我們的一點穩定

太陽總是從東方升起，季節變換有規律，一年有365或366天，冬天寒冷，夏天溫暖……無聊。 但讓我們享受這種無聊吧！ 首先，它不會永遠持續下去。 其次，我們的輕微穩定只是整個混亂的太陽系中的一個特殊的、暫時的情況。

行星、衛星和太陽系中所有其他物體的運動似乎是有序且可預測的。 但如果這是真的，你如何解釋我們在月球上看到的所有隕石坑以及我們系統中的許多天體？ 地球上也有很多這樣的地方，但由於我們有大氣層，並且有侵蝕、植被和水，所以我們不像在其他地方那樣清楚地看到地球的叢林。

如果太陽係由完全按照牛頓原理運行的理想化物質點組成，那麼，知道太陽和所有行星的確切位置和速度，我們就可以在未來的任何時候確定它們的位置。 不幸的是，現實與牛頓的簡潔動力學不同。

太空蝴蝶

自然科學的巨大進步正是從描述宇宙物體的嘗試開始的。 解釋行星運動規律的決定性發現是由現代天文學、數學和物理學的「奠基者」做出的—— 哥白尼, 伽利略, 開普勒 i 牛頓。 然而，儘管兩個天體在引力影響下相互作用的力學眾所周知，但第三個物體的加入（所謂的三體問題）使問題變得複雜到我們無法解析地解決它。

我們可以提前十億年預測地球的運動嗎？ 或者，換句話說：太陽系穩定嗎？ 幾個世代以來，科學家一直在試圖回答這個問題。 他們得到的第一個結果 彼得·西蒙來自 拉普拉斯 i 約瑟夫·路易斯 拉格朗日肯定意味著肯定的答案。

二十世紀末，解決太陽系的穩定性問題是最大的科學挑戰之一。 瑞典國王， 奧斯卡二世，他甚至為解決這個問題的人設立了一項特殊獎勵。 1887年由法國數學家獲得 亨利·龐加萊。 然而，他關於擾動方法可能不會導致正確解析的證據並不被認為是結論性的。

他奠定了運動穩定性數學理論的基礎。 亞歷山大·拉普諾夫誰想知道混沌系統中兩條近距離軌跡之間的距離隨著時間的推移增加得有多快。 當在二十世紀下半葉的時候。 愛德華‧洛倫茲麻省理工學院的氣象學家建立了一個僅取決於十二個因素的天氣變化的簡化模型；它與太陽系中物體的運動沒有直接關係。 Edward Lorenz 在 1963 年的工作中表明，輸入資料的微小變化會導致完全不同的系統行為。 這種性質後來被稱為“蝴蝶效應”，是大多數用於模擬物理、化學或生物學中各種現象的動力系統的典型特徵。

動態系統中混沌的根源是作用在連續物體上的同階力。 系統中的物體越多，混亂程度就越大。 在太陽系中，由於各成分的質量與太陽相比存在巨大的不成比例，這些成分與恆星的相互作用占主導地位，因此用李雅普諾夫指數表示的混沌程度應該不會很大。 而且，根據洛倫茲的計算，我們不應該對太陽系的混亂性質的想法感到驚訝。 如果一個具有如此大自由度的系統是正規系統，那將是令人驚訝的。

十年前 雅克·拉斯卡 在巴黎天文台工作期間，他對行星運動進行了一千多次電腦模擬。 其中每個的初始條件都略有不同。 模型顯示，在接下來的 40 萬年裡，我們不會發生更嚴重的事情，但後來在 1-2% 的情況下，可能會發生這種情況。 太陽系完全不穩定。 我們也可以利用這四千萬年，前提是沒有出現一些暫時沒有考慮到的意外客人、因素或新元素。

例如，計算表明，在 5 億年內，水星（太陽的第一顆行星）的軌道將發生變化，這主要是由於木星的影響。 這可能會導致 地球與火星或水星的碰撞 確切地。 當我們輸入其中一個資料集時，每個資料集都包含 1,3 億年。 水星可能會落入太陽。 另一項模擬發現，在 820 億年裡 火星將被逐出星系，四千萬年後它將達到 水星和金星的碰撞.

拉斯卡和他的團隊對我們系統的動力學進行了一項研究，估計整個系統的拉普諾夫時間（即可以準確預測給定過程的過程的時期）為 5 萬年。

事實證明，確定行星初始位置時僅 1 公里的誤差就會在 1 萬年內增加到 95 個天文單位。 即使我們以任意高但有限的精度知道系統的初始數據，我們也無法預測其在任何時間段的行為。 為了揭示混沌系統的未來，我們需要無限精確地了解來源數據，這是不可能的。

此外，我們不確定 太陽系總能量。 但即使我們考慮到所有影響，包括相對論和更精確的測量，我們也不會改變太陽系的混亂本質，也無法隨時預測其行為和狀態。

任何事都有可能發生

所以，太陽系只是混亂的，僅此而已。 這個說法意味著我們無法預測一億年後的地球軌跡。 另一方面，太陽係作為一個結構無疑目前仍然保持穩定，因為表徵行星路徑的參數的微小偏差會導致不同的軌道，但具有相似的特性。 因此，它在未來數十億年內不太可能崩潰。

當然，可能還有一些已經提到的新元素在上述計算中沒有考慮。 例如，該系統繞著銀河系中心運行一周需要250億年。 此舉會產生後果。 不斷變化的太空環境破壞了太陽與其他物體之間的微妙平衡。 當然，這是無法預測的，但碰巧這種不平衡會導致效果增加。 彗星活動。 這些物體比平常更頻繁地飛向太陽。 這增加了它們與地球相撞的風險。

4萬年後的恆星 滑翔710 距離太陽 1,1 光年，可能會擾亂天體的軌道 奧布洛克奧爾特 彗星與太陽系內行星之一相撞的可能性增加。

科學家依靠歷史數據並從中得出統計結論，預測可能在五十萬年內 流星將會墜落到地球 直徑1公里，引發宇宙浩劫。 反過來，在接下來的 100 億年裡，預計隕石撞擊的規模將與 65 萬年前導致白堊紀滅絕的撞擊相當。

長達 500-600 億年，您必須等待盡可能長的時間（同樣，基於可用的數據和統計數據） 閃 或 超新星超能爆炸。 在這個距離上，如果假設正確的話，射線可能會撞擊地球的臭氧層並導致類似於奧陶紀滅絕的大規模滅絕。 然而，發射的輻射必須專門針對地球，才能對地球造成任何傷害。

因此，讓我們為我們所看到和生活的世界的重複和小幅穩定而感到高興。 從長遠來看，數學、統計學和機率讓他很忙。 幸運的是，這段漫長的旅程遠遠超出了我們的能力範圍。