Teória Chaosu

článok:

Nezávisle na problémech astronomie sluneční soustavy se s obdobnými projevy pořádného nepořádku (nebo nepořádného pořádku?) setkávali také pracovníci jiných oboru přírodních věd. Snad nejzřetelněji se to projevilo v meteorologii při snahách o zdokonalování předpovědi počasí. Na rozdíl od dynamiky planetární soustavy je zde nesmírné množství vstupních parametru (údaje o okamžitém stavu počasí po celé zeměkouli) a podstatni komplikovanější fyzika. Poměrně malá úspěšnost předpovědí počasí se před takovými třiceti lety zduvodňovala nedostatečnou znalostí počáteeních podmínek. Údaje o stavu počasí byly získávány téměř výhradně z pozemních a námořních stanic, naprosto nerovnoměrně rozprostřených po celé Zemi. Proto se vkládala velká naděje do družicových měření, jež pokrývají rovnoměrně celou Zemi, umožňují i vertikální sondáž atmosféry a dají se neustále aktualizovat. Souběžně s rozvojem družicové meteorologie se podstatně zvýšil výkon moderních superpočítaču, takže zdánlivě nic nestálo v cestě tomu, aby se předpovědě počasí nápadně zlepšily.

 

Je pravda, že ke zlepšení vskutku došlo, ale zdaleka ne v míře očekávané odborníky. O vysvětlení neúspěchu se již v r. 1963 zasloužil E. Lorenz, který právě na tomto problému demonstroval zásady koncepce chaosu. Ve svých počítačových simulacích vývoje počasí totiž opakoval výpočet předpovědi počasí za nepatrně změněných počátečních podmínek. Očekával, že dostane výsledné počasí jen málo odlišné od předpovědi puvodní. Výsledky simulací však nic takového nepotvrdily. Ukázalo se, že zcela nepatrné změny počátečních podmínek vedou k drasticky odlišnému počasí. Podle slov jednoho meteorologa "mávnutí křídel motýla v Hong-Kongu zřetelně ovlivní, jaké bude o měsíc později počasí v Londýně". Matematik hovoří o silně nelineárních systémech a fyzik (popřípadě astronom) je blíze k zoufalství. V takto chaotickém světě se přece nedá předpovědět vubec nic, a k čemu je pak veškerá fyzika?

 

Lorenz a celá oada dalších odborníku postupně ukázala, že tento fyzikální chaos v sobě skrývá hlubší řád, jehož odhalení povede k dalšímu rozvoji přírodních věd. Také astronomové vděčně sáhli po východisku, které umožnilo nově posoudit již naznačené a také některé předtím netušené problémy astronomie sluneční soustavy.

 

První aplikací teorie chaosu v astronomii se stala studie amerického astronoma J. Wisdoma [1] z r. 1983, jenž se zabýval zmíněnou hlavní Kirkwoodovou mezerou v drahách planetek z hlediska přenosu materiálu z mezery do blízkosti Země.**) Planetka která se vlivem poruch ocitne v mezeře, se totiž nejpozději za 200 000 let stane obětí chaosu, a je z mezery vymetena na zcela odchylnou dráhu, která jí s pravděpodobnosti 1 : 5 přivede do takové blízkosti Země, že se dříve či později se Zemí srazí. Tak lze vysvětlit, proč na Zemi čas od času dopadají meteority, ačkoli se Zemi nachází velmi daleko od hlavního pásma planetek. Jinými slovy, nebýt chaosu v drahách planetek, neměli bychom na Zemi tolik dokladu o existenci drobného smetí v meziplanetárním prostoru v podobě meteoritu.

 

O rok později objevil týž J. Wisdom další doklad chaosu ve sluneční soustavě, tentokrát při zkoumání snímku Saturnovy přirozené družice Hyperion, pořízených kosmickou sondou Voyager 2 v r. 1981. Hyperion je obří balvan velmi nepravidelného tvaru o rozměrech přibližně 350 x 240 x 200 km. Wisdomovi se na posloupnosti snímku nepodařilo určit polohu rotační osy Hyperionu ani délku jeho rotační periody [2] Proto vyslovil domněnku, že Hyperion nic takového nemá; na své oběžné dráze kolem Saturnu se prostě chaoticky převaluje, přičemž oběžná doba Hyperionu činí 21,3 dne. Wisdomuv výsledek byl neuvěřitelný - všechny do té doby studované přirozené družice planet měly definovanou rotační osu a stejně jednoznačně určenou dobu rotace. Velmi často jde o rotaci vázanou jako například u našeho Měsíce, který se kolem své osy otočí za stejnou dobu, za kterou oběhne jednou kolem Zemi. Wisdom ukázal, že existuje rezonance

oběžných dob Hyperionu a největšího Saturnova pruvodce Titanu, která podporuje chaotickou rotaci (převalování) Hyperionu. Druhou příčinou chaosu je silně nepravidelný tvar Hyperionu, za nějž rovněž muže Titan. Podle všeho byl totiž kdysi v minulosti sluneční soustavy Hyperion rozbit srážkou s jinou Saturnovou družicí nebo zachycenou planetkou. Dynamika srážek naznačuje, že relativně rychle, tj. během miliónu let, se taková rozpadlá družice na puvodní dráze opět poskládá do puvodního tvaru. V tomto zvláštním případě však gravitace Titanu vyvolala chaotické změny drah úlomku puvodního Hyperionu a ty se z dosahu Saturnovy gravitace vzdálily. Přirozeně tak chyběly při zpětném poskládáni Hyperionu v jednolité těleso. Wisdomovu domněnku potvrdil v r. 1989 jeho student J. Klavetter [3], jenž po dlouhou dobu měřil soustavně změny jasnosti Hyperionu, a nenašel v nich žádnou periodicitu (vyvolanou rotací) v intervalu od 1 hodiny do 7 týdnu.

 

 

**)V posledních letech se u nás tímto problémem zabýval dr. Miloš Šidlichovský, DrSc., z Astronomického ústavu ESAV, který publikoval řadu významných studií o "mapování" drah s komensurabilitou (souměřitelností period) 5 : 2. Význam Šidlichovského prací tkví v tom, že kvazianalytické řešeni umožňuje zrychlit numerický výpočet až o tři řády.

 

Článek Jiřího Grygara byl puvodně otištěn v časopise POKROKY MATEMATIKY, FYZIKY A ASTRONOMIE 3/1991

--

/poznámka : téma je skopírovaná z fóra FreeSpace2.info Forum od užívateľa Gorre /

tak to je naše aj lavjú s mojím mužom -máme doma ILYA PRIGOGINE a ISABELLE STENGEROVÁ -Řád z chaosu a JAMES GLEICK Chaos -mňam mňam :lol: