Stabilität des Sonnensystems

Die Wikipedia-Seite, auf die Sie verlinkt haben, sagt Ihnen, dass das Sonnensystem gravitativ "chaotisch" ist, teilweise weil die Masse der Sonne im Laufe der Zeit nicht festgelegt ist.

Aber noch einfacher, wenn man sich nur auf die Schwerkraft konzentriert (ohne den Verlust der Sternmasse usw.), ist das Sonnensystem ein N-Körper-Problem. Wir haben 8 Planeten, eine Sonne und Millionen von Asteroiden, Kometen und wer weiß, wie viele einzelne Teilchen gravitativ an unsere Sonne gebunden sind (plus solche, die es nicht sind und sozusagen nur durch die Nachbarschaft ziehen). Wenn Sie mehr als 2 Körper haben, sind die Lösungen des N-Körper-Problems instabil. Das bedeutet, sagen wir, wir beschreiben das N-Körper-Problem mit Daten$D$(die "Anfangsbedingungen" oder eine perfekte Beschreibung des Zustands des Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt). Mit einem gegebenen vollständigen Datensatz ist die (Newtonsche) Gravitationsentwicklung des Systems vollständig bestimmt (aber so schwierig, dass wir sie nur annähern können). Was hier Instabilität bedeutet, ist, dass wir einen anderen Datensatz haben$D'$das unterscheidet sich nur geringfügig von$D$, dann die Unterschiede zwischen der Evolution aus$D$und$D'$wird über ausreichend lange Zeiträume exponentiell groß. Was jetzt wie geringfügige Unterschiede erscheinen mag, wird auf lange Sicht zu radikal anders aussehenden Sonnensystemen führen.

Da alle unsere Beobachtungen niemals exakte Werte liefern können, sondern nur eine Reihe von Werten, gibt es zwangsläufig eine gewisse Unsicherheit darüber, wie der genaue Gravitationszustand unseres Sonnensystems ist. Wir haben sehr schlechte Daten über den genauen Asteroiden- und Kometengehalt unseres Sonnensystems, und selbst Planetendaten weisen erhebliche Fehlergrenzen auf. All dies bedeutet, dass es viele berechtigte Auswahlmöglichkeiten für die Daten gibt$D$, die sich jeweils um einen kleinen Betrag voneinander unterscheiden. Aber aufgrund der Instabilität werden diese Daten letztendlich radikal unterschiedliche Zukünfte hervorbringen. Derzeit können wir die Entwicklung des Sonnensystems nur bis zu einigen Millionen Jahren vorhersagen (der genaue angegebene Wert kann stark variieren, je nachdem, wie Sie sich entscheiden, die Lyapunov-Zeit zu definieren und zu berechnen ). Danach werden die evolutionären Spuren so unterschiedlich, dass wir nicht wirklich sagen können, dass wir etwas anderes vorhersagen als „es wird definitiv etwas bewirken“.

So oder so ist es uns derzeit unmöglich, klare Aussagen darüber zu treffen, wie das Sonnensystem auf einer Zeitskala von Milliarden Jahren aussehen wird. Vielleicht werden alle 8 Planeten noch da sein; vielleicht sind ihre Umlaufbahnen sehr ähnlich, aber vielleicht haben sie sehr unterschiedliche Umlaufbahnen; vielleicht sind mehrere Planeten aus dem Sonnensystem geschleudert worden. Bestenfalls können wir ein paar Dinge beobachten, die dazu führen, dass bestimmte Objekte höchstwahrscheinlich einer signifikanten Veränderung unterzogen werden. Zum Beispiel scheinen Jupiter und Merkur gerade jetzt eine gewisse Bahnresonanz zu haben, die letztendlich dazu führen könnte, dass Merkur eine signifikante Bahnänderung durchmacht. Dies kann letztendlich dazu führen, dass es mit einem anderen Planeten oder der Sonne kollidiert oder vollständig aus dem Sonnensystem ausgestoßen wird. Aber vielleicht wird es nicht. Es ist schwer zu sagen.