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小行星、流星、混沌

1998-08-26 来源:中华读书报  我有话说

直径1公里以上的数千颗小行星在稳定轨道上绕太阳运动,周期大致在木星周期11.9年的1/4~4/7之间。令人不解的是,若作一小行星数随周期的分布曲线,星数变化很不平滑,在木星周期的1/2、3/7、2/5、1/3等简单分数处还出现了几处间断:意味着小行星的缺失。这就是著名的Kirwood间隙。这一现象提示周期在K氏间隙附近的小行星在运行中必与木星发生共振而使椭圆轨道的偏心率增大,撞上其他行星而自毁。但确定性的经典理论无法对此作出解释。

混沌理论阐明了确定性的动力学微分方程(包括本文这类运动稳定性问题)在一定条件下可产生“不可预见性”———不确定性;系统可从平衡态经过周期态转变为不稳定的混沌态。从该观点出发,Wisdom将行星运动方程化为映象问题。其计算表明,在运动开始2×l05年内,K氏间隙处(“共振”)的小行星并不发生不稳定运动:轨道偏心率在10%以内振动。但超过2×105年后,偏心率变大并突发35%的涨落,出现混沌运动,使其可能与火星碰撞;碰撞以后造成K氏间隙处小行星的丧失。

(据上海科学技术文献出版社出版的《混沌学导论》1996年11月第一版)

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