В Солнечной системе восемь планет, и их порядок от Солнца не меняется: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Но полезнее запомнить не просто восемь названий, а логику системы: четыре небольших каменистых мира находятся ближе к Солнцу, а за поясом астероидов располагаются четыре гиганта.
Первые четыре мира — планеты земной группы
Меркурий — ближайшая к Солнцу и самая маленькая планета. У него почти нет плотной атмосферы, поэтому поверхность испытывает огромные перепады температуры. Несмотря на близость к Солнцу, он не самый горячий мир: этот рекорд принадлежит Венере.
Венера по размеру близка к Земле, но её судьба оказалась совершенно другой. Плотная атмосфера почти целиком состоит из углекислого газа, а мощный парниковый эффект разогревает поверхность примерно до 465 °C. Облака серной кислоты скрывают рельеф в видимом свете, поэтому поверхность подробно картируют радаром.
Земля — третья планета и единственная, где жизнь подтверждена. Жидкие океаны, активная тектоника плит, кислородная атмосфера и магнитное поле сформировали среду, радикально отличающуюся от соседних каменистых миров.
Марс — четвёртая планета. Сегодня это холодная сухая пустыня с очень разреженной атмосферой, но русла, минералы и осадочные породы показывают, что в далёком прошлом на поверхности существовала жидкая вода. Поэтому Марс — одна из главных целей поиска древней обитаемости.
Порядок планет легко запомнить, но физически важнее увидеть переход. Меркурий, Венера, Земля и Марс имеют твёрдую силикатно-металлическую основу, хотя их атмосферы и поверхности развивались совершенно по-разному. После пояса астероидов резко возрастает масса планет и доля лёгких веществ. Это отражает условия протопланетного диска: температура, доступность льда и скорость роста зародышей планет менялись с расстоянием от молодого Солнца.
Между Марсом и Юпитером нет «пропавшей планеты»
Здесь расположен главный пояс астероидов, включающий миллионы малых тел и карликовую планету Цереру. На схемах расстояние между Марсом и Юпитером иногда создаёт впечатление пустого места, где должна была быть ещё одна планета. Но суммарной массы астероидного пояса недостаточно для такого мира; сильное гравитационное влияние растущего Юпитера мешало веществу спокойно собраться в крупную планету.
Церера достаточно массивна, чтобы собственная гравитация придала ей почти сферическую форму, но она не «расчистила» окрестность своей орбиты. Поэтому по принятой IAU классификации это карликовая планета, а не девятая большая планета.
Юпитер и Сатурн — газовые гиганты
Юпитер — пятая и крупнейшая планета. Он более чем в 300 раз массивнее Земли и состоит преимущественно из водорода и гелия. У него нет твёрдой поверхности, на которую можно было бы посадить аппарат: с глубиной газ становится всё плотнее и переходит в экзотические жидкие состояния. Огромное семейство спутников включает Ио, Европу, Ганимед и Каллисто.
Сатурн — шестой мир, известный системой колец. Кольца кажутся сплошными только издалека; они состоят из бесчисленных частиц льда и породы. Сам Сатурн тоже газовый гигант, а его спутник Энцелад особенно интересен выбросами вещества из подповерхностного океана.
Уран и Нептун — ледяные гиганты
Уран, седьмая планета, необычен наклоном оси почти на бок. Вероятно, на раннем этапе истории он пережил крупное столкновение или серию взаимодействий. Метан в верхней атмосфере поглощает красный свет и придаёт планете голубовато-зелёный оттенок.
Нептун — восьмая и самая далёкая официальная планета. Несмотря на огромное расстояние от Солнца, в его атмосфере наблюдаются чрезвычайно быстрые ветры и активная погода. Спутник Тритон движется по ретроградной орбите и, вероятно, был захвачен из пояса Койпера.
Термин «ледяной» не означает, что эти планеты состоят из обычного замёрзшего льда. В планетологии так называют летучие соединения вроде воды, аммиака и метана, которые при условиях недр находятся под огромным давлением в горячих флюидных или экзотических фазах. Внешняя атмосфера всё равно богата водородом и гелием, но внутреннее соотношение компонентов отличается от Юпитера и Сатурна — поэтому две группы гигантов разумно разделять.
Почему Плутон больше не девятая планета
Плутон обращается за Нептуном и почти сферичен, но делит орбитальную область с большим числом объектов пояса Койпера. В 2006 году Международный астрономический союз определил, что планета Солнечной системы должна обращаться вокруг Солнца, быть достаточно массивной для почти круглой формы и динамически доминировать в окрестности своей орбиты. Плутон не выполняет третий критерий и был отнесён к карликовым планетам.
Это не сделало его менее интересным. New Horizons показал в 2015 году сложный мир с азотными ледниками, горами и тонкой атмосферой. Подробнее о внешних условиях можно прочитать в статье о температуре на Плутоне.
Открытие множества тел за орбитой Нептуна сделало старую школьную схему неудобной: если считать Плутон обычной планетой, нужно было объяснить, почему похожие объекты получают другой статус. Определение Международного астрономического союза 2006 года требует, чтобы планета обращалась вокруг Солнца, была достаточно массивной для близкой к сферической формы и динамически «очистила» окрестность своей орбиты. Плутон выполняет первые два условия, но относится к популяции пояса Койпера, поэтому классифицирован как карликовая планета.
Почему каменные миры внутри, а гиганты снаружи
Порядок связан с формированием Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад. Во внутренней горячей части протопланетного диска устойчивыми были в основном металл и силикатная пыль. Дальше от Солнца, за так называемой снеговой линией, могли конденсироваться вода и другие летучие вещества в виде льда, поэтому зародыши планет быстрее набирали массу и затем захватывали большие газовые оболочки.
Так из простого списка восьми названий получается история происхождения системы: четыре компактных каменистых мира, затем область малых тел и четыре гиганта. Расстояния между ними при этом огромны и совсем не соответствуют привычным учебным картинкам, где планеты приходится искусственно сдвигать ближе друг к другу.
