Planeta

Osiem znanych planet Układu Słonecznego zgodnie z definicją IAU :

Planety ziemskie

Merkury , Wenus , Ziemia i Mars

Planety- olbrzymy

Jowisz i Saturn ( giganty gazowe )

Uran i Neptun ( olbrzymy lodowe )

Pokazane w kolejności od Słońca i w prawdziwych kolorach . Rozmiary nie są zgodne ze skalą.

Planeta to duże, zaokrąglone ciało astronomiczne , które nie jest ani gwiazdą , ani jej pozostałością . Najlepszą dostępną teorią powstawania planet jest hipoteza mgławicowa , która zakłada, że obłok międzygwiazdowy zapada się z mgławicy , tworząc młodą protogwiazdę krążącą wokół dysku protoplanetarnego . Planety rosną na tym dysku w wyniku stopniowej akumulacji materiału napędzanej grawitacją, w procesie zwanym akrecją . Układ Słoneczny ma co najmniej osiem planet: planety ziemskie Merkury , Wenus , Ziemia i Mars oraz gigantyczne planety Jowisz , Saturn , Uran i Neptun . Każda z tych planet obraca się wokół osi nachylonej względem bieguna orbity . Wszystkie planety Układu Słonecznego, z wyjątkiem Merkurego , posiadają znaczną atmosferę , a niektóre mają wspólne cechy, takie jak czapy lodowe , pory roku , wulkanizm , huragany , tektonika , a nawet hydrologia . Oprócz Wenus i Marsa planety Układu Słonecznego wytwarzają pola magnetyczne , a wszystkie z wyjątkiem Wenus i Merkurego mają naturalne satelity . Na planetach olbrzymach znajdują się pierścienie planetarne , z których najważniejszym jest Saturn .

Słowo planeta prawdopodobnie pochodzi od greckiego słowa planḗtai , oznaczającego „wędrowca”. W starożytności słowo to odnosiło się do Słońca , Księżyca i pięciu widocznych gołym okiem punktów świetlnych poruszających się na tle gwiazd – a mianowicie Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza i Saturna. W przeszłości planety były powiązane z religią: wiele kultur utożsamiało ciała niebieskie z bogami, a te powiązania z mitologią i folklorem utrzymują się w schematach nadawania nazw nowo odkrytym ciałom Układu Słonecznego. Sama Ziemia została uznana za planetę, kiedy heliocentryzm wyparł geocentryzm w XVI i XVII wieku.

Wraz z rozwojem teleskopu znaczenie planety rozszerzyło się o obiekty widoczne jedynie przy pomocy teleskopu: lodowe olbrzymy Uran i Neptun; Ceres i inne ciała uznane później za część pasa asteroid ; oraz Pluton , który później okazał się największym członkiem zbioru ciał lodowych znanych jako Pas Kuipera . Odkrycie innych dużych obiektów w Pasie Kuipera, zwłaszcza Eris , wywołało debatę na temat dokładnej definicji planety. The Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU) przyjęła standard, według którego kwalifikują się cztery obiekty ziemskie i cztery olbrzymy, umieszczając Ceres, Plutona i Eris w kategorii planet karłowatych , chociaż wielu planetologów nadal stosuje termin planeta w szerszym zakresie.

Dalszy postęp w astronomii doprowadził do odkrycia ponad pięciu tysięcy planet poza Układem Słonecznym, zwanych egzoplanetami . Należą do nich gorące Jowisze — gigantyczne planety krążące blisko swoich gwiazd macierzystych — takie jak 51 Pegasi b , superziemie, takie jak Gliese 581c , których masy mieszczą się w przedziale od masy Ziemi do Neptuna; i planety mniejsze od Ziemi, takie jak Kepler-20e . Odkryto, że w zamieszkałych strefach swoich gwiazd krąży wiele egzoplanet , ale Ziemia pozostaje jedyną planetą, na której istnieje życie .

Historia

Ilustracja z 1660 r. Przedstawiająca model geocentryczny Klaudiusza Ptolemeusza

Idea planet ewoluowała na przestrzeni swojej historii, od boskich świateł starożytności po ziemskie obiekty epoki nauki. Koncepcja została rozszerzona i obejmuje światy nie tylko Układu Słonecznego, ale także wielu innych układów pozasłonecznych. Konsensusowa definicja tego, co zalicza się do planety i innych obiektów krążących wokół Słońca, zmieniała się kilkakrotnie, wcześniej obejmując asteroidy , księżyce i planety karłowate, takie jak Pluton , i nadal istnieją pewne rozbieżności.

Pięć klasycznych planet Układu Słonecznego , widocznych gołym okiem, jest znanych od czasów starożytnych i wywarło znaczący wpływ na mitologię , kosmologię religijną i starożytną astronomię . W starożytności astronomowie zauważyli, że pewne światła poruszają się po niebie, w przeciwieństwie do „ gwiazd stałych ”, które utrzymują stałą względną pozycję na niebie. Starożytni Grecy nazywali te światła πλάνητες ἀστέρες ( planētes asteres „wędrujące gwiazdy”) lub po prostu πλανῆται ( planētai , „wędrowcy”), od którego pochodzi dzisiejsze słowo „planeta”. W starożytnej Grecji , Chinach , Babilonie i we wszystkich cywilizacjach przednowożytnych niemal powszechnie wierzono, że Ziemia jest centrum Wszechświata i że wszystkie „planety” krążą wokół Ziemi. Powodem takiego poglądu było to, że gwiazdy i planety zdawały się codziennie kręcić wokół Ziemi oraz pozornie zdrowy rozsądek przekonanie, że Ziemia jest solidna i stabilna oraz że nie porusza się, lecz znajduje się w spoczynku.

Babilon

Pierwszą cywilizacją znaną z funkcjonalnej teorii planet byli Babilończycy , którzy żyli w Mezopotamii w pierwszym i drugim tysiącleciu p.n.e. Najstarszym zachowanym planetarnym tekstem astronomicznym jest babilońska tablica Wenus z Ammisaduqa , kopia listy obserwacji ruchów planety Wenus z VII wieku p.n.e., która prawdopodobnie pochodzi z drugiego tysiąclecia p.n.e. MUL.APIN to para pism klinowych tablice z VII wieku p.n.e. przedstawiające ruchy Słońca, Księżyca i planet w ciągu roku. Późnobabilońska astronomia jest początkiem zachodniej astronomii i wszelkich zachodnich wysiłków w naukach ścisłych . Enuma anu enlil , napisana w okresie neoasyryjskim w VII wieku p.n.e., zawiera listę wróżb i ich związków z różnymi zjawiskami niebieskimi, w tym z ruchami planet. Wenus , Merkury i planety zewnętrzne Mars , Jowisz i Saturn zostały zidentyfikowane przez astronomów babilońskich . Pozostaną one jedynymi znanymi planetami aż do wynalezienia teleskopu we wczesnych czasach nowożytnych.

Astronomia grecko-rzymska

Starożytni Grecy początkowo nie przywiązywali do planet tak dużej wagi jak Babilończycy. Wydaje się, że pitagorejczycy w VI i V wieku p.n.e. rozwinęli własną, niezależną teorię planetarną , która obejmowała Ziemię, Słońce, Księżyc i planety krążące wokół „Centralnego Ognia” w centrum Wszechświata. Mówi się, że Pitagoras lub Parmenides jako pierwsi zidentyfikowali gwiazdę wieczorną ( Hesperos ) i gwiazdę poranną ( Fosforos ) jako jedno i to samo ( Afrodyta , grecki odpowiednik łacińskiej Wenus ), choć było to od dawna znane w Mezopotamii. W III wieku p.n.e. Arystarch z Samos zaproponował system heliocentryczny , zgodnie z którym Ziemia i planety krążą wokół Słońca. System geocentryczny pozostał dominujący aż do rewolucji naukowej .

Już w I wieku p.n.e., w okresie hellenistycznym , Grecy zaczęli opracowywać własne matematyczne schematy przewidywania położenia planet. Schematy te, oparte raczej na geometrii niż na arytmetyce Babilończyków, ostatecznie przyćmiły teorie Babilończyków pod względem złożoności i wszechstronności oraz wyjaśniały większość ruchów astronomicznych obserwowanych z Ziemi gołym okiem. Teorie te osiągnęły swój najpełniejszy wyraz w Almagestie napisanym przez Ptolemeusza w II wieku n.e. Dominacja modelu Ptolemeusza była tak całkowita, że wyparł on wszystkie poprzednie prace z zakresu astronomii i przez 13 wieków pozostał ostatecznym tekstem astronomicznym w świecie zachodnim. Grekom i Rzymianom było siedem znanych planet, a każda z nich przypuszczalnie krążyła wokół Ziemi zgodnie ze złożonymi prawami określonymi przez Ptolemeusza. Były to, w rosnącej kolejności od Ziemi (w kolejności Ptolemeusza i używając współczesnych nazw): Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz i Saturn.

Średniowieczna astronomia

Po upadku zachodniego imperium rzymskiego astronomia w Indiach i średniowiecznym świecie islamskim rozwinęła się dalej. W 499 roku n.e. indyjski astronom Aryabhata zaproponował model planety, który wyraźnie uwzględniał obrót Ziemi wokół własnej osi, co wyjaśnia jako przyczynę pozornego ruchu gwiazd na zachód. Wysunął także teorię, że orbity planet są eliptyczne . Zwolennicy Aryabhaty byli szczególnie silni w południowych Indiach , gdzie przestrzegano m.in. jego zasad dobowego obrotu Ziemi i na nich opierano szereg prac wtórnych.

Astronomia złotego wieku islamu miała miejsce głównie na Bliskim Wschodzie , w Azji Środkowej , Al-Andalus i Afryce Północnej , a później na Dalekim Wschodzie i w Indiach. Astronomowie ci, podobnie jak polityk Ibn al-Haytham , ogólnie akceptowali geocentryzm, chociaż kwestionowali system epicyklów Ptolemeusza i poszukiwali alternatyw. Astronom z X wieku Abu Sa'id al-Sijzi przyznał, że Ziemia obraca się wokół własnej osi. W XI wieku tranzyt Wenus zauważył Awicenna . Jego współczesny Al-Biruni opracował metodę określania promienia Ziemi za pomocą trygonometrii , która w przeciwieństwie do starszej metody Eratostenesa wymagała jedynie obserwacji jednej góry.

Rewolucja naukowa i nowe planety

Wraz z nadejściem rewolucji naukowej i heliocentrycznym modelem Kopernika , Galileusza i Keplera , użycie terminu „planeta” zmieniło się z czegoś, co porusza się po niebie względem gwiazdy stałej , na ciało krążące bezpośrednio wokół Słońca (główne planeta) lub pośrednio (planeta drugorzędna lub satelitarna). W ten sposób Ziemia została dodana do listy planet, a Słońce zostało usunięte. Kopernikańska liczba planet pierwotnych trwała do 1781 r., kiedy William Herschel odkrył Urana .

Kiedy w XVII wieku odkryto cztery satelity Jowisza (księżyce galileuszowe) i pięć Saturna, uważano je za „planety satelitarne” lub „planety drugorzędne” krążące wokół planet głównych, chociaż w następnych dziesięcioleciach miały zostać uznane za zwane w skrócie „satelitami”. Aż do około lat dwudziestych XX wieku naukowcy na ogół uważali satelity planetarne również za planety, chociaż takie określenie nie było powszechne wśród osób niebędących naukowcami.

W pierwszej dekadzie XIX wieku odkryto cztery nowe planety: Ceres (w 1801 r.), Pallas (w 1802 r.), Juno (w 1804 r.) i Westa (w 1807 r.). Wkrótce stało się jasne, że różnią się one od znanych wcześniej planet: dzieliły ten sam ogólny obszar przestrzeni, pomiędzy Marsem i Jowiszem (pas asteroid ), z czasami nakładającymi się orbitami. Był to obszar, na którym spodziewano się tylko jednej planety, a były one znacznie mniejsze niż wszystkie inne planety; w istocie podejrzewano, że mogą to być odłamki większej planety, która uległa rozpadowi. Herschel nazwał je asteroidami (z greckiego „gwiazdopodobne”), ponieważ nawet w największych teleskopach przypominały gwiazdy, bez rozpoznawalnego dysku.

Sytuacja była stabilna przez cztery dekady, ale w połowie lat czterdziestych XIX wieku odkryto kilka dodatkowych asteroid ( Astraea w 1845, Hebe w 1847, Iris w 1847, Flora w 1848, Metis w 1848 i Hygiea w 1849), a wkrótce nowe” planety” były odkrywane co roku. W rezultacie astronomowie zaczęli zestawiać asteroidy ( mniejsze planety ) oddzielnie od głównych planet i przypisywać im numery zamiast abstrakcyjnych symboli planet. , chociaż nadal uważano je za małe planety.

Neptun został odkryty w 1846 roku , a jego położenie zostało przewidziane dzięki jego grawitacyjnemu wpływowi na Urana. Ponieważ wydawało się, że orbita Merkurego została zmieniona w podobny sposób, pod koniec XIX wieku wierzono, że może istnieć inna planeta, jeszcze bliżej Słońca . Jednak rozbieżność między orbitą Merkurego a przewidywaniami dotyczącymi grawitacji Newtona została zamiast tego wyjaśniona ulepszoną teorią grawitacji, ogólną teorią względności Einsteina .

XX wiek

Plutona odkryto w 1930 roku. Po wstępnych obserwacjach, które doprowadziły do przekonania, że jest on większy od Ziemi, obiekt natychmiast uznano za dziewiątą główną planetę. Dalsze monitorowanie wykazało, że ciało było w rzeczywistości znacznie mniejsze: w 1936 roku Ray Lyttleton zasugerował, że Pluton może być uciekającym satelitą Neptuna , a Fred Whipple w 1964 roku zasugerował, że Pluton może być kometą. Odkrycie jego dużego księżyca Charona w 1978 roku wykazało, że Pluton miał zaledwie 0,2% masy Ziemi. Ponieważ była to wciąż znacznie masywniejsza niż jakakolwiek znana asteroida i żadna inna odkryto wówczas obiekty trans-Neptuna , Pluton zachował status planety, oficjalnie tracąc go dopiero w 2006 roku.

W latach pięćdziesiątych Gerard Kuiper opublikował prace na temat pochodzenia asteroid. Odkrył, że asteroidy zazwyczaj nie są kuliste, jak wcześniej sądzono, i że rodziny asteroid są pozostałością po zderzeniach. W ten sposób rozróżnił największe asteroidy jako „prawdziwe planety” od mniejszych jako fragmenty kolizyjne. Od lat sześćdziesiątych XX wieku termin „mniejsza planeta” został w większości zastąpiony terminem „asteroida”, a odniesienia do asteroid jako planet w literaturze stały się rzadsze, z wyjątkiem trzech największych, które wyewoluowały geologicznie: Ceres i rzadziej Pallas i Westa .

Początek eksploracji Układu Słonecznego za pomocą sond kosmicznych w latach sześćdziesiątych XX wieku wywołał ponowne zainteresowanie naukami planetarnymi. Mniej więcej w tym czasie nastąpił rozłam w definicjach dotyczących satelitów: planetolodzy zaczęli na nowo postrzegać duże księżyce jako również planety, ale astronomowie, którzy nie byli planetologami, na ogół tego nie robili.

W 1992 roku astronomowie Aleksander Wolszczan i Dale Frail ogłosili odkrycie planet wokół pulsara PSR B1257+12 . Odkrycie to jest powszechnie uważane za pierwsze ostateczne odkrycie układu planetarnego wokół innej gwiazdy. Następnie, 6 października 1995 r., Michel Mayor i Didier Queloz z Obserwatorium Genewskiego ogłosili pierwsze ostateczne odkrycie egzoplanety krążącej wokół zwykłej gwiazdy ciągu głównego ( 51 Pegasi ).

Odkrycie planet pozasłonecznych doprowadziło do kolejnej niejasności w definiowaniu planety: punktu, w którym planeta staje się gwiazdą. Wiele znanych planet pozasłonecznych ma masę wielokrotnie większą od Jowisza i jest zbliżona do masy obiektów gwiazdowych zwanych brązowymi karłami . Brązowe karły są powszechnie uważane za gwiazdy ze względu na ich teoretyczną zdolność do topienia deuteru , cięższego izotopu wodoru . Chociaż obiekty o masie ponad 75 razy większej od Jowisza łączą prosty wodór, obiekty o masach 13 Jowisza mogą stopić deuter. Deuter jest dość rzadki i stanowi mniej niż 0,0026% wodoru w galaktyce, a większość brązowych karłów zaprzestałaby syntezy deuteru na długo przed ich odkryciem, co czyni je praktycznie nie do odróżnienia od supermasywnych planet.

21. Wiek

Wraz z odkryciem w drugiej połowie XX wieku większej liczby obiektów w Układzie Słonecznym i dużych obiektów wokół innych gwiazd, pojawiły się spory dotyczące tego, co powinno stanowić planetę. Szczególne różnice zdań dotyczyły tego , czy obiekt należy uważać za planetę, jeśli stanowi część odrębnej populacji, takiej jak pas , lub czy jest wystarczająco duży, aby wytworzyć energię w wyniku termojądrowej syntezy deuteru . Sprawę jeszcze bardziej komplikuje fakt, że ciała zbyt małe, aby wytwarzać energię w wyniku stopienia deuteru, mogą powstawać w chmurze gazu zapadać się podobnie jak gwiazdy i brązowe karły, aż do masy Jowisza: w związku z tym nie było zgody co do tego, czy należy brać pod uwagę sposób powstania ciała.

Coraz większa liczba astronomów opowiadała się za odtajnieniem Plutona jako planety, ponieważ w latach 90. i na początku XXI wieku w tym samym regionie Układu Słonecznego (pas Kuipera ) odkryto wiele podobnych obiektów zbliżających się do jego rozmiarów. Stwierdzono, że Pluton to tylko jedno małe ciało na tysiące populacji. Często odnosili się do degradacji asteroid jako precedensu, chociaż robiono to w oparciu o różnice geofizyczne w stosunku do planet, a nie ich położenie w pasie. Niektóre z większych obiektów trans-Neptuna , takie jak Quaoar , Sedna , Eris i Haumea zostały ogłoszone w prasie popularnej dziesiątą planetą . Ogłoszenie Eris w 2005 roku, obiektu o 27% masywniejszego od Plutona, dało impuls do oficjalnej definicji planety, ponieważ uznanie Plutona za planetę logicznie wymagałoby, aby Eris była również uważana za planetę. Ponieważ obowiązywały różne procedury nadawania nazw planetom i obiektom niebędącym planetami, stworzyło to pilną sytuację, ponieważ zgodnie z przepisami nie można było nazwać Eris bez określenia, czym jest planeta. W tamtym czasie sądzono również, że rozmiar wymagany, aby obiekt transneptunowy stał się okrągły, był mniej więcej taki sam, jak rozmiar wymagany w przypadku księżyców planet-olbrzymów (średnica około 400 km), co sugerowałoby około 200 okrągłe obiekty w Pasie Kuipera i tysiące innych poza nim. Wielu astronomów argumentowało, że opinia publiczna nie zaakceptowałaby definicji tworzącej dużą liczbę planet.

Aby potwierdzić problem, IAU przystąpiła do stworzenia definicji planety i stworzyła ją w sierpniu 2006 roku. Definicja spadła do ośmiu znacznie większych ciał, które oczyściły swoją orbitę (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun) i powstała nowa klasa planet karłowatych , początkowo zawierająca trzy obiekty (Ceres, Pluton i Eris).

Definicja ta nie została powszechnie stosowana ani akceptowana. W geologii planet ciała niebieskie oceniano i definiowano jako planety na podstawie cech geofizycznych . Planetolodzy bardziej interesują się geologią planet niż dynamiką, dlatego klasyfikują planety na podstawie ich właściwości geologicznych. Ciało niebieskie może uzyskać dynamiczną (planetarną) geologię przy masie w przybliżeniu wymaganej, aby jego płaszcz stał się plastyczny pod własnym ciężarem. Prowadzi to do stanu równowagi hydrostatycznej gdzie ciało uzyskuje stabilny, okrągły kształt, który według definicji geofizycznych jest cechą charakterystyczną planety. Na przykład:

ciało o masie podgwiazdowej, które nigdy nie przeszło fuzji jądrowej i ma wystarczającą grawitację, aby być okrągłe ze względu na równowagę hydrostatyczną, niezależnie od parametrów orbity.

W Układzie Słonecznym masa ta jest na ogół mniejsza niż masa wymagana, aby ciało opuściło swoją orbitę, w związku z czym niektóre obiekty uważane za „planety” zgodnie z definicjami geofizycznymi nie są uważane za takie zgodnie z definicją IAU, takie jak Ceres i Pluton . Zwolennicy takich definicji często argumentują, że lokalizacja nie powinna mieć znaczenia, a planetowość powinna być definiowana na podstawie nieodłącznych właściwości obiektu. Planety karłowate zaproponowano jako kategorię małych planet (w przeciwieństwie do planetoid jako obiektów podplanetarnych), a geolodzy planetarni nadal traktują je jako planety pomimo definicji IAU.

Największe znane obiekty transneptunowe wraz z ich księżycami; dla porównania dodano Ziemię i Księżyc. Wszystkie zdjęcia są impresjami artysty, z wyjątkiem układów Plutona i Ziemi.

Liczba planet karłowatych nawet wśród znanych obiektów nie jest pewna. W 2019 r. Grundy i in. argumentował, opierając się na małych gęstościach niektórych średniej wielkości obiektów transneptunowych, że graniczny rozmiar wymagany, aby obiekt transneptunowy osiągnął równowagę, był w rzeczywistości znacznie większy niż w przypadku lodowych księżyców planet-olbrzymów i wynosił około 900 km średnica. Istnieje ogólna zgoda co do Ceres w pasie asteroid i ośmiu trans-Neptunian, które prawdopodobnie przekraczają ten próg: Quaoar, Sedna, Orcus , Pluton, Haumea , Eris, Makemake i Gonggong . Geolodzy planetarni mogą zaliczyć dwadzieścia znanych księżyców o masach planetarnych do „planet satelitarnych”, w tym Księżyc Ziemi i Charon Plutona , podobnie jak wczesni współcześni astronomowie. Niektórzy idą jeszcze dalej i zaliczają do planet stosunkowo duże, powstałe w wyniku ewolucji geologicznej ciała, które jednak dzisiaj nie są zbyt okrągłe, takie jak Pallas i Westa, lub ciała zaokrąglone, które zostały całkowicie zniszczone przez uderzenia i ponownie narosły, jak Hygiea.

Definicja IAU z 2006 r. stwarza pewne wyzwania dla egzoplanet , ponieważ język jest specyficzny dla Układu Słonecznego, a kryteria okrągłości i prześwitu strefy orbitalnej nie są obecnie obserwowalne w przypadku egzoplanet. Nie ma oficjalnej definicji egzoplanet, ale grupa robocza IAU zajmująca się tym tematem przyjęła w 2018 r. tymczasowe oświadczenie.

Astronom Jean-Luc Margot zaproponował matematyczne kryterium określające, czy obiekt może oczyścić swoją orbitę w czasie życia swojej gwiazdy macierzystej, w oparciu o masę planety, jej półoś wielką i masę gwiazdy macierzystej. Formuła daje wartość zwaną $π$ , która jest większa niż 1 dla planet. Osiem znanych planet i wszystkie znane egzoplanety mają $π$ powyżej 100, podczas gdy Ceres, Pluton i Eris mają wartości $π$ wynoszące 0,1 lub mniej. Obiekty z $π$ oczekuje się, że wartości 1 lub więcej będą w przybliżeniu kuliste, więc obiekty spełniające wymagania dotyczące prześwitu w strefie orbitalnej wokół gwiazd podobnych do Słońca będą również spełniać wymagania dotyczące okrągłości.

Definicja i pojęcia pokrewne

Diagram Eulera przedstawiający koncepcję Komitetu Wykonawczego IAU dotyczącą typów ciał w Układzie Słonecznym

Na spotkaniu Zgromadzenia Ogólnego IAU w 2006 roku, po wielu debatach i jednej nieudanej propozycji, w rezolucji, za którą głosowała zdecydowana większość pozostałych na spotkaniu, przyjęto następującą definicję, odnosząc się w szczególności do kwestii dolnych granic dla światła niebieskiego obiekt, który należy zdefiniować jako planetę. Rezolucja z 2006 roku definiuje planety w Układzie Słonecznym w następujący sposób:

„Planeta” [1] to ciało niebieskie znajdujące się w Układzie Słonecznym, które (a) znajduje się na orbicie wokół Słońca, (b) ma masę wystarczającą do własnej grawitacji, aby pokonać siły ciała sztywnego i przyjąć równowagę hydrostatyczną ( prawie okrągły) kształt i (c) oczyścił otoczenie wokół swojej orbity.

[1] Osiem planet to: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun.

Zgodnie z tą definicją uważa się, że Układ Słoneczny ma osiem planet. Ciała, które spełniają dwa pierwsze warunki, ale nie spełniają trzeciego, są klasyfikowane jako planety karłowate , pod warunkiem, że nie są naturalnymi satelitami innych planet. Pierwotnie komitet IAU zaproponował definicję, która obejmowałaby większą liczbę planet, ponieważ nie uwzględniała (c) jako kryterium. Po wielu dyskusjach w drodze głosowania zdecydowano, że ciała te należy zamiast tego klasyfikować jako planety karłowate.

Definicja ta opiera się na współczesnych teoriach powstawania planet, w których zarodki planet początkowo oczyszczają swoje orbitalne sąsiedztwo z innych mniejszych obiektów. Jak opisano poniżej, planety powstają w wyniku wspólnej akrecji materiału w dysku materii otaczającym protogwiazdę . W wyniku tego procesu powstaje zbiór stosunkowo znacznych obiektów, z których każdy albo „zmiótł”, albo rozproszył większość materiału krążącego w pobliżu. Obiekty te nie zderzają się ze sobą, ponieważ są zbyt daleko od siebie, czasami w rezonansie orbitalnym .

Egzoplaneta

Definicja IAU z 2006 r. stwarza pewne wyzwania dla egzoplanet, ponieważ język jest specyficzny dla Układu Słonecznego, a kryteria okrągłości i prześwitu strefy orbitalnej nie są obecnie obserwowalne w przypadku egzoplanet. Grupa robocza IAU ds. planet pozasłonecznych (WGESP) wydała roboczą definicję w 2001 r. i zmieniła ją w 2003 r. W 2018 r. definicja ta została ponownie oceniona i zaktualizowana w miarę wzrostu wiedzy o egzoplanetach. Obecna oficjalna robocza definicja egzoplanety jest następująca:

Obiekty o masach rzeczywistych poniżej masy granicznej dla termojądrowej syntezy deuteru (obecnie obliczanej na 13 mas Jowisza dla obiektów o metaliczności słonecznej), które krążą wokół gwiazd, brązowych karłów lub pozostałości gwiazd i których stosunek mas do obiektu centralnego znajduje się poniżej L4 / Niestabilność L5 (M/M _centralna < 2/(25+ $\sqrt 621$ ) to „planety” (niezależnie od tego, jak powstały). Minimalna masa/rozmiar wymagany, aby obiekt pozasłoneczny mógł zostać uznany za planetę, powinien być taki sam, jak używany w naszym Układzie Słonecznym.

Obiekty podgwiazdowe o masach rzeczywistych przekraczających masę graniczną dla termojądrowej syntezy deuteru to „brązowe karły”, niezależnie od tego, jak powstały i gdzie się znajdują.

Swobodnie unoszące się obiekty w młodych gromadach gwiazd o masach poniżej masy granicznej dla termojądrowej syntezy deuteru nie są „planetami”, ale „brązowymi karłami” (czy jakkolwiek, najbardziej odpowiednia nazwa).

IAU zauważyła, że można oczekiwać, że definicja ta będzie ewoluować w miarę postępu wiedzy. W artykule przeglądowym z 2022 r. omawiającym historię i uzasadnienie tej definicji zasugerowano, że w klauzuli 3 należy skreślić słowa „w młodych gromadach gwiazd”, ponieważ takie obiekty znaleziono już gdzie indziej, oraz że termin „podbrązowe karły” powinien zostać usunięty zastąpione przez bardziej aktualne „swobodnie unoszące się obiekty o masie planetarnej”.

Obiekt o masie planetarnej

Księżyce o masach planetarnych w skali w porównaniu z Merkurym, Wenus, Ziemią, Marsem i Plutonem. Uwzględniono Borderline Proteus i Nereid (mniej więcej tego samego rozmiaru co okrągły Mimas). Nieobrazowa dysnomia (pośrednia wielkość między Tetydą a Enceladusem) nie jest pokazana.

Geolodzy często odrzucają definicję IAU, wolą uważać okrągłe księżyce i planety karłowate również za planety. Niektórzy naukowcy, którzy akceptują definicję „planety” IAU, używają innych terminów na określenie ciał spełniających definicje planet geofizycznych, takich jak „świat”. Termin „obiekt o masie planetarnej” był również używany w odniesieniu do niejednoznacznych sytuacji dotyczących egzoplanet, takich jak obiekty o masie typowej dla planety, które swobodnie unoszą się lub krążą wokół brązowego karła zamiast gwiazdy.

Mitologia i nazewnictwo

Nazewnictwo planet różni się w przypadku planet Układu Słonecznego i egzoplanet (planet innych układów planetarnych ). Te ostatnie są powszechnie nazywane na cześć swojej gwiazdy macierzystej i kolejności ich odkrywania w układzie planetarnym, np. Proxima Centauri b .

Nazwy planet Układu Słonecznego ( innych niż Ziemia ) w języku angielskim wywodzą się z praktyk nazewniczych rozwijanych kolejno przez starożytnych Babilończyków , Greków i Rzymian . Praktyka zaszczepiania imion bogów na planetach została niemal na pewno zapożyczona od Babilończyków przez starożytnych Greków, a później od Greków przez Rzymian. Babilończycy nazwali Wenus na cześć sumeryjskiej bogini miłości o akadyjskim imieniu Isztar ; Mars na cześć ich boga wojny, Nergala ; Merkury po ich bogu mądrości Nabu ; i Jowisz według ich głównego boga, Marduka . Istnieje zbyt wiele zgodności między greckimi i babilońskimi konwencjami nazewnictwa, aby powstały one oddzielnie. Biorąc pod uwagę różnice w mitologii, korespondencja nie była idealna. Na przykład babiloński Nergal był bogiem wojny i dlatego Grecy utożsamiali go z Aresem. W przeciwieństwie do Aresa, Nergal był także bogiem zarazy i władcą podziemi.

W starożytnej Grecji dwaj wielcy luminarze, Słońce i Księżyc, nazywani byli Helios i Selene , dwa starożytne bóstwa Titanica ; najwolniejsza planeta, Saturn, nazywała się Phainon , jaśniejąca; po którym następuje Faeton , Jowisz, „jasny”; czerwona planeta, Mars, była znana jako Pyroeis , „ognisty”; najjaśniejsza, Wenus, znana była jako Fosfor , czyli niosący światło; a przelotna ostatnia planeta, Merkury, została nazwana Stilbon , błyszczyk. Grecy przypisywali każdą planetę do jednego ze swojego panteonu bogów, Olimpijczyków i wcześniejszych Tytanów:

Helios i Selene były imionami obu planet i bogów, obaj byli Tytanami (później zastąpionymi przez olimpijczyków Apolla i Artemidę );
Phainon był poświęcony Kronosowi , Tytanowi, który był ojcem Olimpijczyków;
Faeton był poświęcony Zeusowi , synowi Kronosa, który obalił go jako króla;
Pyroeis został oddany Aresowi , synowi Zeusa i bogowi wojny;
Fosforem rządziła Afrodyta , bogini miłości; I
Stilbonem, charakteryzującym się szybkim ruchem, rządził Hermes , posłaniec bogów oraz bóg nauki i dowcipu.

Greccy bogowie Olimpu , od których pochodzą rzymskie nazwy planet Układu Słonecznego

Chociaż współcześni Grecy nadal używają swoich starożytnych nazw planet, inne języki europejskie, pod wpływem Cesarstwa Rzymskiego , a później Kościoła katolickiego , używają raczej nazw rzymskich (łacińskich) niż greckich. Rzymianie odziedziczyli mitologię praindoeuropejską, podobnie jak Grecy, i dzielili z nimi wspólny panteon pod różnymi nazwami, ale Rzymianom brakowało bogatych tradycji narracyjnych, które grecka kultura poetycka dała swoim bogom . W późniejszym okresie Republiki Rzymskiej , pisarze rzymscy zapożyczyli większość greckich narracji i zastosowali je w swoim panteonie, do tego stopnia, że stali się praktycznie nie do odróżnienia. Kiedy Rzymianie studiowali astronomię grecką, nadali planetom imiona własnych bogów: Merkuriusz (od Hermesa), Wenus (Afrodyta), Mars (Ares), Iuppiter (Zeus) i Saturnus (Kronus). Niektórzy Rzymianie, kierując się wierzeniami prawdopodobnie wywodzącymi się z Mezopotamii , ale rozwiniętymi w hellenistycznym Egipcie , wierzył, że siedmiu bogów, od których nazwano planety, co godzinę zmieniało się, dbając o sprawy na Ziemi. Kolejność przesunięć była następująca: Saturn, Jowisz, Mars, Słońce, Wenus, Merkury, Księżyc (od najdalszej do najbliższej planety). Dlatego pierwszy dzień rozpoczął Saturn (1. godzina), drugi dzień Słońce (25. godzina), następnie Księżyc (49. godzina), Mars, Merkury, Jowisz i Wenus. Ponieważ każdy dzień został nazwany przez boga, który go rozpoczął, taki był porządek dni tygodnia w kalendarzu rzymskim . W języku angielskim, w sobotę , niedzielę i poniedziałek są prostymi tłumaczeniami tych rzymskich imion. Pozostałe dni zostały przemianowane na cześć Tīw (wtorek), Wōden (środa), Þunor (czwartek) i Frīġ (piątek), anglosaskich bogów uważanych za podobnych lub równoważnych odpowiednio Marsowi, Merkuremu, Jowiszowi i Wenus.

Nazwa Ziemi w języku angielskim nie wywodzi się z mitologii grecko-rzymskiej. Ponieważ została powszechnie uznana za planetę dopiero w XVII wieku, nie ma tradycji nadawania jej imienia boga. (To samo dotyczy Słońca i Księżyca, przynajmniej w języku angielskim, chociaż nie są one już powszechnie uważane za planety.) Nazwa pochodzi od staroangielskiego słowa eorþe , które oznaczało „ziemię” i „brud”. jak i sam świat. Podobnie jak jego odpowiedniki w innych językach germańskich , ostatecznie wywodzi się od proto-germańskiego słowa erþō , jak widać na angielskiej ziemi , niemieckim Erde , holenderskim aarde i skandynawskim jordzie . W wielu językach romańskich zachowało się stare rzymskie słowo terra (lub jego odmiana), które było używane w znaczeniu „suchego lądu” w przeciwieństwie do „morza”. Języki nieromańskie używają własnych rodzimych słów. Grecy zachowują swoją pierwotną nazwę Γή (Ge) .

Kultury pozaeuropejskie używają innych systemów nazewnictwa planet. Indie stosują system oparty na Navagraha , który obejmuje siedem tradycyjnych planet oraz wznoszące się i zstępujące węzły księżycowe Rahu i Ketu . Planety to Surya „Słońce”, Chandra „Księżyc”, Budha dla Merkurego, Shukra („jasny”) dla Wenus, Mangala (bóg wojny) dla Marsa, Bṛhaspati (radny bogów) dla Jowisza i Shani (symbol czasu) dla Saturna.

Rodzime perskie nazwy większości planet opierają się na identyfikacji bogów mezopotamskich z bogami irańskimi, analogicznie do nazw greckich i łacińskich. Merkury to Tir (تیر) dla zachodniego irańskiego boga Tīriya (patrona uczonych w Piśmie), analogicznie do Nabu; Wenus to Nāhid (ناهید) dla Anahity ; Mars to Bahrām (بهرام) dla Verethragna ; a Jowisz to Hormoz (هرمز) dla Ahury Mazdy . Perska nazwa Saturna, Keyvān (کیوان), jest zapożyczeniem z języka akadyjskiego kajamānu , co oznacza „trwały, stały”.

水金火木 Chiny i kraje Azji Wschodniej historycznie podlegające chińskim wpływom kulturowym (takie jak Japonia, Korea i Wietnam ) używają systemu nazewnictwa opartego na pięciu chińskich elementach : wodzie (Merkury <a i=11>水星 „gwiazda wody”), metalu (Wenus <a i=15>金星 „) metalowa gwiazda”), ogień (Mars <a i=19>火星 „ognista gwiazda”), drewno (Jowisz <a i=23>木星 „drewniana gwiazda”) i ziemia (Saturn 土天海冥 „Gwiazda Ziemia”). Imiona Urana ( <a i=1>天王星 „król nieba”), Neptuna ( <a i=3>海王星 „gwiazda króla morza”) i Plutona ( <a i=5>冥王星 „król świata podziemia”) w języku chińskim, koreańskim i japońskim to kalki oparte na Rola tych bogów w mitologii rzymskiej i greckiej. Chińczycy używają kalek do oznaczania planet karłowatych i wielu asteroid, np. Eris ( 鬩神星 „gwiazda bogini kłótni”), Ceres ( 穀神星 „gwiazda bogini zboża”) i Pallas ( 智神星 „gwiazda bogini mądrości”) .

W tradycyjnej astronomii hebrajskiej siedem tradycyjnych planet ma (w większości) nazwy opisowe - Słońce to חמה Ḥammah , czyli „gorący”, Księżyc to לבנה Levanah , czyli „biały”, Wenus to כוכב נוגה Kokhav Nogah lub „jasna planeta”, Merkury to כוכב Kokhav , czyli „planeta” (ze względu na brak cech wyróżniających), Mars to מאדים Ma'adim , czyli „czerwony”, a Saturn to שבתאי Shabbatai lub „spoczynkowa” (w odniesieniu do jej powolnego ruchu w porównaniu z innymi widocznymi planetami). Nieparzystym jest Jowisz, zwany צדק Tzedeq lub „sprawiedliwość”. W 2009 roku wybrano hebrajskie imiona Urana (אורון Oron , „małe światło”) i Neptuna (רהב Rahab , biblijny potwór morski); wcześniej nazwy „Uran” i „Neptun” były po prostu zapożyczone. Etymologie arabskich nazw planet są mniej poznane. Wśród uczonych panuje przeważnie zgoda co do tego, że Wenus الزهرة ( az-Zuhara , „jasna”), Ziemia الأرض ( al-ʾArḍ , z tego samego rdzenia co eretz ) i Saturn زُحَل ( Zuḥal , „wycofający się”). Istnieje wiele sugerowanych etymologii dla Merkurego عُطَارِد ( ʿUṭārid ), Marsa اَلْمِرِّيخ ( al-Mirrīkh ) i Jowisza المشتري ( al-Muštarī ), ale nie ma zgody wśród uczonych.

Kiedy w XVIII i XIX wieku odkryto kolejne planety, Uran został nazwany na cześć bóstwa greckiego , a Neptun na cześć rzymskiego (odpowiednik Posejdona ). Pierwotnie nazwy asteroid również zaczerpnięto z mitologii – Ceres , Juno i Westa to główne rzymskie boginie, a Pallas to epitet greckiej bogini Ateny – ale w miarę odkrywania coraz większej liczby mitologicznych ograniczeń zarzucono, począwszy od Massalii w 1852 r. Plutonowi nadano klasyczną nazwę, ponieważ w momencie odkrycia był uważany za główną planetę. Po odkryciu większej liczby obiektów poza Neptunem wprowadzono konwencje nazewnictwa w zależności od ich orbit: tym, które znajdują się w rezonansie 2:3 z Neptunem (plutinami), nadano nazwy z mitów o podziemnym świecie, podczas gdy innym nadano nazwy z mitów o stworzeniu. Większość transneptunowych planet karłowatych nosi nazwy bogów i bogiń z innych kultur (np. Quaoar nosi imię boga Tongva ), z wyjątkiem Orcusa i Eris, które kontynuowały schemat rzymski i grecki.

Księżycom (w tym księżycom o masie planetarnej) na ogół nadaje się nazwy powiązane z ich planetą macierzystą. Księżyce Jowisza o masie planetarnej zostały nazwane na cześć czterech kochanków Zeusa (lub innych partnerów seksualnych); te z Saturna zostały nazwane na cześć braci i sióstr Kronosa, Tytanów; te z Urana zostały nazwane na cześć postaci z Szekspira i Papieża (pierwotnie konkretnie z mitologii wróżek, ale zakończyło się to imieniem Mirandy ). Księżyc Neptuna o masie planetarnej, Tryton, został nazwany na cześć syna boga ; Charon, księżyc Plutona o masie planetarnej, został nazwany na cześć przewoźnika zmarłych , który przenosi dusze nowo zmarłych do podziemi (domena Plutona); i jedyny znany księżyc Eris, Dysnomia, został nazwany na cześć jednej z córek Eris, ducha bezprawia .

Symbolika

Najpopularniejsze symbole planet
Słońce	Rtęć	Wenus	Ziemia	Księżyc	Mars	Jowisz	Saturn	Uran lub	Neptun

Pisemne symbole Merkurego, Wenus, Jowisza, Saturna i prawdopodobnie Marsa zostały odnalezione w formach znalezionych w późnych greckich tekstach papirusowych. Symbole Jowisza i Saturna są identyfikowane jako monogramy odpowiednich imion greckich, a symbolem Merkurego jest stylizowany kaduceusz .

Według Annie Scott Dill Maunder , poprzednicy symboli planet byli wykorzystywani w sztuce do reprezentowania bogów związanych z klasycznymi planetami. Planisfera Bianchiniego , odkryta przez Francesco Bianchiniego w XVIII wieku, ale wyprodukowana w II wieku, przedstawia greckie personifikacje bogów planetarnych obciążonych wczesnymi wersjami symboli planetarnych. Merkury ma kaduceusz ; Wenus ma przymocowany do swojego naszyjnika sznurek połączony z innym naszyjnikiem; Mars, włócznia; Jowisz, laska; Saturn, kosa; Słońce , diadem _ z promieniami od niego promieniującymi; i Księżyc, nakrycie głowy z dołączonym półksiężycem. Nowoczesne kształty z krzyżami pojawiły się po raz pierwszy około XVI wieku. Według Maundera dodanie krzyży wydaje się „próbą nadania posmaku chrześcijaństwa symbolom dawnych pogańskich bogów”. Sama Ziemia nie była uważana za planetę klasyczną; jego symbol wywodzi się od przedheliocentrycznego symbolu czterech stron świata .

Kiedy odkryto kolejne planety krążące wokół Słońca, wymyślono dla nich symbole. Najpopularniejszy symbol astronomiczny Urana, ⛢, został wymyślony przez Johanna Gottfrieda Köhlera i miał reprezentować nowo odkrytą metaliczną platynę . Alternatywny symbol ♅ został wymyślony przez Jérôme Lalande i przedstawia kulę ziemską z literą H na górze, dla odkrywcy Urana Herschela. Obecnie ⛢ jest najczęściej używane przez astronomów i ♅ przez astrologów , choć możliwe jest odnalezienie każdego symbolu w innym kontekście. Kilku pierwszym planetoidom w podobny sposób nadano abstrakcyjne symbole, ale w miarę jak ich liczba rosła coraz bardziej, praktyka ta ustała i zastąpiono je numeracją. Symbol Neptuna (♆) reprezentuje trójząb boga . Astronomicznym symbolem Plutona jest monogram PL (♇), chociaż stał się on mniej powszechny od czasu zmiany klasyfikacji Plutona w definicji IAU. Od czasu reklasyfikacji Plutona NASA używa tradycyjnego astrologicznego symbolu Plutona (⯓), kuli planetarnej nad bidentem Plutona .

Niektóre rzadsze symbole planet w Unicode
Ziemia	Westa	Ceres	Pallas	Higiena	Orkus	Pluton lub	Haumea	Quaoar	Makemake	Gonggong	Eris	Sedna

IAU odradza używanie symboli planet we współczesnych artykułach czasopism na rzecz jednoliterowych lub (w celu ujednoznacznienia Merkurego i Marsa) dwuliterowych skrótów głównych planet. Niemniej jednak symbole Słońca i Ziemi są powszechne, ponieważ masa Słońca , masa Ziemi i podobne jednostki są powszechne w astronomii. Inne symbole planet są dziś najczęściej spotykane w astrologii. Astrolodzy zaczęli ponownie wykorzystywać stare symbole astronomiczne dla kilku pierwszych asteroid i nadal wymyślają symbole dla innych obiektów, chociaż większość proponowanych symboli jest używana tylko przez ich autorów. Unikod zawiera kilka stosunkowo standardowych symboli astrologicznych dla niektórych mniejszych planet, w tym planet karłowatych odkrytych w XXI wieku, chociaż wykorzystanie któregokolwiek z nich w astronomii jest rzadkie.

Tworzenie

Wrażenia artystów

Dysk protoplanetarny

Asteroidy zderzające się podczas formowania się planet

Nie wiadomo z całą pewnością, jak zbudowane są planety. Przeważa teoria, że powstają one podczas zapadania się mgławicy w cienki dysk gazu i pyłu. W jądrze tworzy się protogwiazda, otoczona obracającym się dyskiem protoplanetarnym . W wyniku akrecji (proces zderzeń lepkich) cząsteczki pyłu w dysku stale gromadzą masę, tworząc coraz większe ciała. Lokalne skupiska masy zwane planetozymalami formę, a te przyspieszają proces akrecji poprzez przyciąganie dodatkowego materiału poprzez przyciąganie grawitacyjne. Koncentracje te stają się coraz gęstsze, aż zapadną się do wewnątrz pod wpływem grawitacji, tworząc protoplanety . Gdy planeta osiągnie masę nieco większą od masy Marsa, zaczyna gromadzić rozszerzoną atmosferę, znacznie zwiększając tempo wychwytywania planetozymali poprzez opór atmosferyczny . W zależności od historii akrecji ciał stałych i gazu, planeta-gigant , gigant lodowy lub planeta ziemska może spowodować. Uważa się, że regularne satelity Jowisza, Saturna i Urana powstały w podobny sposób; jednakże Tryton został prawdopodobnie schwytany przez Neptuna, a ziemski Księżyc i Charon Plutona mogły powstać w wyniku zderzeń.

Kiedy protogwiazda urosła do takiego stopnia, że zapala się, tworząc gwiazdę , pozostały dysk jest usuwany od wewnątrz na zewnątrz w wyniku fotoparowania , wiatru słonecznego , oporu Poyntinga-Robertsona i innych efektów. Od tego czasu nadal może istnieć wiele protoplanet krążących wokół gwiazdy lub wokół siebie, ale z biegiem czasu wiele z nich zderzy się, tworząc większą, połączoną protoplanetę lub uwalniając materiał, który inne protoplanety będą mogły wchłonąć. Obiekty, które stały się wystarczająco masywne, przechwycą większość materii w swoim sąsiedztwie orbit, stając się planetami. Mogą stać się protoplanetami, które uniknęły kolizji naturalnych satelitów planet w procesie przechwytywania grawitacyjnego lub pozostają w pasach innych obiektów, stając się albo planetami karłowatymi, albo małymi ciałami .

pozostałości supernowej wytwarzający materię tworzącą planety

Energetyczne uderzenia mniejszych planetozymali (a także rozpad radioaktywny ) podgrzeją rosnącą planetę, powodując jej przynajmniej częściowe stopienie. Wnętrze planety zaczyna różnicować się pod względem gęstości, a materiały o większej gęstości opadają w kierunku jądra. Mniejsze planety ziemskie tracą większość swoich atmosfer w wyniku tej akrecji, ale utracone gazy można zastąpić odgazowaniem z płaszcza i późniejszym uderzeniem komet . (Mniejsze planety stracą całą atmosferę, którą zyskają dzięki różnym mechanizmom ucieczki .)

Wraz z odkryciem i obserwacją układów planetarnych wokół gwiazd innych niż Słońce możliwe staje się rozwinięcie, zrewidowanie, a nawet zastąpienie tego opisu. Poziom metaliczności — termin astronomiczny opisujący obfitość pierwiastków chemicznych o liczbie atomowej większej niż 2 ( hel ) — wydaje się określać prawdopodobieństwo, że gwiazda będzie miała planety. Dlatego w populacji gwiazdy I bogatej w metal istnieje większe prawdopodobieństwo posiadania znacznego układu planetarnego niż w przypadku gwiazdy ubogiej w metal z populacji II .

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny, w tym Słońce, planety, planety karłowate i większe księżyce. Odległości między ciałami nie są podane w skali.

Według definicji IAU w Układzie Słonecznym znajduje się osiem planet, którymi są (w coraz większej odległości od Słońca): Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Jowisz jest największy i ma masę 318 mas Ziemi, podczas gdy Merkury jest najmniejszy i ma masę 0,055 masy Ziemi.

Planety Układu Słonecznego można podzielić na kategorie na podstawie ich składu. Ziemia jest podobna do Ziemi, jej ciała składają się głównie ze skał i metalu: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. Ziemia jest największą planetą ziemską. Gigantyczne planety są znacznie masywniejsze niż planety ziemskie: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Różnią się od planet ziemskich składem. Gazowi giganci , Jowisz i Saturn składają się głównie z wodoru i helu i są najbardziej masywnymi planetami Układu Słonecznego. Saturn ma jedną trzecią masy Jowisza i ma masę 95 mas Ziemi. Lodowe olbrzymy , Uran i Neptun, składają się głównie z materiałów o niskiej temperaturze wrzenia, takich jak woda, metan i amoniak, oraz gęstych atmosfer złożonych z wodoru i helu. Mają znacznie mniejszą masę niż gazowe olbrzymy (tylko 14 i 17 mas Ziemi).

Planety karłowate są zaokrąglone grawitacyjnie, ale nie oczyściły swoich orbit z innych ciał . W rosnącej kolejności średniej odległości od Słońca, te ogólnie przyjęte wśród astronomów to Ceres , Orcus , Pluton , Haumea , Quaoar , Makemake , Gonggong , Eris i Sedna . Ceres to największy obiekt w pasie asteroid , położony pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Pozostałe osiem orbituje poza Neptunem. Orkus, Pluton, Haumea, Quaoar i Makemake krążą w Pasie Kuipera , który jest drugim pasem małych ciał Układu Słonecznego poza orbitą Neptuna. Gonggong i Eris krążą po rozproszonym dysku , który znajduje się nieco dalej i w przeciwieństwie do pasa Kuipera jest niestabilny w stosunku do interakcji z Neptunem. Sedna to największy znany obiekt wolnostojący , populacja, która nigdy nie zbliża się wystarczająco blisko Słońca, aby wejść w interakcję z którąkolwiek z klasycznych planet; pochodzenie ich orbit jest nadal przedmiotem dyskusji. Wszystkie dziewięć jest podobnych do planet ziemskich pod względem posiadania stałej powierzchni, ale zbudowane są z lodu i skał, a nie ze skał i metalu. Co więcej, wszystkie są mniejsze od Merkurego, przy czym Pluton jest największą znaną planetą karłowatą, a Eris jest najbardziej masywną znaną planetą.

Istnieje co najmniej dwadzieścia księżyców o masach planetarnych lub planet satelitarnych - księżyców wystarczająco dużych, aby przybrać kształty elipsoidalne (chociaż kształtu Dysnomii nigdy nie zmierzono, jest on masywny i wystarczająco gęsty, aby stanowić ciało stałe). Dwadzieścia ogólnie przyjętych jest następujących.

Jeden satelita Ziemi: Księżyc
Cztery satelity Jowisza: Io , Europa , Ganimedes i Kallisto
Siedem satelitów Saturna: Mimas , Enceladus , Tetyda , Dione , Rhea , Tytan i Japetus
Pięć satelitów Urana: Miranda , Ariel , Umbriel , Tytania i Oberon
Jeden satelita Neptuna: Tryton
Jeden satelita Plutona: Charon
Jeden satelita Eris: Dysnomia

Księżyc, Io i Europa mają skład podobny do planet ziemskich; pozostałe są zbudowane z lodu i skał, podobnie jak planety karłowate, a Tetyda jest zbudowana z niemal czystego lodu. (Jednak Europa jest często uważana za lodową planetę, ponieważ jej powierzchnia lodu utrudnia badanie jej wnętrza). Ganimedes i Tytan są większe od Merkurego pod względem promienia, a Kallisto prawie mu dorównuje, ale wszystkie trzy są znacznie mniej masywne. Mimas to najmniejszy obiekt powszechnie uznawany za planetę geofizyczną , mający około sześciu milionowych masy Ziemi, chociaż istnieje wiele większych ciał, które niekoniecznie są planetami geofizycznymi (np. Salacia ).

Atrybuty planetarne

Poniższe tabele podsumowują niektóre właściwości obiektów powszechnie uznawanych za spełniające definicje planet geofizycznych. Istnieje wiele kandydatów na mniejsze planety karłowate , takich jak Salacia, które nie zostały ujęte w tabelach, ponieważ astronomowie nie są zgodni co do tego, czy są to planety karłowate, czy nie. Średnice, masy, okresy orbit i okresy rotacji głównych planet są dostępne w Laboratorium Napędów Odrzutowych . JPL udostępnia również ich półosie wielkie, nachylenie i mimośrody orbit planet, a nachylenie osi pobierane jest z bazy danych Horizons. Inne informacje podsumowuje NASA. Dane dotyczące planet karłowatych i księżyców o masach planetarnych pochodzą z listy zaokrąglonych grawitacyjnie obiektów Układu Słonecznego wraz z wymienionymi tam źródłami.

	Nazwa	Średnica równikowa ^†	Msza ^†	Półoś wielka ( AU )	Okres orbitalny (lata)	Nachylenie do ekliptyki (°)	Ekscentryczność orbity	Okres rotacji (dni)	Potwierdzone księżyce	Nachylenie osiowe (°)	Pierścionki	Atmosfera
Główne planety
	Rtęć	0,383	0,06	0,39	0,24	7.00	0,206	58,65	0	0,04	NIE	minimalny
	Wenus	0,949	0,81	0,72	0,62	3,39	0,007	243.02	0	177,30	NIE	CO2 _{_} , N2 _{_}
	Ziemia ^‡	1.000	1,00	1,00	1,00	0,0	0,017	1,00	1	23.44	NIE	N ₂ , O ₂ , Ar
	Mars	0,532	0,11	1,52	1,88	1,85	0,093	1.03	2	25.19	NIE	CO ₂ , N ₂ , Ar
	Jowisz	11.209	317,83	5.20	11.86	1.30	0,048	0,41	95	3.13	Tak	H2 _{_} , He
	Saturn	9.449	95.16	9,54	29.45	2,49	0,054	0,44	83	26,73	Tak	H2 _, He
	Uran	4.007	14.54	19.19	84.02	0,773	0,047	0,72	27	97,77	Tak	H ₂ , On, CH ₄
	Neptun	3,883	17.15	30.07	164,79	1,77	0,009	0,67	14	28.32	Tak	H ₂ , On, CH ₄
Planety karłowate
	Ceres	0,0742	0,00016	2,77	4,60	10,59	0,080	0,38	0	4	NIE	minimalny
	Orkus	0,072	0,0001	39,42	247,5	20.59	0,226	?	1	?	?	?
	Pluton	0,186	0,0022	39,48	247,9	17.14	0,249	6.39	5	119,6	NIE	N2 , _CH4 , CO _{_}
	Haumea	0,13	0,0007	43,34	283,8	28.21	0,195	0,16	2	126	Tak	?
	Quaoar	0,085	0,0002	43,69	288,0	7,99	0,038	0,74	1	?	Tak	?
	Makemake	0,11	0,0005	45,79	306.2	28,98	0,161	0,95	1	?	?	minimalny
	Gonggong	0,10	0,0003	67,33	552,5	30,74	0,506	0,93	1	?	?	?
	Eris	0,18	0,0028	67,67	559	44.04	0,436	15.79	1	78	?	?
	Sedna	0,078	?	525,86	12059	11,93	0,855	0,43	0	?	?	?
Legenda kolorów: planety ziemskie , gazowe olbrzymy, lodowe olbrzymy (obie są planetami-olbrzymami ) , planety karłowate ^† Mierzone względem Ziemi. ^‡ Masa Ziemi wynosi w przybliżeniu 5,972 × 10 ²⁴ kilogramy, a jej promień równikowy wynosi w przybliżeniu 6378 kilometrów.

Ponieważ wszystkie księżyce o masach planetarnych wykazują rotację synchroniczną, ich okresy rotacji są równe okresom orbitalnym.

Księżyce o masach planetarnych
	Nazwa	Średnica równikowa ^†	Msza ^†	Półoś wielka ( km )	Okres orbitalny (dni)	Nachylenie do równika pierwotnego (°)	Ekscentryczność orbity	Nachylenie osiowe (°)	Atmosfera
	Księżyc	0,272	0,0123	384 399	27.322	18.29–28.58	0,0549	6,68	minimalny
1	Io	0,285	0,0150	421 600	1,769	0,04	0,0041	≈0	minimalny
2	Europy	0,246	0,00804	670 900	3,551	0,47	0,009	≈0,1	minimalny
3	Ganimedes	0,413	0,0248	1 070 400	7.155	1,85	0,0013	≈0,2	minimalny
4	Kalisto	0,378	0,0180	1 882 700	16.689	0,2	0,0074	≈0–2	minimalny
1	Mimas	0,031	0,00000628	185520	0,942	1,51	0,0202	≈0
2	Enceladus	0,04	0,0000181	237 948	1,370	0,02	0,0047	≈0	minimalny
3	Tetyda	0,084	0,000103	294619	1,888	1,51	0,02	≈0
4	Dione	0,088	0,000183	377 396	2,737	0,019	0,002	≈0	minimalny
5	Rea	0,12	0,000386	527,108	4,518	0,345	0,001	≈0	minimalny
6	tytan	0,404	0,0225	1221870	15,945	0,33	0,0288	≈0,3	N2 , _CH4_{_}
8	Japetus	0,115	0,000302	3560820	79.322	14.72	0,0286	≈0
5	Miranda	0,037	0,0000110	129 390	1,414	4.22	0,0013	≈0
1	Ariel	0,091	0,000226	190 900	2.520	0,31	0,0012	≈0
2	Umbriel	0,092	0,00020	266 000	4.144	0,36	0,005	≈0
3	Tytania	0,124	0,00059	436 300	8.706	0,14	0,0011	≈0
4	Oberona	0,119	0,000505	583,519	13.46	0,10	0,0014	≈0
1	Tryton	0,212	0,00358	354759	5,877	157	0,00002	≈0,7	N2 , _CH4_{_}
1	Charona	0,095	0,000255	17536	6.387	0,001	0,0022	≈0
1	Dysnomia	0,057	0,00005–0,00008	37 300	15.786	≈0	0,0062	≈0
Legenda kolorystyczna: przeważnie skalista, przeważnie lodowa ^† Mierzone względem Ziemi.

Egzoplanety

Roczne wykrywanie egzoplanet, stan na czerwiec 2022 r. (według NASA Exoplanet Archive )

Egzoplaneta (planeta pozasłoneczna) to planeta znajdująca się poza Układem Słonecznym. Według stanu na 1 marca 2023 r. w 3931 układach planetarnych istnieje 5332 potwierdzonych egzoplanet , przy czym 855 układów ma więcej niż jedną planetę . Znane egzoplanety mają różne rozmiary, od gazowych olbrzymów około dwukrotnie większych od Jowisza aż do nieco większych od Księżyca . Analiza mikrosoczewkowania grawitacyjnego sugeruje, że na każdą gwiazdę w Drodze Mlecznej przypada średnio co najmniej 1,6 związanych planet.

Na początku 1992 roku radioastronomowie Aleksander Wolszczan i Dale Frail ogłosili odkrycie dwóch planet krążących wokół pulsara PSR 1257+12 . Odkrycie to zostało potwierdzone i jest powszechnie uważane za pierwsze ostateczne odkrycie egzoplanet. Naukowcy podejrzewają, że powstały z pozostałości dysku pozostałego po supernowej , która wytworzyła pulsar.

Pierwsze potwierdzone odkrycie planety pozasłonecznej krążącej wokół zwykłej gwiazdy ciągu głównego miało miejsce 6 października 1995 r., kiedy Michel Mayor i Didier Queloz z Uniwersytetu Genewskiego ogłosili wykrycie 51 Pegasi b , egzoplanety wokół 51 Pegasi . Od tego czasu, aż do misji Keplera , większość znanych planet pozasłonecznych była gazowymi gigantami porównywalnymi masą do Jowisza lub większymi, ponieważ łatwiej je było wykryć. Katalog planet kandydatów na Keplera składa się głównie z planet wielkości Neptuna i mniejszych, aż do mniejszych od Merkurego.

W 2011 roku zespół Kosmicznego Teleskopu Keplera poinformował o odkryciu pierwszych planet pozasłonecznych wielkości Ziemi, krążących wokół gwiazdy podobnej do Słońca , Kepler-20e i Kepler-20f . Od tego czasu zidentyfikowano ponad 100 planet, które są w przybliżeniu tej samej wielkości co Ziemia , z czego 20 krążą w ekosferze swojej gwiazdy – w zakresie orbit, w którym planeta typu ziemskiego mogłaby utrzymać na swojej powierzchni wodę w stanie ciekłym, jeśli zapewniono jej wystarczającą ilość ciśnienie atmosferyczne. Uważa się, że co piąta gwiazda podobna do Słońca ma w swojej strefie zamieszkiwalnej planetę wielkości Ziemi, co sugeruje, że najbliższa gwiazda powinna znajdować się w odległości 12 lat świetlnych od Ziemi. Częstotliwość występowania takich planet typu ziemskiego jest jedną ze zmiennych w Równanie Drake’a , które szacuje liczbę inteligentnych, komunikujących się cywilizacji istniejących w Drodze Mlecznej .

Istnieją typy planet, które nie istnieją w Układzie Słonecznym: superziemie i mini-Neptuny , których masy mieszczą się w przedziale od masy Ziemi do Neptuna. Takie planety mogą być skaliste jak Ziemia lub być mieszaniną substancji lotnych i gazowych, jak Neptun — obecnie uważa się, że linia podziału między obiema możliwościami przebiega przy masie około dwukrotnie większej od masy Ziemi. Planeta Gliese 581c o masie 5,5–10,4 masy Ziemi zwróciła na siebie uwagę po swoim odkryciu, ponieważ potencjalnie znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania, chociaż późniejsze badania wykazały, że w rzeczywistości znajduje się zbyt blisko swojej gwiazdy, aby nadawała się do zamieszkania. Odkryto egzoplanety, które znajdują się znacznie bliżej swojej gwiazdy macierzystej niż jakakolwiek planeta w Układzie Słonecznym od Słońca. Merkury, planeta najbliższa Słońcu, przy 0,4 AU , okrążenie zajmuje 88 dni, ale planety o bardzo krótkim okresie mogą okrążać planetę w mniej niż jeden dzień. Układ Kepler-11 ma pięć planet na krótszych orbitach niż Merkury, a wszystkie są znacznie masywniejsze od Merkurego. Istnieją gorące Jowisze , takie jak 51 Pegasi b, które krążą bardzo blisko swoich gwiazd i mogą wyparować, stając się planetami chtonicznymi , będącymi pozostałościami po jądrach. Istnieją również egzoplanety położone znacznie dalej od swojej gwiazdy. Neptun znajduje się 30 jednostek astronomicznych od Słońca, a jego okrążenie zajmuje 165 lat, ale istnieją egzoplanety oddalone o tysiące jednostek astronomicznych od swojej gwiazdy, a okrążenie zajmuje ponad milion lat. np. KOKOS-2b .

Atrybuty

Chociaż każda planeta ma unikalne cechy fizyczne, istnieje między nimi wiele wspólnych cech. Niektóre z tych cech, takie jak pierścienie lub naturalne satelity, zaobserwowano jak dotąd dopiero na planetach Układu Słonecznego, podczas gdy inne są powszechnie obserwowane na planetach pozasłonecznych.

Charakterystyka dynamiczna

Orbita

Orbita planety Neptuna w porównaniu z orbitą Plutona . Zwróć uwagę na wydłużenie orbity Plutona w stosunku do orbity Neptuna ( mimośród ), a także duży kąt względem ekliptyki ( nachylenie ).

W Układzie Słonecznym wszystkie planety krążą wokół Słońca w tym samym kierunku, w którym Słońce się obraca: w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, patrząc znad północnego bieguna Słońca. Stwierdzono , że co najmniej jedna planeta pozasłoneczna, WASP-17b , krąży w kierunku przeciwnym do obrotu swojej gwiazdy. Okres jednego obrotu orbity planety nazywany jest jej okresem gwiazdowym lub rokiem . Rok planety zależy od jej odległości od gwiazdy; im dalej planeta znajduje się od swojej gwiazdy, tym większą odległość musi pokonać i tym mniejsza jest jej prędkość, ponieważ grawitacja gwiazdy ma na nią mniejszy wpływ .

Orbita żadnej planety nie jest idealnie okrągła, dlatego też odległość każdej z nich od gwiazdy macierzystej zmienia się w ciągu roku. Najbliższe podejście do gwiazdy nazywane jest periastronem , czyli peryhelium w Układzie Słonecznym, natomiast najdalsza odległość od gwiazdy nazywana jest apastronem ( aphelium ) . Gdy planeta zbliża się do periastronu, jej prędkość wzrasta w miarę wymiany energii potencjalnej grawitacji dla energii kinetycznej, tak jak spadający obiekt na Ziemi przyspiesza podczas spadania. Gdy planeta zbliża się do apastronu, jej prędkość maleje, podobnie jak obiekt wyrzucony w górę na Ziemię zwalnia, gdy osiąga wierzchołek swojej trajektorii.

Orbita każdej planety jest wyznaczona przez zestaw elementów:

Ekscentryczność orbity opisuje wydłużenie eliptycznej (owalnej) orbity planety . Planety o małych mimośrodach mają bardziej orbity kołowe, podczas gdy planety o dużych mimośrodach mają bardziej eliptyczne orbity. Planety i duże księżyce w Układzie Słonecznym mają stosunkowo małe mimośrody, a zatem orbity prawie okrągłe. Komety i wiele obiektów z Pasa Kuipera, a także kilka planet pozasłonecznych, mają bardzo duże mimośrody, a zatem wyjątkowo eliptyczne orbity.
Półoś wielka określa rozmiar orbity. Jest to odległość od środka do najdłuższej średnicy jej eliptycznej orbity. Odległość ta nie jest równa odległości apastronu, ponieważ na orbicie żadnej planety gwiazda nie znajduje się dokładnie w jej środku.
Nachylenie planety mówi, jak daleko powyżej lub poniżej ustalonej płaszczyzny odniesienia jest nachylona jej orbita . W Układzie Słonecznym płaszczyzną odniesienia jest płaszczyzna orbity Ziemi, zwana ekliptyką . W przypadku planet pozasłonecznych płaszczyzna, zwana płaszczyzną nieba lub płaszczyzną nieba , jest płaszczyzną prostopadłą do linii wzroku obserwatora z Ziemi. Wszystkie osiem planet Układu Słonecznego leży bardzo blisko ekliptyki; komety i pas Kuipera obiekty takie jak Pluton znajdują się w stosunku do niego pod znacznie bardziej ekstremalnymi kątami. Duże księżyce na ogół nie są zbyt nachylone w stosunku do równików swoich planet macierzystych, ale Księżyc Ziemi, Japetus Saturna i Tryton Neptuna stanowią wyjątki. Tryton wyróżnia się wśród dużych księżyców tym, że krąży po orbicie wstecznej, czyli w kierunku przeciwnym do obrotu swojej planety macierzystej.
Punkty, w których planeta przecina się nad i pod płaszczyzną odniesienia, nazywane są jej węzłami wstępującymi i zstępującymi . Długość geograficzna węzła wstępującego to kąt pomiędzy długością geograficzną 0 płaszczyzny odniesienia a węzłem wstępującym planety. Argument perycentrum (lub peryhelium w Układzie Słonecznym) to kąt pomiędzy węzłem wstępującym planety a jej najbliższym podejściem do gwiazdy.

Pochylenie osiowe

Nachylenie osiowe Ziemi wynosi około 23,4°. Oscyluje między 22,1° a 24,5° w cyklu trwającym 41 000 lat i obecnie maleje.

Planety mają różny stopień nachylenia osiowego; wirują pod kątem do płaszczyzny równików swoich gwiazd . Powoduje to, że ilość światła otrzymywanego przez każdą półkulę zmienia się w ciągu roku; kiedy półkula północna jest skierowana w stronę od swojej gwiazdy, półkula południowa jest skierowana w jej stronę i odwrotnie. Dlatego na każdej planecie występują pory roku, które powodują zmiany klimatu w ciągu roku. Czas, w którym każda półkula wskazuje najdalej lub najbliżej swojej gwiazdy, nazywany jest przesileniem . Każda planeta ma dwie na swojej orbicie; kiedy na jednej półkuli następuje przesilenie letnie, a dzień jest najdłuższy, na drugiej półkuli następuje przesilenie zimowe, gdy dzień jest najkrótszy. Zmienna ilość światła i ciepła odbieranego przez każdą półkulę powoduje coroczne zmiany we wzorcach pogodowych dla każdej połowy planety. Nachylenie osi Jowisza jest bardzo małe, więc jego sezonowe wahania są minimalne; Z drugiej strony Uran ma tak duże nachylenie osi, że praktycznie leży na boku, co oznacza, że jego półkule albo są stale oświetlone światłem słonecznym, albo stale pogrążone w ciemności w czasie przesilenia. W przypadku planet pozasłonecznych nachylenie osiowe nie jest pewne, chociaż uważa się, że większość gorących Jowiszów ma znikome nachylenie osiowe ze względu na bliskość gwiazd.

Obrót

Planety obracają się wokół niewidzialnych osi przechodzących przez ich środki. Okres obrotu planety nazywany jest dniem gwiazdowym . Większość planet Układu Słonecznego obraca się w tym samym kierunku, w jakim krążą wokół Słońca, czyli w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, patrząc znad północnego bieguna Słońca . Wyjątkami są Wenus i Uran, które obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, chociaż skrajne nachylenie osiowe Urana oznacza, że istnieją różne konwencje co do tego, który z jego biegunów jest „północny”, a zatem czy obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, czy przeciwnie. Niezależnie od tego, która konwencja jest używana, Uran ma obrót wsteczny względem swojej orbity.

Porównanie okresu rotacji (przyspieszenie 10 000 razy, wartości ujemne oznaczają retrogradację), spłaszczenie i nachylenie osiowe planet i Księżyca (animacja SVG)

Rotacja planety może być wywołana przez kilka czynników podczas jej powstawania. Moment pędu netto może być indukowany przez indywidualny wkład pędu obiektów narosłych. Akrecja gazu przez planety-olbrzymy ma wpływ na moment pędu. Wreszcie, podczas ostatnich etapów budowy planety, stochastyczny proces akrecji protoplanetarnej może losowo zmienić oś obrotu planety. Istnieje duże zróżnicowanie długości dnia pomiędzy planetami, przy czym Wenus trwa 243 dni obracać się, a planety-olbrzymy tylko przez kilka godzin. Okresy rotacji planet pozasłonecznych nie są znane, ale w przypadku gorących Jowiszów bliskość gwiazd oznacza, że są one zablokowane pływowo (to znaczy, że ich orbity są zsynchronizowane z ich obrotami). Oznacza to, że zawsze pokazują swoim gwiazdom jedną twarz, jedną stronę w wiecznym dniu, a drugą w wiecznej nocy. Merkury i Wenus, planety położone najbliżej Słońca, podobnie wykazują bardzo powolną rotację: Merkury jest pływowo zablokowany w rezonansie spinowo-orbitalnym 3:2 (obraca się trzy razy na każde dwa obroty wokół Słońca), a rotacja Wenus może odbywać się w równowaga pomiędzy siłami pływowymi spowalniającymi go a przypływami atmosferycznymi powstałymi w wyniku ogrzewania słonecznego, które je przyspieszają.

Wszystkie duże księżyce są pływowo powiązane ze swoimi planetami macierzystymi; Pluton i Charon są ze sobą związani pływowo, podobnie jak Eris i Dysnomia. Orcus i jego księżyc Vanth mogą być kolejnym przykładem wzajemnego blokowania się pływów, ale dane nie są jednoznaczne. Inne planety karłowate o znanych okresach rotacji obracają się szybciej niż Ziemia; Haumea obraca się tak szybko, że została zniekształcona w trójosiową elipsoidę . Wydaje się, że egzoplaneta Tau Boötis b i jej gwiazda macierzysta Tau Boötis są wzajemnie powiązane pływowo.

Oczyszczanie orbity

Według definicji IAU, dynamiczną cechą charakterystyczną planety jest to, że oczyściła ona swoje sąsiedztwo . Planeta, która oczyściła swoje sąsiedztwo, zgromadziła wystarczającą masę, aby zebrać lub zmiatać wszystkie planetozymale na swojej orbicie. W efekcie okrąża swoją gwiazdę w izolacji, zamiast dzielić swoją orbitę z wieloma obiektami o podobnej wielkości. Jak opisano powyżej, cecha ta została uznana za część oficjalnej definicji planety przyjętej przez IAU w sierpniu 2006 r. Chociaż do tej pory kryterium to dotyczyło tylko Układu Słonecznego, odkryto wiele młodych układów pozasłonecznych, w których dowody sugerują, że w ich dyskach okołogwiazdowych zachodzi oczyszczanie orbit .

Charakterystyka fizyczna

Rozmiar i kształt

Grawitacja powoduje, że planety są przyciągane do mniej więcej kulistego kształtu, zatem wielkość planety można w przybliżeniu wyrazić poprzez średni promień (na przykład promień Ziemi lub promień Jowisza ). Jednak planety nie są idealnie kuliste; na przykład obrót Ziemi powoduje, że jest ona lekko spłaszczona na biegunach z wybrzuszeniem wokół równika . Dlatego lepszym przybliżeniem kształtu Ziemi jest spłaszczona sferoida , której średnica równikowa jest o 43 km (27 mil) większa niż biegun - do średnicy bieguna. Ogólnie rzecz biorąc, kształt planety można opisać, podając biegunowe i równikowe promienie sferoidy lub określając elipsoidę odniesienia . Na podstawie takiej specyfikacji można obliczyć spłaszczenie, pole powierzchni i objętość planety; jego normalną grawitację można obliczyć znając jego rozmiar, kształt, prędkość obrotową i masę.

Masa

Charakterystyczną cechą fizyczną planety jest to, że jest wystarczająco masywna, aby siła jej własnej grawitacji zdominowała siły elektromagnetyczne wiążące jej strukturę fizyczną, prowadząc do stanu równowagi hydrostatycznej . Oznacza to w praktyce, że wszystkie planety są kuliste lub sferoidalne. Do pewnej masy obiekt może mieć nieregularny kształt, ale poza tym punktem, który zmienia się w zależności od składu chemicznego obiektu, grawitacja zaczyna przyciągać obiekt do jego własnego środka masy, aż obiekt zapadnie się w kulę.

Masa jest podstawową cechą odróżniającą planety od gwiazd. Podczas gdy dolną masy gwiazd szacuje się na około 75 razy większą niż Jowisz ( M _J ), górna granica masy planet dla planet wynosi tylko w przybliżeniu 13 M _J dla obiektów o obfitości izotopowej typu słonecznego , powyżej której osiągane są warunki odpowiednie do fuzja jądrowa deuteru . Poza Słońcem w Układzie Słonecznym nie ma żadnych obiektów o takiej masie; ale istnieją egzoplanety tej wielkości. 13 m _J nie jest powszechnie uzgodniony, a Encyklopedia Planet Pozasłonecznych obejmuje obiekty do 60 M _J , a Exoplanet Data Explorer do 24 M _J.

Najmniejszą znaną egzoplanetą o dokładnie znanej masie jest PSR B1257+12A , jedna z pierwszych odkrytych planet pozasłonecznych, którą odkryto w 1992 roku na orbicie wokół pulsara . Jego masa stanowi mniej więcej połowę masy planety Merkury. Jeszcze mniejszy jest WD 1145+017 b krążący wokół białego karła; jej masa jest mniej więcej równa planety karłowatej Haumea i zazwyczaj nazywana jest planetą mniejszą. Najmniejszą znaną planetą krążącą wokół gwiazdy ciągu głównego inną niż Słońce jest Kepler-37b , której masa (i promień) jest prawdopodobnie nieco większa niż Księżyc.

Zróżnicowanie wewnętrzne

Ilustracja przedstawiająca wnętrze Jowisza ze skalistym jądrem pokrytym głęboką warstwą metalicznego wodoru

Każda planeta rozpoczęła swoje istnienie w stanie całkowicie płynnym; we wczesnym formowaniu gęstsze, cięższe materiały opadały do środka, pozostawiając lżejsze materiały blisko powierzchni. Każda z nich ma zatem zróżnicowane wnętrze składające się z gęstego rdzenia planetarnego otoczonego płaszczem , który jest lub był płynem . Płaszcze planet ziemskich są zamknięte w twardych skorupach , ale na planetach-olbrzymach płaszcz po prostu wtapia się w górne warstwy chmur. Planety ziemskie mają rdzenie z pierwiastków takich jak żelazo i nikiel i płaszcze z krzemianów . Uważa się, że Jowisz i Saturn mają jądra ze skał i metalu otoczone płaszczami metalicznego wodoru . Uran i Neptun, które są mniejsze, mają skaliste jądra otoczone płaszczami wody , amoniaku , metanu i innych lodów . Płynne działanie w jądrach tych planet tworzy geodynamo, które generuje pole magnetyczne . Uważa się, że podobne procesy różnicowania zachodziły na niektórych dużych księżycach i planetach karłowatych, chociaż proces ten nie zawsze mógł zostać zakończony: Ceres, Kallisto i Tytan wydają się niecałkowicie zróżnicowane.

Atmosfera

atmosfera ziemska

Wszystkie planety Układu Słonecznego, z wyjątkiem Merkurego, mają znaczną atmosferę , ponieważ ich grawitacja jest wystarczająco silna, aby utrzymać gazy blisko powierzchni. Największy księżyc Saturna, Tytan, również ma atmosferę znacznie grubszą niż ziemska; Największy księżyc Neptuna, Tryton , i planeta karłowata Pluton mają rzadsze atmosfery. Większe planety-olbrzymy są wystarczająco masywne, aby zatrzymać duże ilości lekkich gazów, wodoru i helu, podczas gdy mniejsze planety wyrzucają te gazy w przestrzeń kosmiczną . Skład atmosfery ziemskiej różni się od składu atmosfery pozostałych planet, ponieważ różne procesy życiowe zachodzące na planecie wprowadziły wolny tlen cząsteczkowy .

Na atmosferę planet wpływa zmienne nasłonecznienie lub energia wewnętrzna, co prowadzi do powstawania dynamicznych systemów pogodowych , takich jak huragany (na Ziemi), burze piaskowe obejmujące całą planetę (na Marsie), antycyklon większy niż Ziemia na Jowiszu ( zwana Wielką Czerwoną Plamą ) i dziury w atmosferze (na Neptunie). Wzorce pogodowe wykryte na egzoplanetach obejmują gorący region na HD 189733 b dwukrotnie większy od Wielkiej Czerwonej Plamy, a także chmury na gorącym Jowiszu Kepler-7b , superziemia Gliese 1214b i inne.

Wykazano, że gorące Jowisze, ze względu na ich ogromną odległość od gwiazd macierzystych, tracą atmosferę w przestrzeni kosmicznej na skutek promieniowania gwiazdowego, podobnie jak ogony komet. Planety te mogą charakteryzować się ogromnymi różnicami temperatur między stroną dzienną i nocną, co wytwarza wiatry naddźwiękowe, chociaż wpływa na to wiele czynników, a szczegóły dynamiki atmosfery, które wpływają na różnicę temperatur między dniem i nocą, są złożone.

Magnetosfera

Magnetosfera Ziemi (schemat)

Ważną cechą planet są ich wewnętrzne momenty magnetyczne , które z kolei dają początek magnetosferom. Obecność pola magnetycznego wskazuje, że planeta jest nadal żywa geologicznie. Innymi słowy, namagnesowane planety mają w swoich wnętrzach przepływy materiału przewodzącego prąd elektryczny , który wytwarza ich pola magnetyczne. Pola te znacząco zmieniają interakcję planety i wiatru słonecznego. Namagnesowana planeta tworzy wokół siebie w wietrze słonecznym wnękę zwaną magnetosferą, której wiatr nie może przeniknąć. Magnetosfera może być znacznie większa niż sama planeta. W przeciwieństwie do tego, planety nienamagnesowane mają jedynie małe magnetosfery powstałe w wyniku interakcji jonosferę z wiatrem słonecznym, który nie jest w stanie skutecznie chronić planety.

Z ośmiu planet Układu Słonecznego tylko Wenus i Mars nie posiadają takiego pola magnetycznego. Spośród namagnesowanych planet pole magnetyczne Merkurego jest najsłabsze i ledwo jest w stanie odchylić wiatr słoneczny . Księżyc Jowisza, Ganimedes, ma pole magnetyczne kilka razy silniejsze, a pole magnetyczne Jowisza jest najsilniejsze w Układzie Słonecznym (w rzeczywistości tak intensywne, że stwarza poważne zagrożenie dla zdrowia przyszłych misji załogowych do wszystkich jego księżyców w kierunku Kallisto). Pola magnetyczne innych planet-olbrzymów, mierzone na ich powierzchni, mają mniej więcej podobną siłę do pola magnetycznego Ziemi, ale ich momenty magnetyczne są znacznie większe. Pola magnetyczne Urana i Neptuna są silnie nachylone w stosunku do rotacji planet osiach i przesunięte z centrów planet.

W 2003 roku zespół astronomów na Hawajach obserwujący gwiazdę HD 179949 wykrył na jej powierzchni jasną plamę, prawdopodobnie utworzoną przez magnetosferę krążącego wokół niej gorącego Jowisza.

Charakterystyka drugorzędna

Pierścienie Saturna

Kilka planet lub planet karłowatych w Układzie Słonecznym (takich jak Neptun i Pluton) ma okresy orbit, które są w rezonansie ze sobą lub z mniejszymi ciałami. Jest to powszechne w systemach satelitarnych (np. rezonans między Io, Europą i Ganimedesem wokół Jowisza lub między Enceladusem i Dione wokół Saturna). Wszystkie z wyjątkiem Merkurego i Wenus mają naturalne satelity , często nazywane „księżycami”. Ziemia ma jeden, Mars dwa, a planety-olbrzymy mają liczne księżyce w złożonych układach planetarnych. Z wyjątkiem Ceres i Sedny, wszystkie zgodne planety karłowate mają również co najmniej jeden księżyc. Wiele księżyców planet-olbrzymów ma cechy podobne do planet ziemskich i planet karłowatych, a niektóre z nich badano jako możliwe siedliska życia (zwłaszcza Europa i Enceladus).

Cztery gigantyczne planety krążą wokół pierścieni planetarnych o różnej wielkości i złożoności. Pierścienie składają się głównie z pyłu lub cząstek stałych, ale mogą zawierać maleńkie „ księżyce ”, których grawitacja kształtuje i utrzymuje ich strukturę. Chociaż pochodzenie pierścieni planetarnych nie jest dokładnie znane, uważa się, że powstały one w wyniku działania naturalnych satelitów, które spadły poniżej granicy Roche swojej planety macierzystej i zostały rozerwane przez siły pływowe . Planety karłowate Haumea i Quaoar również mają pierścienie.

Wokół planet pozasłonecznych nie zaobserwowano żadnych cech drugorzędnych. Uważa się, że brązowy karzeł Cha 110913-773444 , który został opisany jako samotna planeta , jest okrążany przez mały dysk protoplanetarny , a brązowy karzeł OTS 44 jest otoczony przez znaczny dysk protoplanetarny o długości co najmniej 10 mas Ziemi.

Zobacz też

Podwójna planeta - układ podwójny, w którym dwa obiekty o masach planetarnych mają wspólną oś orbity zewnętrzną w stosunku do obu
Lista lądowań na ciałach pozaziemskich
Listy planet – lista list planet posortowanych według różnych atrybutów
Mezoplaneta – obiekty planetarne o masie mniejszej niż Merkury, ale większej niż Ceres
Możliwość zamieszkania na planetach – znany stopień, w jakim planeta nadaje się do życia
Mnemonik planetarny – wyrażenie używane do zapamiętywania nazw planet
Planetologia teoretyczna – Naukowe modelowanie planet

Notatki

Linki zewnętrzne

Dziennik fotograficzny NASA
Planetary Science Research Discoveries (strona edukacyjna z ilustrowanymi artykułami)

Wielka historia
Tematy i przedmioty	Chronologia wszechświata Kosmiczna ewolucja Głęboki czas Skale czasu Zasada Złotowłosej Nowoczesność
Osiem progów	1: Stworzenie – Wielki Wybuch i kosmogonia 2: Gwiazdy - tworzenie gwiazd 3: Pierwiastki – powstawanie pierwiastków chemicznych wewnątrz umierających gwiazd 4: Planety - powstawanie planet 5: Życie - abiogeneza i ewolucja życia 6: Człowiek – rozwój Homo sapiens Epoka kamienia 7: Rolnictwo – rewolucja rolnicza 8: Nowoczesność - era nowożytna
Edukacja internetowa	Projekt Wielkiej Historii ChronoZoom
Znani ludzie	Waltera Alvareza Cynthia Stokes Brown Erica Chaissona Dawid Christian Carla Sagana Graeme’a Snooksa
Powiązany	Wielka historia (seria 2013)

Kontrola władzy
Biblioteki Narodowe	Francja Dane BnF Niemcy Izrael Stany Zjednoczone Japonia Republika Czeska
Inny	NARA