La nostra petita estabilització
El sol sempre surt per l'est, les estacions canvien regularment, hi ha 365 o 366 dies a l'any, els hiverns són freds, els estius són càlids... Avorrit. Però gaudim d'aquest avorriment! Primer, no durarà per sempre. En segon lloc, la nostra petita estabilització és només un cas especial i temporal en el conjunt del sistema solar caòtic.
El moviment dels planetes, les llunes i tots els altres objectes del sistema solar sembla ser ordenat i previsible. Però, si és així, com expliques tots els cràters que veiem a la Lluna i molts dels cossos celestes del nostre sistema? A la Terra també n'hi ha molts, però com que tenim una atmosfera, i amb ella l'erosió, la vegetació i l'aigua, no veiem el matoll de terra amb tanta claredat com en altres llocs.
Si el sistema solar consistís en punts materials idealitzats que funcionen únicament segons principis newtonians, aleshores, coneixent les posicions i velocitats exactes del Sol i de tots els planetes, podríem determinar la seva ubicació en qualsevol moment en el futur. Malauradament, la realitat difereix de la neta dinàmica de Newton.
papallona espacial
El gran progrés de les ciències naturals va començar precisament amb els intents de descriure els cossos còsmics. Els descobriments decisius que expliquen les lleis del moviment planetari van ser fets pels "pares fundadors" de l'astronomia, les matemàtiques i la física modernes: Copèrnic, Galileu, Kepler i Newton. Tanmateix, tot i que la mecànica de dos cossos celestes que interactuen sota la influència de la gravetat és ben coneguda, l'addició d'un tercer objecte (l'anomenat problema dels tres cossos) complica el problema fins al punt que no el podem resoldre analíticament.
Podem predir el moviment de la Terra, per exemple, mil milions d'anys per endavant? O, en altres paraules: el sistema solar és estable? Els científics han intentat respondre aquesta pregunta durant generacions. Els primers resultats que van obtenir Pere Simon de Laplace i Josep Lluís Lagrange, sens dubte va suggerir una resposta positiva.
A finals del segle XIX, resoldre el problema de l'estabilitat del sistema solar era un dels grans reptes científics. rei de Suècia Oscar II, fins i tot va establir un premi especial per a qui resol aquest problema. Va ser obtinguda el 1887 pel matemàtic francès Henri Poincaré. Tanmateix, la seva evidència que els mètodes de pertorbació poden no conduir a una resolució correcta no es considera concloent.
Va crear els fonaments de la teoria matemàtica de l'estabilitat del moviment. Alexander M. Lapunovque es va preguntar amb quina rapidesa augmenta amb el temps la distància entre dues trajectòries properes en un sistema caòtic. Quan a la segona meitat del segle XX. Edward Lorenz, un meteoròleg de l'Institut Tecnològic de Massachusetts, va construir un model simplificat de canvi meteorològic que només depèn de dotze factors, no estava directament relacionat amb el moviment dels cossos al sistema solar. En el seu article de 1963, Edward Lorentz va demostrar que un petit canvi en les dades d'entrada provoca un comportament completament diferent del sistema. Aquesta propietat, coneguda més tard com a "efecte papallona", va resultar ser típica de la majoria de sistemes dinàmics utilitzats per modelar diversos fenòmens en física, química o biologia.
La font del caos en els sistemes dinàmics són forces del mateix ordre que actuen sobre els cossos successius. Com més cossos hi hagi al sistema, més caos. Al Sistema Solar, a causa de l'enorme desproporció de les masses de tots els components en comparació amb el Sol, la interacció d'aquests components amb l'estrella és dominant, per la qual cosa el grau de caos expressat en exponents de Lyapunov no hauria de ser gran. Però també, segons els càlculs de Lorentz, no ens hauria de sorprendre el pensament de la naturalesa caòtica del sistema solar. Seria sorprenent que un sistema amb un nombre tan gran de graus de llibertat fos regular.
Fa deu anys Jacques Lascar de l'Observatori de París, va fer més de mil simulacions per ordinador del moviment planetari. En cadascun d'ells, les condicions inicials difereixen insignificantment. El modelatge demostra que no ens passarà res més greu en els propers 40 milions d'anys, però més tard en un 1-2% dels casos pot ser que desestabilització total del sistema solar. També tenim aquests 40 milions d'anys a la nostra disposició només amb la condició que no aparegui algun convidat inesperat, factor o element nou que no es tingui en compte de moment.
Els càlculs mostren, per exemple, que d'aquí a 5 milions d'anys l'òrbita de Mercuri (el primer planeta del Sol) canviarà, principalment a causa de la influència de Júpiter. Això pot conduir a La Terra xoca amb Mart o Mercuri exactament. Quan introduïm un dels conjunts de dades, cadascun conté 1,3 milions d'anys. Mercuri pot caure al Sol. En una altra simulació, va resultar que després de 820 milions d'anys Mart serà expulsat del sistema, i després de 40 milions d'anys arribarà xoc de Mercuri i Venus.
Un estudi de la dinàmica del nostre sistema realitzat per Lascar i el seu equip va estimar el temps de Lapunov (és a dir, el període durant el qual es pot predir amb precisió el curs d'un procés determinat) per a tot el Sistema en 5 milions d'anys.
Resulta que un error de només 1 km en la determinació de la posició inicial del planeta pot augmentar a 1 unitat astronòmica en 95 milions d'anys. Fins i tot si coneguéssim les dades inicials del Sistema amb una precisió arbitràriament alta però finita, no podríem predir el seu comportament durant cap període de temps. Per revelar el futur del Sistema, que és caòtic, necessitem conèixer les dades originals amb una precisió infinita, cosa que és impossible.
A més, no ho sabem del cert. energia total del sistema solar. Però fins i tot tenint en compte tots els efectes, incloses les mesures relativistes i més precises, no canviaríem la naturalesa caòtica del sistema solar i no podríem predir el seu comportament i estat en un moment donat.
Qualsevol cosa pot passar
Per tant, el sistema solar és simplement caòtic, això és tot. Aquesta afirmació vol dir que no podem predir la trajectòria de la Terra més enllà, per exemple, de 100 milions d'anys. D'altra banda, el sistema solar, sens dubte, es manté estable com a estructura en aquests moments, ja que petites desviacions dels paràmetres que caracteritzen les trajectòries dels planetes porten a òrbites diferents, però amb propietats properes. Per tant, és poc probable que s'enfonsi en els propers milers de milions d'anys.
Per descomptat, ja es poden esmentar nous elements que no es tenen en compte en els càlculs anteriors. Per exemple, el sistema triga 250 milions d'anys a completar una òrbita al voltant del centre de la Via Làctia. Aquest moviment té conseqüències. L'entorn espacial canviant altera el delicat equilibri entre el Sol i altres objectes. Això, per descomptat, no es pot predir, però passa que aquest desequilibri comporta un augment de l'efecte. activitat del cometa. Aquests objectes volen cap al sol més sovint del que és habitual. Això augmenta el risc de col·lisió amb la Terra.
Estrella després de 4 milions d'anys 710. Gliese estarà a 1,1 anys llum del Sol, la qual cosa podria alterar les òrbites dels objectes Núvol d'Oort i un augment de la probabilitat que un cometa xoqui amb un dels planetes interiors del sistema solar.
Els científics es basen en dades històriques i, extreure'n conclusions estadístiques, prediuen que, probablement d'aquí a mig milió d'anys meteor tocant a terra 1 km de diàmetre, provocant una catàstrofe còsmica. Al seu torn, en la perspectiva de 100 milions d'anys, s'espera que un meteorit disminueixi de mida comparable al que va provocar l'extinció del Cretaci fa 65 milions d'anys.
Fins a 500-600 milions d'anys, heu d'esperar el màxim de temps possible (de nou, segons les dades i les estadístiques disponibles) flaix o explosió d'hiperenergia de supernova. A aquesta distància, els raigs podrien impactar la capa d'ozó de la Terra i provocar una extinció massiva semblant a l'extinció de l'Ordovicià, si només la hipòtesi sobre això és correcta. No obstant això, la radiació emesa s'ha de dirigir precisament a la Terra per poder causar qualsevol dany aquí.
Alegrem-nos doncs per la repetició i la petita estabilització del món que veiem i en què vivim. Les matemàtiques, les estadístiques i la probabilitat el mantenen ocupat a la llarga. Afortunadament, aquest llarg viatge està molt més enllà del nostre abast.
