Земля уже должна была исчезнуть, но этого не произошло: раскрыта одна из загадок Солнечной системы

Фото: Live Science

Новое исследование, опубликованное в издании Physical Review X, показывает, почему планеты внутренней части Солнечной системы до сих пор не столкнулись друг с другом за миллиарды лет существования, хотя это показывают модели, пишет Live Science.

Наша Солнечная система относительно стабильна. То есть все планеты вращаются по своим орбитам вокруг Солнца на определенном расстоянии друг от друга, что не грозит их столкновением. Но по словам ученых, на самом деле орбиты таких планет как Земля, Марс, Венера и Меркурий на самом деле хаотичны, и как показывают модели наша планета уже не должна существовать. Дело в том, что все эти планеты должны были уже столкнуться друг с другом, но этого не произошло. И авторы нового исследования наконец-то решили эту загадку.

Ученые нашли математическое объяснение относительной стабильности орбит внутренних планет Солнечной системы благодаря изучению их траекторий движения. Оказалось, что существуют некоторые величины, которые предотвращают изменение их орбит, что привело было к неизбежному столкновению, как показывают модели.

По словам астрономов, все планеты находятся под взаимным гравитационным влиянием, которое незначительно меняет траектории их вращения вокруг Солнца. Но это влияние в большей мере ощущают именно четыре маленькие планеты, ближайшие к нашей звезде, поэтому более крупные планеты, такие как Юпитер или Сатурн сохраняют относительно стабильные орбиты вокруг Солнца.

Но известно, определить точно относительные движения трех небесных тел, которые подвержены гравитационному влиянию, невозможно. Это так называемая "задача трех тел" и еще в конце 19 века было доказано, что эта задача имеет бесконечное количество решений. Из-за этого неопределенности в начальных положениях гравитационно взаимодействующих планет и их скоростей движения со временем увеличиваются. Проще говоря, если взять два разных варианта, в которых расстояния между планетами отличаются на небольшое значение, то в одном из них, Земля, Марс, Венера и Меркурий должны столкнуться, в другом – нет.

Также существует такое понятие, как время, за которое любая система приходит в полный хаос. То есть это время, за которое две разные траектории движения небесного тела с почти одинаковыми начальными условиями расходятся на определенную величину. Оно называется время Ляпунова для хаотических систем.

Более 30 лет назад ученые выяснили, что время Ляпунова для орбит планет во внутренней части Солнечной системы составляет 5 млн лет. Это означает, что каждые 10 млн лет теряется одно порядковое значение для расчетов движения планет. Например, если начальная неопределенность положения планеты составляет 15 метров, то через 10 млн лет она уже составит 150 метров, а через 100 млн лет – 150 млн км. То есть, за 4,6 млрд лет существования Солнечной системы планеты должны были уже значительно изменить свои орбиты и либо столкнуться друг с другом, либо покинуть нашу звездную систему из-за такого хаотического движения. Но, как известно, этого не случилось.

Авторы новое исследования создали модели траектории движения внутренних планет в течение следующих 5 млрд лет, применяя изменение значений в расчетах, о которых было сказано выше. И оказалось, что вероятность столкновения Земли и Марса, или всех планет, ближайших к Солнцу одновременно, составляет всего 1%. Дальнейшие расчеты показали, что для того, чтобы произошло столкновение между ними должно пройти не менее 30 млрд лет.

В результаты новых математических расчетов ученые впервые обнаружили так называемые симметрии или постоянные величины в гравитационных взаимодействиях планет, которые не позволяют им погрузиться в хаос и сильно изменить свои орбиты.

По словам ученых, эти величины являются почти постоянными, ведь, хотя они и предотвращают столкновение планет, они не могут предотвратить их полностью. Благодаря этим величинам и сохраняется относительная стабильность Солнечной системы и не наступил пока полный космический хаос.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform