Солнечная система будет оставаться стабильной как минимум 100 000 лет

В новом исследовании математики Ангел Живков и Ивайло Тунчев из Софийского университета в Болгарии представили аналитическое доказательство стабильности Солнечной системы в течение следующих 100 тысячелетий, включая все восемь планет и Плутон.

Их расчеты, еще не прошедшие экспертную оценку, показывают, что орбиты планетарных тел за это время существенно не изменятся.

Это может показаться странным; в конце концов, Солнечная система существует уже 4,5 миллиарда лет или около того. Но на самом деле непросто смоделировать и предсказать, что  с ней будет в будущем.

Конечно, были проведены исследования, чтобы попытаться рассчитать будущее Солнечной системы, используя передовые вычисления для моделирования движения планет на протяжении миллионов или миллиардов лет. Однако, чтобы охватить такие длительные временные рамки, они упускали из виду некоторые более мелкие детали.

Хотя новая работа охватывает гораздо более короткий период времени, чем другие исследования, ученые говорят, что она повышает достоверность результатов.

Это связано с тем, что она учитывает отклонения в начальных условиях, таких как эксцентриситеты орбит и наклонения планет, а также массы всех тел в системе.

Окончательная судьба Солнечной системы долгое время ставила ученых в тупик. Исаак Ньютон предположил, что взаимодействие между планетами в конечном итоге приведет Солнечную систему к хаосу. С тех пор долговременная динамическая стабильность нашей планетной системы периодически привлекала к себе внимание.

Смотрите также: 10 интересных фактов о Солнечной системе

Известно, чем больше тел в динамической системе, тем сложнее предсказать, как они будут себя вести. Два тела, запертых на взаимной орбите, относительно просто математически описать и предсказать.

Однако чем больше тел вы добавляете, тем сложнее становится математика. Это потому, что тела начинают возмущать орбиты друг друга, добавляя элемент хаоса в систему. Это известно как проблема N тел или гравитационная задача N тел.

Решения могут быть получены для конкретных индивидуальных случаев, но не существует единой формулы, описывающей все без исключения взаимодействия N тел.

Солнечная система действительно очень сложна, и в ней не только есть восемь планет и Солнце, но и астероиды, карликовые планеты и другие мелкие объекты, дрейфующие вокруг.

Вероятно, можно в основном не учитывать действительно мелкие объекты, такие как астероиды, но даже в этом случае в системе остается много тел.

Ученые разработали численный метод, который переводит орбитальные элементы планет (и Плутона) в 54 обыкновенных дифференциальных уравнения первого порядка.

Компьютерный код, запущенный на настольном компьютере, затем выполнил расчеты более чем на 6 290 000 шагов, при этом на каждый шаг приходилось около шести дней.

Расчеты показывают, что «конфигурация соприкасающихся эллипсов, по которым планеты движутся вокруг Солнца, будет оставаться стабильной по крайней мере 100 000 лет в том смысле, что большая полуось каждой планеты изменяется в пределах или менее одного процента»,  — пишут исследователи.

Другими словами, Солнечная система пока не собирается распадаться на части.

Даже когда начальные условия и массы были изменены, Солнечная система оставалась стабильной по расчетам, и исследователи предполагают, что стабильность может в конечном итоге поддерживаться в течение миллиона или даже миллиарда лет, хотя для выполнения таких расчетов потребуется более мощный компьютер.

Предыдущие симуляции показали, что должно пройти около 100 миллиардов лет, чтобы Солнечная система могла распасться и рассеяться по Млечному Пути.

К тому времени Солнце станет мертвой звездой и будет существовать в качестве белого карлика, поэтому на Земле вряд ли сохранится жизнь.