尽管太阳系呈混沌行为,地球未来轨道的演化仍高度稳定
地球与行星天体物理
2015-09-23 v1
摘要
由于太阳系的混沌性质,其长期动力学稳定性问题只能在统计意义上回答,例如基于邻近轨道的数值系综积分。包括涉及地球的灾难性相遇和/或碰撞在内的失稳,曾被建议认为是通过水星偏心率(eM)的大幅增加引发的,估计概率约 1%。然而,最近研究表明数值太阳系积分的统计量对数值算法的精度和类型敏感。在此,我报告了基于八颗行星和冥王星在 5Gyr 内的完整运动方程(包含广义相对论贡献)进行的计算量巨大的系综积分(N=1,600,初始条件略有不同)在空前精度下的结果。标准辛算法对高偏心率轨道和近距离相遇产生了伪结果,因此使用专门为此类情况设计的合适 Bulirsch-Stoer 算法进行积分。本研究得出水星偏心率大幅增加的概率低于先前估计。引人注目的是,在两种解中水星在碰撞金星或太阳前持续了 80-100Myr 的高偏心率轨道(达到 eM 值 >0.93)。最重要的是,1,600 个解中没有一个导致涉及地球的近距离相遇或未来地球轨道的失稳。我得出结论:尽管太阳系具有混沌行为,地球轨道在数十亿年内动力学上高度稳定。
引用
@article{arxiv.1508.04518,
title = {Highly stable evolution of Earth's future orbit despite chaotic behavior of the Solar System},
author = {Richard E. Zeebe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.04518},
year = {2015}
}
备注
Accepted in The Astrophysical Journal, 2015