Предположим, что существует система из нескольких (от четырех до двенадцати) небесных тел, обращающихся вокруг звезды. В этой системе тел каждое тело достаточно похоже по размеру, поэтому ни одно тело не имеет доминирующего гравитационного поля. Эти объекты также лежат на перекрывающихся и довольно близких орбитах. Естественно, эта система планет была бы очень нестабильной и неизбежно столкнулась бы друг с другом или выбросила бы друг друга из системы. Тем не менее, мой главный вопрос: как быстро это может произойти и может ли это произойти достаточно медленно, чтобы его можно было найти в чем-то другом, кроме совершенно новой солнечной системы?
Несколько возможных ответов на этот вопрос, которые я могу предвидеть, заключаются в том, что для распада этих орбит потребуется несколько тысяч лет или, возможно, несколько сотен тысяч лет, хотя я не уверен, что это точные оценки. Было бы интересно, возможно, даже колонизировать одно из этих тел и заставить получившееся общество пройти через несколько итераций цивилизации за время, необходимое системе для полного краха.
Теперь, чтобы убедиться, что я ясно выразился, я НЕ ищу функциональную модель системы из нескольких тел с предсказаниями всех возможных вариантов будущего. Вместо этого я ищу общую оценку максимального времени, в течение которого нестабильная система может существовать без коллапса орбит.
Как сказал @Will , если он обладает краткосрочной стабильностью, возможно, его стоит колонизировать. Даже если это будет очень краткосрочно, планеты могут быть перспективными для добычи полезных ископаемых (хотя, если вы сможете добраться до этой системы, вы, вероятно, сможете найти лучшие места для долгосрочной добычи).
Что касается того, может ли такая система вообще существовать. Текущие теории говорят: да.
В настоящее время мы полагаем, что все звездные системы изначально нестабильны и что планеты постоянно находятся в тесном сближении, что приводит к столкновениям, при этом планета замедляется до точки, когда она падает на Солнце, или ускоряется до точки, когда она покидает систему. В конце концов, останутся только объекты на стабильных орбитах. По крайней мере, так, по их мнению, была создана наша система.
Они также обнаружили газовых гигантов на близких орбитах своих звезд . Поскольку они не могут сформироваться так близко к звезде, они, должно быть, прилетели с более дальней орбиты. Возможно, они все еще дрейфуют к звезде, но мы пока не можем этого сказать.
Тот факт, что наша система была в основном очищена (Юпитером), не означает, что все (или большинство) других систем были очищены. Основная проблема заключается в том, что нестабильные системы долго не продержатся.
Большинство систем N тел хаотичны, а это означает, что они очень чувствительны к начальным условиям. Запустите планеты, сдвинувшись всего на долю сантиметра от «правильного» положения, и они пойдут совсем по другому пути. Это очень затрудняет ответ на вопрос о «максимальном времени», потому что хаотические системы, ну, хаотичны. Трудно сказать, находитесь ли вы рядом с орбитой, которая продлится сто миллионов лет, или с той, которая быстро распадается.
Потенциально интерес представляют квазиорбиты, возникающие вблизи неустойчивых точек Лагранжа .
Хотя точки L1, L2 и L3 номинально нестабильны, существуют (нестабильные) периодические орбиты, называемые «гало», вокруг этих точек в системе из трех тел. Полная динамическая система с n телами, такая как Солнечная система, не содержит этих периодических орбит, но содержит квазипериодические (т.е. ограниченные, но не точно повторяющиеся) орбиты, следующие траекториям кривой Лиссажу. Эти квазипериодические орбиты Лиссажу используются до сих пор в большинстве космических миссий с лагранжевой точкой. Хотя они не совсем стабильны, скромные усилия по удержанию станции удерживают космический корабль на желаемой орбите Лиссажу в течение длительного времени.
Мы говорим о марсианских колониях, но известно, что более крупная из марсианских лун, Фобос, находится на нестабильной орбите.
с https://www.space.com/20346-phobos-moon.html
Но Фобос не будет летать вокруг Марса вечно. Обреченная Луна движется по спирали внутрь со скоростью 1,8 сантиметра (семь десятых дюйма) в год или 1,8 метра (около 6 футов) каждое столетие. В течение 50 миллионов лет Луна либо столкнется со своей родительской планетой, либо превратится в руины и рассеется кольцом вокруг Марса.
Если бы на вас приземлилась луна, это было бы разрушительно. Но прогнозируемый крах произошел достаточно далеко в будущем, поэтому планы на краткосрочную и среднесрочную перспективу кажутся осуществимыми.
Так и с вашей системой. Нестабильная система, подобная этим глупым видеороликам Universe Sandbox на YouTube ( пример ), будет плохим местом для колонизации, потому что все взрывается. Система с нестабильностью в течение миллионов лет была бы лучшим местом.
Но что касается истории, то это прекрасная схема: краткосрочная нестабильность наполнит историю энергией, особенно если нестабильность может быть пересмотрена неожиданным образом на протяжении сюжетной дуги. Возможность надвигающейся катастрофы заряжает энергией. Я не в восторге от строительства теплиц и рождения детей на планете без гарантированного краткосрочного будущего. Я определенно был бы готов к бешеным поискам инопланетных артефактов на обреченной планете. Я возьму шляпу и хлыст. Вы следите за выходом из туннеля, пока я там внизу - у других людей могла быть такая же идея.
Это интересный вопрос, и в его решении есть свои тонкости. Для вашей нестабильной системы есть 2 ключевых временных шкалы: время до наступления нестабильности и продолжительность нестабильности.
Время до нестабильности может варьироваться — в симуляциях N тел есть тенденции (по сути, чем ближе начальные орбиты ваших планет, тем быстрее они становятся нестабильными), — но абсолютного закона нет. Кроме того, эти симуляции N тел довольно идеализированы, и легко представить себе системы, в которых планеты становятся нестабильными только после значительной задержки (например, верхний ролик на этой странице ). Время до нестабильности довольно скучное. С технической точки зрения, орбиты планет исследуют доступное пространство параметров, но большая часть этого сводится к тому, чтобы оставаться на примерно круговых, хорошо управляемых орбитах.
Сами по себе нестабильности могут быть довольно драматичными. Планеты-гиганты, как правило, выбрасывают друг друга в межзвездное пространство, оставляя после себя эксцентрические орбиты (см. https://www.youtube.com/watch?v=dCRdEFU_lIo ), в то время как планеты земной группы чаще сталкиваются. Есть и другие исходы, которые могут варьироваться от катастрофических (гигантское столкновение между планетами или попадание одной из планет в звезду), трудных (вылететь в межзвездное пространство, чтобы выжить в качестве свободно плавающей планеты; см. здесь ) или не столь уж плохих (избежать столкновений и возникают проблемы с приливным растяжением только во время близких столкновений и эксцентрической орбиты).
Период нестабильности включает в себя периоды, когда орбита фиксируется, перемежающиеся очень драматическими близкими гравитационными столкновениями между планетами, которые растягивают их приливами и вызывают сильные гравитационные толчки, которые внезапно изменяют орбиты планет. Это было бы очень захватывающее время для жизни на такой планете, даже если бы вы были обречены...
Подробнее о планетах с колеблющимися орбитами см. здесь: https://planetplanet.net/2014/10/08/real-life-sci-fi-worlds-3-the-oscillating-earth/ . Ваша ситуация была бы похожей, но с добавлением очень интересного хаотического элемента.
Я забыл упомянуть, что продолжительность нестабильности также зависит от ситуации. Нестабильности газовых гигантов имеют тенденцию заканчиваться быстро (~ 100 000 лет). Для Нептунов это может быть намного больше (миллионы). Для планет земной группы это зависит, в некоторых случаях это может быть очень долго.
сфеннинги
Л.Датч
Азуарон
Ританиэль
Александр
Митрандир24601
ЖелезоВафлиЧеловек