Aus der Perspektive eines erdbasierten Beobachters scheinen die Planeten ständig ihre Position am Himmel zu ändern - eine Tatsache, die sich im Wort "Planet" selbst widerspiegelt. was aus dem Altgriechischen für „Wanderer“ kommt. Diese scheinbaren Bewegungen können durch die Annahme erklärt werden, dass sich die Planeten auf nahezu kreisförmigen Bahnen um die Sonne. Die Dimensionen dieser Umlaufbahnen sind während der gesamten Menschheitsgeschichte konstant geblieben, aber auf viel längeren Zeitskalen haben sie sich aufgrund der planetarischen Migration verändert.
Planetendynamik Dynamic
Die Bewegungen der Planeten werden von den auf sie einwirkenden Kräften bestimmt. Die größte dieser Kräfte ist die Schwerkraft der Sonne, die die Planeten auf ihren Bahnen hält. Wenn keine anderen Kräfte beteiligt wären, würden sich die Umlaufbahnen nie ändern. In Wirklichkeit sind jedoch mehrere andere Kräfte beteiligt, die als Störungen bezeichnet werden. Diese sind kleiner als die Schwerkraft der Sonne, aber groß genug, um Planeten dazu zu bringen, ihre Position über lange Zeiträume zu ändern. Störungen umfassen den gravitativen Einfluss großer Planeten wie Jupiter und Saturn sowie die kumulative Wirkung von Kollisionen und engen Begegnungen mit Asteroiden und Kometen.
Frühes Sonnensystem
Als sich die Planeten vor etwa 4,6 Milliarden Jahren zum ersten Mal bildeten, war das Sonnensystem noch mit großen Mengen an Gas und Staub gefüllt – genug, um eine erhebliche Anziehungskraft auf den neu entstandenen Planeten. Das Gas und der Staub konzentrierten sich in einer dichten, rotierenden Scheibe, die in der frühen Geschichte des Sonnensystems zum Hauptantrieb der planetaren Wanderung wurde. Ein Effekt der Scheibe bestand darin, die kleineren Gesteinsplaneten – Merkur, Venus, Erde und Mars – nach innen zur Sonne zu ziehen.
Die äußeren Planeten
Jupiter, der größte der Planeten, wurde zunächst ebenfalls nach innen gezogen. Es hörte auf, als es ungefähr so weit von der Sonne entfernt war wie der Mars heute, wahrscheinlich durch den Gravitationseinfluss von Saturn, dem nächsten Planeten nach außen, zurückgehalten. Jupiter und Saturn drifteten dann wieder nach außen und näherten sich den Bahnen der äußersten Planeten Uranus und Neptun, die näher an der Sonne waren als heute. Zu diesem Zeitpunkt hatte sich der größte Teil des interplanetaren Gases und Staubs aufgelöst, und das Tempo der planetaren Migration verlangsamte sich eine Zeit lang.
Eine stabile Konfiguration
Vor etwa 3,8 Milliarden Jahren, nicht lange bevor das erste primitive Leben auf der Erde auftauchte, gab es eine dramatische zweite Phase der planetaren Migration. Dies wurde ausgelöst, als die Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn kurzzeitig miteinander verbunden waren, wobei Saturn genau doppelt so lange brauchte wie Jupiter, um einen Umlauf um die Sonne zu vollenden. Dies erwies sich als destabilisierend, nicht nur auf Jupiter und Saturn, sondern auch auf Uranus und Neptun. Um diese Instabilität auszugleichen, änderten sich die Positionen aller vier Planeten schnell. Jupiter wanderte nach innen, während Saturn, Uranus und Neptun nach außen wanderten. Nach nur wenigen Millionen Jahren – einer astronomisch kurzen Zeit – hatten sich die Planeten in stabile Positionen eingependelt, die denen, die wir heute sehen, sehr nahe kommen.