Планеты

Планеты в астрономии

Источник раздела: Большая российская энциклопедия

ПЛАНЕ́ТЫ [от греч. (ἀστέρες) πλανῆται, букв. – блуждающие (звёзды)] – небесные тела, обращающиеся по орбите вокруг центральной звезды, достаточно массивные, для того чтобы под действием собственной гравитации принять форму, близкую к шару. Излучение планет складывается из отражённого света центральной звезды и собственной инфракрасной (тепловой) радиации.

Термином «планета» в Древней Греции обозначали 7 небесных светил – Солнце, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн, которые в течение года изменяли своё положение среди звёзд. Согласно геоцентрической системе мира, эти светила обращались вокруг Земли. После признания гелиоцентрической системы мира термин «планеты» закрепился за крупными телами, обращающимися вокруг Солнца: Меркурием, Венерой, Землёй, Марсом, Юпитером и Сатурном. В дальнейшем к этому списку добавляли вновь открываемые планеты: в 18 веке – Уран, в 19 веке – Нептун, в 20 веке – Плутон. Однако в 2006 после уточнения массы Плутона и открытия на его орбите ряда других объектов, сравнимых с ним по массе, Международный астрономический союз скорректировал определение планет. В частности, было добавлено условие, согласно которому каждая планета в процессе формирования должна гравитационно доминировать в окрестности своей орбиты настолько, чтобы в этой области пространства не оставалось других объектов. Таким образом, с 2006 Плутон не считается планетой и Солнечная система включает 8 планет.

В конце 20 века по косвенным признакам были обнаружены холодные (не светящиеся собственным светом) объекты, обращающиеся вокруг других звёзд. Такие небесные тела были названы экзопланетами.

Орбиты планет Солнечной системы

Рис. 1. Эллиптическая орбита с эксцентриситетом e=0,4: F1 и F2 – фокусы эллипса, А – афелий, П – перигелий.

Орбитальное движение планет описывается законами Кеплера. Эллиптичность орбиты характеризуется эксцентриситетом [math]\displaystyle{ e }[/math], равным отношению половины межфокусного расстояния к большой полуоси эллипса (рис. 1). Круговой орбите соответствует [math]\displaystyle{ e=0 }[/math] (фокусы [math]\displaystyle{ F_1 }[/math] и [math]\displaystyle{ F_2 }[/math] совпадают с центром [math]\displaystyle{ O }[/math]). Орбиты планет Солнечной системы близки к круговым (особенно орбиты Венеры и Нептуна: [math]\displaystyle{ e=0,007 }[/math] и [math]\displaystyle{ e=0,011 }[/math] соответственно). Самую вытянутую орбиту среди планет Солнечной системы имеет Меркурий ([math]\displaystyle{ e=0,206 }[/math]). Эксцентриситет показывает также, насколько различается удалённость планет от Солнца в перигелии (при максимальном сближении) и афелии (при максимальном удалении). В соответствии с законами Кеплера орбитальная скорость планет падает при удалении от Солнца, причём на орбитах с большим эксцентриситетом скорость в перигелии значительно выше, чем в афелии. Орбитальная скорость Земли составляет около 30 км/с (что используется при запуске космических аппаратов к другим планетам: орбитальная скорость суммируется со скоростью космического аппарата относительно Земли). Высокие орбитальные скорости внутренних (относительно орбиты Земли) планет представляют серьёзную проблему для космических миссий.

Характеристики орбит планет находятся в сложных резонансных соотношениях, что, наряду с другими их особенностями, обеспечивает устойчивость Солнечной системы. Положение орбит планет подчиняется закономерностям, которые эмпирически установлены в 1766 немецким учёным И. Тициусом. Он предложил геометрическую прогрессию, описывающую величины больших полуосей [math]\displaystyle{ a }[/math] орбит планет (см. правило Тициуса – Боде). Эта прогрессия позволила с хорошей точностью предсказать существование планет, расположенной за Сатурном на орбите с [math]\displaystyle{ a=19,6 }[/math] а. е. В 1781 на орбите с [math]\displaystyle{ a=19,2 }[/math] а. е. действительно была открыта gпланета, названная Ураном.

Сидерический период обращения планет тем больше, чем дальше она от Солнца (так как с удалением от Солнца увеличивается длина орбиты и падает средняя орбитальная скорость). Земля в своём годичном движении оказывается на стороне орбиты, обращённой к далёкой внешней планете, примерно при одном и том же орбитальном положении обоих тел, поэтому синодические периоды обращения Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна (в отличие от синодического периодов обращения Меркурия, Венеры и Марса) мало отличаются от земного года.

Плоскости орбит планет наклонены к плоскости эклиптики (плоскости орбиты Земли) на единицы градусов, что объясняется происхождением планет из единого газопылевого диска. Существует гипотеза изохронизма, согласно которой начальный период вращения всех планет был примерно одинаков и составлял около 8–9 часов. Последующее замедление близких к Солнцу планет (потерю вращательного момента) в соответствии с этой гипотезой объясняют следующими причинами. Приливное воздействие Луны незначительно, но постоянно замедляет вращение Земли. Замедление вращения Земли и Марса могло произойти в результате столкновений с астероидами и другими небесными телами на ранних этапах формирования планет (см. Космогония). В тот же период орбитальная скорость планетообразующих тел на орбите Меркурия была настолько высока, что процессы его разрушения превалировали над процессами образования. В формировании периода вращения Меркурия главную роль играли высокий эксцентриситет его орбиты и резонансное приливное воздействие Солнца. В результате периоды обращения Меркурия и его вращения вокруг своей оси относятся как 3/2 (за 2 оборота вокруг Солнца Меркурий совершает ровно 3 оборота вокруг оси). Значительно сложнее объяснить чрезвычайно медленное и ретроградное (обратное по знаку) вращение Венеры (причём орбитальный период Земли относится к сидерическому периоду вращения Венеры почти точно как 3/2). Для того чтобы настолько замедлить вращение Венеры, необходимо было рассеять энергию, эквивалентную той, что излучает Солнце более чем за 1 час.

Оси вращения ряда планет (Земли, Марса, Сатурна и Нептуна) значительно наклонены к плоскости орбиты. Поэтому количество солнечного тепла, получаемого северным и южным полушариями этих планет, в разных точках орбиты существенно различается: на планете наблюдаются выраженные времена года.

Физические характеристики планет Солнечной системы

Массы планет не могут превышать определённого предела. При достижении массой небесного тела величины 1,3% массы Солнца (около 13 масс Юпитера) температура в центре тела в результате его гравитационного сжатия повышается до уровня, достаточного для протекания термоядерной реакции на основе одного из изотопов водорода (из водорода преимущественно состоят газопылевые облака, где формируются звёзды и планеты). Таким образом небесное тело становится звездой.

Плотность [math]\displaystyle{ ρ }[/math], давление [math]\displaystyle{ p }[/math] и температура [math]\displaystyle{ Т }[/math] возрастают к центру планеты и достигают очень больших величин. Для центра Земли [math]\displaystyle{ p=3,6·10^\text{11} Па }[/math] (около 3,6 млн. атмосфер), [math]\displaystyle{ Т=(5–6)·10^3 К }[/math], [math]\displaystyle{ ρ=12500\text{ }кг/м^3 }[/math]. Давление в центре самой крупной планеты Солнечной системы (Юпитера) оценивается величиной [math]\displaystyle{ (5–7)·10^\text{12} Па }[/math] (50–70 млн. атмосфер), а температура – величиной [math]\displaystyle{ (25–30)·10^3 К }[/math].

Почти все планеты Солнечной системы имеют атмосферу (она отсутствует только у Меркурия, обладающего сильно разреженной экзосферой). Состав планетных атмосфер определили процессы формирования и эволюции планет. Наиболее массивные планеты (Юпитер и Сатурн) сохранили первичные водородно-гелиевые атмосферы.

Удалённость планет от Солнца определяет величину падающей на планету солнечной радиации: плотность солнечной радиации на орбите Меркурия превышает земную примерно в 6,7 раза, а на орбите Нептуна – меньше земной в 903 раза. Долю солнечной радиации, отражаемой каждой планетой, показывает величина её сферического альбедо; оставшаяся часть солнечной радиации поглощается планетой. Эффективная (наблюдаемая извне) радиационная температура определяет поток энергии, излучаемой самой планетой. Эффективные температуры Юпитера, Сатурна и Нептуна превышают равновесное значение: эти планеты излучают в пространство в 1,8–2,5 раза больше энергии, чем получают от Солнца. При этом излучается энергия, полученная планетой в процессе их формирования, а также энергия, выделяемая в результате гравитационной дифференциации – погружения к центру планеты более тяжёлых компонентов.

Рис. 2. Сравнительные размеры Земли (слева внизу) и Юпитера.

Планеты Солнечной системы условно делят на две группы, разделённые Главным поясом астероидов: планеты земного типа и планеты-гиганты, включающие две подгруппы (собственно планеты-гиганты и ледяные гиганты). Планеты, относящиеся к разным группам, значительно различаются по размеру (рис. 2), физическим характеристикам и положению в Солнечной системе. Изучением физических свойств планет, их строения и химического состава занимается планетология. Основные характеристики планет Солнечной системы приведены в таблице (данные постоянно уточняются).

Основные характеристики планет Солнечной системы

Физическая характеристика		Планета (в порядке удаления от Солнца)
		Меркурий	Венера	Земля	Марс	Юпитер	Сатурн	Уран	Нептун
Среднее расстояние от Солнца (большая полуось орбиты):	в а. е.	0,387	0,723	1	1,524	5,203	9,539	19,182	30,058
	в млрд, км	0,058	0,108	0,15	0,228	0,778	1,427	2,87	4,497
Сидерический период обращения, годы		0,24	0,62	1	1,88	11,86	29,46	84,01	164,8
Синодический период обращения, годы		0,32	1,6	—	2,14	1,09	1,04	1,01	1,006
Сидерический период вращения, сут		58,64	-243,02*	0,996	1,03	0,413	0,444	-0,718*	0,739
Средняя орбитальная скорость, км/с		48	35	30	24	13	9,6	6,8	5,4
Эксцентриситет орбиты		0,206	0,007	0,017	0,093	0,048	0,056	0,047	0,011
Наклонение орбиты к плоскости эклиптики, градусы		7	3,4	—	1,9	1,3	2,5	0,8	1,8
Наклон оси вращения**, градусы:		около 0,01	177,4	23,4	25,2	3,1	26,7	97,8	28,3
Масса	в массах Земли	0,055	0,815	1	0,107	318	95,1	14,5	17,2
	в 1024 кг	0,33	4,87	5,98	0,642	1900	569	86,8	102
Средняя плотность, тыс. кг/мЗ		5,43	5,24	5,52	3,94	1,27	0,64	1,285	1,64
Экваториальный радиус, тыс. км		2,44	6,05	6,38	3,4	71,39	60,27	25,56	24,76
Полярный радиус, тыс. км		2,44	6,05	6,36	3,38	69,89	58,3	25,27	24,34
Ускорение свободного падения***:	в м/с2	3,72	8,85	9,78	3,71	24,84	10,37	8,41	10,86
	в единицах ускорения свободного падения на Земле	0,38	0,905	1	0,38	2,54	1,06	0,86	1,11
Безразмерный момент инерции		0,324	0,34	0,3309	0,377	0,2	0,22	0,23	0,26
Сферическое альбедо		0,119	0,76	0,39	0,16	0,343	0,342	0,3	0,29
Плотность солнечной радиации на орбите, кВт/м2		9,08	2,62	1,36	0,59	0,05	0,015	0,004	0,0015
Солнечная радиация, поглощаемая планетой, млрд. МВт		160	70	109	18	240	43	0,8	0,054
Эффективная температура, К		435	229	255	216	134	97	57	57
Число открытых спутников (на 2014)		нет	нет	1	2	67	62	27	14
Кольца		нет	нет	нет	нет	есть	есть	есть	есть
Основные составляющие атмосферы (примерные % по объёму)		—	СO2 (96), N2 (4)	N2 (78), O2 (21), Ar (0,9)	СO2 (95), N2 (5), Ar (1,6)	Н2 (89), Не (11)	Н2 (94), Не (6)	Н2 (83), Не (15)	Н2 (80), Не (19)
Атмосферное давление у поверхности, МПа		—	9,6	0,1	6,1·10-4	—	—	—	—
Собственная магнитосфера		есть	нет	есть	нет	есть	есть	есть	есть
* Знак «-» означает вращение в сторону, противоположную движению по орбите. ** Угол между осью вращения и перпендикуляром к плоскости орбиты. *** На экваторе, у поверхности планеты или у видимой поверхности облаков.

Планеты земного типа

К этой группе относят Меркурий, Венеру, Землю и Марс. От остальных планет Солнечной системы их отличают высокая плотность, близость к Солнцу, медленное вращение вокруг своей оси и быстрое движение по орбите, наличие твёрдой поверхности, малое число (или полное отсутствие) спутников. Планеты земного типа существенно меньше планет-гигантов, но и различие размеров внутри группы значительно (рис. 3). Внутреннее строение планет этой группы в целом подобно строению Земли: металлическое двухслойное ядро окружено протяжённой мантией и корой, состоящей из силикатных горных пород. С электрическими токами, циркулирующими в жидком ядре Земли, связано дипольное магнитное поле планеты (см. Земной магнетизм). У Венеры и Марса отсутствует дипольное магнитное поле. Предполагается, что причинами этого могут быть твёрдое состояние их металлических ядер, медленное вращение Венеры и другие особенности их строения. У Меркурия, несмотря на его медленное вращение, имеется дипольное магнитное поле (напряжённостью около 1% земного). Металлическое ядро Меркурия, в отличие от ядер других планет, составляет примерно 76% его радиуса; на кору и мантию приходится слой не более 600–700 км.

Рис. 3. Сравнительные размеры планет земной группы: Меркурий (а), Венера (б), Земля (в), Марс (г).

Масса планет земного типа недостаточна для того, чтобы удержать в их атмосферах водород и гелий. Эти газы были потеряны планетами в процессе формирования, а их вторичные атмосферы появились в результате захвата планетами протопланетных тел и процессов, происходивших в твёрдом веществе коры. Венера обладает самой мощной (среди планет земного типа) атмосферой: её масса (0,47·10²¹ кг) сравнима с массой океанов Земли (1,45·10²¹ кг). Атмосфера Венеры состоит преимущественно из углекислого газа; примерно таким же количеством углекислого газа обладает Земля в связанных карбонатных формах. Масса азота одинакова в атмосферах обеих планет. Кислород в атмосфере Земли имеет биогенное происхождение. Марс обладает весьма разреженной атмосферой, состоящей в основном из углекислого газа. Давление у поверхности Марса в 160 раз ниже земного, в то время как на Венере в 95 раз выше.

Температура поверхности планет определяется двумя основными факторами: плотностью солнечной радиации и парниковым эффектом в атмосфере планеты. У Меркурия, практически лишённого атмосферы и расположенного к Солнцу ближе других планет, температура поверхности днём может превышать 600 К, а ночью падать до 90 К. Так как тепловой режим планет этой группы равновесный, каждая планета излучает в космическое пространство столько же энергии, сколько поглощает с солнечной радиацией. Однако планета излучает в инфракрасном диапазоне спектра, где прозрачность атмосферы может быть невелика. В результате приповерхностная температура планеты оказывается выше её эффективной радиационной температуры – возникает парниковый эффект, который для Земли составляет 33 К, для Венеры – около 500 К. Таким образом, Венера имеет самую высокую среди планет Солнечной системы температуру поверхности (735 К). При такой температуре вода не может находиться в жидком состоянии. Ничтожное содержание воды в атмосфере Венеры указывает на то, что в истории планеты происходили процессы, вызвавшие интенсивную потерю воды.

Углекислый газ в атмосфере Марса также вызывает парниковый эффект. Однако плотность атмосферы здесь столь низка, что парниковый эффект на Марсе составляет единицы градусов. Средняя температура поверхности Марса около 210–215 К, температура летом на экваторе может достигать 280 К, а зимой на полюсах – понижаться до 150 К. Подробная съёмка, проведённая с космических аппаратов, показала, что в некоторых местах на поверхности Марса спорадически появляются потоки воды, образующиеся при таянии подпочвенной мерзлоты. Значительная часть запасов воды Марса была потеряна в течение его истории.

Примечания

---

Астрология Возникновение астрологии и первоисточники :
Мифология и астрология : Космогонические мифы • Астральные мифы (солярные мифы, лунарные мифы) • Близнечные мифы •
Астролатрия • Альмагест • Тетрабиблос • Астрономика Базовые понятия :
Космическая симпатия • Макрокосм и микрокосм • Холизм • Цикл (циклы планет) • Качества •
Небесная сфера • Небесные координаты (эклиптика, кульминация, Асцендент, Десцендент, Середина Неба, Глубина Неба, Вертекс, Антивертекс) •
Гороскоп (момент рождения, космограмма, натальная карта, радикс, интерпретация гороскопа) • Натив Время :
Год (тропический, сидерический, лунный, календарный) • Месяц (синодический, сидерический, аномалистический, драконический, календарный) • Декада • Неделя • Хронология
Календарь : Солнечные календари (древнеегипетский, юлианский, григорианский, календарь Хайяма, индийский) • Лунные календари (древневавилонский, древнеегипетский) • Солнечно-лунные календари (древнекитайский, иудейский) • Цолькин • Зороастрийский Звёздное небо :
Созвездия (зодиакальные) • Неподвижные звезды (кратные, двойные, переменные, неистовые, паранателлонта) Зодиак :
Тропический • Сидерический • Зодиакальная система координат • Зоны • Деканат • Терм • Via сombusta • Чувствительные точки (точки равноденствия, точки солнцестояния) • Оси гороскопа (поворотная ось, ось катастроф) •
Знаки Зодиака : Овен • Телец • Близнецы • Рак • Лев • Дева • Весы • Скорпион • Стрелец • Козерог • Водолей • Рыбы •
Мужские / Женские • Плодовитые / Бесплодные • Распространенные • Долгого / Короткого восхождения • Квадранты •
Полусферы : Северная • Южная • Восточная • Западная •
Элементы (стихии) : Огонь • Земля • Воздух • Вода •
Кресты качеств : Кардинальный • Фиксированный • Мутабельный Дома гороскопа :
Куспид • Зоны • Квадранты • Мужские / Женские • Кресты домов (дома угловые, последующие, падающие) • Распространенные • Восходящие / Заходящие • Вторичные значения домов • Системы домов гороскопа Планеты :
Светила : Солнце (афелий, перигелий) • Луна (Лунные узлы, Черная Луна) • Фазы Луны (новолуние, полнолуние) • Затмения •
Собственно планеты : Меркурий • Венера • Марс • Юпитер • Сатурн • Уран • Нептун •
Карликовые планеты : Церера • Плутон • Хаумеа • Макемаке • Эрида • Седна •
Астероиды : Кентавры • Кометы •
Сила планет (достоинства и cлабости) : Обитель • Экзальтация • Дружба • Вражда • Падение • Изгнание • Рецепция • Перегрин •
Группы планет : Септенер • Классические • Высшие • Мужские / Женские • Благотворные / Злотворные • Быстрые / Медленные • Дневные / Ночные • Плодовитые / Бесплодные • Фиктивные • Гипотетические • Возничий / Дорифорий • Окружённая планета •
Движение планет : Директное • Ретроградное • Стационарность Управление :
Управитель (знака, дома) • Сигнификатор (со-сигнификатор, хилег) • Диспозитор (цепочка диспозиторов, конечный диспозитор) • Кульминатор • Хронократоры Аспекты :
Орбис • Конфигурации аспектов •
Зодиакальные дуговые аспекты : Соединение 0° (1/1) • Вигинтиль 30° (1/20) • Полусекстиль 30° (1/12) • Нонагон 40° (1/9) • Полуквадрат 45° (1/8) • Септиль 51°25.71' (1/7) • Секстиль 60° (1/6) • Биундециль 65°27.27' (2/11) • Квинтиль 72° (1/5) • Бинонагон 80° (2/9) • Квадратура 90° (1/4) • Бисептиль 102°51.43' (2/7) • Трин 120° (1/3) • Полутораквадрат 135° (3/8) • Биквинтиль 144° (2/5) • Квиконс 150° (5/12) • Трисептиль 154°17.14' (3/7) • Кварнонагон 160° (4/9) • Оппозиция 180° (1/2)
Другие дуговые аспекты : Параллель • Контрапараллель
Другие группы аспектов : Экваториальные • Мажорные / Минорные • Гармоничные / Напряженные / Творческие • Точные / Широкие • Левосторонние / Правосторонние • Дополнительные • Лучи Солнца • Сожжение • Сердце Солнца •
Динамика : Аппликация • Сепарация • Передача света • Пресечение света (прогибиция, фрустрация) • Рефранация •
Отсутствие аспектов : Отделённая планета • Перегрин • Шахта Чувствительные точки :
Планеты • Куспиды • Мидпойнты (интерпретация мидпойнтов) • Жребии Методы расчета и прогностические методики :
Радикс • Релокация • Гармоники • Композит • Транзиты (кульминатор) • Прогрессии (вторичные, третичные, минорные, прогрессивный лунар, месячный потенциал, прогрессивная солнечная революция, обратные прогрессии, ключ прогрессии) • Дирекции (солнечной дуги, лунной дуги, символические, обратные, ключ дирекции) • Революции (соляр, лунар, месячный соляр, прогрессивный лунар, эмболисмическая лунация) • Ингрессия (ингрессивная карта) • Синастрия • Композит • Гороскоп взаимодействия • Затмения • Ректификация • Астролокальность (астрокартография, паран, би-паран) Методологические направления астрологии :
Гороскоп • Синастрия • Элекция • Хорар (радикальность, свободный уход, декумбитура) • Рациональная астрология Разделы, области и отрасли астрологии :
Астрология взаимоотношений • Астротеология • Гелиоцентрическая астрология • Гороскопическая астрология • Индивидуальная астрология • Кармическая астрология • Лунная астрология (лунные дни) • Магическая астрология • Метеорологическая астрология • Мунданная астрология • Натальная астрология • Медицинская астрология (мелотезия) • Пренатальная астрология • Хорарная астрология • Эзотерическая астрология • Элективная астрология Астрологические традиции :
Истоки астрологии : Календарные системы (циклический календарь) • Астрология предзнаменований • Примитивная зодиакальная астрология •
Вавилонская астрология • Каббалистическая астрология • Китайская астрология • Тибетская астрология • Астрология друидов • Античная астрология • Египетская астрология • Византийская астрология • Астрология индейцев • Европейская астрология • Монгольская астрология • Российская астрология • Американская астрология • Вуку •
Индийская астрология : Айанамша • Накшатры Направления и школы астрологии :
Кондиционалистская астрология • Гамбургская школа • Авестийская школа Религия  и астрология :
Иудаизм и астрология • Христианство и астрология • Ислам и астрология Астрология и наука • Психология и астрология • Искусство и астрология • Общественная жизнь и астрология