Desde la perspectiva de un observador basado en la Tierra, los planetas parecen cambiar constantemente de posición en el cielo, un hecho que se refleja en la palabra "planeta" en sí, que proviene del griego antiguo para "vagabundo". Estos movimientos aparentes se pueden explicar asumiendo que los planetas se mueven en órbitas casi circulares alrededor del sol. Las dimensiones de estas órbitas se han mantenido constantes a lo largo de la historia de la humanidad, pero en escalas de tiempo mucho más largas han cambiado debido a la migración planetaria.
Dinámica planetaria
Los movimientos de los planetas están gobernados por las fuerzas que actúan sobre ellos. La mayor de estas fuerzas es la gravedad del sol, que mantiene a los planetas en sus órbitas. Si no hubiera otras fuerzas involucradas, las órbitas nunca cambiarían. En realidad, sin embargo, hay varias otras fuerzas involucradas, llamadas perturbaciones. Estos son más pequeños en magnitud que la gravedad del sol, pero lo suficientemente grandes como para hacer que los planetas cambien de posición durante largos períodos de tiempo. Las perturbaciones incluyen la influencia gravitacional de grandes planetas como Júpiter y Saturno, además del efecto acumulativo de colisiones y encuentros cercanos con asteroides y cometas.
Sistema solar temprano
Cuando los planetas se formaron por primera vez, hace unos 4.600 millones de años, el sistema solar todavía estaba lleno de grandes cantidades de gas y polvo, lo suficiente como para ejercer una significativa atracción gravitatoria en los planetas recién formados. El gas y el polvo se concentraron en un disco denso y giratorio, y este se convirtió en el principal impulsor de la migración planetaria en la historia temprana del sistema solar. Un efecto del disco fue tirar de los planetas rocosos más pequeños (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) hacia adentro, hacia el sol.
Los planetas exteriores
Júpiter, el más grande de los planetas, también fue atraído inicialmente hacia adentro. Se detuvo cuando estaba aproximadamente a la misma distancia del Sol que Marte hoy, probablemente frenado por la influencia gravitacional de Saturno, el próximo planeta en el exterior. Júpiter y Saturno luego se desviaron hacia afuera nuevamente, acercándose a las órbitas de los planetas más externos, Urano y Neptuno, que estaban más cerca del sol de lo que están hoy. En este punto, la mayor parte del gas y el polvo interplanetarios se habían disipado y el ritmo de la migración planetaria se ralentizó durante un tiempo.
Una configuración estable
Hace unos 3.800 millones de años, poco antes de que apareciera la primera vida primitiva en la Tierra, hubo una segunda fase dramática de migración planetaria. Esto se desencadenó cuando las órbitas de Júpiter y Saturno se unieron brevemente, y Saturno tardó exactamente el doble que Júpiter en completar un circuito alrededor del sol. Esto demostró tener un efecto desestabilizador, no solo en Júpiter y Saturno, sino también en Urano y Neptuno. Para compensar esta inestabilidad, las posiciones de los cuatro planetas cambiaron rápidamente. Júpiter migró hacia adentro, mientras que Saturno, Urano y Neptuno migraron hacia afuera. Después de unos pocos millones de años, un breve período en términos astronómicos, los planetas se habían asentado en posiciones estables muy cercanas a las que vemos hoy.