Wird die Veränderung der Jupiterbahn die Erde bewohnbarer machen? Die Wechselwirkung zwischen Himmelskörpern ist erstaunlich

In der neuesten Studie fanden Forscher heraus, dass die Erde bewohnbarer werden könnte, wenn sich die Umlaufbahn des Jupiters ändert. Es stellte sich heraus, dass Forscher ein Sonnensystemmodell auf Grundlage bekannter Daten zum Sonnensystem erstellt haben und dabei herausfanden, dass sich die Umlaufbahn der Erde entsprechend ändert, wenn die Position des Jupiters unverändert bleibt, seine Umlaufbahn jedoch exzentrischer wird. Das heißt, dass einige Gebiete manchmal näher an der Sonne liegen und Gebiete der Erde, in denen derzeit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt herrschen, wärmer und bewohnbarer werden.

Tatsächlich kommt es im Universum aufgrund der Schwerkraft ständig zu verschiedenen Wechselwirkungen zwischen Himmelskörpern, die sich manchmal gegenseitig abstoßen, manchmal anziehen und manchmal sogar „engen Kontakt“ haben. Schauen wir uns einige typische Beispiele an, die erstaunlich oder urkomisch sind.

Sie und ich freuen uns auf den Halleyschen Kometen

Im Jahr 1705 veröffentlichte Edmund Halley, Professor an der Universität Oxford, „An Introduction to the Literature of Cometary Objects“, in dem er die parabolischen Umlaufbahnen von 24 Kometen beschrieb, die zwischen 1337 und 1698 beobachtet worden waren. Er entdeckte, dass drei Kometen in den Jahren 1531, 1607 und 1682 erschienen und ihre Umlaufbahnen genau gleich aussahen. Obwohl sich die Zeit, in der sie das Perihel passieren, in ihrem Zyklus um fast ein Jahr unterscheidet, kann dies durch die Gravitationsstörungen von Jupiter oder Saturn erklärt werden. Dann schoss ihm schnell ein Gedanke durch den Kopf: Diese drei Kometen könnten die drei Wiederkehrungen desselben Kometen sein!

Doch Halley kam nicht sofort zu diesem Schluss, sondern suchte unermüdlich nach früheren Aufzeichnungen. Und tatsächlich fand er Aufzeichnungen über große Kometen in den Jahren 1456, 1378, 1301, 1245 … bis hin zum Jahr 1066.

Man muss wissen, dass zu Halleys Zeiten noch niemand den heutigen astronomischen Allgemeinplatz kannte – Kometen werden aufgrund der Schwerkraft von der Sonne „angezogen“ und führen eine periodische Umlaufbewegung aus. Seit Halley diese kühne Idee hatte, widmete er sich mit großem Interesse der Beobachtung und Erforschung von Kometen. Nach zahlreichen Beobachtungen, Untersuchungen und Berechnungen stellte er die kühne Vorhersage: „Der Komet, der 1682 erschien, wird Ende 1758 oder Anfang 1759 wiederkehren.“

Halley war fast 50 Jahre alt, als er diese Vorhersage machte. Ihm war klar, dass er die Rückkehr des Kometen möglicherweise nicht mehr miterleben würde, und so sagte er in humorvollem und leicht bedauerndem Ton: „Wenn der Komet gemäß meiner Vorhersage im Jahr 1758 tatsächlich zurückgekehrt ist, würden sich zukünftige Generationen wahrscheinlich nicht weigern zuzugeben, dass er zuerst von einem Engländer entdeckt wurde.“

Sechzehn Jahre nach seinem Tod, im Jahr 1758, kehrte der Komet wie erwartet zurück und schockierte die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Öffentlichkeit. Alle vorherigen Zweifel verschwanden augenblicklich. Da es sich um den ersten Kometen handelte, dessen Wiederkehr erfolgreich vorhergesagt werden konnte, wird er heute Halleyscher Komet genannt.

Das letzte Mal, dass der Halleysche Komet von Menschen „genau“ beobachtet wurde, war von 1985 bis 1986 und seine Umlaufzeit beträgt etwa 76,1 Jahre. Das nächste Mal, dass Sie und ich das Glück haben werden, den Halleyschen Kometen beim Durchqueren seines Perihels zu beobachten, wird im Jahr 2061 sein.

Halleyscher Komet

Angesichts der rasanten Entwicklung der Luft- und Raumfahrttechnologie müssen die Menschen vielleicht gar nicht mehr so ​​lange warten, um den Halleyschen Kometen aktiv zu „besuchen“, indem sie Raumfahrzeuge steuern, und die Wunder der Himmelsanziehungskraft erleben zu können.

Die seltsame „Dreikörper“-Bewegung

Vor einigen Jahren entdeckten amerikanische Astronomen das magische „Dreikörper“-Sternsystem, das aus einem Pulsar mit ultrahoher Dichte und zwei Weißen Zwergen besteht.

Der Astronom Jason Boyle entdeckte den ungewöhnlichen Pulsar erstmals im Jahr 2012, als er mit dem Green Bank Telescope eine groß angelegte Himmelsdurchmusterung durchführte. Als er die Rotationsgeschwindigkeit des Pulsars präzise maß, stellte er fest, dass dieser eine komplexe Umlaufbahn hatte. In diesem Fall ist die einzige Erklärung, dass „es immer noch zwei Weiße Zwerge gibt“, das heißt, er hat das „Dreikörpersystem“ entdeckt.

Der berühmte Science-Fiction-Roman „Die drei Sonnen“ beschreibt die komplexe Struktur von Galaxien: Wenn es in der Galaxie nur einen Stern gibt, führt der Planet unter dem Einfluss der Schwerkraft eine regelmäßige Umlaufbewegung um den Stern aus. kommt ein weiterer Stern hinzu, entsteht ein stabiles Doppelsternsystem, das ebenfalls eine stabile Himmelsbahn bildet; Wenn es jedoch drei oder mehr Sterne in der Galaxie gibt, erzeugen die komplexen Gravitationskräfte zwischen ihnen eine kombinierte Kraft, die dazu führt, dass der Stern manchmal angezogen und manchmal abgestoßen wird, was zu einer komplexen Umlaufbewegung führt, und der Planet ist „verloren“ und steht vor einer Katastrophe.

Mit dem gegenwärtigen Stand der menschlichen Astronomie und Mathematik kann das Dreikörperproblem nicht strikt gelöst werden. Daher ist es bei der Untersuchung der komplexen Bewegung von Himmelskörpern erforderlich, verschiedene Näherungslösungen auf der Grundlage der tatsächlichen Bedingungen anzuwenden. Generell kann das Dreikörperproblem mit analytischen, qualitativen und numerischen Methoden untersucht werden, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Um das grundlegende Problem zu lösen, waren die Erforschung neuer Integrale und die Verbesserung verschiedener Methoden schon immer wichtige Themen bei der Untersuchung des Dreikörperproblems.

Natürlich sind diese Studien auf Fortschritte in der Grundlagenforschung angewiesen und werden sich zwangsläufig als langwieriger Prozess erweisen. Versuchen wir, das Problem zu lösen, bevor die Three-Body-Flotte auf die Suche nach einer neuen Heimat geht.

Seien Sie vorsichtig! Der große Zusammenstoß

Der 1998 erschienene Science-Fiction-Film „Archaic Impact“ erzählt die inspirierende Geschichte des Widerstands der Menschheit gegen außerirdische Bedrohungen. Ein unbekannter Himmelskörper nähert sich der Erde. Wissenschaftler haben berechnet, dass er etwa 500 Megatonnen wiegt, eine Querschnittsfläche von der Größe New Yorks hat, durch die Schwerkraft der Sonne „gebunden“ ist und die Sonne umkreist. Berechnungen seiner Umlaufbahn gehen jedoch davon aus, dass er in etwa einem Jahr mit der Erde kollidieren wird, und zwar mit einer Wucht, die ausreicht, um die Menschheit zu vernichten. Um sich zu retten, starteten die Menschen ein spezielles Raumschiff und versuchten, auf dem Himmelskörper zu landen. Mithilfe spezieller Bohrgeräte gruben sie einen Tunnel zum Kern und brachten dort eine nukleare Sprengladung zur Detonation, wodurch dieser in mehrere kleine Stücke zerfiel und den Menschen so die Flucht vor der Katastrophe ermöglichte.

Tatsächlich kommen Kollisionen von Himmelskörpern im Universum sehr häufig vor. Gemäß dem Gesetz der universellen Gravitation beeinflusst die Schwerkraft eines Himmelskörpers mit größerer Masse die Umlaufbahn eines Himmelskörpers mit kleinerer Masse, indem sie ihn näher an seine Umlaufbahn heranführt oder ihn sogar direkt „einfängt“, wodurch seine eigenen Satelliten vergrößert werden.

Große Himmelskörper könnten jedoch „übermäßige Freude in Trauer verwandeln“. Insbesondere wenn die Oberfläche eines großen Himmelskörpers von einer dichten Atmosphäre bedeckt ist, erfährt der kleine Himmelskörper bei jedem Vorbeiflug einen Reibungswiderstand und verliert zudem kinetische Energie, wodurch die Umlaufhöhe weiter abnimmt. Mit der Zeit kommt es häufig zu Kollisionen zwischen kleinen und großen Himmelskörpern.

Schließlich ist es eine gute Sache, den Schutz einer Atmosphäre zu haben. Dem Mond fehlt eine Atmosphäre und im Laufe seiner langen Entwicklungsgeschichte wurde die Mondoberfläche immer wieder von Löchern durchsetzt, die von verschiedenen „Passanten“ aus dem All herrührten. Die Erde hat das Glück, dass sie in über 1.000 Kilometern Höhe von einer Atmosphäre umgeben ist. Die meisten der auf die Erde zustürmenden „Aliens“ werden vor der Landung verbrennen. Trotzdem gibt es unvollständigen Statistiken zufolge immer noch bis zu 190 große Meteoritenkrater auf der Erde.

Viele Wissenschaftler sind der Ansicht, dass die durch den Asteroideneinschlag ausgelöste Kettenreaktion zum Massenaussterben in der Kreidezeit und im Paläogen führte und den Dinosauriern, die die Erde mehr als 150 Millionen Jahre lang beherrscht hatten, ein tragisches Ende bereitete. Es gibt sogar die Ansicht, dass die Entstehung der Erde und des Mondes das Ergebnis heftiger Kollisionen, Verschmelzungen und Spaltungen von Himmelskörpern vor Milliarden von Jahren war.

Glücklicherweise arbeiten die Menschen in Wirklichkeit hart daran, sich gegen die Bedrohung durch Asteroiden zu verteidigen. Am 24. April dieses Jahres, dem chinesischen Weltraumtag, kündigte China an, dass es mit dem Bau eines erdnahen Asteroidenabwehrsystems beginnen werde, um Chinas Stärke zum Schutz der Erde und zur Sicherheit der Menschheit beizutragen.

Am 26. September wird die US-Raumsonde DART, die so groß wie ein Getränkeautomat ist, etwa elf Millionen Kilometer von der Erde entfernt mit einer Geschwindigkeit von sechs Kilometern pro Sekunde auf einen Asteroiden mit einem Durchmesser von 160 Metern treffen und versuchen, dessen Umlaufbahn zu verändern. Diese bevorstehende „gewalttätige“ Aktion wird zugleich der erste „Feldtest“ einer planetaren Verteidigungsmission in der Geschichte der Menschheit sein.

Schematische Darstellung des Einschlags der US-Raumsonde DART auf einem Asteroiden

Kurz gesagt: Die Wechselwirkungen zwischen Himmelskörpern sind komplex und subtil. Einerseits haben sie für Wissenschaftler wertvolle Daten zur Erforschung der Himmelsmechanik und astronomischer Phänomene gesammelt und die Weiterentwicklung grundlegender Technologien gefördert. Andererseits werden sie uns auch dazu bringen, den blauen Planeten, auf dem wir leben, noch mehr zu schätzen. (Autor: Yan Jiawei)