Ieskats Saules sistēmā: Planētas Saules sistēmā izvietotas nevienmērīgi.
Planētu kustības likumi: Planētas riņķo ap Sauli saskaņā ar trim Keplera likumiem.
Saules sistēmas izpēte: Visas planētas, atskaitot Plutonu, tuvumā ir pētījušas starpplanētu zondes.
Saules sistēmas rašanās: Planētas izveidojās reizē ar Sauli aptuveni pirms pieciem miljardiem gadu.
Ieskats Saules sistēmā
Saules sistēmā ietilpst Saule, deviņas lielās planētas un citi, mazāki debess ķermeņi - asteroīdi un komētas. Attālumu secībā no Saules lielās planētas ir izvietotas šādi: Merkurs, Venēra, Zeme, Marss, Jupiters, Saturns, Urāns, Neptūns un Plutons. Lielākajai daļai planētu ir viens vai vairāki pavadoņi. Vēl Saules sistēmā riņķo liels daudzums meteoroīdu. Katra planēta atrodas no Saules aptuveni divas reizes tālāk nekā iepriekšējā. Tas nozīmē, ka Saules sistēmas iekšējā daļā planētas izvietotas blīvāk. Neraugoties uz to, attālums starp tām ir desmitiem miljonu kilometru. Attālumi starp planētām Saules sistēmas ārējā daļā sasniedz miljardus kilometru. Planētu orbītas atrodas aptuveni vienā plaknē.
Saules sistēmas planētas. NASA attēlu kompozīcija. 26 kb
Visas planētas kustas ap Sauli tās gravitācijas spēka iedarbībā pa eliptiskām orbītām, kas maz atšķiras no riņķa. Planētas mazāko attālumu no Saules sauc par perihēliju, bet lielāko attālumu - par afēliju. Planētas kustas ap Sauli vienā virzienā. Ja būtu iepējams paskatīties uz Saules sistēmu no augšas, no Saules ziemeļpola puses, varētu redzēt, ka planētu riņķošana notiek pretēji pulksteņa rādītāju kustības virzienam. Lielākā daļa planētu griežas ap asi šajā pašā virzienā. Izņēmumi ir Urāns, Venēra un Plutons, kas griežas pretējā virzienā - pulksteņa rādītāju kustības virzienā.
Planētu orbitālie dati
| Planēta | Orbītas lielā pusass, ua | Apriņķojuma periods, g | Sinodiskais periods, d | Orbītas ekscentricitāte | Orbītas slīpums pret ekliptiku, o | Orbitālais ātrums, km/s |
| Merkurs | 0,3871 | 0,2409 | 115,9 | 0,2056 | 7,0 | 47,9 |
| Venēra | 0,7233 | 0,6152 | 583,9 | 0,0068 | 3,4 | 35,0 |
| Zeme | 1,0000 | 1,0000 | --- | 0,0167 | 0 | 29,8 |
| Marss | 1,5237 | 1,8809 | 779,9 | 0,0934 | 1,8 | 24,1 |
| Jupiters | 5,2026 | 11,8631 | 398,9 | 0,0485 | 1,3 | 13,1 |
| Saturns | 9,5549 | 29,4714 | 378,1 | 0,0555 | 2,5 | 9,6 |
| Urāns | 19,2185 | 84,04 | 369,7 | 0,0463 | 0,7 | 6,8 |
| Neptūns | 30,1104 | 164,80 | 367,5 | 0,0090 | 1,8 | 5,4 |
| Plutons | 39,543 | 248,67 | 366,7 | 0,2490 | 17,1 | 4,7 |
Diennakts un gada garums uz planētām ievērojami atšķiras no diennakts un gada garuma uz Zemes. Planētas diennakts - tas ir laika sprīdis, kurā planēta vienreiz apgriežas ap asi attiecībā pret Sauli (nevis pret zvaigznēm). Visīsākā diennakts ir uz Jupitera - 10 stundas, bet visgarākā uz Merkura - 176 Zemes diennaktis. Planētas gads (sideriskais apriņķojuma periods) ir laika sprīdis, kurā planēta veic vienu apriņķojumu ap Sauli. Merkura gads ir visīsākais, tas ilgst 88 Zemes diennaktis, bet Plutona gads ilgst veselus 249 gadus.
Planētu raksturlielumi
| Planēta | Ekvatoriālais diametrs, km | Rotācijas periods, d | Diennakts ilgums, d | Ekvatora slīpums pret orbītu, o | Pavadoņu skaits |
| Merkurs | 4879 | 58,646 | 176 | 0,0 | 0 |
| Venēra | 12104 | 243,019* | 117 | 2,6 | 0 |
| Zeme | 12756 | 0,997 | 1,000 | 23,5 | 1 |
| Marss | 6794 | 1,026 | 1,028 | 25,2 | 2 |
| Jupiters | 142984 | 0,414 | 0,414 | 3,1 | 16 |
| Saturns | 120536 | 0,444 | 0,444 | 25,1 | 18 |
| Urāns | 51118 | 0,718* | 0,718 | 82,1 | 15 |
| Neptūns | 49528 | 0,671 | 0,671 | 28,3 | 8 |
| Plutons | 2302 | 6,387* | 6,387 | 57,5 | 1 |
* - rotācijas virziens pretējs (pulksteņa rādītāju kustības virzienā).
Planētas pašas nespīd, tās tikai atstaro Saules gaismu. Visspožākā planēta ir Venēra. Tā redzama kā Rīta vai Vakara zvaigzne. Retumis rīta vai vakara blāzmā kā vidēji spožu zvaigzni var saskatīt Saulei tuvāko planētu - Merkuru. Nākamā spožākā planēta pēc Venēras ir Jupiters. Jupiters izskatās kā spoža, dzeltenīga zvaigzne. Marss un Saturns ir blāvāki. Marsam ir izteikti sarkana, bet Saturnam - dzeltena krāsa. Augšminētās piecas planētas ir saskatāmas ar neapbruņotu aci un pazīstamas kopš seniem laikiem. Citas Saules sistēmas planētas - Urāns, Neptūns un Plutons redzamas tikai teleskopā.
Planētu iedalījums
| Planēta | Grupa | Ārējā vai iekšējā planēta |
| Merkurs | Zemes grupas planēta | Iekšējā planēta |
| Venēra | Zemes grupas planēta | Iekšējā planēta |
| Zeme | Zemes grupas planēta | --- |
| Marss | Zemes grupas planēta | Ārējā planēta |
| Jupiters | Milzu planēta | Ārējā planēta |
| Saturns | Milzu planēta | Ārējā planēta |
| Urāns | Milzu planēta | Ārējā planēta |
| Neptūns | Milzu planēta | Ārējā planēta |
| Plutons | Nepieder ne pie vienas grupas | Ārējā planēta |
Pēc uzbūves un fizikālajām īpašībām planētas iedala divās grupās: Zemes grupas planētas un milzu planētas. Pie Zemes grupas planētām pieder Merkurs, Venēra, Zeme un Marss. Tās ir samērā nelielas planētas ar cietu virsmu. Milzu planētas ir Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns. Tām ir biezas un blīvas atmosfēras. Milzu planētām nav cietas virsmas, no Zemes redzamā virsma ir vienīgi mākoņu segas augšējā robeža. Plutons nepieder ne pie vienas, ne pie otras planētu grupas.
Planētu kustības likumi
Planētu kustība ap Sauli notiek saskaņā ar vācu astronoma Johannesa Keplera formulētajiem likumiem, kas izriet no vispasaules gravitācijas likuma. Pirmais Keplera likums - planēta kustas ap Sauli pa elipsi, kuras vienā fokusā atrodas Saule. Tas nozīmē, ka, planētai kustoties pa orbītu, tās attālums no Saules mainās. Tas ir vismazākais perihēlijā, bet vislielākais - afēlijā.
Pirmā Keplera likuma ilustrācija
Otrais Keplera likums - taisne, kas savieno Sauli un planētu, vienādos laika sprīžos apraksta vienādus laukumus. Būtībā tas nozīmē to, ka planētai kustoties pa orbītu, tās kustības ātrums mainās. Vislielākais tas ir perihēlijā, bet vismazākais - afēlijā.
Otrā Keplera likuma ilustrācija
Trešais Keplera likums - divu planētu apriņķojuma periodu kvadrātu attiecība ir vienāda ar šo planētu orbītu lielo pusasu kubu attiecību. Orbītas lielā pusass ir vienāda ar planētas vidējo attālumu no Saules. Tātad trešais Keplera likums saista planētu apriņķošanas periodus ar to orbītu izmēriem. Keplera likumi ir spēkā ne tikai Saules sistēmas planētām, bet jebkuram debess ķermenim, kas riņķo ap centrālo ķermeni, piemēram - Mēnesim vai Zemes mākslīgajam pavadonim, kas riņķo ap Zemi, zvaigznes pavadonim, kas riņķo ap zvaigzni, utml.
Trešā Keplera likuma ilustrācija
Saules sistēmas izpēte
Novērojumi ar teleskopu sniedz plašu informāciju par planētām, tomēr tā nav pilnīga. Sevišķi tas attiecas uz planētām un pavadoņiem ar blīvu atmosfēru (Venēra, Titāns), sīkiem vai tāliem debess ķemeņiem (asteroīdi, Urāns un Neptūns). Tikai kosmiskie pētījumi deva iespēju pietiekami sīki noskaidrot fizikālos apstākļus uz Saules sistēmas debess ķermeņiem. Kosmiskie aparāti ir tuvumā pētījuši visas planētas, atskaitot Plutonu, fotografējuši daudzus planētu pavadoņus, vairākas mazās planētas un komētas. Planētas pēta gan no pārlidojuma trajektorijas, gan no mākslīgā pavadoņa orbītas. Uz divām planētām – Venēras un Marsa ir nolaidušies arī nolaižamie aparāti.
Starpplanētu zonde Pioneer-Venus. NASA attēls. 113 kb
Merkuru no kosmosa pētījusi tikai viena starpplanētu zonde “Mariner-10”, tāpēc planētas izpētei izmanto arī novērojumus no Zemes. Uz Venēras vairākkārt nolaidās sērijas “Venera” kosmiskie aparāti. Tiesa, augstās temperatūras un spiediena dēļ tie spēja darboties uz planētas tikai neilgu laiku. Starpplanētu zonde “Magellan”, izmantojot radiolokācijas metodes, sastādīja precīzu planētas karti. Marsu ir pētījusi vesela kosmisko aparātu plejāde, no kuriem ļoti veiksmīgi bija divi kosmiskie aparāti “Viking”, kas pētīja planētu gan no orbītas, gan nolaižoties uz tās. Pēdējā laikā planētu pētījuši visurgājējs “Pathfinder” un orbitālais aparāts “Mars Global Surveyor”. Vislielākos panākumus Jupitera izpētē guvuši divi kosmiskie aparāti “Voyager”, bet tā pavadoņu izpētē – starpplanētu zonde “Galileo”. No “Galileo” tika nomests nolaižamais aparāts, kas tieši pētīja Jupitera atmosfēru.
Zondes Galileo nolaižamais aparāts. NASA attēls. 49 kb
Galveno informāciju par Saturnu, tā pavadoņiem un gredzeniem ir snieguši kosmiskie aparāti “Voyager”. “Voyager-2” neapšaubāmi ir veiksmīgākā starpplanētu zonde, jo tā ir pētījusi ne tikai Jupiteru un Saturnu, bet arī vienīgā tuvumā pārlidojusi Urānu un Neptūnu, veicot daudzus interesantus atklājumus. Jau trīs mazās planētas – Gaspra, Ida un Matilde ir pētītas no kosmiskajiem aparātiem. Veselas četras starpplanētu zondes pētīja Haleja komētu.
21. gadsimta sākumā plānoti Plutona pētījumi tuvplānā, komētas vielas paraugu nogādāšana uz Zemes, nolaižamā aparāta nolaišanās uz Saturna pavadoņa Titāna. Turpināsies intensīvi Marsa pētījumi, kas varētu vainagoties ar pilotējamo lidojumu uz šo planētu.
Zonde Cassini gatavojas uzsākt Saturna un tā pavadoņa Titāna pētījumus. NASA attēls. 33 kb
Saules sistēmas rašanās
Saskaņā ar mūsdienu priekšstatiem, Saules sistēma izveidojās no auksta starpzvaigžņu gāzes un putekļu mākoņa aptuveni pirms 4,6 miljardiem gadu. Tas varēja norisināties sekojoši. Mākonim saspiežoties, no tā lielākās daļas izveidojās Saule, bet no atlikuma - gāzes un putekļu disks. Disks sadalījās atsevišķos sablīvējumos, kas, savstarpēji saduroties, auga arvien lielāki, līdz no tiem izveidojās planētas. Planētas turpināja bombardēt starp tām palikušie sīkie ķermeņi. To triecienos atbrīvojās liela enerģija, kas sasildīja planētas. Sasilšanu veicināja arī radioaktīvo iežu izdalītais siltums. Rezultātā planētu dzīles sakarsa, izkusa un noslāņojās. To centrā izveidojās blīvs kodols, bet ārpusē - no vieglākiem iežiem veidota garoza. Garozā laiku pa laikam ietriecās lieli meteorīti, izveidojot meteorītu krāterus. Tā radās Zemes grupas planētas.
Planētu sistēmas veidošanās ap zvaigzni Gleznotāja b (zvaigzne aizsegta ar masku). ESO attēls. 17 kb
Milzu planētas veidojās tajā Saules sistēmas daļā, kur bija daudz gāzes, tāpēc tām, neskaitot kodolus, izveidojās arī lieli gāzes apvalki. Jupiters veidojās straujāk par citām milzu planētām un ar savu gravitācijas spēku aizkavēja vēl vienas planētas izveidošanos asteroīdu joslā. Tāpec asteroīdu joslā atrodas daudzi, bet nelieli debess ķermeņi. Saules sistēmas ārējā daļā, kur bija zema temperatūra, izveidojās galvenokārt no ledus sastāvoši ķermeņi - komētas.
No brīža, kad sākās starpzvaigžņu mākoņa saspiešanās, līdz brīdim, kad Zeme sasniedza mūsdienu izmērus, pagāja aptuveni 100 miljoni gadu. Vēl miljardu gadu ilga iežu noslāņošanās. No karstajiem iežiem izdalījās gāzes un ūdens tvaiki. Tvaiki kondensējās, radot jūras un okeānus, bet gāzes izveidoja Zemes atmosfēru. Aptuveni pirms 3,4 miljardiem gadu uz Zemes parādījās dzīvība. Sākumā tās bija primitīvas baktērijas un vienšūņi, bet pakāpeniski dzīvības formas kļuva arvien sarežģītākas un daudzveidīgākas.
