Bizning kichik barqarorlashuvimiz

Quyosh doim sharqdan chiqadi, fasllar muntazam o'zgarib turadi, yiliga 365 yoki 366 kun bor, qishi sovuq, yozi issiq... Zerikarli. Ammo keling, bu zerikishdan zavqlanaylik! Birinchidan, bu abadiy davom etmaydi. Ikkinchidan, bizning kichik barqarorlashuvimiz umuman xaotik quyosh tizimidagi maxsus va vaqtinchalik holatdir.

Quyosh sistemasidagi sayyoralar, oylar va boshqa barcha jismlarning harakati tartibli va bashorat qilinadigan ko'rinadi. Agar shunday bo'lsa, biz Oyda ko'rgan barcha kraterlarni va bizning tizimimizdagi ko'plab samoviy jismlarni qanday izohlaysiz? Er yuzida ham ular juda ko'p, lekin bizda atmosfera va u bilan birga eroziya, o'simliklar va suv borligi sababli, biz boshqa joylarda bo'lgani kabi erning chakalakzorini aniq ko'rmayapmiz.

Agar quyosh tizimi faqat Nyuton printsiplari asosida ishlaydigan ideallashtirilgan moddiy nuqtalardan iborat bo'lsa, Quyosh va barcha sayyoralarning aniq pozitsiyalari va tezligini bilib, kelajakda istalgan vaqtda ularning joylashishini aniqlashimiz mumkin edi. Afsuski, haqiqat Nyutonning aniq dinamikasidan farq qiladi.

kosmik kapalak

Tabiatshunoslikning buyuk taraqqiyoti aynan kosmik jismlarni tasvirlashga urinishlardan boshlangan. Sayyora harakati qonunlarini tushuntiruvchi hal qiluvchi kashfiyotlar zamonaviy astronomiya, matematika va fizikaning "asoschilari" tomonidan qilingan - Kopernik, Galileo, Kepler i Nyuton. Biroq, tortishish kuchi ta'sirida o'zaro ta'sir qiladigan ikkita osmon jismining mexanikasi yaxshi ma'lum bo'lsa-da, uchinchi jismning qo'shilishi (uch jism muammosi deb ataladi) masalani biz analitik yo'l bilan hal qila olmaydigan darajada murakkablashtiradi.

Yerning harakatini, aytaylik, bir milliard yil oldin bashorat qila olamizmi? Yoki boshqacha qilib aytganda: Quyosh tizimi barqarormi? Olimlar avlodlar davomida bu savolga javob berishga harakat qilishdi. Ularning birinchi natijalari Piter Simon Laplas i Jozef Lui Lagranj, shubhasiz, ijobiy javobni taklif qildi.

XNUMX asrning oxirida quyosh tizimining barqarorligi muammosini hal qilish eng katta ilmiy muammolardan biri edi. Shvetsiya qiroli Oskar II, u hatto bu muammoni hal qilgan kishi uchun maxsus mukofot ta'sis etdi. U 1887 yilda frantsuz matematigi tomonidan olingan Henri Poinjare. Biroq, uning bezovtalanish usullari to'g'ri qarorga olib kelmasligi haqidagi dalillari ishonchli deb hisoblanmaydi.

U harakat barqarorligining matematik nazariyasi asoslarini yaratdi. Aleksandr M. LapunovXaotik tizimdagi ikkita yaqin traektoriya orasidagi masofa vaqt o'tishi bilan qanchalik tez ortishiga kim hayron bo'ldi. Yigirmanchi asrning ikkinchi yarmida. Edvard Lorenz, Massachusets texnologiya instituti meteorologi ob-havo o'zgarishining soddalashtirilgan modelini qurdi, bu faqat o'n ikki omilga bog'liq bo'lib, u quyosh tizimidagi jismlarning harakati bilan bevosita bog'liq emas edi. 1963 yilgi maqolasida Edvard Lorenz kirish ma'lumotlaridagi kichik o'zgarish tizimning butunlay boshqacha xatti-harakatlariga olib kelishini ko'rsatdi. Keyinchalik "kapalak effekti" nomi bilan mashhur bo'lgan bu xususiyat fizika, kimyo yoki biologiyada turli hodisalarni modellashtirish uchun ishlatiladigan dinamik tizimlarning aksariyatiga xos bo'lib chiqdi.

Dinamik tizimlardagi tartibsizlikning manbai ketma-ket jismlarga ta'sir qiluvchi bir xil tartibdagi kuchlardir. Tizimdagi tanalar qancha ko'p bo'lsa, shunchalik tartibsizlik. Quyosh tizimida barcha komponentlar massalarining Quyoshga nisbatan katta nomutanosibligi tufayli bu komponentlarning yulduz bilan o'zaro ta'siri ustunlik qiladi, shuning uchun Lyapunov ko'rsatkichlarida ifodalangan xaos darajasi katta bo'lmasligi kerak. Ammo, shuningdek, Lorentzning hisob-kitoblariga ko'ra, biz quyosh tizimining xaotik tabiati haqidagi fikrdan hayratlanmasligimiz kerak. Agar shunday katta miqdordagi erkinlik darajasiga ega tizim muntazam bo'lsa, ajablanarli bo'lardi.

O'n yil oldin Jak Laskar Parij rasadxonasida u sayyoralar harakatining mingdan ortiq kompyuter simulyatsiyasini yaratdi. Ularning har birida dastlabki shartlar unchalik farq qilmagan. Modellashtirish shuni ko'rsatadiki, keyingi 40 million yil ichida biz bilan bundan jiddiyroq narsa sodir bo'lmaydi, ammo keyinchalik 1-2% hollarda bu mumkin. quyosh tizimining to'liq beqarorlashishi. Shuningdek, bu 40 million yil bizning ixtiyorimizda faqat hozirda hisobga olinmagan qandaydir kutilmagan mehmon, omil yoki yangi element paydo bo'lmasligi sharti bilan mavjud.

Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, masalan, 5 milliard yil ichida Merkuriy (Quyoshdan birinchi sayyora) orbitasi, asosan, Yupiterning ta'siri tufayli o'zgaradi. Bu olib kelishi mumkin Yerning Mars yoki Merkuriy bilan to'qnashuvi aynan. Ma'lumotlar to'plamidan biriga kirganimizda, ularning har biri 1,3 milliard yilni o'z ichiga oladi. Merkuriy Quyoshga tushishi mumkin. Boshqa simulyatsiyada 820 million yildan keyin ma'lum bo'ldi Mars tizimdan chiqarib yuboriladi, va 40 million yildan keyin keladi Merkuriy va Veneraning to'qnashuvi.

Laskar va uning jamoasi tomonidan bizning tizimimiz dinamikasini o'rganish butun tizim uchun Lapunov vaqtini (ya'ni, ma'lum bir jarayonning borishini aniq bashorat qilish mumkin bo'lgan davr) 5 million yilga baholadi.

Ma’lum bo‘lishicha, sayyoramizning dastlabki holatini aniqlashda atigi 1 km xatolik 1 million yilda 95 astronomik birlikka ko‘tarilishi mumkin. Agar biz tizimning dastlabki ma'lumotlarini o'zboshimchalik bilan yuqori, ammo cheklangan aniqlik bilan bilganimizda ham, uning xatti-harakatlarini hech qanday vaqt davomida oldindan aytib bera olmaymiz. Xaotik tizimning kelajagini ochib berish uchun biz asl ma'lumotlarni cheksiz aniqlik bilan bilishimiz kerak, bu mumkin emas.

Bundan tashqari, biz aniq bilmaymiz. quyosh tizimining umumiy energiyasi. Ammo barcha ta'sirlarni, shu jumladan relativistik va aniqroq o'lchovlarni hisobga olgan holda ham, biz quyosh tizimining xaotik tabiatini o'zgartirmagan bo'lardik va har qanday vaqtda uning xatti-harakati va holatini oldindan aytib bera olmaymiz.

Hamma narsa bo'lishi mumkin

Demak, quyosh tizimi shunchaki tartibsiz, hammasi shu. Bu bayonot biz Yerning traektoriyasini, aytaylik, 100 million yildan keyin bashorat qila olmasligimizni anglatadi. Boshqa tomondan, Quyosh tizimi, shubhasiz, hozirgi vaqtda struktura sifatida barqaror bo'lib qolmoqda, chunki sayyoralarning yo'llarini tavsiflovchi parametrlarning kichik og'ishlari turli xil orbitalarga olib keladi, ammo yaqin xususiyatlarga ega. Demak, uning yaqin milliard yillar ichida qulashi dargumon.

Albatta, yuqoridagi hisob-kitoblarda hisobga olinmagan yangi elementlar allaqachon aytib o'tilgan bo'lishi mumkin. Masalan, tizim Somon yo‘li galaktikasi markazi atrofida aylanib chiqish uchun 250 million yil vaqt oladi. Bu harakatning oqibatlari bor. O'zgaruvchan kosmik muhit Quyosh va boshqa jismlar o'rtasidagi nozik muvozanatni buzadi. Buni, albatta, oldindan aytib bo'lmaydi, lekin bunday nomutanosiblik ta'sirning kuchayishiga olib keladi. kometa faoliyati. Bu jismlar quyosh tomon odatdagidan tez-tez uchadi. Bu ularning Yer bilan to'qnashuvi xavfini oshiradi.

4 million yildan keyin yulduz Glize 710 Quyoshdan 1,1 yorug'lik yili uzoqlikda bo'ladi, bu ob'ektlarning orbitalarini buzishi mumkin Oort buluti va quyosh tizimining ichki sayyoralaridan biri bilan kometa to'qnashuvi ehtimolining oshishi.

Olimlar tarixiy ma'lumotlarga tayanib, ulardan statistik xulosalar chiqarib, ehtimol yarim million yil ichida buni bashorat qilmoqdalar. meteorning yerga tushishi 1 km diametrli, kosmik falokatga olib keladi. O'z navbatida, 100 million yil istiqbolida meteorit 65 million yil avval bo'r davrining yo'q bo'lib ketishiga sabab bo'lgan hajm bilan taqqoslanadigan darajada tushishi kutilmoqda.

500-600 million yilga qadar siz imkon qadar uzoq kutishingiz kerak (yana mavjud ma'lumotlar va statistik ma'lumotlarga asoslanib) yonib turadi yoki o'ta yangi yulduz giperenergiyasi portlashi. Bunday masofada nurlar Yerning ozon qatlamiga ta'sir qilishi va ordoviklarning yo'q bo'lib ketishiga o'xshash ommaviy yo'q bo'lib ketishiga olib kelishi mumkin - agar bu haqidagi faraz to'g'ri bo'lsa. Biroq, bu erda har qanday zarar etkaza olishi uchun chiqarilgan radiatsiya aniq Yerga yo'naltirilishi kerak.

Shunday qilib, keling, biz ko'rib turgan va yashayotgan dunyoning takrorlanishi va kichik barqarorlashuvidan xursand bo'laylik. Matematika, statistika va ehtimollik uni uzoq muddatda band qiladi. Yaxshiyamki, bu uzoq yo'l bizning qo'limizdan uzoqdir.