Մեր փոքրիկ կայունացումը

Արևը միշտ ծագում է արևելքից, եղանակները պարբերաբար փոխվում են, տարվա մեջ 365 կամ 366 օր է լինում, ցուրտ ձմեռներ, տաք ամառներ... Ձանձրալի։ Բայց եկեք վայելենք այս ձանձրույթը: Նախ, դա հավերժ չի տևի: Երկրորդ, մեր աննշան կայունացումը ընդամենը հատուկ և ժամանակավոր դեպք է քաոսային արեգակնային համակարգում որպես ամբողջություն:

Արեգակնային համակարգի մոլորակների, արբանյակների և բոլոր այլ օբյեկտների շարժումը կանոնավոր և կանխատեսելի է թվում: Բայց եթե դա ճիշտ է, ինչպե՞ս եք բացատրում բոլոր խառնարանները, որոնք մենք տեսնում ենք Լուսնի վրա և մեր համակարգի բազմաթիվ երկնային մարմինները: Նրանցից շատերը կան նաև Երկրի վրա, բայց քանի որ մենք ունենք մթնոլորտ, և դրա հետ մեկտեղ էրոզիան, բուսականությունը և ջուրը, մենք չենք տեսնում երկրագնդի թավուտը այնքան պարզ, որքան այլ վայրերում:

Եթե ​​Արեգակնային համակարգը բաղկացած է նյութի իդեալականացված կետերից, որոնք գործում են բացառապես Նյուտոնյան սկզբունքների համաձայն, ապա, իմանալով Արեգակի և բոլոր մոլորակների ճշգրիտ դիրքերն ու արագությունները, մենք կարող ենք ապագայում ցանկացած պահի որոշել դրանց գտնվելու վայրը: Ցավոք սրտի, իրականությունը տարբերվում է Նյուտոնի կոկիկ դինամիկայից:

Տիեզերական թիթեռ

Բնական գիտության մեծ առաջընթացը սկսվել է հենց տիեզերական մարմինները նկարագրելու փորձերից։ Մոլորակների շարժման օրենքները բացատրող վճռական հայտնագործություններն արվել են ժամանակակից աստղագիտության, մաթեմատիկայի և ֆիզիկայի «հիմնադիր հայրերի» կողմից. Կոպեռնիկոս, Գալիլեո, Կեպլերը i Նյուտոն. Այնուամենայնիվ, թեև գրավիտացիայի ազդեցության տակ փոխազդող երկու երկնային մարմինների մեխանիզմը լավ հայտնի է, երրորդ օբյեկտի ավելացումը (այսպես կոչված՝ երեք մարմնի խնդիր) այնքան բարդացնում է խնդիրը, որ մենք չենք կարող լուծել այն վերլուծական կերպով:

Կարո՞ղ ենք կանխատեսել Երկրի շարժումը, ասենք, միլիարդ տարի առաջ: Կամ, այլ կերպ ասած՝ արեգակնային համակարգը կայուն է։ Գիտնականները սերունդներ շարունակ փորձում են պատասխանել այս հարցին: Առաջին արդյունքները նրանք ստացան Փիթեր Սիմոնից Լապլասը i Ջոզեֆ Լուի Լագրանժանշուշտ դրական պատասխան էր ենթադրում:

XNUMX-րդ դարի վերջում Արեգակնային համակարգի կայունության խնդրի լուծումը գիտական ​​ամենամեծ մարտահրավերներից մեկն էր: Շվեդիայի թագավոր, Օսկար II, նույնիսկ հատուկ պարգեւ է սահմանել այս խնդիրը լուծողի համար։ Այն ստացվել է 1887 թվականին ֆրանսիացի մաթեմատիկոսի կողմից Henri Poincare. Այնուամենայնիվ, նրա ապացույցը, որ խանգարման մեթոդները կարող են չհանգեցնել ճիշտ լուծմանը, վերջնական չեն համարվում:

Նա ստեղծել է շարժման կայունության մաթեմատիկական տեսության հիմքերը։ Ալեքսանդր Մ.Լապունովով մտածում էր, թե որքան արագ է քաոսային համակարգում երկու մոտ հետագծերի միջև հեռավորությունը ժամանակի ընթացքում ավելանում: Երբ քսաներորդ դարի երկրորդ կեսին. Էդվարդ ԼորենցՄասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի օդերևութաբանը կառուցեց եղանակային փոփոխությունների պարզեցված մոդել, որը կախված էր միայն տասներկու գործոններից, այն ուղղակիորեն կապված չէր Արեգակնային համակարգում մարմինների շարժման հետ: 1963 թվականի իր աշխատության մեջ Էդվարդ Լորենցը ցույց տվեց, որ մուտքային տվյալների փոքր փոփոխությունն առաջացնում է համակարգի բոլորովին այլ վարքագիծ։ Այս հատկությունը, որը հետագայում հայտնի դարձավ որպես «թիթեռի էֆեկտ», պարզվեց, որ բնորոշ է շատ դինամիկ համակարգերին, որոնք օգտագործվում են ֆիզիկայի, քիմիայի կամ կենսաբանության տարբեր երևույթների մոդելավորման համար:

Դինամիկ համակարգերում քաոսի աղբյուրը միևնույն կարգի ուժերն են, որոնք գործում են հաջորդական մարմինների վրա: Որքան շատ մարմիններ կան համակարգում, այնքան մեծ է քաոսը: Արեգակնային համակարգում Արեգակի համեմատ բոլոր բաղադրիչների զանգվածների հսկայական անհամաչափության պատճառով աստղի հետ այս բաղադրիչների փոխազդեցությունը գերիշխող է, հետևաբար Լյապունովի ցուցիչներում արտահայտված քաոսի աստիճանը չպետք է մեծ լինի։ Բայց նաև, ըստ Լորենցի հաշվարկների, մենք չպետք է զարմանանք Արեգակնային համակարգի քաոսային բնույթի գաղափարից: Զարմանալի կլիներ, եթե նման մեծ թվով ազատության աստիճաններ ունեցող համակարգը կանոնավոր լիներ։

Տաս տարի առաջ Ժակ Լասկար Փարիզի աստղադիտարանից նա կատարել է մոլորակների շարժման ավելի քան հազար համակարգչային մոդելավորում: Նրանցից յուրաքանչյուրում սկզբնական պայմանները փոքր-ինչ տարբերվել են։ Մոդելավորումը ցույց է տալիս, որ առաջիկա 40 միլիոն տարում մեզ հետ ավելի լուրջ բան չի պատահի, սակայն հետագայում 1-2% դեպքերում դա կարող է Արեգակնային համակարգի ամբողջական ապակայունացում. Այս 40 միլիոն տարին մենք էլ ունենք մեր տրամադրության տակ միայն այն պայմանով, որ չհայտնվի ինչ-որ անսպասելի հյուր, գործոն կամ նոր տարր, որն այս պահին հաշվի չի առնվում։

Հաշվարկները ցույց են տալիս, օրինակ, որ 5 միլիարդ տարվա ընթացքում Մերկուրիի ուղեծիրը (Արեգակից առաջին մոլորակը) կփոխվի հիմնականում Յուպիտերի ազդեցության պատճառով։ Սա կարող է հանգեցնել Երկրի բախումը Մարսի կամ Մերկուրիի հետ ճիշտ. Երբ մենք մուտքագրում ենք տվյալների հավաքածուներից մեկը, յուրաքանչյուրը պարունակում է 1,3 միլիարդ տարի: Մերկուրին կարող է ընկնել Արեգակի մեջ. Մեկ այլ սիմուլյացիա պարզել է, որ 820 միլիոն տարում Մարսը կվտարվի Համակարգից, և 40 միլիոն տարի հետո կհասնի Մերկուրիի և Վեներայի բախում.

Լասկարի և նրա թիմի կողմից մեր համակարգի դինամիկայի ուսումնասիրությունը գնահատել է Լապունովի ժամանակը (այսինքն՝ այն ժամանակահատվածը, որի ընթացքում տվյալ գործընթացի ընթացքը կարելի է ճշգրիտ կանխատեսել) ամբողջ համակարգի համար 5 միլիոն տարի:

Պարզվում է, որ մոլորակի սկզբնական դիրքը որոշելիս ընդամենը 1 կմ սխալը կարող է 1 միլիոն տարում աճել մինչև 95 աստղագիտական ​​միավոր։ Նույնիսկ եթե մենք իմանայինք Համակարգի նախնական տվյալները կամայականորեն բարձր, բայց սահմանափակ ճշգրտությամբ, մենք չէինք կարողանա կանխատեսել դրա վարքագիծը որևէ ժամանակահատվածի համար: Համակարգի ապագան բացահայտելու համար, որը քաոսային է, մենք պետք է անսահման ճշգրտությամբ իմանանք աղբյուրի տվյալները, ինչը անհնար է:

Բացի այդ, մենք հստակ չգիտենք արեգակնային համակարգի ընդհանուր էներգիան. Բայց նույնիսկ եթե մենք հաշվի առնեինք բոլոր ազդեցությունները, ներառյալ հարաբերական և ավելի ճշգրիտ չափումները, մենք չէինք փոխի Արեգակնային համակարգի քաոսային բնույթը և չէինք կարողանա կանխատեսել նրա վարքն ու վիճակը ցանկացած պահի:

Ամեն ինչ կարող է պատահել

Այսպիսով, արեգակնային համակարգը պարզապես քաոսային է, այսքանը: Այս հայտարարությունը նշանակում է, որ մենք չենք կարող կանխատեսել Երկրի հետագիծը, ասենք, 100 միլիոն տարի անց: Մյուս կողմից, Արեգակնային համակարգը, անկասկած, այս պահին կայուն է մնում որպես կառուցվածք, քանի որ մոլորակների ուղիները բնութագրող պարամետրերի փոքր շեղումները հանգեցնում են տարբեր ուղեծրերի, բայց նմանատիպ հատկություններով: Այսպիսով, այն դժվար թե փլուզվի հաջորդ միլիարդավոր տարիների ընթացքում:

Իհարկե, կարող են արդեն նշվել նոր տարրեր, որոնք հաշվի չեն առնվել վերը նշված հաշվարկներում։ Օրինակ՝ համակարգին 250 միլիոն տարի է պահանջվում Ծիր Կաթին գալակտիկայի կենտրոնի շուրջը պտտվելու համար: Այս քայլն ունի հետևանքներ. Փոփոխվող տիեզերական միջավայրը խախտում է Արեգակի և այլ առարկաների միջև նուրբ հավասարակշռությունը: Սա, իհարկե, չի կարելի կանխատեսել, բայց պատահում է, որ նման անհավասարակշռությունը հանգեցնում է էֆեկտի ավելացման։ գիսաստղի գործունեություն. Այս առարկաները սովորականից ավելի հաճախ են թռչում դեպի արև: Սա մեծացնում է Երկրի հետ դրանց բախման վտանգը։

Աստղ 4 միլիոն տարի անց Սահել 710 կլինի Արեգակից 1,1 լուսատարի հեռավորության վրա, ինչը պոտենցիալ կխախտի ներսում գտնվող օբյեկտների ուղեծրերը Օբլոկ Օորտ եւ արեգակնային համակարգի ներքին մոլորակներից մեկի հետ գիսաստղի բախման հավանականության աճ։

Գիտնականները հիմնվում են պատմական տվյալների վրա և, դրանցից վիճակագրական եզրակացություններ անելով, կանխատեսում են, որ հավանաբար կես միլիոն տարվա ընթացքում. երկնաքարը կընկնի երկիր 1 կմ տրամագծով` առաջացնելով տիեզերական աղետ. Իր հերթին, առաջիկա 100 միլիոն տարում ակնկալվում է երկնաքարի այնպիսի չափի հարված, որը համեմատելի է այն չափի հետ, որն առաջացրել է կավճի դարաշրջանի անհետացումը 65 միլիոն տարի առաջ:

Մինչև 500-600 միլիոն տարի պետք է սպասել որքան հնարավոր է երկար (կրկին, առկա տվյալների և վիճակագրության հիման վրա) вспышка կամ հիպերէներգիայի գերնոր աստղի պայթյուն. Այս հեռավորության վրա ճառագայթները կարող են ազդել Երկրի օզոնային շերտի վրա և առաջացնել զանգվածային անհետացում, որը նման է Օրդովիկյան անհետացմանը, եթե վարկածը ճիշտ է: Սակայն արտանետվող ճառագայթումը պետք է ուղղվի հատուկ Երկրի վրա, որպեսզի հնարավոր լինի այստեղ որեւէ վնաս պատճառել։

Ուրեմն եկեք ուրախանանք աշխարհի կրկնությամբ ու փոքր կայունացմամբ, որը մենք տեսնում ենք և որում ապրում ենք։ Մաթեմատիկան, վիճակագրությունը և հավանականությունը երկարաժամկետ հեռանկարում նրան զբաղված են պահում։ Բարեբախտաբար, այս երկար ճանապարհորդությունը շատ հեռու է մեր հասանելիությունից: