Über die Vorhersage von Planetenbahnen

Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass das innere Sonnensystem chaotisch ist, mit einer Lyapunov-Zeitskala von etwa 5 Millionen Jahren. Diese 5-Millionen-Jahres-Zeitskala bedeutet, dass man zwar einigermaßen vernünftig eine planetare Ephemeride (einen zeitbasierten Katalog dessen, wo die Planeten waren / sein werden) erstellen kann, die sich von 10 Millionen Jahren in die Vergangenheit bis 10 Millionen Jahre in die Zukunft erstreckt darüber hinaus ist im Grunde unmöglich. Nach hundert Millionen Jahren wird die Position eines Planeten auf seiner Umlaufbahn zu völligem Müll, was bedeutet, dass die Unsicherheiten in den Planetenpositionen die Umlaufradien überschreiten.

Was man tun kann, ist auf die Idee der Positionsvorhersage zu verzichten und stattdessen nur nach Parametern zu fragen, die die Größe, Form und Neigung von Planetenbahnen bestimmen. Dies lässt einen auf säkulares Chaos im Gegensatz zu dynamischem Chaos blicken, was wiederum den Versuch zulässt, die Schlüsselfrage zu beantworten: Ist das Sonnensystem stabil?

Die Antwort auf diese Frage lautet „nicht ganz“. Der Hauptschuldige ist Merkur, der chaotischste aller Planeten. Ein Faktor ist seine geringe Größe, die Störungen von anderen Planeten verstärkt. Ein weiterer Faktor sind Resonanzen mit Jupiter und Venus. Diese beiden Planeten haben mehrere Resonanzen mit der Exzentrizität von Merkur (Jupiter mehr als Venus), und die Venus hat auch mehrere Resonanzen mit der Neigung von Merkur. Diese Resonanzen bedeuten für Merkur den Untergang. Merkur steht an der Schwelle zum säkularen Chaos und wird wahrscheinlich in ein paar Milliarden Jahren aus dem Sonnensystem ausgestoßen werden.

Über die Vorhersage von Sonnenfinsternissen

Das Problem des Chaos wird noch extremer, wenn man versucht, Finsternisse, insbesondere Sonnenfinsternisse, vorherzusagen. Sonne, Jupiter und Venus haben deutliche Auswirkungen auf das Langzeitverhalten der Mondumlaufbahn. Noch wichtiger ist jedoch, dass sich der Mond aufgrund von Gezeitenwechselwirkungen von der Erde zurückzieht, und diese Geschwindigkeit ist nicht konstant. Die aktuelle Rezessionsrate ist etwa doppelt so hoch wie die durchschnittliche Rate der letzten mehreren hundert Millionen Jahre. Änderungen in der Form und Vernetzung der Ozeane verändern drastisch die Geschwindigkeit, mit der sich der Mond von der Erde zurückzieht. Das Abschmelzen des Eises, das die Antarktis und Grönland bedeckt, würde die Rezessionsrate ebenfalls erheblich verändern, ebenso wie die Erde, die in eine weitere Vereisung eintritt. Selbst eine kleine Änderung zerstört die Fähigkeit, langfristige Vorhersagen über die Umlaufbahn des Mondes zu treffen.

Die NASA hat zwei Kataloge von Sonnenfinsternissen entwickelt: einer deckt einen Zeitraum von 5.000 Jahren ab, der sich von vor etwa 4000 Jahren bis etwa 1000 Jahre in die Zukunft erstreckt; die andere ein 10.000-Jahre-Katalog von Sonnenfinsternissen, der sich von vor etwa 6000 Jahren bis etwa 4000 Jahre in die Zukunft erstreckt. Die Genauigkeit dieser Kataloge verschlechtert sich drastisch vor 3000 Jahren und nach 1000 Jahren in die Zahl hinein. Jenseits dieser inneren Grenzen wird der Weg der Sonnenfinsternis über der Erdoberfläche deutlich unzuverlässig, ebenso wie die Fähigkeit zu bestimmen, ob die Sonnenfinsternis partiell, total, ringförmig oder hybrid sein wird. An den äußeren Zeitgrenzen des längeren Katalogs beginnt es etwas zweifelhaft zu werden, ob eine Sonnenfinsternis stattgefunden hat / auftreten wird.

Aufgrund des viel größeren Schattens der Erde sind Vorhersagen von Mondfinsternissen etwas zuverlässiger, aber nicht viel. Das Problem ist das exponentielle Fehlerwachstum, das ein Merkmal dynamisch chaotischer Systeme ist. Vorhersagen von Mondfinsternissen mehr als ein paar Zehntausend Jahre in die Zukunft sind mehr oder weniger Unsinn. Die in der Frage gestellten Jahrmillionen: Nein.

Die Technik der orbitalen Mittelung kann wiederum bei der Bestimmung der Eigenschaften der Mondumlaufbahn (aber nicht der Position auf der Umlaufbahn) hilfreich sein. Dies kann durch geologische Aufzeichnungen ergänzt werden. Verschiedene Gezeitenrhythmen geben Hinweise auf die paläologische Umlaufbahn des Mondes. Einige Felsformationen weisen eine Schichtung auf, die die Anzahl der Tage in einem Monat und die Anzahl der Monate in einem Jahr zum Zeitpunkt der Entstehung der Felsformation aufzeichnete.

Verweise

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Naoz, Smadaret al. "Säkulare Dynamik in hierarchischen Drei-Körper-Systemen." Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2013): stt302.

Wie weit im Voraus können wir Sonnen- und Mondfinsternisse vorhersagen?

Die NASA verfügt über Unsicherheitsberechnungen, die zeigen, wie sicher wir sind, wann Sonnenfinsternisse stattfinden. Aus der Rückseite des Umschlags geht hervor, dass die Finsternisse in 35.000 Jahren wahrscheinlich um einen ganzen Tag variieren werden. Das heißt, wir haben Sonnenfinsternis-Jahreszeiten , also wissen wir, dass es weiterhin Sonnenfinsternisse geben wird, und ungefähr zu welcher Jahreszeit.

Der Mond entfernt sich von der Erde, sodass totale Sonnenfinsternisse mit der Zeit seltener werden. Eine weiter entfernte Umlaufbahn ist auch langsamer, sodass die Anzahl der Sonnenfinsternisse pro Jahr im Laufe der Zeit ebenfalls abnehmen wird. Finsternisse werden so lange stattfinden, bis sich die Sonne ausdehnt, wenn sie in etwa 5 oder 6 Milliarden Jahren zu sterben beginnt. Für eine Weile werden sie Transite sein , und dann werden wir in der Atmosphäre der Sonne sein, und Reibungskräfte könnten unsere Umlaufbahn erheblich verändern. Dies alles setzt voraus, dass ein Gravitationskörper, der sich nicht im Sonnensystem befindet ( oder einer, der es ist!?! ), das System nicht drastisch in irgendeiner Weise verändert.

Das Sonnensystem ist nicht integrierbar und hat Chaos. Das Sonne-Erde-Mond-Dreikörpersystem könnte chaotisch sein.

Wie in anderen Beiträgen ausgeführt, deuten 4 Milliarden Jahre Umlaufbahnen auf eine gewisse Systemstabilität hin.

Chaos bedeutet, dass wir bei leicht unterschiedlichen Anfangsbedingungen stark unterschiedliche Ergebnisse erhalten. Tatsächlich hilft die Stabilität des Sonnensystems zu zeigen, dass Gravitationssysteme chaotisch sind – wenn Körper jedes Mal in den Weltraum fliegen würden, wäre das vorhersehbar. Als 3 Körpersysteme sind Sonne/Erde/Mond stabil.

Schauen Sie, ich weiß, dass nur Link-Antworten schrecklich sind, aber ich möchte die Überraschung nicht ruinieren. Schauen Sie sich diesen Link an .

Das steht auf Wikipedia! Man kann mit Sicherheit sagen, dass, wenn Wikipedia etwas weiß, die Experten einiges mehr wissen. Wir kennen die Dynamik des Sonne-Erde-Mond-Systems wirklich gut, einschließlich der Störungen und der wahrscheinlichsten Quellen zukünftiger Störungen, so dass wir, abgesehen von einer größeren Asteroidenkollision oder so etwas, wahrscheinlich die Zeiten von Mond- und Sonnenfinsternissen für die nächste Million vorhersagen können Jahre. Nun, ich bezweifle, dass wir ein so genaues Timing haben werden wie das, was Sie für eine Million Jahre gesehen haben, aber zweifellos geben wir Ihnen den Tag, die ungefähre Zeit und den wahrscheinlichen Ort (vielleicht könnten einige Geologen durch Vorhersagen helfen Plattentektonik für die nächsten Millionen Jahre, um den Standort zu ermitteln). Tut mir leid, dass ich Ihnen keine wissenschaftlichere Antwort geben kann. Ich überlasse jemand anderem diese Ehre; Ich wollte Ihnen nur zeigen, wie weit wir voraussagen können

Vorausgesetzt, dass wir überhaupt existieren, können wir die Positionen der Planeten (und unseres Mondes) sicher für ein paar Milliarden Jahre zurückverfolgen. Ich sehe keinen Grund, dass die Positionen chaotisch genug werden, um in den nächsten paar Milliarden Jahren jederzeit unvorhersehbar zu sein, es sei denn, dass ziemlich massive Objekte aus dem Exosystem unerwartet auftauchen. Ich nehme an, es hängt ein wenig von der Definition von "vorhersagen" ab - können wir den Beginn einer Sonnenfinsternis in 10 Millionen Jahren mit einer Genauigkeit von einem Picosecone vorhersagen? Wahrscheinlich nicht.

BEARBEITEN - selbst ein Junior-Amateurastronom wie ich hätte es besser machen sollen. Um nicht alle zu enttäuschen, aber in naher Zukunft wird es überhaupt keine Sonnenfinsternisse mehr geben!