Таъсири мутақобилаи ҷозибаи байнисайёравӣ
Қувваи ҷозиба як қувваи зоҳиран "ноаён" аст, аммо он танзимгари асосии тартибот дар коинот аст. Дар дохили Системаи Офтобӣ, таъсири мутақобилаи ҷозиба байни сайёраҳо мисли як шабакаи пайвастаи кашиш ва каҷшавӣ амал мекунад. Бе қувваи ҷозиба, сайёраҳо дар атрофи Офтоб, моҳҳо дар атрофи сайёраҳои худ содиқона давр намезаданд ва сохторҳои ҳалқавӣ, астероидҳо ва ситораҳои думдор бе як шакли устувор ҳаракат мекарданд. Дар ин мақола тарзи таъсири мутақобилаи ҷозиба байни сайёраҳо, таъсири онҳо ба мадор ва динамикаи Системаи Офтоб ва мисолҳои падидаҳои муҳиме, ки мо метавонем мушоҳида ва омӯзем, баррасӣ мешавад.
Асосҳои ҷозиба ва мадори сайёраҳо
Қонуни ҷозибаи Нютон мегӯяд, ки ду ҷисми дорои масса бо қувваи мутаносиб ба ҳосили массаҳои онҳо ва мутаносиб ба квадрати масофаи байни онҳо якдигарро ҷалб мекунанд. Дар заминаи Системаи Офтобӣ, Офтоб манбаи асосии ҷозиба аст, зеро массаи он хеле бартарӣ дорад - зиёда аз 99% массаи умумии система. Аз ин рӯ, ҳамаи сайёраҳо дар атрофи Офтоб давр мезананд.
Аммо, сайёраҳо "мусофирони ғайрифаъол" нестанд. Ҳар як сайёра инчунин масса дорад, аз ин рӯ онҳо ба мадори якдигар таъсир мерасонанд. Гарчанде ки таъсирҳои байнисайёраҳо одатан нисбат ба таъсирҳои Офтоб хеле хурдтаранд, ин таъсирҳои хурд метавонанд бо мурури замон ҷамъ шаванд ва дар шакли мадор, майли сатҳи мадор ва ҳатто устувории дарозмуддати система тағйироти назаррас ба вуҷуд оранд.
Чаро таъсири мутақобилаи байнисайёраҳо муҳим аст?
Дар назари аввал, мадори сайёраҳо мунтазам ва қариб бетағйир ба назар мерасад. Аммо агар мо мавқеъҳои сайёраҳоро хеле бодиққат чен кунем, мо инҳирофҳои нозукро аз масирҳои идеалии эллиптикии онҳо меёбем. Ин инҳирофҳо халалдоркунии ҷозиба номида мешаванд, ки халалдоркуниҳои ночиз дар мадорҳо мебошанд, ки аз сабаби кашиши ҷозибаи дигар объектҳо, махсусан сайёраҳои калон ба монанди Муштарӣ ва Зуҳал, ба вуҷуд меоянд.
Ин нороҳатӣ муҳим аст, зеро:
1. Муайян кардани дақиқии пешгӯиҳои мавқеи сайёраҳо. Ҳисобҳои навигатсия дар кайҳон ва траекторияи киштиҳои кайҳонӣ бояд таъсири ҷозибаи байнисайёравиро ба назар гиранд, то дақиқӣ таъмин карда шавад.
2. Ташаккули меъмории Системаи Офтобӣ. Резонансҳои мадор ва тағйироти ҷозиба ба масофаи сайёраҳо, камарбанди астероидҳо ва тақсимоти объектҳои камарбанди Койпер таъсир мерасонанд.
3. Ба устувории дарозмуддат таъсир мерасонад. Дар тӯли миллионҳо то миллиардҳо сол, таъсири мутақобилаи ҷозиба метавонад боиси эллиптикӣ шудани мадорҳо, ҳаракат кардан ё ҳатто дар сенарияҳои шадид ба бархӯрдҳо гардад.
Таҳдидҳои ҷозиба: кашиши хурд, таъсири калон
Вақте ки ду сайёра нисбатан ба ҳам наздиканд (масалан, ҳангоми пайвастшавӣ), қувваи ҷозиба байни онҳо меафзояд. Сайёраи азимтар боиси нооромиҳои бештар мегардад. Муштарӣ, ҳамчун сайёраи бузургтарин, дар халалдор кардани Системаи Офтоб нақши муҳим дорад. Кашиши Муштарӣ метавонад мадори астероидҳоро тағйир диҳад, ба кометаҳо таъсир расонад ва мадори сайёраҳои дигарро каме тағйир диҳад.
Мисоли маъруфи таъсири тағйирёбиҳо тағйирёбии перигелии Меркурий (нуқтае, ки Меркурий ба Офтоб наздиктарин аст) мебошад. Қисми зиёди тағйирёбиро метавон бо таъсири ҷозибаи сайёраҳои дигар шарҳ дод, гарчанде ки таъсири хурди боқимонда баъдтар бо назарияи умумии нисбии Эйнштейн шарҳ дода мешавад. Ин нишон медиҳад, ки барои дарки дақиқи ҳаракати сайёраҳо, мо бояд таъсири мутақобилаи байнисайёравӣ ва инчунин физикаи амиқтари ҷозибаро ба назар гирем.
Резонанси мадор: «ритм»-и ҷозибаи байнисайёравӣ
Резонанси мадорӣ вақте ба амал меояд, ки давраҳои мадори ду объект нисбати оддии адади бутунро ташкил медиҳанд, ба монанди 2:1 ё 3:2. Дар чунин шароит, кашишҳои такрории ҷозиба дар як фаза метавонанд таъсири халалдоркуниро тақвият диҳанд, ба монанди такони хурди такрорӣ дар вақти дақиқ.
Резонанс метавонад ду чизи ба назар мухолифро ба вуҷуд орад:
– Устувор кардани мадорҳо. Баъзе резонансҳо тартибро нигоҳ медоранд ва ашёи хурдро дар масирашон нигоҳ медоранд.
– Мадорҳоро ноустувор мегардонад. Баъзе резонансҳо дар асл эксцентриситети мадорҳоро зиёд мекунанд ва ба объектҳо имкон медиҳанд, ки "партофта шаванд" ё бархӯрд кунанд.
Дар камарбанди астероидҳо "фосилаҳои Кирквуд" мавҷуданд, ки фосилаҳо дар тақсимоти астероидҳо, ки аз резонансҳо бо Муштарӣ ба вуҷуд меоянд, мавҷуданд. Астероидҳо дар доираи муайяни резонанс халалдоршавии давриро аз сар мегузаронанд, ки мадорҳои онҳоро тағйир медиҳанд ва дар ниҳоят боиси дур шудани онҳо аз минтақа мешаванд. Ин мисоли равшани он аст, ки чӣ гуна таъсири мутақобилаи ҷозиба байни сайёраҳо сохтори Системаи Офтобро "тарҳрезӣ" мекунад.
Мубодилаи энергия ва импулси кунҷӣ
Дар системаи бисёрҷисмӣ (Офтоб ва сайёраҳо), энергияи умумӣ ва импулси кунҷӣ асосан нигоҳ дошта мешаванд, аммо мубодилаҳо метавонанд байни аъзои система ба амал оянд. Сайёраҳо метавонанд импулси кунҷиро бо якдигар тавассути таъсири мутақобилаи ҷозибаи дурдаст "мубодила" кунанд, ки дар натиҷа тағйироти ночиз дар унсурҳои мадор ба монанди:
– Эксентрикӣ (тухмшаклии мадор)
– Майл (калиди мадор)
– Хатти апсис (самти меҳвари дарозии мадор)
– Хатти гиреҳӣ (самти сатҳи мадор)
Ин тағйирот одатан хеле сустанд, аммо дар миқёси астрономӣ онҳо метавонанд назаррас бошанд. Аз ин рӯ, аксар вақт симулятсияҳои динамикаи Системаи Офтобӣ барои омӯзиши устувории мадори сайёраҳо дар тӯли миллиардҳо сол анҷом дода мешаванд.
Нақши сайёраҳои азим: Муштарӣ ва Зуҳал ҳамчун "меъморон"
Муштарӣ ва Зуҳал массаҳои калон доранд, аз ин рӯ таъсири ҷозибаи онҳо ба масофаҳои дур мерасад. Онҳо нақши дугона доранд: аз як тараф, онҳо метавонанд Системаи Офтобро бо вайрон кардани траекторияҳои кометаҳо муҳофизат кунанд ва аз ворид шудани онҳо ба системаи дохилӣ пешгирӣ кунанд. Аз тарафи дигар, онҳо инчунин метавонанд баъзе объектҳоро тавассути тағйироти тадриҷии мадор ба дохили он фиристанд, ки эҳтимолан барои сайёраҳои санглох ба монанди Замин таҳдиди бархӯрд эҷод мекунад.
Моделҳои ташаккули Системаи Офтобӣ инчунин нишон медиҳанд, ки муҳоҷирати мадори сайёраҳои азим дар рӯзҳои аввал метавонист мавқеи ашёи хурдро тасодуфӣ муайян кунад, маводро дар атроф ҳаракат диҳад ва ба шарҳ додани он ки чаро камарбанди астероид нисбат ба он ки агар он "ором" бе халалдоршавӣ ташаккул меёфт, массаи хеле хурдтар дорад, мусоидат кунад.
Таъсири мутақобилаи ҷозиба ва мадд
Гарчанде ки мавзӯъ "байнисайёраҳо" аст, таъсири мадд як шакли муҳими таъсири мутақобилаи ҷозибавӣ мебошад, ки аксар вақт дар системаҳои сайёра-моҳ ва инчунин дар сайёраҳои наздик ба ситораҳои худ рух медиҳад. Мадддҳо аз он сабаб ба вуҷуд меоянд, ки қувваи ҷозиба дар паҳлӯи объекте, ки ба манбаи ҷозиба наздиктар аст, қавитар аст ва боиси кашиш мегардад.
Дар миқёси сайёра, мадд метавонад:
– Тағйир додани гардиш (суст кардан ё маҳкам кардани гардиш, масалан, маҳкам кардани Моҳ ба Замин).
– Гармидиҳии дохилиро ба вуҷуд меорад (мисоли шадид: Ио, моҳи Муштарӣ, аз сабаби қувваҳои мадд хеле фаъоли вулқонӣ аст).
– Тағйирёбии оҳиста-оҳиста масофаи мадор (масалан, Моҳ аз Замин дар як сол чанд сантиметр дур мешавад).
Мавҷҳои мустақими байнисайёравӣ одатан ночизанд, зеро масофаҳои байни сайёраҳо хеле калонанд, аммо ҳамон принсипҳои физикӣ нишон медиҳанд, ки чӣ гуна ҷозиба метавонад ҳолати физикии ҷирмҳои осмониро, на танҳо траекторияҳои онҳоро, тағйир диҳад.
Нооромиҳои ҷозиба ва кашфиётҳои сайёраҳо
Таърихи астрономия нишон медиҳад, ки таъсири мутақобилаи ҷозиба байни сайёраҳо метавонад як воситаи пуриқтидори "детектив"-и кайҳонӣ бошад. Сайёраи Нептун дар асри 19 кашф карда шуд, зеро мадори Уран нобаробарӣ нишон медод, ки сайёраҳои маълум онро шарҳ дода наметавонистанд. Сипас олимон мавҷудияти сайёраи навро дар асоси ин тағйироти ҷозиба пешгӯӣ карданд ва Нептун дар ҳақиқат дар наздикии мавқеи пешгӯишудаи он пайдо шуд. Ин яке аз пирӯзиҳои бузурги механикаи осмонӣ буд.
Дар давраи муосир, усулҳои шабеҳ дар омӯзиши сайёраҳои экзопланетӣ истифода мешаванд. Тағйирот дар тағйироти вақти транзит (TTV)-и сайёрае, ки аз пеши ситораи худ мегузарад, метавонад мавҷудияти сайёраи дигареро нишон диҳад, ки боиси халалдоршавии ҷозиба мегардад. Ҳамин тариқ, таъсири мутақобилаи ҷозиба на танҳо Системаи Офтобро танзим мекунад, балки усулеро барои кашфи дигар ҷаҳонҳо низ фароҳам меорад.
Устувории системаи офтобӣ: мунтазам, вале на комилан сахт
Саволи ҷолиб ин аст: Системаи Офтобӣ то чӣ андоза устувор аст? Умуман, сохтори аслӣ хеле устувор аст, аммо дар динамикаи бисёрҷисмҳо унсури "хаоси детерминистӣ" вуҷуд дорад. Хаос дар ин ҷо маънои тасодуфии беқонуниро надорад, балки он ба шароити ибтидоӣ хеле ҳассос аст. Тағйироти хеле ночиз дар мавқеи ибтидоӣ метавонанд пешгӯиҳоро дар ояндаи хеле дур душвор гардонанд.
Дар тӯли миллионҳо сол, мавқеи сайёраҳо то ҳол хеле пешгӯишавандаанд. Аммо, бо гузашти вақт, дар тӯли садҳо миллион то миллиардҳо сол, номуайянӣ меафзояд. Бо вуҷуди ин, то ҷое ки маълум аст, эҳтимолияти ба "бетартибии куллӣ" табдил ёфтани Системаи Офтоб дар ояндаи наздик хеле кам аст. Таъсири мутақобилаи ҷозиба байни сайёраҳо ҳамчун механизми мураккаб амал мекунад: баъзан устуворкунанда, баъзан тағйироти нозукро ба вуҷуд меорад, аммо дар маҷмӯъ ба як системаи хеле пойдор оварда мерасонад.
Penutup
Таъсири мутақобилаи ҷозиба байни сайёраҳо асоси динамикаи Системаи Офтобӣ мебошад. Онҳо шарҳ медиҳанд, ки чаро мадорҳо комилан собит нестанд, чӣ гуна резонансҳо сохторҳоро ба монанди фосилаҳо дар камарбанди астероидҳо ташкил медиҳанд, чӣ гуна сайёраҳои бузург ба ҷисмҳои хурдтар таъсир мерасонанд ва чӣ гуна кашфиётҳои сайёраро метавон тавассути тағйироти мадорӣ роҳнамоӣ кард. Ҷозиба на танҳо як "кашиш"-и оддӣ, балки раванди пайвастаест, ки ритмҳои кайҳониро танзим мекунад. Дарки ин таъсири мутақобила ба мо кӯмак мекунад, ки таърихи Системаи Офтобро хонем, ҳаракатҳои ҷисмҳои осмониро пешгӯӣ кунем ва ҳатто сайёраҳоро дар дигар системаҳои ситорагон кашф кунем. Дар ин кашидани хомӯш, вале доимӣ, Системаи Офтоб тартиби худро нигоҳ медорад - тавозуни динамикии ҷолиб.
