Dynamique du système solaire et effets de marée

f704 J-M Souriau: Über die Dynamik des Sonnensystems (S.3)
...Die Oberfläche der Sonne wird angehoben: Es gibt also Gezeitenwirkungen, also dissipative Prozesse, deren Ergebnis die Verschleiß der Bahnen ist, der Umstand, dass die Bahnen der Planeten, selbst wenn sie perfekt kreisförmig sind (durch Gezeitenwirkung), Spiralen sein können, die dazu tendieren, sie zum Sonnenzentrum zu ziehen und dort zu verschmelzen, selbst wenn die charakteristische Zeit für dieses Phänomen beträchtlich ist (bis heute nicht quantifiziert).

...Andererseits glaube ich, dass es Mengen gibt, die der goldenen Regel folgen und nicht mehr mit dem Himmelskörper, um den sie sich drehen, Energie austauschen. Das sind die Asteroidenzone und die Ringe der großen Planeten (Saturn, Uranus, hauptsächlich). Diese Ringe erzeugen keine Gezeitenwirkungen im zentralen Himmelskörper (dagegen sind die Ringe von Saturn indirekt durch die Wirkung bestimmter Monde beeinflusst). Die Elemente der Saturnringe sind Eisklumpen mit "eigenen Bewegungen", die sich gegenseitig kaum unterscheiden. Wenn diese eigenen Bewegungen groß wären, könnten sie nicht nur in zwei Dimensionen stattfinden. Der Saturnring wäre also dick. Außerdem würden die Kollisionen zwischen Klumpen uns mit Kometen besprühen, was die Erde unbewohnbar machen würde.

Apokalyptische Einschub.

...Die genaue Größe der Eisklumpen, die die Ringe bilden, ist nicht bekannt, aber einige könnten gut zwanzig Kilometer groß sein. Ein solcher Klumpen, vergleichbar mit einem Berg, der in die Erdatmosphäre mit Dutzenden Kilometern pro Sekunde stürzt, würde eine Schockwelle erzeugen, die sich um die Erde ausbreiten würde, noch bevor der Klumpen überhaupt anfing zu schmelzen.

Abb.11: Eindringen eines Kometen in die Erdatmosphäre.

...Beim Aufprall auf die Erdoberfläche zerspringt er in Bruchstücke. Millionen Tonnen Erde oder Gestein werden auch in feinen Staub verwandelt. Die einfallende Schockwelle wird reflektiert. Sie hinterlässt eine heiße Luftblase mit hoher Temperatur. Die einfallende Schockwelle breitet sich laterally, zentrifugal aus, und verwüstet alles auf ihrem Weg. Aber das Wichtigste ist das „Verzögerungseffekt“. Diese heiße Luft, leichter als die Umgebung, steigt auf und trägt Millionen Tonnen Staub, von der Größe eines Mikros, die dann ein oder zwei Jahre in der Stratosphäre verbleiben können (einfach weil ihre Fallgeschwindigkeit sehr gering ist). Diese staubige Schicht blockiert die Sonnenstrahlung.

Abb.12: Kometennacht.

...Zunächst in Längsrichtung, dann in Breitengradrichtung verteilt, aufgrund der Temperaturabnahme und des Stillstands der Photosynthese, wird diese Barriere zur Ursache für den Tod einer großen Anzahl lebender Wesen, ob Tiere oder Pflanzen.

...Unser Planet und das kometäre Objekt, mit unterschiedlicher Größe. Anfang des Jahrhunderts war es tatsächlich ein Komet, der in Sibirien, in der Tunguska-Region, niederging. Zeugnisse: Licht, Donnergeräusch. Vor Ort: Keine fremden Trümmer. Aber die Bäume waren umgefallen, so wie dies:

Abb.13 (S.019): Die Bäume am Ort der Tunguska-Region. .

...Dass die Bäume in der Mitte stehen blieben, ist typisch für den Aufprall, nicht für ein Objekt, sondern für die Wirkung einer Schockwelle, die ein bereits in tausende Fragmente zerbrochenes Objekt vorher verursacht hat.

...Ein ähnliches Phänomen ereignete sich in Hiroshima, wo es nicht die Bruchstücke waren, die auf dem Boden Schäden verursachten, sondern eine Schockwelle. Ein Gebäude, das genau am Aufprallpunkt lag und von der Welle vertikal getroffen wurde, blieb stehen, während die direkt daneben liegenden Gebäude umgefallen waren.

...Auf dem Tunguska-Ort, die Lärchen, die genau am Aufprallpunkt standen, wären, wenn sie stehen geblieben wären, beim Vorbeigehen vollständig „entkleidet“ worden.

...Wenn man von einem Kometen spricht, wird manchmal das Wort „schmutziger Schnee“ erwähnt. Es ist nicht ausgeschlossen, dass dieses gefrorene, kristallisierte Wasser in härte Eis wie bei Druckverhältnissen verwandelt wurde. In einem Kometen, einem kleineren Objekt, sind die kohäsiven Kräfte und die Gravitationskräfte sehr gering. Daher könnte das, was auf die Erde treffen würde, vielleicht ... eine Schneekugel, so groß wie ein Berg, mit einer Fallgeschwindigkeit von mehreren Dutzend Kilometern pro Sekunde sein. Das würde keinesfalls verhindern, dass eine sehr starke Schockwelle entsteht, was mit starkem Erwärmen der Luft in der Einfallphase und besonders nach der Reflexion verbunden ist, wenn die gesamte kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird. Das Objekt selbst hat keine Konsistenz, aber das Schädliche daran ist seine Energie, was zu Überdruck und thermischem Schock führt. Beim Eindringen in die dichte Atmosphäre erzeugt es seine Schockwelle. Wenn der Aufprall mit der Luft stark genug ist, ist die Berührung des Kometen mit der Atmosphäre vergleichbar mit einer Explosion. Nach den Schäden, die durch diese Schockwelle in Tunguska verursacht wurden, könnte das, was folgte, mit einer Hagelregen verglichen werden.

Ende dieses apokalyptischen Einschubs.

Die Saturnringe scheinen das Beispiel für „vollständig entspannte“ Unter-systeme zu sein.

...Andererseits ist das Unter-system Neptun-Pluto, sehr resonant (Verhältnis der Perioden sehr nahe an 3/2), eine dissipative Struktur.

...Das Sonnensystem ist also ein zusammengesetztes System mit „entspannten“ Untermengen und anderen, nicht entspannten. Die resonanten Unter-systeme haben dann ihre eigene Stabilität, vergleichbar mit der von Bénard-Zirkulationen oder von Von-Kármán-Strudeln.
...Persönlich glaube ich, dass das Sonnensystem eine allgemeine Tendenz zu einem maximalen Entspannungs-zustand aufweisen würde, in dem alle Elemente den goldenen Regeln folgen würden, global (Planeten) oder lokal (Satelliten von Saturn und Jupiter). Und Souriau fügt hinzu, dass diese Vermutung durch numerische Simulationen bestätigt werden müsste, die wir durchführen werden.

Hier kommt eine Idee meiner Frau Claire ins Spiel, die das Problem des Sonnensystems schon lange fasziniert und sagt:

• Wenn man im Sonnensystem entspannte Untermengen findet, die der goldenen Regel folgen und andere resonante, vergleichbar mit dissipativen Unter-systemen, dann bedeutet das, dass eine Störung von unbekannter Ursache stattgefunden hat, denn andernfalls wäre das Sonnensystem in einem fast entspannten Zustand, in dem es nicht so viele Anomalien gäbe, wie zum Beispiel:

• Die Anwesenheit der Erde auf einer „weniger resonanten“ Bahn

• Die Existenz einer Asteroidenzone zwischen Mars und Jupiter

• Die relativ große Exzentrizität der Bahn von Merkur.

• Das fast fehlende Vorhandensein von Ringen um Jupiter, während Saturn und Uranus welche besitzen.

• Die Existenz eines metallischen Kerns in der Erde und eine starke tektonische Aktivität.

• Die Neigung der Bahn von Pluto (18°) und die Achsenneigung von Uranus (nahe 90°).

• Die starken Abweichungen bestimmter Satelliten von Saturn und Jupiter von der goldenen Regel.

...Das Sonnensystem könnte also zuvor eine „beruhigtere“ Situation durchlaufen haben, die durch ein wichtiges Ereignis gestört wurde. Genauer gesagt glaubt Claire, dass die Störung im jungen Sonnensystem stattfand, während die Sterne „im Prozess der Beruhigung“ waren (Tendenz zur Kreisform ihrer Bahnen, Entstehung der Ekliptiksebene), und dass einige Elemente die lokalen Spuren des Phänomens (die Anomalien) bewahrt haben.

...Vor einigen Jahren traf ein Komet, der von Shoemaker-Levy, Jupiter. Wichtig war, dass vor dem Aufprall, aufgezeichnet durch einen Satelliten (es hatte auf der Rückseite des Himmelskörpers stattgefunden)...