>>>Работа! Продавайте контент на сайте Vinegret! Узнай как!<<< ||| >>>Хочешь иметь свою мобильную версию сайта в Play Market? Узнай как!<<<
Ученые открыли тайные «симметрии», защищающие Землю от космического хаоса.

Ученые открыли тайные «симметрии», защищающие Землю от космического хаоса.

2 мин


Земля, по всей видимости, не должна была существовать.

Это связано с тем, что орбиты внутренних планет Солнечной системы — Меркурия, Венеры, Земли и Марса — хаотичны, и модели предполагают, что эти внутренние планеты уже должны были столкнуться друг с другом. И всё же этого пока не произошло.

Ученые открыли тайные «симметрии», защищающие Землю от космического хаоса.
Согласно физическим моделям, внутренняя Солнечная система должна представлять собой хаотический беспорядок. Новое исследование может объяснить его относительную стабильность. Изображение: BlenderTimer/Pixabay

Новое исследование, опубликованное 3 мая в журнале Physical Review X, может, наконец, объяснить, почему.

Глубоко погрузившись в модели движения планет, исследователи выявили, что движения внутренних планет ограничены определёнными параметрами, которые действуют как привязь, препятствующая хаосу в системе. Помимо предоставления математического объяснения кажущейся гармонии в нашей Солнечной системе, результаты нового исследования могут помочь учёным понять траектории экзопланет, окружающих другие звёзды.

Непредсказуемые планеты

Планеты постоянно оказывают друг на друга взаимное гравитационное притяжение, и эти маленькие притяжения регулярно вносят небольшие коррективы в орбиты планет. Внешние планеты, которые намного крупнее, более устойчивы к небольшим притяжениям и поэтому сохраняют сравнительно стабильные орбиты.

Однако проблема внутренних траекторий планет всё ещё слишком сложна, чтобы её можно было решить точно. В конце 19 века математик Анри Пуанкаре (Henri Poincaré) доказал, что математически невозможно решить уравнения, управляющие движением трёх или более взаимодействующих объектов, — данный труд известен как «задача трёх тел». В результате неопределенность в деталях начальных положений и скоростей планет увеличивается со временем. Другими словами: можно взять два сценария, в которых расстояния между Меркурием, Венерой, Марсом и Землёй различаются на незначительную величину, и в одном случае планеты сталкиваются друг с другом, а в другом — расходятся в разные стороны.

Ученые открыли тайные «симметрии», защищающие Землю от космического хаоса.
Иллюстрация столкновения двух скалистых планет. Изображение: NASA/JPL-Caltech

Время, за которое две траектории с почти идентичными начальными условиями начинают расходиться на определённое расстояние, называется ляпуновским временем хаотической системы. В 1989 году Жак Ласкар (Jacques Laskar), астроном и руководитель исследований Национального центра научных исследований и Парижской обсерватории, а также соавтор нового исследования, рассчитал, что характерное ляпуновское время для планетных орбит внутренней части Солнечной системы составило всего 5 миллионов лет.

«По сути, это означает, что вы теряете одну цифру каждые 10 миллионов лет», — сказал Ласкар в интервью Live Science.

Так, например, если первоначальная неопределённость положения планеты составляет 15 метров, то через 10 миллионов лет эта неопределённость составит 150 метров; через 100 миллионов лет потеряются ещё 9 цифр, что даёт неопределенность в 150 миллионов километров, эквивалентную расстоянию между Землёй и Солнцем.

«По сути, вы понятия не имеете, где находится планета», — сказал Ласкар.

И хотя 100 миллионов лет могут показаться долгим сроком, самой Солнечной системе более 4,5 миллиардов лет, и отсутствие драматических событий, таких как планетарное столкновение или выброс планеты из всего этого хаотического движения, долгое время озадачивало учёных.

Затем Ласкар взглянул на проблему по-другому: смоделировав траектории движения внутренней планеты в течение следующих 5 миллиардов лет, переходя от одного момента к другому. Он обнаружил, что вероятность столкновения планет составляет всего 1%. Используя тот же подход, он подсчитал, что для столкновения любой из планет потребуется в среднем около 30 миллиардов лет.

Обуздание хаоса

Углубившись в математику, Ласкар и его коллеги впервые определили «симметрии» или «сохраняющиеся величины» в гравитационных взаимодействиях, которые создают «практический барьер в хаотическом блуждании планет», — рассказал Ласкар.

Эти возникающие количества остаются почти постоянными и препятствуют некоторым хаотическим движениям, но не предотвращают их полностью, подобно тому, как приподнятый край обеденной тарелки препятствует падению пищи с тарелки, но не предотвращает его полностью. Мы можем благодарить эти величины за кажущуюся стабильность нашей Солнечной системы.

Рену Малхотра (Renu Malhotra), профессор планетарных наук в Университете Аризоны, которая не принимала участия в исследовании, подчеркнула, насколько тонкими являются механизмы, выявленные в ходе исследования. Малхотра рассказала Live Science, что особенно интересно то, что «орбиты планет нашей Солнечной системы демонстрируют исключительно слабый хаос».

В другой работе Ласкар и его коллеги ищут подсказки относительно того, отличалось ли когда-либо количество планет в Солнечной системе от того, что мы видим в настоящее время. При всей стабильности, очевидной сегодня, остаётся открытым вопрос, всегда ли так было на протяжении миллиардов лет до возникновения жизни.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

Включить уведомления Да Спасибо, не надо