С точки зрения земного наблюдателя кажется, что планеты постоянно меняют положение в небе - факт, отраженный в самом слове «планета», что происходит от древнегреческого слова «странник». Эти видимые движения можно объяснить, если предположить, что планеты движутся по почти круговым орбитам вокруг Земли. солнце. Размеры этих орбит оставались неизменными на протяжении всей истории человечества, но в гораздо более длительных временных масштабах они изменились из-за миграции планет.
Планетарная динамика
Движение планет регулируется силами, действующими на них. Самая большая из этих сил - гравитация Солнца, которая удерживает планеты на своих орбитах. Если бы не были задействованы никакие другие силы, орбиты никогда бы не изменились. В действительности, однако, есть несколько других сил, называемых возмущениями. Они меньше по величине, чем сила тяжести Солнца, но достаточно велики, чтобы заставлять планеты менять свое положение в течение длительных периодов времени. Возмущения включают гравитационное влияние больших планет, таких как Юпитер и Сатурн, а также совокупный эффект столкновений и близких столкновений с астероидами и кометами.
Ранняя Солнечная система
Когда планеты сформировались впервые, около 4,6 миллиарда лет назад, Солнечная система все еще была заполнена большим количеством газа и пыли - достаточным, чтобы оказывать значительное влияние на окружающую среду. гравитационное притяжение на новообразованных планетах. Газ и пыль были сконцентрированы в плотном вращающемся диске, и это стало основным двигателем планетарной миграции в ранней истории Солнечной системы. Одним из эффектов диска было притяжение меньших каменистых планет - Меркурия, Венеры, Земли и Марса - внутрь к Солнцу.
Внешние планеты
Юпитер, самая большая из планет, тоже изначально был втянут внутрь. Он остановился, когда он был примерно на том же расстоянии от Солнца, что и Марс сегодня, вероятно, сдерживается гравитационным влиянием Сатурна, следующей планеты за пределы планеты. Затем Юпитер и Сатурн снова дрейфовали наружу, приближаясь к орбитам самых удаленных планет, Урана и Нептуна, которые были ближе к Солнцу, чем сегодня. К этому моменту большая часть межпланетного газа и пыли рассеялась, и скорость миграции планет на время замедлилась.
Стабильная конфигурация
Около 3,8 миллиарда лет назад, незадолго до того, как на Земле появилась первая примитивная жизнь, произошла драматическая вторая фаза планетарной миграции. Это произошло, когда орбиты Юпитера и Сатурна на короткое время сблизились, и Сатурну потребовалось ровно в два раза больше времени, чем Юпитеру, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца. Это оказало дестабилизирующее воздействие не только на Юпитер и Сатурн, но и на Уран и Нептун. Чтобы компенсировать эту нестабильность, положения всех четырех планет быстро изменились. Юпитер переместился внутрь, а Сатурн, Уран и Нептун - наружу. Спустя всего несколько миллионов лет - короткий период с точки зрения астрономии - планеты заняли устойчивые позиции, очень близкие к тем, которые мы видим сегодня.