木星の軌道の変化により地球はより居住可能になるでしょうか?天体同士の相互作用は素晴らしい

最新の研究で、研究者らは、木星の軌道が変化すれば、地球は現在よりも居住に適した場所になる可能性があることを発見した。研究者らは、既知の太陽系データに基づいて太陽系モデルを作成し、木星の位置は変わらないものの軌道の偏心が大きくなれば、地球の軌道もそれに応じて変化し、一部の領域が太陽に近づくことがあり、現在氷点下の地球の領域がより暖かくなり、居住可能になることを発見した。

実際、宇宙では重力によって、天体間でさまざまな相互作用が絶えず起こっており、時には反発し合い、時には引き合い合い、時には「親密な接触」さえも起こっています。驚くべき、あるいは笑える典型的な例をいくつか見てみましょう。

あなたも私もハレー彗星を楽しみにしています

1705年、オックスフォード大学の教授エドモンド・ハレーは『彗星文献入門』を出版しました。この本には、1337年から1698年の間に観測された24個の彗星の放物線軌道が記録されていました。ハレーは、1531年、1607年、1682年に3つの彗星が出現し、その軌道がまったく同じであることを発見しました。近日点を通過する時期は周期的に約1年異なりますが、これは木星や土星の重力の摂動によるものと説明できます。すると、彼の頭にすぐに一つの考えが浮かんだ。これら三つの彗星は同じ彗星の三回帰なのかもしれない！

しかしハレーはすぐにこの結論に飛びつくことはなく、その代わりに以前の記録を精力的に探し続けました。案の定、彼は 1456 年、1378 年、1301 年、1245 年、そして 1066 年まで大彗星の記録を発見しました。

ハレーの時代には、今日の天文学の常識である、重力の力により彗星は太陽に「引き寄せられ」、周期的な軌道運動を行うという常識を誰も知らなかったことを知っておく必要があります。ハレーはその大胆なアイデアを思いついて以来、彗星の観測と研究に大きな関心を抱きました。多くの観察、研究、計算を経て、彼は大胆に予言した。「1682年に現れた彗星は、1758年後半か1759年初頭に再び戻ってくるだろう。」

ハレーがこの予測をしたとき、彼はほぼ50歳でした。彼は、彗星の再来を目撃できないかもしれないと悟り、ユーモラスで少し残念そうな口調でこう言った。「もし私の予言どおりに1758年に彗星が再来したとしたら、公正な後世の人々は、それがイギリス人によって最初に発見されたことを認めないだろう。」

彼の死から16年後の1758年、彗星は予想通りに戻ってきて科学界と一般大衆に衝撃を与え、それまでの疑問は一瞬にして消え去りました。この彗星は、再び戻ってくることが予測された最初の彗星であるため、現在はハレー彗星と呼ばれています。

ハレー彗星が最後に人間によって「接近して」観測されたのは1985年から1986年で、その公転周期は約76.1年です。次回、私たちがハレー彗星の近日点通過を幸運にも見ることができるのは、2061 年でしょう。

ハレー彗星

もちろん、航空宇宙技術の活発な発展により、人類は宇宙船を運転してハレー彗星を積極的に「訪問」し、天体の重力の驚異を体験するまで、その時まで待つ必要がなくなるかもしれません。

奇妙な「三体」運動

数年前、アメリカの天文学者たちは、超高密度パルサーと2つの白色矮星を含む不思議な「三体」星系を発見した。

天文学者のジェイソン・ボイル氏は、2012年にグリーンバンク望遠鏡を使用して大規模な天体調査を行っていた際に、この珍しいパルサーを初めて発見した。彼はパルサーの回転速度を正確に測定し、それが複雑な軌道を持っていることを突き止めました。この場合、唯一の説明は「まだ2つの白色矮星がある」、つまり「三体」システムを発見したということだ。

有名な SF 小説「三体問題」は、銀河の複雑な構造を説明しています。銀河に星が 1 つしかない場合、惑星は重力の影響を受けて星の周りを規則的に公転します。さらに 1 つの星が追加されると、安定した連星系が形成され、安定した天体軌道も形成されます。しかし、銀河に 3 つ以上の恒星がある場合、それらの間の複雑な重力が複合的な力を生み出し、恒星は引き寄せられたり反発されたりして複雑な軌道運動を呈し、惑星は「途方に暮れて」破滅に直面することになります。

現在の人類の天文学と数学のレベルで、「三体」問題を厳密に解くことはできません。したがって、天体の複雑な動きを研究する場合には、実際の状況に基づいてさまざまな近似解を採用する必要があります。一般的に言えば、「三体」問題は、解析的、定性的、数値的手法を使用して研究できますが、それぞれの方法には長所と短所があります。根本的な問題を解決するために、新しい積分の探索とさまざまな方法の改善は、「三体」問題の研究において常に重要なテーマでした。

もちろん、これらの研究は基礎科学の進歩に依存しており、長いプロセスとなることは間違いありません。三体艦隊が新たな故郷を探しに出発する前に、問題を解決してみましょう。

気をつけて！大衝突

1998 年に公開された SF 映画「アルカイック インパクト」は、地球外からの脅威に対する人類の抵抗を描いた感動的な物語です。未知の天体が地球に接近しています。科学者たちは、その重さは約500メガトン、断面積はニューヨーク市の大きさに相当し、太陽の重力に「縛られて」太陽の周りを回っていると計算している。しかし、その軌道の計算に基づくと、それは人類を滅ぼすのに十分な衝撃をもって約1年後に地球に衝突するだろう。人類は自らを救うために、特別な宇宙船を打ち上げ、天体に着陸しようとしました。彼らは特殊な掘削機器の助けを借りて、核心までトンネルを掘り、核爆弾を設置して爆発させ、核をいくつかの小さな破片に分解して、人類が災害から逃れるのを助けました。

実際、宇宙では天体の衝突は非常によく起こります。万有引力の法則によれば、質量の大きい天体の重力は質量の小さい天体の軌道に影響を与え、その軌道を自身に近づけたり、直接「捕獲」したりして、自身の衛星を増やすことになる。

しかし、大きな天体は「過度の喜びを悲しみに変える」可能性があります。特に、大きな天体の表面が厚い大気に覆われていると、小さな天体は通過するたびに摩擦抵抗を受け、運動エネルギーも失ってしまい、軌道高度がさらに低下してしまいます。時間が経つにつれて、小さな天体が大きな天体と衝突する可能性が高くなります。

結局のところ、雰囲気の保護があるのは良いことです。月には大気がなく、長い進化の歴史の中で、月の表面は宇宙のさまざまな「通行人」によって長い間穴だらけになってきました。地球は幸運なことに、高度1,000キロメートル以上の大気に覆われています。地球に向かって突進してくる「エイリアン」のほとんどは、着陸する前に燃え尽きてしまうだろう。それでも、不完全な統計によれば、地球上にはまだ 190 個もの大きな隕石クレーターが存在しているそうです。

多くの学者は、小惑星の衝突によって引き起こされた連鎖反応が白亜紀-古第三紀の絶滅を引き起こし、1億5000万年以上にわたって地球を支配してきた恐竜が悲劇的な最期を迎えたと考えている。地球と月の形成は、数十億年前の天体の激しい衝突、合体、分裂の結果であるという見解さえあります。

幸いなことに、現実には人類は小惑星の脅威から身を守るために懸命に取り組んでいます。今年4月24日の中国宇宙デーに、中国は地球と人類の安全を守るために中国の力を発揮するため、地球近傍小惑星防衛システムの構築を開始すると発表した。

９月２６日、地球から約１１００万キロ離れた場所で、自動販売機ほどの大きさの米国の宇宙探査機「ダート」が、直径１６０メートルの小惑星に秒速６キロの速度で衝突し、軌道を変えようとする。この今後の「暴力的な」行動は、人類史上初の惑星防衛ミッションの「実地」テストにもなる。

米国のDART宇宙船が小惑星に衝突する模式図

つまり、天体間の相互作用は複雑かつ微妙なのです。一方で、科学者が天体力学や天文現象を研究するための貴重なデータを蓄積し、基礎技術の進歩を促進してきました。一方で、私たちが住む青い地球を、さらに大切に思うようになるでしょう。 （著者：ヤン・ジアウェイ）