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好消息 当前最可靠的分析显示 太阳系在未来100000年里不会陷入混沌

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majer @ 2022.07.01 , 11:35

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好消息 当前最可靠的分析显示 太阳系在未来100000年里不会陷入混沌

当我们躺在床上任凭思绪信马由缰时,是否想过,太阳系里的行星会不会因多体运动和各种影响而在银河系里弹射乱飞?现在有个好消息:大家可以放心睡了。

根据最新计算,至少100000 年内不会发生这种情况。

保加利亚索非亚大学的数学家 Angel Zhivkov 和 Ivaylo Tounchev 为未来 100000里太阳系的稳定性提供了分析证明,包括所有8颗行星和冥王星。

他们表明这些天体的轨道在这段时间内不会出现显著变化。

这听起来可能很奇怪;毕竟,太阳系已经平稳运行了 45 亿年左右。但事实上,为太阳系建模和预测未来并不容易。

当然,早前有很多研究计算了太阳系的未来,使用先进的超算来模拟数百万或数十亿年尺度上的行星运动。

然而,为了涵盖如此长的时间尺度,他们遗漏了更精细的细节。

所以,虽然Zhivkov 和 Ivaylo Tounchev的工作比其他工作所涵盖的时间要短得多,但增加了可靠性。

这是因为它考虑了初始条件的偏差,例如行星的轨道偏心率和倾角,以及系统中所有物体的质量。

太阳系的最终命运让科学家们困惑了很长时间。艾萨克·牛顿提出行星之间的相互作用最终会使太阳系陷入混乱。从那时起,太阳系统的长期动态稳定性一直是一个难题。

你添加的对象越多,数学就越复杂。那是因为天体开始扰乱彼此的轨道,给系统增加了混沌元素。这被称为 N 体问题。

可以针对特定的个别情况得出解决方案,但没有一个公式可以描述任何和所有 N 体相互作用。太阳系确实非常复杂,不仅有8颗行星和太阳,还有小行星、矮行星和其他零散的小行星。

我们或许可以忽略非常小的东西,比如小行星,但即便如此,仍有很多天体留在系统中。

Zhivkov 和 Ivaylo Tounchev开发了一种数值方法,将行星(和冥王星)的轨道元素转换为 54个一阶常微分方程。计算机代码在台式计算机上运行,​​然后执行超过 6290000 步的计算,每步大约跨越6天的时间尺度。

计算表明,“行星围绕太阳运行的密切椭圆的配置将保持稳定至少 100000 年,因为每颗行星的半长轴变化在 1% 以内或不到 1%”,研究人员写道。

换句话说,太阳系还不会变成银河系台球桌。

即使初始条件和质量发生变化,太阳系在团队的计算下仍然保持稳定,研究人员认为稳定性最终可能会保持一百万甚至十亿年。

先前的模拟发现,太阳系需要大约 1000 亿年才会分裂并散布在银河系中。

到那时,太阳将彻底死去,像一颗白矮星一样过着死后的生活,所以人类不太可能目睹那一切,除非我们设法在其他地方找到安全港。然而,最后这一可能性值得怀疑。

https://www.sciencealert.com/good-news-the-solar-system-is-going-to-remain-stable-for-the-next-100-000-years

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