dos obxectos Nube de Oort e un aumento da probabilidade de que un cometa choque cun dos planetas interiores do sistema solar.
Os científicos confían en datos históricos e, sacando conclusións estatísticas deles, prevén que, probablemente en medio millón de anos meteorito golpeando o chan 1 km de diámetro, provocando unha catástrofe cósmica. Pola súa banda, na perspectiva de 100 millóns de anos, espérase que un meteorito caia de tamaño comparable ao que provocou a extinción do Cretácico hai 65 millóns de anos.
Ata 500-600 millóns de anos, ten que esperar o maior tempo posible (de novo, segundo os datos e estatísticas dispoñibles) flash ou explosión de hiperenerxía de supernova. A tal distancia, os raios poderían impactar na capa de ozono da Terra e provocar unha extinción masiva semellante á extinción do Ordovícico, se só a hipótese sobre isto é correcta. Non obstante, a radiación emitida debe dirixirse precisamente á Terra para poder causar algún dano aquí.
Así que alegrémonos da repetición e pequena estabilización do mundo que vemos e no que vivimos. As matemáticas, as estatísticas e as probabilidades mantéñeno ocupado a longo prazo. Afortunadamente, esta longa viaxe está lonxe do noso alcance.
