Планета

Плане́та ( від  — той, що блукаєЕтимологічний словник української мови Інституту мовознавства ім. О. О. Потебні НАН України., блукач) — великий, майже сферичний астрономічний об'єкт, який зазвичай перебуває на орбіті навколо зорі, зоряного залишку або коричневого карлика, але сам не є ані зорею, ані зоряним залишком, ані коричневим карликом. У Сонячній системі за суворим визначенням налічується вісім планет: планети земної групи — Меркурій, Венера, Земля та Марс; і газові гіганти — Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Найпоширенішою теорією формування планет є небулярна гіпотеза, згідно з якою міжзоряна хмара колапсує з туманності, утворюючи молоду протозорю, яку оточує протопланетний диск. Планети формуються в цьому диску шляхом поступового накопичення речовини під дією гравітації — процесу, що зветься акрецією.

В античності планетами називали Сонце, Місяць і п'ять світил, видимих неозброєним оком, що переміщувалися на тлі зір — Меркурій, Венеру, Марс, Юпітер і Сатурн. Планети історично мали релігійне значення: багато культур ототожнювали небесні тіла з божествами, і ці зв'язки з міфологією та фольклором досі впливають на схеми найменування нововідкритих тіл Сонячної системи. Саму Землю визнали планетою лише після того, як геліоцентризм витіснив геоцентризм у XVI—XVII століттях.

З розвитком телескопів поняття «планета» розширилося і почало включати об'єкти, які видно лише за допомогою оптики: супутники інших планет, крижані гіганти Уран і Нептун, Цереру та інші тіла, згодом визнані частиною поясу астероїдів, а також Плутон, який виявився найбільшим тілом серед об'єктів поясу Койпера. Відкриття інших великих тіл у поясі Койпера, зокрема Ериди, спричинило дискусію щодо точного визначення терміна «планета». У 2006 році Міжнародний астрономічний союз ухвалив визначення планети в Сонячній системі, згідно з яким до планет належать чотири планети земної групи та чотири газові гіганти, натомість як Церера, Плутон та Ерида класифікуються як карликові планети. Водночас багато планетологів продовжують вживати термін «планета» ширше, поширюючи його на карликові планети та сферичні супутники, як-от Місяць.

Подальші досягнення астрономії призвели до відкриття понад п'яти тисяч планет за межами Сонячної системи — екзопланет. Вони часто мають незвичайні риси, яких немає у планет Сонячної системи: наприклад, гарячі юпітери — гігантські планети, що обертаються близько до своїх зір, як-от 51 Пегаса b, або дуже ексцентричні орбіти, як у . Відкриття коричневих карликів і планет, більших за Юпітер, викликало нову дискусію щодо межі між планетою та зорею. Декілька екзопланет виявлено в зоні, придатній для життя своїх зір (де може існувати рідка вода на поверхні планети), проте надійних доказів існування життя на інших планетах поки що немає.

Формування

Панівною теорією планетоутворення є так звана небулярна гіпотеза, згідно з якою планети утворюються під час колапсу туманності в тонкий газово-пиловий диск. У центрі формується протозоря, оточена обертовим протопланетним диском. Унаслідок акреції (злипання частинок) пилинки у диску поступово зростають, утворюючи все більші тіла. Місцеві скупчення маси, відомі як планетезималі, пришвидшують цей процес, притягуючи навколишню речовину своєю гравітацією. Згодом вони стають достатньо щільними, щоб під дією гравітації стиснутися у протопланети. Коли маса протопланети перевищує масу Марса, вона починає накопичувати велику атмосферу, що суттєво збільшує ефективність захоплення планетезималей завдяки аерогідродинамічному опору. Залежно від історії акреції речовини та газу, результатом може бути газовий гігант, крижаний гігант або планета земної групи. Вважають, що регулярні супутники Юпітера, Сатурна й Урана формувалися подібним чином; однак, Тритон ймовірно був захоплений Нептуном, а Місяць і Харон, ймовірно, утворилися внаслідок зіткнень.

Коли протозоря виростає до такої міри, що в її ядрі розпочинається термоядерне горіння і вона стає зорею, залишковий диск поступово розсіюється зсередини назовні внаслідок фотовипаровування, дії сонячного вітру, ефекту Пойнтінга — Робертсона та інших процесів. Після цього навколо зорі (або навіть навколо інших протопланет) можуть залишатися численні протопланети, які з часом стикаються між собою. Унаслідок цього можуть утворюватися більші тіла або ж вивільнятися матеріал, який потім поглинається іншими протопланетами. Тіла, які набирають достатню масу, захоплюють більшість речовини зі свого орбітального оточення і стають планетами. Ті протопланети, яким вдається уникнути зіткнень, можуть бути захоплені гравітацією більших тіл і стати природними супутниками, або ж залишитися в поясах малих тіл, ставши карликовими планетами або малими тілами.

Енергійні зіткнення дрібніших планетезималей, а також радіоактивний розпад, розігрівають зростаючу планету, спричиняючи її часткове або повне плавлення. Унаслідок цього її внутрішня структура починає диференціюватися за густиною: щільніші матеріали опускаються до ядра. Менші землеподібні планети можуть втратити значну частину своєї первинної атмосфери через процеси акреції. Проте ці гази частково заміщуються викидами з мантії або ж поповнюються кометною речовиною. Невеликі планети з часом усе одно втрачають атмосферу внаслідок різноманітних механізмів втечі атмосфери.

З відкриттям і спостереженням планетних систем навколо інших зір з'являється можливість уточнювати або навіть змінювати загальноприйняті уявлення про процес формування планет. Рівень металічності — астрономічний термін, що позначає вміст хімічних елементів з атомним номером понад 2, тобто важчих за гелій, — істотно впливає на ймовірність формування планетної системи. Таким чином, зорі популяції I, багаті на метали, з більшою ймовірністю матимуть розвинену планетну систему, ніж бідні на метали зорі популяції II.

Планети Сонячної системи Сьогодні у Сонячній системі відомо 8 планет: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун. У 2006 р. 26-та Генеральна асамблея Міжнародного астрономічного союзу скасувала статус планети для Плутона.

Планети земної групи — Меркурій, Венера, Земля, Марс — близькі за розмірами і будовою, середня густина їх речовини становить 5,52—3,97 г/см3. До цієї групи примикають деякі великі супутники планет, які схожі за своїми властивостями до планет земної групи. Це супутники Юпітера Ганімед, Іо, Європа, Каллісто і супутник Сатурна Титан.

Утворилися планети з газопилової хмари навколо Сонця. Подібні пилові хмари (диски) можна сьогодні спостерігати біля деяких зір нашої Галактики. З погляду гірничої справи як сировинне джерело майбутнього, найбільшу цікавість становлять астероїди і найбільш досяжні із Землі планети — Місяць та Марс.

Усі показники нижче вказані відносно їх значень для Землі: * Абсолютні значення наведені в статті Земля. ** Негативне значення тривалості доби, означає обертання планети навколо власної осі в протилежний, порівняно з орбітальним рухом, бік.ПланетаЕкваторіальний діаметр (земних діаметрів)Маса (земних мас)Орбітальний радіус (а. о.)Орбітальний період (років)Доби (земних діб)СупутникиМеркурій0,3820,060,380,24158,6відсутніВенера0,9490,820,720,615−243**відсутніЗемля*1,001,001,001,001,001Марс0,530,111,521,881,032Юпітер11,23185,2011,860,41469Сатурн9,41959,5429,460,42662Уран3,9814,619,2284,01−0,718**27Нептун3,8117,230,06164,790,67113

Екзопланети

Екзопланета — це планета за межами Сонячної системи. Відомі екзопланети варіюються за розмірами — від газових гігантів приблизно вдвічі більших за Юпітер до трохи більших за Місяць. Аналіз даних гравітаційного мікролінзування свідчить про мінімум 1,6 планети в середньому на кожну зорю в Чумацькому Шляху.

На початку 1992 року радіоастрономи Александер Вольщан і Дейл Фрейл оголосили про відкриття двох планет, що обертаються навколо пульсара PSR B1257+12. Це відкриття вважають першим надійно підтвердженим виявленням екзопланет. Науковці припускають, що ці планети утворилися з залишків диска, залишеного після вибуху тієї ж наднової, у якій утворився пульсар.

Перше підтверджене відкриття екзопланети, що обертається навколо звичайної зорі головної послідовності, відбулося 6 жовтня 1995 року, коли Мішель Майор і Дідьє Кело з Женевського університету оголосили про виявлення планети 51 Пегаса b, що обертається навколо зорі 51 Пегаса. До місії космічного телескопа «Кеплер» більшість відомих екзопланет були газовими гігантами, за масою подібними до Юпітера або навіть більшими, оскільки саме такі об'єкти найпростіше виявляти. Каталог кандидатів у екзопланети місії «Кеплер» складається переважно з планет розмірами до Нептуна і менших, аж до об'єктів, менших за Меркурій.

У 2011 році команда космічного телескопа «Кеплер» повідомила про відкриття перших екзопланет розміром із Землю, що обертаються навколо сонцеподібної зорі — Kepler-20e та Kepler-20f. Відтоді було виявлено понад 100 планет, розміри яких приблизно дорівнюють радіусу Землі, і 20 з них перебувають у зоні, придатній для життя — ділянці простору навколо зорі, де на поверхні землеподібної планети за достатнього атмосферного тиску може існувати рідка вода. Вважають, що кожна п'ята сонцеподібна зоря має планету розміром із Землю в зоні, придатній для життя, що свідчить про можливу наявність такої планети в межах 12 світлових років від Землі. Частота виникнення таких землеподібних планет є однією зі змінних у рівнянні Дрейка, яке оцінює кількість цивілізацій, здатних до контакту в Чумацькому Шляху.

Існують типи екзопланет, яких немає в Сонячній системі: суперземлі та мінінептуни, маса яких лежить між масою Землі та Нептуна. Об'єкти з масою менш як дві маси Землі, ймовірно, мають кам'янистий склад, як і Земля; масивніші, ймовірно, переважно складаються з летких речовин і газу, як Нептун. Відомі також планети, масивніші за Юпітер, маси яких заповнюють весь діапазон аж до мас коричневих карликів.

Виявлено екзопланети, що перебувають набагато ближче до своєї зорі, ніж будь-яка планета в Сонячній системі до Сонця. Наприклад, Меркурій на відстані 0,4 а.о. від Сонця, робить оберт за 88 днів, тоді як можуть обертатися навколо своїх зір менш ніж за добу. У системі Kepler-11 п'ять планет мають коротші орбітальні періоди, ніж Меркурій, і всі вони набагато масивніші. Існують гарячі юпітери, як 51 Пегаса b, які обертаються дуже близько до своєї зорі та можуть випаровуватись, залишаючи лише ядро — так звані хтонічні планети. Відомі й екзопланети, що перебувають значно далі від своєї зорі. Наприклад, Нептун на відстані 30 а.о. обертається за 165 років, тоді як деякі екзопланети перебувають на тисячах а.о. від зорі й здійснюють оберт за мільйони років (наприклад, ).

Міжзоряні планети

Планета-сирота (відома також під іншими назвами: планета-мандрівник, міжзоряна планета, вільна планета, квазіпланета, самотня планета, блукаюча планета) — об'єкт, що має масу, яку можна порівняти з планетарною і є, по суті, планетою, але не пов'язаний гравітаційно з жодною зорею, коричневим карликом, і навіть з іншою планетою (хоча може мати свої власні супутники).

Характеристики планет Попри те, що кожна планета є неповторною за своїми фізичними характеристиками, серед них можна спостерігати чимало спільного, починаючи з наявності природних супутників, кілець та інших спільних ознак. Ці особливості розпізнають за притаманними їм ознаками — динамічними та фізичними властивостями для кожної з планет.

Динамічні характеристики Динамічні характеристики планет пов'язані з усіма динамічними ознаками планети, як тіла в просторі, тобто, особливості руху небесного тіла (планети) у просторі. До них належать характеристики орбіти, нахил осі обертання, обертання та інші динамічні ознаки планет.

Орбіта планети