Планета

Эта статья об астрономическом объекте. Чтобы узнать о других значениях, см. Планета (значения) .

Восемь планет Солнечной системы в соответствующем масштабе (сверху вниз, слева направо): Сатурн , Юпитер , Уран , Нептун (внешние планеты), Земля , Венера , Марс и Меркурий (внутренние планеты).

Планета , — большое округлое астрономическое тело не являющееся ни звездой , ни ее остатком . Наилучшей доступной теорией формирования планет является небулярная гипотеза , которая утверждает, что межзвездное облако выпадает из туманности, образуя молодую протозвезду, вращающуюся вокруг протопланетного диска . Планеты растут в этом диске за счет постепенного накопления материала под действием гравитации. Этот процесс называется аккрецией . В Солнечной системе есть как минимум восемь планет: планеты земной группы Меркурий , Венера , Земля и Марс , а также планеты-гиганты Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун .

Слово «планета» , вероятно, происходит от греческого planḗtai , что означает «странники». В древности это слово относилось к Солнцу , Луне и пяти точкам света, видимым невооруженным глазом, которые двигались по фону звезд, а именно Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру и Сатурну. Планеты исторически имели религиозные ассоциации: многие культуры отождествляли небесные тела с богами, и эти связи с мифологией и фольклором сохраняются в схемах наименования недавно открытых тел Солнечной системы. Сама Земля была признана планетой, когда гелиоцентризм вытеснил геоцентризм в 16 и 17 веках.

С развитием телескопа значение слова «планета» расширилось и теперь включает объекты, видимые только с посторонней помощью: спутники планет за пределами Земли; ледяные гиганты Уран и Нептун; Церера и другие тела, позже признанные частью пояса астероидов ; и Плутон , который позже оказался крупнейшим членом коллекции ледяных тел, известной как пояс Койпера . Открытие других крупных объектов в поясе Койпера , в частности Эриды , спровоцировало споры о том, как именно определить планету. Международный астрономический союз (МАС) принял стандарт, по которому квалифицируются четыре земных существа и четыре гиганта, поместив Цереру, Плутон и Эриду в категорию карликовых планет . хотя многие ученые-планетологи продолжают применять термин «планета» в более широком смысле.

Дальнейшие достижения астрономии привели к открытию более пяти тысяч планет за пределами Солнечной системы, называемых экзопланетами . Они часто демонстрируют необычные особенности, которых нет у планет Солнечной системы, такие как горячие Юпитеры — планеты-гиганты, вращающиеся близко к своим родительским звездам, например 51 Пегаса b , — и чрезвычайно эксцентричные орбиты, такие как HD 20782 b . Открытие коричневых карликов и планет крупнее Юпитера также спровоцировало дебаты по поводу определения того, где именно провести границу между планетой и звездой. Было обнаружено множество экзопланет, вращающихся вокруг обитаемых зон своих звезд (где на поверхности планеты потенциально может существовать жидкая вода ), но Земля остается единственной известной планетой, на которой поддерживается жизнь .

Формирование

Основная статья: Небулярная гипотеза

Впечатления художников

Протопланетный диск

Астероиды сталкиваются во время формирования планет

Достоверно неизвестно, как устроены планеты. Преобладающая теория состоит в том, что они образуются при коллапсе туманности в тонкий диск газа и пыли. вращающимся протопланетным В ядре формируется протозвезда, окруженная диском . В результате аккреции (процесс липкого столкновения) частицы пыли в диске постепенно накапливают массу, образуя все более крупные тела. Образуются локальные концентрации массы, известные как планетезимали , которые ускоряют процесс аккреции, притягивая дополнительный материал своим гравитационным притяжением. Эти концентрации становятся все более плотными, пока не схлопываются внутрь под действием силы тяжести, образуя протопланеты . После того как планета достигает массы, несколько превышающей массу Марса, она начинает накапливать расширенную атмосферу. значительно увеличивая скорость захвата планетезималей посредством сопротивления атмосферы . В зависимости от истории аккреции твердых тел и газа может возникнуть планета-гигант , ледяной гигант или планета земной группы . Считается, что регулярные спутники Юпитера, Сатурна и Урана; аналогичным образом образовались однако Тритон , вероятно, был захвачен Нептуном, и земная Луна и Харон Плутона мог образоваться в результате столкновений.

Когда протозвезда выросла настолько, что воспламенилась и образовала звезду , уцелевший диск удаляется изнутри наружу в результате фотоиспарения , солнечного ветра , сопротивления Пойнтинга-Робертсона и других эффектов. После этого на орбите звезды или друг друга все еще может вращаться множество протопланет, но со временем многие из них столкнутся, либо образовав более крупную объединенную протопланету, либо высвободив материал для поглощения другими протопланетами. Те объекты, которые стали достаточно массивными, захватят большую часть материи в своих орбитальных окрестностях и станут планетами. Протопланеты, избежавшие столкновений, могут стать естественными спутниками планет в процессе гравитационного захвата или остаться в поясах других объектов, став либо карликовыми планетами, либо малыми телами .

Остаток сверхновой , образующий материал для формирования планет

Энергетические воздействия меньших планетезималей (а также радиоактивный распад ) нагреют растущую планету, заставив ее, по крайней мере, частично расплавиться. Внутренняя часть планеты начинает различаться по плотности: материалы с более высокой плотностью опускаются к ядру. Меньшие планеты земной группы теряют большую часть своей атмосферы из-за этой аккреции, но потерянные газы могут быть заменены за счет газовыделения из мантии и от последующего удара комет . (Меньшие планеты потеряют всю атмосферу, которую они получат, с помощью различных механизмов спасения . )

С открытием и наблюдением планетных систем вокруг звезд, отличных от Солнца, становится возможным уточнить, пересмотреть или даже заменить эту версию. Уровень металличности — астрономический термин, описывающий обилие химических элементов с атомным номером больше 2 ( гелий ), — по-видимому, определяет вероятность того, что у звезды будут планеты. с богатым населением металлов Следовательно, звезда I с большей вероятностью будет иметь солидную планетную систему, чем звезда с бедным металлом населением II .

Планеты Солнечной системы

Основная статья: Солнечная система

Согласно определению МАС , в Солнечной системе есть восемь планет, которые (по возрастанию расстояния от Солнца): Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Юпитер — самый крупный, его масса составляет 318 земных масс, а Меркурий — самый маленький, его масса составляет 0,055 земной массы.

Планеты Солнечной системы можно разделить на категории в зависимости от их состава. Земляне похожи на Землю, их тела в основном состоят из камня и металла: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Земля – самая большая планета земной группы. Планеты-гиганты значительно массивнее земных: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они отличаются от планет земной группы по составу. Газовые гиганты Юпитер и Сатурн состоят в основном из водорода и гелия и являются самыми массивными планетами Солнечной системы. Сатурн весит одну треть массы Юпитера и составляет 95 масс Земли. Ледяные гиганты , Уран и Нептун, в основном состоят из материалов с низкой температурой кипения, таких как вода, метан и аммиак, с плотной атмосферой из водорода и гелия. Они имеют значительно меньшую массу, чем газовые гиганты (всего 14 и 17 земных масс).

Размеры Солнца, планет, карликовых планет и спутников в масштабе, отмечены. Расстояние до объектов не в масштабе. Пояс астероидов лежит между орбитами Марса и Юпитера, пояс Койпера лежит за орбитой Нептуна.

Карликовые планеты гравитационно округлены, но не очистили свои орбиты от других тел . В порядке возрастания среднего расстояния от Солнца астрономы обычно соглашаются с Церерой , Орком , Плутоном , Хаумеа , Кваваром , Макемаке , Гонгонг , Эридой и Седной . Церера — крупнейший объект в поясе астероидов , расположенный между орбитами Марса и Юпитера. Остальные восемь находятся на орбите за пределами Нептуна. Оркус, Плутон, Хаумеа, Квавар и Макемаке вращаются в поясе Койпера , который является вторым поясом малых тел Солнечной системы за орбитой Нептуна. Гонгонг и Эрида вращаются в рассеянном диске , который находится несколько дальше и, в отличие от пояса Койпера, неустойчив к взаимодействиям с Нептуном. Седна — крупнейший из известных отдельных объектов , популяция которого никогда не приближается к Солнцу достаточно близко, чтобы взаимодействовать с какой-либо из классических планет; происхождение их орбит до сих пор обсуждается. Все девять похожи на планеты земной группы тем, что имеют твердую поверхность, но они состоят из льда и камня, а не из камня и металла. Более того, все они меньше Меркурия: Плутон — самая большая известная карликовая планета, а Эрида — самая массивная из известных.

Существует по меньшей мере девятнадцать спутников планетарной массы или планет-спутников — спутников, достаточно больших, чтобы принимать эллипсоидную форму:

• Один спутник Земли: Луна
• Четыре спутника Юпитера: Ио , Европа , Ганимед и Каллисто.
• Семь спутников Сатурна: Мимас , Энцелад , Тефия , Диона , Рея , Титан и Япет.
• Пять спутников Урана: Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон.
• Один спутник Нептуна: Тритон.
• Один спутник Плутона: Харон.

Луна, Ио и Европа имеют состав, аналогичный планетам земной группы; остальные состоят из льда и камня, как карликовые планеты, а Тетис состоит почти из чистого льда. (Однако Европу часто считают ледяной планетой, поскольку ее поверхностный слой льда затрудняет изучение ее недр. ) Ганимед и Титан по радиусу больше Меркурия, а Каллисто почти равен ему, но все три гораздо менее массивны. Мимас — самый маленький объект, который, как принято считать, является геофизической планетой , его масса составляет примерно шесть миллионных земной массы, хотя существует множество более крупных тел, которые не могут быть геофизическими планетами (например, Салация ).

Экзопланеты

Основная статья: Экзопланета

Обнаружений экзопланет в год по состоянию на август 2023 г. ( Архив экзопланет НАСА )

Экзопланета — планета за пределами Солнечной системы. имеется 5742 подтвержденных экзопланеты По состоянию на 1 июня 2024 года в 4237 планетных системах , при этом 904 системы имеют более одной планеты . Размеры известных экзопланет варьируются от газовых гигантов, примерно в два раза превышающих размер Юпитера, до размеров чуть больше Луны . Анализ данных гравитационного микролинзирования предполагает, что на каждую звезду Млечного Пути в среднем приходится минимум 1,6 связанных планет.

В начале 1992 года радиоастрономы Александр Вольщан и Дейл Фрайл объявили об открытии двух планет, вращающихся вокруг пульсара PSR 1257+12 . Это открытие было подтверждено и обычно считается первым окончательным обнаружением экзопланет. Исследователи подозревают, что они образовались из остатков диска, оставшегося от сверхновой , породившей пульсар.

Первое подтвержденное открытие экзопланеты, вращающейся вокруг обычной звезды главной последовательности, произошло 6 октября 1995 года, когда Мишель Майор и Дидье Кело из Женевского университета объявили об открытии 51 Пегаси b , экзопланеты около 51 Пегаса . С тех пор и до миссии «Кеплер» наиболее известными экзопланетами были газовые гиганты, сравнимые по массе с Юпитером или даже больше, поскольку их было легче обнаружить. Каталог планет-кандидатов на Кеплер состоит в основном из планет размером с Нептун и меньше, вплоть до меньшего, чем Меркурий.

В 2011 году команда космического телескопа «Кеплер» сообщила об открытии первых экзопланет размером с Землю, вращающихся вокруг солнечноподобной звезды , Kepler-20e и Kepler-20f . С тех пор было идентифицировано более 100 планет примерно такого же размера, как Земля , 20 из которых вращаются в обитаемой зоне своей звезды – диапазоне орбит, в котором планета земной группы могла бы поддерживать жидкую воду на своей поверхности при достаточном количестве атмосферное давление. Считается, что каждая пятая звезда, похожая на Солнце, имеет в своей обитаемой зоне планету размером с Землю, а это означает, что ближайшая к ней планета, как ожидается, будет находиться на расстоянии не более 12 световых лет от Земли. Частота появления таких планет земной группы — одна из переменных в уравнении Дрейка , которое оценивает количество разумных, общающихся цивилизаций , существующих в Млечном Пути .

Есть типы планет, которых нет в Солнечной системе: суперземли и мини-нептуны , массы которых находятся между массами Земли и Нептуна. Ожидается, что объекты, масса которых примерно в два раза превышает массу Земли, будут скалистыми, как Земля; кроме того, они становятся смесью летучих веществ и газа, как Нептун. Планета Глизе 581c с массой в 5,5–10,4 раза больше массы Земли. привлек внимание после своего открытия тем, что потенциально находится в обитаемой зоне, хотя более поздние исследования пришли к выводу, что на самом деле он находится слишком близко к своей звезде, чтобы быть пригодным для жизни. Известны и планеты более массивные, чем Юпитер, плавно переходящие в царство коричневых карликов.

Были обнаружены экзопланеты, которые находятся намного ближе к своей родительской звезде, чем любая планета Солнечной системы к Солнцу. Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, расположенная на расстоянии 0,4 а.е. , совершает оборот по орбите за 88 дней, но планеты со сверхкоротким периодом могут совершать оборот менее чем за день. В системе Кеплер-11 пять планет находятся на более коротких орбитах, чем у Меркурия, и все они намного массивнее Меркурия. Есть горячие Юпитеры , например, 51 Пегаса b, которые вращаются очень близко к своей звезде и могут испариться, превратившись в хтонические планеты , которые представляют собой оставшиеся ядра. Есть также экзопланеты, которые находятся гораздо дальше от своей звезды. Нептун находится на расстоянии 30 а.е. от Солнца, и его обращение по орбите занимает 165 лет, но есть экзопланеты, которые находятся на расстоянии тысяч а.е. от своей звезды и обращаются по орбите более миллиона лет. например КОКОСЫ-2b .

Атрибуты

Хотя каждая планета имеет уникальные физические характеристики, между ними существует ряд общих черт. Некоторые из этих характеристик, такие как кольца или естественные спутники, пока наблюдаются только у планет Солнечной системы, тогда как другие обычно наблюдаются у экзопланет.

Динамические характеристики

Орбита

Основные статьи: Орбита и элементы орбиты

Смотрите также: Законы движения планет Кеплера и экзопланетология § Параметры орбиты.

Орбита планеты Нептун по сравнению с орбитой Плутона . Обратите внимание на удлинение орбиты Плутона по отношению к орбите Нептуна ( эксцентриситет ), а также на ее большой угол к эклиптике ( наклонение ).

В Солнечной системе все планеты вращаются вокруг Солнца в том же направлении, в котором вращается Солнце: против часовой стрелки, если смотреть сверху на северный полюс Солнца. по крайней мере одна экзопланета, WASP-17b , вращается по орбите в направлении, противоположном вращению своей звезды. Было обнаружено, что Период одного оборота орбиты планеты известен как ее сидерический период или год . Год планеты зависит от ее расстояния от звезды; звезды чем дальше планета находится от своей звезды, тем большее расстояние она должна пройти и тем медленнее ее скорость, поскольку на нее меньше влияет гравитация .

Орбита ни одной планеты не является идеально круглой, и, следовательно, расстояние каждой планеты от родительской звезды меняется в течение года. Ближайшее приближение к своей звезде называется ее периастром или перигелием в Солнечной системе, тогда как самое дальнее расстояние от звезды называется ее апастроном ( афелием ). Когда планета приближается к периастру, ее скорость увеличивается, поскольку она обменивает гравитационную потенциальную энергию на кинетическую энергию, точно так же, как падающий объект на Земле ускоряется при падении. По мере приближения планеты к апастрону ее скорость уменьшается, подобно тому, как объект, брошенный вверх на Земле, замедляется при достижении вершины своей траектории.

Орбита каждой планеты очерчена набором элементов:

• Эксцентриситет . орбиты описывает удлинение эллиптической (овальной) орбиты планеты Планеты с низким эксцентриситетом имеют более круговые орбиты, тогда как планеты с высоким эксцентриситетом имеют более эллиптические орбиты. Планеты и большие спутники Солнечной системы имеют относительно низкий эксцентриситет и, следовательно, имеют почти круговые орбиты. Кометы и многие объекты пояса Койпера, а также несколько экзопланет имеют очень высокий эксцентриситет и, следовательно, чрезвычайно эллиптические орбиты.
• указывает Большая полуось размер орбиты. Это расстояние от середины до самого длинного диаметра эллиптической орбиты. Это расстояние отличается от апастрона, потому что ни на одной орбите планеты звезда не находится в точном центре.
• Наклон . планеты показывает, насколько выше или ниже установленной плоскости отсчета наклонена ее орбита В Солнечной системе базовой плоскостью является плоскость орбиты Земли, называемая эклиптикой . Для экзопланет плоскость, известная как небесная плоскость или плоскость неба , представляет собой плоскость, перпендикулярную лучу зрения наблюдателя с Земли. Орбиты восьми главных планет Солнечной системы лежат очень близко к эклиптике; однако некоторые более мелкие объекты, такие как Паллада, Плутон и Эрида, вращаются вокруг него под гораздо более острыми углами, как и кометы. Большие спутники, как правило, не очень наклонены к экватору своих родительских планет, но Луна Земли, Япет Сатурна и Тритон Нептуна являются исключениями. Тритон уникален среди крупных спутников тем, что вращается ретроградно, то есть в направлении, противоположном вращению своей родительской планеты.
• Точки, в которых планета пересекает свою плоскость отсчета выше и ниже, называются ее восходящим и нисходящим узлами . Долгота восходящего узла — это угол между нулевой долготой базовой плоскости и восходящим узлом планеты. Аргумент периапсиса (или перигелия в Солнечной системе) — это угол между восходящим узлом планеты и ее ближайшим приближением к звезде.

Осевой наклон

Основная статья: Осевой наклон

Земли Наклон оси составляет около 23,4°. Он колеблется между 22,1° и 24,5° в течение 41 000-летнего цикла и в настоящее время уменьшается.

Планеты имеют разную степень наклона оси; они вращаются под углом к ​​плоскости экваторов своих звезд . Это приводит к тому, что количество света, получаемого каждым полушарием, меняется в течение года; когда северное полушарие направлено в сторону от своей звезды, южное полушарие указывает на нее, и наоборот. Таким образом, на каждой планете есть времена года, что приводит к изменениям климата в течение года. Время, когда каждое полушарие находится дальше всего или ближе всего к своей звезде, называется солнцестоянием . Каждая планета имеет две планеты на своей орбите; когда в одном полушарии происходит летнее солнцестояние, когда день самый длинный, в другом — зимнее солнцестояние, когда день самый короткий. Различное количество света и тепла, получаемое каждым полушарием, создает ежегодные изменения погодных условий для каждой половины планеты. Наклон оси Юпитера очень мал, поэтому его сезонные колебания минимальны; У Урана, с другой стороны, наклон оси настолько велик, что он практически находится на боку, а это означает, что его полушария либо постоянно находятся в солнечном свете, либо постоянно находятся в темноте во время его солнцестояний. В Солнечной системе Меркурий, Венера, Церера и Юпитер имеют очень небольшие наклоны; Крайние — у Паллады, Урана и Плутона; а у Земли, Марса, Весты, Сатурна и Нептуна — умеренные. Среди экзопланет наклон оси достоверно не известен, хотя считается, что большинство горячих Юпитеров имеют незначительный наклон оси из-за их близости к своим звездам. Точно так же наклон осей спутников планетарной массы близок к нулю. самым большим исключением является земная Луна, расположенная на высоте 6,687°; кроме того, осевой наклон Каллисто варьируется от 0 до примерно 2 градусов в масштабе тысяч лет.

Вращение

См. Также: Экзопланетология § Вращение и осевой наклон.

Планеты вращаются вокруг невидимых осей, проходящих через их центры. планеты Период вращения известен как звездный день . Солнца Большинство планет Солнечной системы вращаются в том же направлении, что и вокруг Солнца, то есть против часовой стрелки, если смотреть сверху на северный полюс . Исключение составляет Венера. и Уран, которые вращаются по часовой стрелке, хотя крайний наклон оси Урана означает, что существуют разные мнения относительно того, какой из его полюсов является «северным» и, следовательно, вращается ли он по часовой стрелке или против часовой стрелки. Независимо от того, какое соглашение используется, Уран имеет ретроградное вращение относительно своей орбиты.

Сравнение периода вращения (ускорено в 10 000 раз, отрицательные значения обозначают ретроградность), уплощения и осевого наклона планет и Луны (SVG-анимация)

Вращение планеты может быть вызвано несколькими факторами во время формирования. Чистый угловой момент может быть вызван вкладом отдельных угловых моментов сросшихся объектов. Аккреция газа планетами-гигантами способствует увеличению углового момента. Наконец, на последних этапах формирования планеты стохастический процесс протопланетной аккреции может случайным образом изменить ось вращения планеты. Продолжительность дня между планетами сильно различается: Венере требуется 243 дня , а планетам-гигантам — всего несколько часов. Периоды вращения экзопланет неизвестны, но для горячих Юпитеров их близость к своим звездам означает, что они приливно заблокированы (то есть их орбиты синхронизированы с их вращением). Это значит, что они всегда показывают одно лицо своим звездам: одной стороной – вечный день, другой – вечную ночь. Меркурий и Венера, ближайшие к Солнцу планеты, также демонстрируют очень медленное вращение: Меркурий находится в приливном состоянии в спин-орбитальном резонансе 3:2 (три оборота на каждые два оборота вокруг Солнца), и вращение Венеры может находиться в равновесии между приливными силами, замедляющими ее, и атмосферными приливами, создаваемыми солнечным нагревом, ускоряющими ее.

Все большие луны приливно привязаны к своим родительским планетам; Плутон и Харон приливно привязаны друг к другу. как Эрис и Дисномия, и, вероятно, Оркус и его спутник Вант . Другие карликовые планеты с известными периодами вращения вращаются быстрее Земли; Хаумеа вращается так быстро, что превратилась в трехосный эллипсоид . Экзопланета Тау Боэтис b и ее родительская звезда Тау Боэтис , по-видимому, взаимно приливно заблокированы.

Орбитальная очистка

Основная статья: Зачистка окрестностей

Определяющей динамической характеристикой планеты, согласно определению МАС, является то, что она очистила свое окружение . Планета, очистившая свое окружение, накопила достаточно массы, чтобы собрать или смести все планетезимали на своей орбите. По сути, он вращается вокруг своей звезды изолированно, а не делит свою орбиту с множеством объектов аналогичного размера. Как описано выше, эта характеристика была включена в МАС официальное определение планеты в августе 2006 года. Хотя на сегодняшний день этот критерий применим только к Солнечной системе происходит очищение орбит , был обнаружен ряд молодых внесолнечных систем, свидетельства которых позволяют предположить, что в их околозвездных дисках .

Физические характеристики

Размер и форма

См. Также: Земля § Размер и форма , Астрономическое тело § Размер и Планетарная система координат.

Гравитация заставляет планеты притягивать примерно сферическую форму, поэтому размер планеты можно грубо выразить средним радиусом (например, радиусом Земли или радиусом Юпитера ). Однако планеты не являются идеально сферическими; например, вращение Земли приводит к тому, что она слегка сплющивается на полюсах с выпуклостью вокруг экватора . Следовательно, лучшим приближением формы Земли является сплюснутый сфероид , экваториальный диаметр которого на 43 километра (27 миль) больше диаметра между полюсами . Как правило, форму планеты можно описать, указав полярный и экваториальный радиусы сфероида или указав опорный эллипсоид . На основе такой спецификации можно рассчитать сплющивание, площадь поверхности и объем планеты; его нормальную гравитацию можно вычислить, зная его размер, форму, скорость вращения и массу.

Масса

Основная статья: Планетарная масса

Определяющей физической характеристикой планеты является то, что она достаточно массивна, чтобы сила ее собственной гравитации могла доминировать над электромагнитными силами, связывающими ее физическую структуру, что приводит к состоянию гидростатического равновесия . Фактически это означает, что все планеты имеют сферическую или сфероидальную форму. До определенной массы объект может иметь неправильную форму, но за пределами этой точки, которая варьируется в зависимости от химического состава объекта, гравитация начинает притягивать объект к его собственному центру масс, пока объект не схлопывается в сферу.

Масса — главный атрибут, по которому планеты отличаются от звезд. В Солнечной системе не существует объектов между массами Солнца и Юпитера; но существуют экзопланеты такого размера. нижний предел массы звезды примерно в 75–80 раз превышает массу Юпитера ( MJ _{По оценкам ,} ). Некоторые авторы выступают за то, чтобы использовать это как верхний предел планетарности на том основании, что внутренняя физика объектов не меняется между примерно одной массой Сатурна (началом значительного самосжатия) и началом сгорания водорода и превращения его в красный карлик. звезда. За пределами примерно 13 МДж _{ядерного} солнечного типа (по крайней мере, для объектов с изотопным содержанием ) объект достигает условий, подходящих для : это синтеза дейтерия иногда называют границей, хотя горение дейтерия длится недолго, и большинство коричневых карликов уже давно закончили сжигать свой дейтерий. Это не является общепризнанным: Энциклопедия экзопланет до 60 МДж _{включает объекты размером} , и Exoplanet Data Explorer 24 МДж _. до

Самая маленькая известная экзопланета с точно известной массой — PSR B1257+12A , одна из первых открытых экзопланет, которая была обнаружена в 1992 году на орбите пульсара . Его масса примерно вдвое меньше массы планеты Меркурий. Еще меньше WD 1145+017 b , вращающаяся вокруг белого карлика; ее масса примерно равна массе карликовой планеты Хаумеа, и ее обычно называют малой планетой. Самая маленькая известная планета, вращающаяся вокруг звезды главной последовательности, кроме Солнца, — это Kepler-37b , ее масса (и радиус), вероятно, немного больше, чем у Луны. Самый маленький объект в Солнечной системе, который обычно считают геофизической планетой, - это спутник Сатурна Мимас с радиусом около 3,1% земного и массой около 0,00063% земной. Меньшая луна Сатурна Феба , в настоящее время представляет собой тело неправильной формы с радиусом 1,7% земного. и 0,00014% массы Земли, Считается, что он достиг гидростатического равновесия и дифференциации в начале своей истории, прежде чем был разрушен ударами. Некоторые астероиды могут быть фрагментами протопланет , которые начали аккрецироваться и дифференцироваться, но пострадали от катастрофических столкновений, оставив сегодня лишь металлическое или каменное ядро. или повторное накопление образовавшегося мусора.

Внутренняя дифференциация

Основная статья: Планетарная дифференциация

Иллюстрация внутренней части Юпитера со скалистым ядром, покрытым глубоким слоем металлического водорода.

Каждая планета начинала свое существование в полностью жидком состоянии; на ранних стадиях формирования более плотные и тяжелые материалы опускались к центру, оставляя более легкие материалы у поверхности. Таким образом, каждая из них имеет дифференцированную внутреннюю часть, состоящую из плотного планетарного ядра, окруженного мантией , которая либо является, либо была жидкостью . Мантии планет земной группы запечатаны твердой корой . но у планет-гигантов мантия просто сливается с верхними слоями облаков. Планеты земной группы имеют ядра из таких элементов, как железо и никель , и мантию из силикатов . Считается, что Юпитер и Сатурн имеют ядра из камня и металла, окруженные мантией из металлического водорода . Уран и Нептун, которые меньше по размеру, имеют каменное ядро, окруженное мантией из воды , аммиака , метана и других льдов . Действие жидкости в ядрах этих планет создает геодинамо , генерирующее магнитное поле . Считается, что подобные процессы дифференциации происходили на некоторых крупных лунах и карликовых планетах. хотя этот процесс, возможно, не всегда был завершен: Церера, Каллисто и Титан кажутся не полностью дифференцированными. Астероид Веста, хотя и не является карликовой планетой, поскольку он пострадал от ударов из-за своей округлости, имеет дифференцированную внутреннюю часть. аналогично Венере, Земле и Марсу.

Атмосфера

Основные статьи: Атмосфера и внеземная атмосфера

См. Также: Внеземное небо.

Атмосфера Земли

Все планеты Солнечной системы, кроме Меркурия. имеют прочную атмосферу , поскольку их гравитация достаточно сильна, чтобы удерживать газы близко к поверхности. Самый большой спутник Сатурна Титан также имеет атмосферу, значительно более плотную, чем у Земли; Самый большой спутник Нептуна Тритон а карликовая планета Плутон имеет более разреженную атмосферу. Более крупные планеты-гиганты достаточно массивны, чтобы удерживать большое количество легких газов водорода и гелия, тогда как меньшие планеты теряют эти газы в космос . Анализ экзопланет показывает, что порог способности удерживать эти легкие газы составляет около 2,0 +0,7.
−0,6 M _E , так что Земля и Венера близки к максимальному размеру для каменистых планет.

Состав атмосферы Земли отличается от состава атмосферы других планет, поскольку в результате различных жизненных процессов, происходивших на планете, появился свободный молекулярный кислород . В атмосферах Марса и Венеры преобладает углекислый газ , но они резко различаются по плотности: среднее приземное давление атмосферы Марса составляет менее 1% от земного (слишком низкое, чтобы позволить существовать жидкой воде). в то время как среднее поверхностное давление атмосферы Венеры примерно в 92 раза превышает земное. Вполне вероятно, что атмосфера Венеры возникла в результате безудержного парникового эффекта в ее истории, что сегодня делает ее самой горячей планетой по температуре поверхности, даже более горячей, чем Меркурий. Несмотря на враждебные условия на поверхности, температура и давление на высоте около 50–55 км в атмосфере Венеры близки к земным условиям (единственное место в Солнечной системе за пределами Земли, где это так), и этот регион был предложен как правдоподобный. база для будущих исследований человечества. Титан имеет единственную богатую азотом планетарную атмосферу в Солнечной системе, кроме земной. Подобно тому, как условия Земли близки к тройной точке воды, позволяющей ей существовать во всех трех состояниях на поверхности планеты, так и условия Титана находятся к тройной точке метана .

На атмосферы планет влияет изменяющаяся инсоляция или внутренняя энергия, что приводит к образованию динамических погодных систем , таких как ураганы (на Земле), общепланетные пылевые бури размером больше Земли (на Марсе), антициклон на Юпитере ( называемое Большим Красным Пятном ), и дыры в атмосфере (на Нептуне). Погодные условия, обнаруженные на экзопланетах, включают горячую область на HD 189733 b, размер которой в два раза больше Большого Красного Пятна. а также облака на горячем Юпитере Кеплер-7b , суперземля Глизе 1214 b и другие.

Было показано, что горячие юпитеры из-за своей крайней близости к своим звездам теряют свою атмосферу в космос из-за звездного излучения, во многом подобно хвостам комет. Эти планеты могут иметь огромную разницу в температуре между дневной и ночной сторонами, что приводит к возникновению сверхзвуковых ветров. хотя здесь задействовано множество факторов, а детали динамики атмосферы, влияющие на разницу температур дня и ночи, сложны.

Магнитосфера

Основная статья: Магнитосфера

Магнитосфера Земли (схема)

Одной из важных характеристик планет являются их собственные магнитные моменты , которые, в свою очередь, порождают магнитосферы. Наличие магнитного поля указывает на то, что планета геологически все еще жива. Другими словами, намагниченные планеты имеют внутри себя потоки электропроводящего материала, которые генерируют магнитные поля. Эти поля существенно меняют взаимодействие планеты и солнечного ветра. Намагниченная планета создает вокруг себя полость солнечного ветра, называемую магнитосферой, сквозь которую ветер не может проникнуть. Магнитосфера может быть намного больше самой планеты. Напротив, ненамагниченные планеты имеют лишь небольшие магнитосферы, возникающие в результате взаимодействия ионосферы с солнечным ветром, которые не могут эффективно защитить планету.

Из восьми планет Солнечной системы только Венера и Марс лишены такого магнитного поля. Из намагниченных планет магнитное поле Меркурия самое слабое и едва способно отклонить солнечный ветер . Спутник Юпитера Ганимед имеет магнитное поле в несколько раз сильнее, а магнитное поле Юпитера является самым сильным в Солнечной системе (настолько интенсивное, что оно представляет серьезный риск для здоровья будущих пилотируемых миссий на все его спутники внутри Каллисто). ). Магнитные поля других планет-гигантов, измеренные на их поверхности, примерно аналогичны по силе магнитным полям Земли, но их магнитные моменты значительно больше. вращения планет Магнитные поля Урана и Нептуна сильно наклонены относительно осей и смещены от центров планет.

В 2003 году группа астрономов на Гавайях, наблюдавшая за звездой HD 179949, обнаружила на ее поверхности яркое пятно, по-видимому, созданное магнитосферой вращающегося вокруг горячего Юпитера.

Второстепенные характеристики

Основные статьи: Естественный спутник и планетарное кольцо

Кольца Сатурна

Некоторые планеты или карликовые планеты Солнечной системы (например, Нептун и Плутон) имеют периоды обращения, которые находятся в резонансе друг с другом или с меньшими телами. Это обычное явление в спутниковых системах (например, резонанс между Ио, Европой и Ганимедом вокруг Юпитера или между Энцеладом и Дионой вокруг Сатурна). Все, кроме Меркурия и Венеры, имеют естественные спутники , часто называемые «спутниками». У Земли есть один, у Марса — два, а у планет-гигантов есть множество спутников в сложных системах планетарного типа. За исключением Цереры и Седны, известно, что все общепринятые карликовые планеты также имеют по крайней мере один спутник. Многие спутники планет-гигантов имеют особенности, сходные с таковыми у планет земной группы и карликовых планет, а некоторые изучались как возможные обиталища жизни (особенно Европа и Энцелад).

Вокруг четырех планет-гигантов вращаются планетарные кольца различного размера и сложности. Кольца состоят в основном из пыли или твердых частиц, но могут содержать крошечные « луны », гравитация которых формирует и поддерживает их структуру. Хотя происхождение планетарных колец точно не известно, считается, что они являются результатом того, что естественные спутники упали ниже пределов Роша своих родительских планет и были разорваны приливными силами . Карликовые планеты Хаумеа и Квавар тоже имеют кольца.

Никаких вторичных характеристик вокруг экзопланет не наблюдалось. Считается, что около коричневого карлика Cha 110913-773444 , который был описан как планета-изгой , вращается крошечный протопланетный диск . и было показано, что субкоричневый карлик OTS 44 окружен значительным протопланетным диском массой не менее 10 земных масс.

История и этимология

Дополнительная информация: История астрономии и хронология астрономии Солнечной системы.

Представление о планетах развивалось на протяжении всей своей истории, от божественных огней древности до земных объектов научной эпохи. Эта концепция расширилась и теперь включает миры не только Солнечной системы, но и множества других внесолнечных систем. Консенсус относительно того, что считать планетой, а не другими объектами, менялся несколько раз. Ранее в него входили астероиды , спутники и карликовые планеты, такие как Плутон . и сегодня продолжают существовать некоторые разногласия.

Древние цивилизации и классические планеты

Движение «огней», движущихся по небу, лежит в основе классического определения планет: блуждающие звезды.

Пять классических планет , Солнечной системы видимые невооруженным глазом, известны с древних времен и оказали значительное влияние на мифологию , религиозную космологию и древнюю астрономию . В древние времена астрономы отмечали, как по небу перемещались определенные огни, в отличие от « неподвижных звезд », которые сохраняли постоянное относительное положение на небе. Древние греки называли эти огни πλάνητες ἀστέρες ( planetes asteres , «блуждающие звезды») или просто πλανῆται ( planetai , «странники»), от которого произошло сегодняшнее слово «планета». В древней Греции , Китае , Вавилоне и вообще во всех досовременных цивилизациях почти повсеместно считалось, что Земля является центром Вселенной и что все «планеты» вращаются вокруг Земли. Причиной такого восприятия было то, что звезды и планеты, казалось, вращались вокруг Земли каждый день. и очевидно здравое представление о том, что Земля тверда и стабильна и что она не движется, а покоится.

Вавилон

Основная статья: Вавилонская астрономия

Первой известной цивилизацией, имевшей функциональную теорию планет, были вавилоняне , жившие в Месопотамии в первом и втором тысячелетиях до нашей эры. Самый старый сохранившийся планетарный астрономический текст — это вавилонская табличка с изображением Венеры Аммисадуки , копия VII века до н.э. списка наблюдений за движением планеты Венера, которая, вероятно, датируется еще вторым тысячелетием до нашей эры. МУЛ.АПИН табличек , — это пара клинописных датируемых VII веком до нашей эры, на которых показано движение Солнца, Луны и планет в течение года. Поздневавилонская астрономия является источником западной астрономии и всех западных усилий в области точных наук . « Энума ану энлиль» , написанная в неоассирийский период в VII веке до нашей эры, включает список предзнаменований и их взаимосвязей с различными небесными явлениями, включая движение планет. Венера , Меркурий и внешние планеты Марс , Юпитер и Сатурн были идентифицированы вавилонскими астрономами . Они оставались единственными известными планетами до изобретения телескопа в начале нового времени.

Греко-римская астрономия

Смотрите также: греческая астрономия

Древние греки изначально не придавали планетам такого большого значения, как вавилоняне. В VI и V веках до нашей эры пифагорейцы , по-видимому, разработали свою собственную независимую планетарную теорию , которая состояла из Земли, Солнца, Луны и планет, вращающихся вокруг «Центрального огня» в центре Вселенной. Говорят, что Пифагор или Парменид был первым, кто идентифицировал вечернюю звезду ( Гесперос ) и утреннюю звезду ( Фосфор ) как одно и то же ( Афродита , греческое название соответствует латинской Венере ). хотя об этом уже давно знали в Месопотамии. В III веке до нашей эры Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему, согласно которой Земля и планеты вращались вокруг Солнца. Геоцентрическая система оставалась доминирующей до Научной революции .

К I веку до нашей эры , в эллинистический период , греки начали разрабатывать собственные математические схемы для предсказания положения планет. Эти схемы, основанные на геометрии, а не на арифметике вавилонян, в конечном итоге затмили теории вавилонян по сложности и полноте и объяснили большую часть астрономических движений, наблюдаемых с Земли невооруженным глазом. Эти теории получили свое наиболее полное выражение в Альмагесте, написанном Птолемеем во II веке нашей эры. Доминирование модели Птолемея было настолько полным, что оно вытеснило все предыдущие работы по астрономии и оставалось окончательным астрономическим текстом в западном мире на протяжении 13 столетий. Грекам и римлянам было известно семь планет, каждая из которых предположительно вращалась вокруг Земли в соответствии со сложными законами, изложенными Птолемеем. Это были, в порядке возрастания от Земли (в порядке Птолемея и с использованием современных названий): Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.

Средневековая астрономия

Основные статьи: Астрономия в средневековом исламском мире и индийская астрономия

Иллюстрация геоцентрической модели Клавдия Птолемея, 1660 год.

После падения Западной Римской империи астрономия получила дальнейшее развитие в Индии и средневековом исламском мире. В 499 году нашей эры индийский астроном Арьябхата выдвинул планетарную модель, которая явно учитывала вращение Земли вокруг своей оси, которое он объясняет причиной того, что, по-видимому, является кажущимся движением звезд на запад. Он также предположил, что орбиты планет имеют эллиптическую форму . Последователи Арьябхаты были особенно сильны в Южной Индии , где, среди прочего, следовали его принципам суточного вращения Земли и на них был основан ряд второстепенных работ.

Астрономия Золотого века ислама в основном развивалась на Ближнем Востоке , в Центральной Азии , Аль-Андалусе и Северной Африке , а затем на Дальнем Востоке и в Индии. Эти астрономы, как и эрудит Ибн аль-Хайсам , в целом принимали геоцентризм, хотя и оспаривали систему эпициклов Птолемея и искали альтернативы. Астроном X века Абу Саид ас-Сиджи признал, что Земля вращается вокруг своей оси. В 11 веке транзит Венеры наблюдал Авиценна . Его современник Аль-Бируни разработал метод определения радиуса Земли с помощью тригонометрии , который, в отличие от более старого метода Эратосфена , требовал наблюдений только на одной горе.

Научная революция и открытие внешних планет

Смотрите также: гелиоцентризм

Плакат Солнечной системы в реальном масштабе, сделанный Эмануэлем Боуэном в 1747 году. В то время Уран, Нептун и пояса астероидов еще не были открыты.

С приходом научной революции и гелиоцентрической модели Коперника на , Галилея и Кеплера использование термина «планета» изменилось с чего-то, что двигалось по небу относительно неподвижной звезды, тело, вращающееся вокруг Солнца непосредственно ( первичная планета) или косвенно (вторичная планета или планета-спутник). Таким образом, Земля была добавлена ​​в список планет. и Солнце было удалено. Коперниканское число первичных планет сохранялось до 1781 года, когда Уильям Гершель открыл Уран .

Когда в 17 веке были открыты четыре спутника Юпитера ( галилеевы луны ) и пять спутников Сатурна, они присоединились к Луне Земли в категории «планет-спутников» или «вторичных планет», вращающихся вокруг первичных планет, хотя в последующие десятилетия они будут для краткости стали называть просто «спутниками». Примерно до 1920-х годов ученые обычно считали спутники планет также планетами, хотя среди неученых такое использование не было распространено.

В первом десятилетии XIX века были открыты четыре новые «планеты»: Церера (в 1801 г.), Паллада (в 1802 г.), Юнона (в 1804 г.) и Веста (в 1807 г.). Вскоре стало очевидно, что они сильно отличаются от ранее известных планет: они находились в одной и той же области космоса, между Марсом и Юпитером ( пояс астероидов ), с иногда перекрывающимися орбитами. Это была область, где ожидалась только одна планета, и они были намного меньше, чем все остальные планеты; действительно, предполагалось, что это могли быть осколки распавшейся более крупной планеты. Гершель назвал их астероидами (от греческого «звездоподобные»), потому что даже в самые большие телескопы они напоминали звезды без разрешимого диска.

Ситуация была стабильной в течение четырех десятилетий, но в 1840-х годах было открыто еще несколько астероидов ( Астрея в 1845 году; Геба , Ирис и Флора в 1847 году; Метида в 1848 году; и Гигея в 1849 году). Каждый год открывались новые «планеты»; в результате астрономы начали составлять таблицы астероидов ( малых планет ) отдельно от больших планет и присваивать им номера вместо абстрактных планетарных символов . хотя их продолжали считать малыми планетами.

Нептун был открыт в 1846 году , его положение было предсказано благодаря гравитационному влиянию на Уран. Поскольку орбита Меркурия, по-видимому, подверглась аналогичному воздействию, в конце 19 века считалось, что может существовать еще одна планета, еще ближе к Солнцу . Однако несоответствие между орбитой Меркурия и предсказаниями ньютоновской гравитации было вместо этого объяснено улучшенной теорией гравитации, общей теорией относительности Эйнштейна .

Плутон был открыт в 1930 году. После того, как первоначальные наблюдения привели к убеждению, что он больше Земли, объект был сразу же принят как девятая большая планета. Дальнейшее наблюдение показало, что тело на самом деле было намного меньше: в 1936 году Рэй Литтлтон предположил, что Плутон может быть сбежавшим спутником Нептуна . и Фред Уиппл в 1964 году предположили, что Плутон может быть кометой. Открытие его большого спутника Харона в 1978 году показало, что масса Плутона составляет всего 0,2% массы Земли. Поскольку он все еще был существенно более массивным, чем любой известный астероид, и поскольку никаких других транснептуновых объектов , Плутон сохранил свой планетарный статус, официально потеряв его только в 2006 году. в то время не было обнаружено

В 1950-х годах Джерард Койпер опубликовал работы о происхождении астероидов. Он признал, что астероиды обычно не имеют сферической формы, как считалось ранее, и что семейства астероидов являются остатками столкновений. Таким образом, он различал самые большие астероиды как «настоящие планеты» и меньшие как столкновительные фрагменты. Начиная с 1960-х годов, термин «малая планета» был в основном заменен термином «астероид», и упоминания об астероидах как о планетах в литературе стали редкими, за исключением трех геологически сформировавшихся крупнейших: Цереры и реже Паллады и Весты. .

Начало исследования Солнечной системы космическими зондами в 1960-х годах стимулировало возобновление интереса к планетарной науке. Примерно тогда произошел раскол в определениях спутников: ученые-планетологи начали пересматривать большие луны как тоже планеты, а астрономы, не являющиеся планетологами, обычно так не считали. (Это не совсем то же самое определение, которое использовалось в предыдущем столетии, когда все спутники классифицировались как второстепенные планеты, даже некруглые, такие как Гиперион Марса Сатурна или Фобос и Деймос .) С тех пор космическими кораблями были исследованы все восемь основных планет и их спутники планетарной массы, а также многие астероиды и карликовые планеты Церера и Плутон; однако на данный момент единственным телом планетарной массы за пределами Земли, исследованным людьми, является Луна.

Новое определение термина «планета»

Дополнительная информация: Определение планеты.

Все большее число астрономов выступает за рассекречивание Плутона как планеты, поскольку в одном и том же регионе Солнечной системы ( поясе Койпера в 1990-х и начале 2000-х годов ) было обнаружено множество подобных объектов, приближающихся к его размеру. Было обнаружено, что Плутон — всего лишь одно «маленькое» тело среди тысяч населения. Они часто называли понижение астероидов прецедентом, хотя это было сделано на основании их геофизических отличий от планет, а не нахождения в поясе. Некоторые из более крупных транснептуновых объектов , таких как Квавар , Седна , Эрида и Хаумеа , были провозглашены в популярной прессе десятой планетой .

Объявление об Эриде в 2005 году, объекте на 27% массивнее Плутона, дало толчок к официальному определению планеты. поскольку рассмотрение Плутона как планеты логически потребовало бы, чтобы Эрида также считалась планетой. Поскольку существовали разные процедуры для присвоения названий планетам и непланетам, это создало неотложную ситуацию, поскольку по правилам Эрида не могла быть названа без определения того, что такое планета. В то время также считалось, что размер, необходимый для того, чтобы транснептуновый объект стал круглым, был примерно таким же, как размер, необходимый для спутников планет-гигантов (диаметр около 400 км), цифра, которая предполагала около 200 км. круглые объекты в поясе Койпера и тысячи других за его пределами. Многие астрономы утверждали, что общественность не примет определение, создающее большое количество планет.

Международный астрономический союз
определение планеты Солнечной системы

1. Объект находится на орбите вокруг Солнца
2. Объект имеет достаточную массу, чтобы его собственная гравитация могла преодолеть силы твердого тела и принять гидростатическую равновесную (почти круглую) форму.
3. Объект очистил окрестности своей орбиты

Источник: «Генеральная ассамблея МАС 2006 г.: Резолюции 5 и 6» (PDF) . МАУ. 24 августа 2006 года . Проверено 23 июня 2009 г.

Чтобы признать наличие проблемы, Международный астрономический союз (МАС) приступил к созданию определения планеты и представил его в августе 2006 года. Согласно этому определению, в Солнечной системе считается восемь планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Тела, отвечающие первым двум условиям, но не удовлетворяющие третьему, классифицируются как карликовые планеты при условии, что они не являются естественными спутниками других планет. Первоначально комитет МАС предложил определение, которое включало бы большее количество планет, поскольку оно не включало (c) в качестве критерия. После долгих обсуждений путем голосования было решено, что эти тела следует классифицировать как карликовые планеты.

Критика и альтернативы определению МАС

См. Также: Список гравитационно закругленных объектов Солнечной системы.

Спутники планетарной массы в масштабе по сравнению с Меркурием, Венерой, Землей, Марсом и Плутоном. пограничные Протеус и Нереида Включены (примерно такого же размера, как круглый Мимас). Неизображенная Дисномия (промежуточная по размеру между Тефией и Энцеладом) не показана; в любом случае, вероятно, это не твердое тело.

Определение МАС не использовалось и не принималось повсеместно. В планетарной геологии небесные объекты оценивались и определялись как планеты по геофизическим характеристикам . Ученые-планетологи больше интересуются планетарной геологией, чем динамикой, поэтому они классифицируют планеты на основе их геологических свойств. Небесное тело может приобрести динамическую (планетарную) геологию примерно при массе, необходимой для того, чтобы его мантия стала пластичной под собственным весом. Это приводит к состоянию гидростатического равновесия , когда тело приобретает стабильную круглую форму, которая согласно геофизическим определениям считается признаком планетарности. Например:

тело субзвездной массы, которое никогда не подвергалось ядерному синтезу и обладает достаточной гравитацией, чтобы стать круглым благодаря гидростатическому равновесию, независимо от параметров его орбиты.

В Солнечной системе эта масса обычно меньше массы, необходимой телу для выхода из орбиты; таким образом, некоторые объекты, которые считаются «планетами» по геофизическим определениям, не считаются таковыми по определению МАС, например Церера и Плутон. (На практике требование гидростатического равновесия обычно ослабляется до требования округления и уплотнения под действием самогравитации; Меркурий на самом деле не находится в гидростатическом равновесии, но независимо от этого повсеместно включается в число планет.) Сторонники таких определений часто утверждают, что местоположение не должно иметь значения и что планетарность должна определяться внутренними свойствами объекта. Карликовые планеты были предложены как категория малых планет (в отличие от планетоидов как субпланетных объектов), и планетарные геологи продолжают рассматривать их как планеты, несмотря на определение МАС.

Количество карликовых планет даже среди известных объектов точно не установлено. В 2019 году Гранди и др. на основании низкой плотности некоторых транснептуновых объектов среднего размера утверждал, что предельный размер, необходимый для достижения равновесия транснептуновым объектом, на самом деле намного больше, чем у ледяных спутников планет-гигантов, и составляет около 900– Диаметр 1000 км. Существует общее мнение о том, что Церера находится в поясе астероидов. и о восьми транснептунианцах, которые, вероятно, пересекут этот порог – Оркус , Плутон , Хаумеа , Квавар , Макемаке , Гонгонг , Эрида и Седна .

Планетарные геологи могут отнести девятнадцать известных спутников планетарной массы к «планетам- Плутона спутникам», включая Луну Земли и Харон , как и астрономы раннего Нового времени. Некоторые идут еще дальше и включают в число планет относительно крупные, геологически развитые тела, которые, тем не менее, сегодня не очень круглые, такие как Паллада и Веста; округлые тела, полностью разрушенные ударами и вновь сросшиеся, как Гигея; или даже все, по крайней мере, диаметром спутника Сатурна Мимаса , самого маленького спутника планетарной массы. (Сюда могут относиться даже объекты, которые не круглые, но больше Мимаса, например, спутник Нептуна Протей .)

Астроном Жан-Люк Марго предложил математический критерий, определяющий, может ли объект покинуть свою орбиту в течение жизни своей родительской звезды, на основе массы планеты, ее большой полуоси и массы родительской звезды. Формула дает значение π , которое для планет больше 1. Восемь известных планет и все известные экзопланеты имеют значения π выше 100, тогда как Церера, Плутон и Эрида имеют значения π 0,1 или меньше. Ожидается, что объекты со значениями π, равными 1 или более, будут иметь приблизительно сферическую форму, так что объекты, которые удовлетворяют требованию зазора орбитальной зоны вокруг звезд типа Солнца, также будут соответствовать требованию округлости.

Экзопланеты

Дополнительная информация: Экзопланета § История обнаружения и Коричневый карлик.

Еще до открытия экзопланет существовали особые разногласия по поводу того, следует ли считать объект планетой, если он был частью отдельной популяции, такой как , или был ли он достаточно большим, чтобы генерировать энергию путем термоядерного синтеза дейтерия пояс . Ситуация еще больше усложняется тем, что тела, слишком маленькие, чтобы генерировать энергию путем синтеза дейтерия, могут образовываться в результате коллапса газового облака, точно так же, как звезды и коричневые карлики, вплоть до массы Юпитера: Таким образом, возникли разногласия по поводу того, следует ли принимать во внимание то, как формируется тело.

В 1992 году астрономы Александр Вольщан и Дейл Фрайл объявили об открытии планет вокруг пульсара PSR B1257+12 . Это открытие обычно считается первым окончательным обнаружением планетной системы вокруг другой звезды. Затем, 6 октября 1995 года, Мишель Майор и Дидье Кело из Женевской обсерватории объявили о первом окончательном обнаружении экзопланеты, вращающейся вокруг обычной звезды главной последовательности ( 51 Пегаса ).

Открытие экзопланет привело к еще одной двусмысленности в определении планеты: момент, в котором планета становится звездой. Многие известные экзопланеты во много раз превышают массу Юпитера и приближаются к массе звездных объектов, известных как коричневые карлики . Коричневые карлики обычно считаются звездами из-за их теоретической способности синтезировать дейтерий , более тяжелый изотоп водорода . Хотя объекты, массивнее Юпитера в 75 раз, синтезируют простой водород, объекты с массой в 13 масс Юпитера могут синтезировать дейтерий. Дейтерий довольно редок, составляя менее 0,0026% водорода в галактике, и большинство коричневых карликов перестали бы синтезировать дейтерий задолго до своего открытия, что сделало бы их фактически неотличимыми от сверхмассивных планет.

Рабочее определение экзопланет МАС

Определение МАС 2006 года представляет некоторые проблемы для экзопланет , поскольку формулировка специфична для Солнечной системы, а критерии округлости и зазора орбитальной зоны в настоящее время для экзопланет не наблюдаются. В 2018 году это определение было пересмотрено и обновлено по мере расширения знаний об экзопланетах. Текущее официальное рабочее определение экзопланеты выглядит следующим образом:

1. Объекты с истинными массами ниже предельной массы для термоядерного синтеза дейтерия (в настоящее время рассчитанной как 13 масс Юпитера для объектов солнечной металличности), которые вращаются вокруг звезд, коричневых карликов или остатков звезд и имеют соотношение масс с центральным объектом ниже L4. Нестабильность /L5 M/M _{( центральная} < 2/(25+ √ 621 ) являются «планетами» (независимо от того, как они образовались). Минимальная масса/размер, необходимая для того, чтобы внесолнечный объект считался планетой, должна быть такой же, как и у используется в нашей Солнечной системе.
2. Субзвездные объекты с истинными массами выше предельной массы для термоядерного синтеза дейтерия являются «коричневыми карликами», независимо от того, как они образовались и где они расположены.
3. Свободно плавающие объекты в молодых звездных скоплениях с массами ниже предельной массы для термоядерного синтеза дейтерия не являются «планетами», а являются «субкоричневыми карликами» (или какое-то другое название, которое наиболее подходит).

МАС отметил, что можно ожидать, что это определение будет развиваться по мере совершенствования знаний. В обзорной статье 2022 года, в которой обсуждается история и обоснование этого определения, предлагается удалить слова «в молодых звездных скоплениях» в пункте 3, поскольку такие объекты теперь обнаружены в других местах, и что термин «субкоричневые карлики» следует исключить. заменены более современными «свободно плавающими объектами планетарной массы». Термин « объект планетарной массы » также использовался для обозначения неоднозначных ситуаций, касающихся экзопланет, таких как объекты с массой, типичной для планеты, которые свободно плавают или вращаются вокруг коричневого карлика, а не звезды.

Предел в 13 масс Юпитера не является общепринятым. Объекты с массой ниже этого предела иногда могут сжигать дейтерий, а количество сгоревшего дейтерия зависит от состава объекта. Кроме того, дейтерия довольно мало, поэтому стадия горения дейтерия на самом деле длится недолго; в отличие от горения водорода в звезде, горение дейтерия не оказывает существенного влияния на будущую эволюцию объекта. В этом пределе взаимосвязь между массой и радиусом (или плотностью) не имеет каких-либо особенностей, согласно которым коричневые карлики имеют ту же физику и внутреннюю структуру, что и более легкие планеты-юпитеры, и их более естественно можно было бы считать планетами.

Так, во многие каталоги экзопланет включены объекты тяжелее 13 масс Юпитера, а иногда и до 60 масс Юпитера. (Предел сгорания водорода и превращения его в красный карлик составляет около 80 масс Юпитера.) Положение звезд главной последовательности также использовалось в качестве аргумента в пользу такого всеобъемлющего определения «планеты», поскольку они также сильно различаются по двум порядкам величин, которые они охватывают, по своей структуре, атмосфере, температуре, спектральным характеристикам, и, возможно, механизмы формирования; тем не менее, все они рассматриваются как один класс, поскольку все они являются объектами гидростатического равновесия, подвергающимися ядерному горению.

Мифология и нейминг

См. Также: Названия дней недели и классическая планета.

Названия планет различаются между планетами Солнечной системы и экзопланетами (планетами других планетных систем ). экзопланеты обычно называют в честь их родительской звезды и порядка их открытия в ее планетной системе, например, Проксима Центавра b .

Названия планет Солнечной системы (кроме Земли ) на английском языке произошли от практики наименования, последовательно разработанной вавилонянами , греками и римлянами в древности . Практика нанесения имен богов на планеты почти наверняка была заимствована у вавилонян древними греками, а затем у греков римлянами. Вавилоняне назвали Венеру в честь шумерской богини любви с аккадским именем Иштар ; Марс в честь их бога войны Нергала ; Меркурий в честь их бога мудрости Набу ; и Юпитер в честь их главного бога Мардука . Между греческими и вавилонскими соглашениями об именах слишком много совпадений, чтобы они могли возникнуть отдельно. Учитывая различия в мифологии, соответствие не было идеальным. Например, вавилонский Нергал был богом войны, и поэтому греки отождествляли его с Аресом. В отличие от Ареса, Нергал также был богом чумы и правителем подземного мира.

В древней Греции два великих светила, Солнце и Луна, назывались Гелиосом и Селеной , двумя древними титаническими божествами; самая медленная планета, Сатурн, называлась Фаинон , светляк; за ним следует Фаэтон , Юпитер, «яркий»; красная планета Марс была известна как Пирой , «огненный»; самая яркая, Венера, была известна как Фосфор , несущий свет; а мимолетная последняя планета, Меркурий, называлась Стилбон , сияющий. Греки относили каждую планету к одному из своих пантеонов богов, олимпийцев и ранних титанов:

• Гелиос и Селена были именами как планет, так и богов, оба были титанами (позже вытесненными олимпийцами Аполлоном и Артемидой );
• Фаинон был посвящен Кроносу , Титану, который был отцом олимпийцев;
• Фаэтон был посвящен Зевсу , сыну Кроноса, свергнувшему его с поста царя;
• Пирои была отдана Аресу , сыну Зевса и богу войны;
• Фосфором управляла Афродита , богиня любви; и
• Стилбоном с его быстрым движением правил Гермес , посланник богов и бог знания и остроумия.

Греческие боги Олимпа , в честь которых Солнечной системы . произошли римские названия планет

Хотя современные греки до сих пор используют свои древние названия планет, другие европейские языки из-за влияния Римской империи , а затем и католической церкви , используют римские (латинские) названия, а не греческие. Римляне унаследовали протоиндоевропейскую мифологию, как и греки, и разделили с ними общий пантеон под разными именами, но римлянам не хватало богатых повествовательных традиций, которые греческая поэтическая культура дала своим богам . В более поздний период Римской республики римские писатели заимствовали большую часть греческих повествований и применили их к своему пантеону до такой степени, что они стали практически неотличимы. Когда римляне изучали греческую астрономию, они дали планетам имена своих богов: Меркурий (Гермес), Венера (Афродита), Марс (Арес), Юпитер (Зевс) и Сатурн (Крон). Некоторые римляне, следуя верованию, возможно, зародившемуся в Месопотамии, но получившему развитие в эллинистическом Египте , полагали, что семь богов, в честь которых были названы планеты, посменно заботились о делах на Земле. Порядок смены был Сатурн, Юпитер, Марс, Солнце, Венера, Меркурий, Луна (от самой дальней к ближайшей планете). Таким образом, первый день начался Сатурном (1-й час), второй день — Солнцем (25-й час), за ним следовали Луна (49-й час), Марс, Меркурий, Юпитер и Венера. Поскольку каждый день был назван в честь бога, который его начал, такой порядок дней недели стал в римском календаре . На английском языке суббота , воскресенье и понедельник являются прямыми переводами этих римских имен. Остальные дни были переименованы в честь Тив (вторник), Одина (среда), Тунора (четверг) и Фрича (пятница), англосаксонских богов, считавшихся похожими или эквивалентными Марсу, Меркурию, Юпитеру и Венере соответственно.

Название Земли на английском языке не заимствовано из греко-римской мифологии. Поскольку это было общепринято считать планетой только в 17 веке, нет традиции называть его в честь бога. (То же самое, по крайней мере, в английском языке, относится к Солнцу и Луне, хотя они больше не считаются планетами.) Название происходит от древнеанглийского слова eorþe , которое означало «земля» и «грязь». как и сам мир. Как и его эквиваленты в других германских языках , оно происходит в конечном итоге от протогерманского слова erþō , которое можно увидеть в английском языке ground , немецком Erde , голландском aarde и скандинавском jord . Во многих романских языках сохранилось старое римское слово terra (или его вариация), которое использовалось в значении «суша», а не «море». Нероманские языки используют свои родные слова. Греки сохранили свое первоначальное название Γή (Ге) .

Неевропейские культуры используют другие системы именования планет. Индия использует систему, основанную на Наваграхе , которая включает в себя семь традиционных планет, а также восходящие и нисходящие лунные узлы Раху и Кету . Планеты — это Сурья «Солнце», Чандра «Луна», Будха для Меркурия, Шукра («яркий») для Венеры, Мангала (бог войны) для Марса, Брихаспати (советник богов) для Юпитера и Шани (символический времени) для Сатурна.

Коренные персидские названия большинства планет основаны на отождествлениях месопотамских богов с иранскими богами, аналогичных греческим и латинским именам. Меркурий — это Тир (персидский: تیر ) для западноиранского бога Тирии (покровителя писцов), аналогичного Набу; Венера — это Нахид ( ناهید ) для Анахиты ; Марс — это Бахрам ( بهرام ) для Веретрагны ; а Юпитер — это Ормоз ( هرمز ) для Ахура Мазды . Персидское название Сатурна, Кейван ( کیوان ), является заимствованием от аккадского слова каяману , что означает «постоянный, устойчивый».

Китай и страны Восточной Азии, исторически подверженные китайскому культурному влиянию (например, Япония, Корея и Вьетнам ), используют систему именования, основанную на пяти китайских элементах : вода (Меркурий 水星 星 "water star"), «водяная звезда»), металл (Венера 金星 星 "metal star"), «металлическая звезда»), огонь (Марс 火星 星 "fire star"), «огненная звезда»), дерево (Юпитер 木星 星 "wood star"), and «деревянная звезда») и земля (Сатурн 土星«земная звезда»). 星 "earth star"). Имена Урана ( 天王星 王星 "sky king star"), Neptune (海王星 «царская звезда неба»), Нептуна ( 冥王星 «морская королевская звезда») и Плутона ( «царская звезда подземного мира») на китайском, корейском и японском языках представляют собой кальки, основанные на кальках. роли этих богов в римской и греческой мифологии. В 19 веке Александр Уайли и Ли Шаньлан перевели названия первых 117 астероидов на китайский язык, и многие из их названий используются до сих пор, например, Церера ( 穀 神星 «звезда богини зерна»), Паллада ( 智 神星 « звезда богини мудрости»), Юнона ( 婚 神星 «звезда богини брака»), Веста ( 灶神 神星 "hearth goddess star"), and Hygiea (星 «звезда богини очага») и Гигея (健 神星 «звезда богини здоровья»). Такие переводы были распространены на некоторые более поздние малые планеты, в том числе на некоторые карликовые планеты, открытые в 21 веке, например, Хаумеа ( 妊 神星 «звезда богини беременности», Макемаке ( 鳥 神星 «звезда богини-птицы») и Эрида ( 鬩 神星 «звезда богини ссоры»). Однако, за исключением более известных астероидов и карликовых планет, многие из них редки за пределами китайских астрономических словарей.

В традиционной еврейской астрономии семь традиционных планет имеют (по большей части) описательные имена: Солнце — חמה Хамма, или «горячая», Луна — לבנה Левана, или «белая», Венера — כוכב נוגה Кохав Нога или «яркая планета», Меркурий — כוכב Кохав , или «планета» (учитывая отсутствие у него отличительных особенностей), Марс — מאדים Маадим , или «красный», а Сатурн — שבתאי Шаббатай , или «отдыхающий» (в ссылка на его медленное движение по сравнению с другими видимыми планетами). Странным является Юпитер, называемый צדק Цедек или «справедливость». Эти имена, впервые зафиксированные в Вавилонском Талмуде , не являются оригинальными еврейскими названиями планет. В 377 году Епифаний Саламинский записал еще один набор имен, которые, по-видимому, имеют языческие или ханаанские ассоциации: эти имена, замененные по религиозным причинам, вероятно, были историческими семитскими именами и могли иметь гораздо более ранние корни, восходящие к вавилонской астрономии. Еврейские имена были выбраны для Урана (אורון Орон , «маленький свет») и Нептуна (רהב Раав , библейское морское чудовище) в 2009 году; до этого названия «Уран» и «Нептун» были просто заимствованы. Этимология арабских названий планет менее изучена. Ученые в основном согласны с тем, что Венера (араб. الزهرة , аз-Зухара , «яркая») ), Земля ( الأرض , al-ʾArḍ , от того же корня, что и «эрец ») и Сатурн ( زُحَل , Зухал , «отступник») ). Существует несколько предложенных этимологий Меркурия ( Меркурий , Утарид ), Марса ( Аль-Марс , аль-Миррикх ) и Юпитера ( Юпитер , аль-Муштари ), но среди ученых нет единого мнения.

Когда в XVIII и XIX веках были открыты последующие планеты, Уран был назван в честь греческого божества , а Нептун — в честь римского (аналог Посейдона ). Астероиды изначально также были названы из мифологии: Церера , Юнона и Веста — главные римские богини, а Паллада — эпитет главной греческой богини Афины , — но по мере того, как их открывалось все больше и больше, их сначала начали называть в честь более второстепенных богинь. , а мифологическое ограничение было снято, начиная с двадцатого астероида Массалия в 1852 году. Плутону (названному в честь греческого бога подземного мира ) было присвоено классическое имя, поскольку на момент открытия он считался крупной планетой. После того, как за пределами Нептуна было обнаружено больше объектов, были введены соглашения об именах в зависимости от их орбит: те, кто находится в резонансе 2:3 с Нептуном (плутино ) , получили имена из мифов о подземном мире, а другие получили имена из мифов о сотворении мира. Большинство транснептуновых планетоидов названы в честь богов и богинь других культур (например, Квавар назван в честь бога Тонгва ). Есть несколько исключений, продолжающих римскую и греческую схему, в частности Эрида, поскольку первоначально она считалась десятой планетой.

Спутникам (включая спутники планетарной массы) обычно дают имена, связанные с их родительской планетой. Спутники Юпитера планетарной массы названы в честь четырех любовников Зевса (или других сексуальных партнеров); те, что на Сатурне, названы в честь братьев и сестер Кроноса, Титанов; те, что принадлежат Урану, названы в честь персонажей Шекспира и Поупа (первоначально именно из сказочной мифологии, но это закончилось присвоением имени Миранде ). Спутник планетарной массы Нептуна Тритон назван в честь сына бога ; Спутник планетарной массы Плутона Харон назван в честь перевозчика мертвых , который перевозит души только что умерших в подземный мир (владения Плутона).

Символы

Основная статья: Планетарный символ

Наиболее распространенные планетарные символы

Солнце

Меркурий

Венера

Земля

Луна

Марс

Юпитер

Сатурн

Уран или

Нептун

Письменные символы Меркурия, Венеры, Юпитера, Сатурна и, возможно, Марса были прослежены до форм, обнаруженных в текстах позднегреческих папирусов. Символы Юпитера и Сатурна идентифицируются как монограммы соответствующих греческих имен, а символ Меркурия — стилизованный кадуцей .

По словам Энни Скотт Дилл Маундер , предшественники планетарных символов использовались в искусстве для изображения богов, связанных с классическими планетами. Бьянкини Планисфера , открытая Франческо Бьянкини в 18 веке, но созданная во 2 веке. показывает греческие персонификации планетарных богов, наполненные ранними версиями планетарных символов. У Меркурия есть кадуцей ; К ожерелью Венеры прикреплен шнур, соединенный с другим ожерельем; Марс, копье; Юпитер, посох; Сатурн, коса; Солнце — обруч ; с исходящими от него лучами и Луна, головной убор с прикрепленным полумесяцем. Современные формы с крестиками впервые появились примерно в 16 веке. По словам Маундера, добавление крестов представляет собой «попытку придать христианский оттенок символам старых языческих богов». Сама Земля не считалась классической планетой; его символ происходит от догелиоцентрического символа четырех сторон света .

Когда были обнаружены новые планеты, вращающиеся вокруг Солнца, для них были изобретены символы. Самый распространенный астрономический символ Урана, ⛢, был изобретен Иоганном Готфридом Кёлером и предназначался для обозначения недавно открытого металла платины . Альтернативный символ ♅ был изобретен Жеромом Лаландом и представляет собой глобус с буквой H наверху в честь первооткрывателя Урана Гершеля. Сегодня ⛢ в основном используется астрономами, а ♅ — астрологами , хотя каждый символ можно найти и в другом контексте. Первые несколько астероидов на момент открытия считались планетами, и им также были присвоены абстрактные символы, например, серп Цереры (⚳), копье Паллады (⚴), скипетр Юноны (⚵) и очаг Весты (⚶). Однако по мере того, как их число все больше и больше росло, эта практика прекратилась в пользу их нумерации. (Массалия, первый астероид, не названный в мифологии, также является первым астероидом, которому его первооткрыватель не присвоил символ.) Символы первых четырех астероидов, от Цереры до Весты, использовались дольше, чем остальные. и даже в наши дни НАСА использует символ Цереры — Церера — единственный астероид, который также является карликовой планетой. Символ Нептуна (♆) представляет собой трезубец бога . Астрономический символ Плутона — монограмма PL (♇), хотя это стало менее распространенным после того, как определение МАС переклассифицировало Плутон. После реклассификации Плутона НАСА использовало традиционный астрологический символ Плутона (⯓), планетарный шар над двузубцем Плутона .

Некоторые более редкие планетарные символы в Юникоде

Земля

Веста

Юнона

Церера

Паллада

Гигея

Оркус

Плутон или

Грязный

Квавар

хотелось бы

Лаять

Эрис

Седна

МАС не рекомендует использовать планетарные символы в современных журнальных статьях в пользу однобуквенных или (чтобы устранить неоднозначность Меркурия и Марса) двухбуквенных сокращений для главных планет. Символы Солнца и Земли, тем не менее, являются общими, поскольку масса Солнца , масса Земли и подобные единицы распространены в астрономии. Другие планетарные символы сегодня чаще всего встречаются в астрологии. Астрологи воскресили старые астрономические символы для первых нескольких астероидов и продолжают изобретать символы для других объектов. Сюда входят относительно стандартные астрологические символы карликовых планет, открытых в 21 веке, которым астрономы не дали символов, поскольку к моменту их открытия планетарные символы по большей части вышли из употребления в астрономии. Многие астрологические символы включены в Юникод , и некоторые из этих новых изобретений (символы Хаумеа, Макемаке и Эриды) с тех пор используются НАСА в астрономии. Символ Эриды является традиционным символом дискордианства , религии, поклоняющейся богине Эриде. Остальные символы карликовых планет в основном представляют собой инициализмы (за исключением Хаумеа) в местных письменностях культур, из которых они происходят; они также представляют собой что-то, связанное с соответствующим божеством или культурой, например, лицо Макемаке или змеиный хвост Гонгунга.

См. также

• Двойная планета - двойная система, в которой два объекта планетарной массы имеют общую орбитальную ось, внешнюю по отношению к обоим.
• Список посадок на внеземные тела
• Списки планет - список списков планет, отсортированных по различным атрибутам.
• Мезопланета - планетарные объекты с массой меньше Меркурия, но больше Цереры.
• Планетарная обитаемость - известная степень, в которой планета пригодна для жизни.
• Планетарная мнемоника - фраза, используемая для запоминания планет Солнечной системы.
• Теоретическая планетология - Научное моделирование планет.

Внешние ссылки

• Фотожурнал НАСА
• Открытия планетарных научных исследований (образовательный сайт с иллюстрированными статьями)