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惑星とは、一般的に恒星、恒星残骸、または褐色矮星の周りを公転している必要があり、それ自体は恒星ではない、大きくて丸い天体です。 [ 1 ]太陽系には、この用語の最も厳密な定義によれば、8 つの惑星があります。地球型惑星の水星、金星、地球、火星、そして巨大惑星の木星、土星、天王星、海王星です。惑星形成に関する最良の理論は星雲仮説であり、星間雲が星雲から崩壊して、原始惑星系円盤が周回する若い原始星が形成されると仮定しています。惑星はこの円盤内で、重力によって駆動される物質の漸進的な蓄積によって成長します。このプロセスは降着と呼ばれます。
「惑星」という言葉は、ギリシャ語のπλανήται ( planḗtai ) 「放浪者」に由来します。古代においては、この言葉は太陽、月、そして肉眼で見える星々の背景を横切る5つの光点、すなわち水星、金星、火星、木星、土星を指していました。惑星は歴史的に宗教的な意味合いを持っており、多くの文化が天体を神々と同一視してきました。そして、こうした神話や民間伝承とのつながりは、新たに発見された太陽系天体の命名計画にも受け継がれています。地球自体も、16世紀から17世紀にかけて地動説が地動説に取って代わった際に、惑星として認識されるようになりました。
望遠鏡の発達に伴い、惑星の意味は拡大し、地球外惑星の衛星、氷の巨星である天王星と海王星、後に小惑星帯の一部と認識されたケレスやその他の天体、そして後にカイパーベルトとして知られる氷天体の集まりの中で最大のものであることが判明した冥王星など、補助なしでは見ることのできない天体も含まれるようになった。カイパーベルトで他の大きな天体、特にエリスが発見されたことで、惑星をどのように定義するかについての議論が巻き起こった。2006年、国際天文学連合（IAU）は太陽系における惑星の定義を採用し、4つの地球型惑星と4つの巨大惑星を惑星のカテゴリーに分類した。ケレス、冥王星、エリスは準惑星のカテゴリーに分類されている。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]それにもかかわらず、多くの惑星科学者は、準惑星や月のような丸い衛星を含めて、惑星という用語をより広く適用し続けている。 [ 5 ]
天文学のさらなる進歩により、太陽系外の惑星が 5,900 個以上発見され、これらは系外惑星と呼ばれています。これらは、太陽系の惑星には見られない珍しい特徴を示すことが多く、例えば、ホット ジュピター( 51 Pegasi bのように主星の近くを公転する巨大惑星)や、 HD 20782 bのように極めて偏心した軌道を持つ惑星などがあります。褐色矮星や木星よりも大きな惑星の発見は、惑星と恒星の境界線をどこに引くべきかという定義に関する議論も引き起こしました。複数の系外惑星が恒星のハビタブル ゾーン(惑星表面に液体の水が存在する可能性がある領域) を公転していることが発見されていますが、生命を支えることが知られている惑星は地球だけです。このようなハビタブル ゾーンは、惑星の大気組成 (大気がある場合) など、多くの要因によって複雑化しています。例えば火星は、日中の気温が赤道付近の地表に液体の水を形成するのに十分な温度であるが、気圧がもっと高ければの話だ。
惑星がどのように形成されるかは確実にはわかっていません。有力な説は、星雲がガスと塵の薄い円盤に収縮する際に惑星が合体するというものです。中心には原始星が形成され、回転する原始惑星系円盤に囲まれます。集積（粘着衝突の過程）によって、円盤内の塵粒子は着実に質量を蓄積し、ますます大きな天体を形成します。微惑星と呼ばれる局所的な質量の集中部が形成され、これらの微惑星は重力によって追加の物質を引き込むことで集積過程を加速します。これらの集中部は重力によって内側に収縮して原始惑星を形成するまで密度が増していきます。[ 6 ]惑星が火星の質量よりやや大きい質量に達すると、広範囲の大気を蓄積し始め、[ 7 ]大気抵抗によって微惑星の捕獲率が大幅に増加します。[ 8 ] [ 9 ]固体とガスの集積履歴によっては、巨大惑星、氷の巨大惑星、または地球型惑星が生成される可能性がある。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]木星、土星、天王星の通常の衛星は同様の方法で形成されたと考えられているが、 [ 13 ] [ 14 ]トリトンは海王星に捕獲された可能性が高く、[ 15 ]地球の月[ 16 ]と冥王星のカロンは衝突によって形成された可能性がある。[ 17 ]
原始星が成長して点火して恒星になると、残った円盤は光蒸発、太陽風、ポインティング・ロバートソン抗力、その他の効果によって内側から外側へと除去される。[ 18 ] [ 19 ]その後も多くの原始惑星が恒星や互いの周りを公転している可能性があるが、時間が経つにつれて多くが衝突し、より大きな合体した原始惑星を形成するか、他の原始惑星が吸収する物質を放出する。[ 20 ]十分に質量が大きくなった天体は、軌道周辺のほとんどの物質を捕らえて惑星になる。衝突を免れた原始惑星は、重力捕獲の過程を経て惑星の自然衛星になるか、他の天体のベルトにとどまって準惑星や小天体になる可能性がある。[ 21 ] [ 22 ]
より小さな微惑星のエネルギー的な衝突（および放射性崩壊）により、成長中の惑星は加熱され、少なくとも部分的に溶融します。惑星の内部は密度によって分化し始め、密度の高い物質が中心核に向かって沈みます。[ 23 ]より小さな地球型惑星は、この集積により大気の大部分を失いますが、失われたガスはマントルからのガス放出とそれに続く彗星の衝突によって補充される可能性があります[ 24 ] （より小さな惑星は、さまざまな脱出メカニズムによって獲得した大気をすべて失います[ 25 ]）。
太陽以外の恒星の周りの惑星系の発見と観測により、この説明を詳細化、修正、あるいは置き換えることが可能になりつつあります。金属量（原子番号が2（ヘリウム）より大きい化学元素の存在量を表す天文学用語）のレベルが、恒星が惑星を持つ可能性を決定しているようです。[ 26 ] [ 27 ]したがって、金属が豊富な種族Iの恒星は、金属の少ない種族IIの恒星よりも、実質的な惑星系を持つ可能性が高いです。[ 28 ]
IAUの定義によれば、太陽系には8つの惑星があり、太陽からの距離が近い順に、水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星である。 [ 2 ]木星は地球の318倍の質量で最大であり、水星は地球の0.055倍の質量で最小である。[ 29 ]
太陽系の惑星は、その構成に基づいていくつかのカテゴリーに分類できます。地球型惑星は地球に似ており、主に岩石と金属で構成されています。水星、金星、地球、火星です。地球は最大の地球型惑星です。[ 30 ]巨大惑星は地球型惑星よりも質量がかなり大きく、木星、土星、天王星、海王星です。[ 30 ]それらは構成が地球型惑星とは異なります。ガス惑星である木星と土星は、主に水素とヘリウムで構成されており、太陽系で最も質量が大きい惑星です。土星は木星の3分の1の質量で、地球の95倍の質量です。[ 31 ]氷惑星である天王星と海王星は、主に水、メタン、アンモニアなどの低沸点物質で構成されており、水素とヘリウムの厚い大気を持っています。それらはガス惑星よりも質量がかなり小さい（地球質量のわずか14～17倍）。[ 31 ]
準惑星は重力によって丸みを帯びていますが、軌道から他の天体を排除していません。太陽からの平均距離が小さい順に並べると、天文学者の間で一般的に合意されているのは、ケレス、オルクス、冥王星、ハウメア、クワオアー、マケマケ、ゴンゴン、エリス、セドナです。[ 32 ] [ 33 ]ケレスは小惑星帯で最大の天体で、火星と木星の軌道の間に位置します。他の8つはすべて海王星の外側を公転しています。オルクス、冥王星、ハウメア、クワオアー、マケマケは、海王星の軌道の外側にある太陽系の小天体の2番目の帯であるカイパーベルトを公転しています。ゴンゴンとエリスは散乱円盤を公転しており、散乱円盤はやや外側にあり、カイパーベルトとは異なり、海王星との相互作用に対して不安定です。セドナは既知の分離天体の中で最大のもので、太陽に十分近づいて古典的な惑星と相互作用することはない天体の集団です。それらの軌道の起源については、まだ議論が続いています。 9つすべてが固体表面を持つという点で地球型惑星に似ていますが、岩石と金属ではなく氷と岩石でできています。さらに、それらはすべて水星より小さく、冥王星が既知の準惑星の中で最大で、エリスが最も質量が大きいです。[ 34 ] [ 35 ]
少なくとも19個の惑星質量を持つ衛星または衛星惑星（楕円形になるほど大きな衛星）が存在する。[ 4 ]
月、イオ、エウロパは地球型惑星と似た組成を持ち、他の天体は準惑星のように氷と岩石でできており、テティスはほぼ純粋な氷でできている。ただし、エウロパは表面の氷層のために内部の研究が困難であるため、氷の惑星とみなされることが多い。[ 4 ] [ 36 ]ガニメデとタイタンは半径で水星より大きく、カリストは水星とほぼ同じだが、3つとも質量ははるかに小さい。ミマスは地球の質量の約600万分の1で、一般的に地球惑星 と認められている最小の天体だが、地球惑星ではない可能性のあるより大きな天体も多数存在する（例：サラシア）。[ 32 ]
系外惑星とは、太陽系の外にある惑星のことです。2026年4月23日現在、 4,809の惑星系に6,416個の系外惑星が確認されており、1,061の惑星系には複数の惑星が存在します。[ 38 ]既知の系外惑星の大きさは、木星の約2倍の大きさのガス惑星から、月の大きさをわずかに超えるものまで様々です。重力マイクロレンズデータの分析によると、天の川銀河の恒星1つあたり、平均で少なくとも1.6個の惑星が束縛されていると推定されています。[ 39 ]
1992年初頭、電波天文学者のアレクサンダー・ウォルシュチャンとデール・フレイルは、パルサーPSR 1257+12を周回する2つの惑星の発見を発表した。[ 40 ]この発見は確認され、一般的には系外惑星の最初の確実な検出と考えられている。研究者たちは、これらの惑星はパルサーを生み出した超新星爆発の残骸である円盤から形成されたと推測している。 [ 41 ]
通常の主系列星を周回する系外惑星の最初の確実な発見は、1995 年 10 月 6 日にジュネーブ大学のミシェル・マイヨールとディディエ・ケロが51 ペガシの周りの系外惑星51 ペガシ bの検出を発表した時に起こった。[ 42 ]それ以降、ケプラー宇宙望遠鏡ミッションまで、既知の系外惑星のほとんどは木星と同程度かそれ以上の質量を持つガス惑星であり、それらはより容易に検出できた。ケプラー候補惑星のカタログは、主に海王星サイズ以下の惑星で構成されており、水星より小さいものまで含まれている。[ 43 ] [ 44 ]
2011年、ケプラー宇宙望遠鏡チームは、太陽に似た恒星を周回する最初の地球サイズの系外惑星、ケプラー20eとケプラー20fの発見を報告した。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]それ以来、地球とほぼ同じサイズの惑星が100個以上特定されており、そのうち20個は恒星のハビタブルゾーン（十分な大気圧があれば地球型惑星の表面に液体の水が存在できる軌道の範囲）を周回している。[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]太陽に似た恒星の5分の1はハビタブルゾーンに地球サイズの惑星を持っていると考えられており、最も近いものは地球から12光年以内の距離にあると予想される。[ a ]このような地球型惑星の出現頻度は、天の川銀河に存在する知的で通信可能な文明の数を推定するドレイク方程式の変数の1つである。 [ 53 ]
太陽系には存在しないタイプの惑星があります。スーパーアースとミニネプチューンで、質量は地球と海王星の間です。地球の約2倍未満の質量の天体は地球のように岩石質であると予想されますが、それ以上になると海王星のように揮発性物質とガスの混合物になります。[ 54 ]地球の5.5～10.4倍の質量を持つ惑星グリーゼ581c [ 55 ]は、発見された際にハビタブルゾーンにある可能性があるとして注目を集めましたが[ 56 ] 、後の研究では実際には恒星に近すぎて居住不可能であると結論付けられました。[ 57 ]木星よりも質量の大きい惑星も知られており、褐色矮星の領域へとシームレスに広がっています。[ 58 ]
太陽系のどの惑星よりも主星に近い系外惑星が発見されています。太陽に最も近い惑星である水星は0.4 AUで、公転に88日かかりますが、超短周期惑星は1日未満で公転できます。ケプラー11系には、水星よりも短い軌道を持つ惑星が5つあり、それらはすべて水星よりもはるかに質量が大きいです。51 Pegasi b [ 42 ]のようなホットジュピターは、主星のすぐ近くを公転し、蒸発して残った核である地底惑星になる可能性があります。また、主星からずっと遠い系外惑星もあります。海王星は太陽から30 AUで、公転に165年かかりますが、主星から数千AU離れており、公転に100万年以上かかる系外惑星もあります（例：COCONUTS-2b）。[ 59 ]
各惑星はそれぞれ独自の物理的特徴を持っているが、それらの間には多くの共通点が存在する。環や天然衛星などの特徴は、今のところ太陽系の惑星でのみ観測されているが、他の特徴は系外惑星で一般的に観測されている。[ 60 ]
太陽系では、すべての惑星は太陽の自転と同じ方向に太陽の周りを公転しています。つまり、太陽の北極の上から見た反時計回りです。少なくとも1つの系外惑星、WASP-17bは、恒星の自転とは逆方向に公転していることがわかっています。[ 61 ]惑星の軌道の1回転の周期は、恒星周期または年として知られています。[ 62 ]惑星の1年は恒星からの距離に依存します。惑星が恒星から遠ければ遠いほど、移動しなければならない距離が長くなり、恒星の重力の影響を受けにくくなるため、速度が遅くなります。[ 63 ]
惑星の軌道はどれも完全な円形ではないため、それぞれの惑星と主星との距離は1年の間に変化します。惑星が主星に最も近づく地点は近星点（太陽系では近日点）と呼ばれ、主星から最も遠ざかる地点は遠星点（遠日点）と呼ばれます。惑星が近星点に近づくと、重力ポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換するため、地球上で落下する物体が落下するにつれて加速するのと同様に、速度が増加します。惑星が遠星点に近づくと、地球上で上向きに投げられた物体が軌道の頂点に達するにつれて減速するのと同様に、速度が減少します。[ 64 ]
各惑星の軌道は、一連の要素によって規定される。
惑星はそれぞれ異なる角度で自転軸を傾けています。つまり、惑星は恒星の赤道面に対してある角度で自転しています。このため、各半球が受ける光の量は、その惑星の1年間を通して変化します。北半球が恒星から遠ざかるときには、南半球は恒星に向かい、その逆もまた然りです。したがって、各惑星には季節があり、その結果、その惑星の気候は1年間を通して変化します。各半球が恒星から最も遠ざかる、または最も近づくときを至点といいます。各惑星は軌道上に2回至点を持ちます。一方の半球が夏至を迎えて昼が最も長くなるとき、もう一方の半球は冬至を迎えて昼が最も短くなります。各半球が受ける光と熱の量の変化により、惑星のそれぞれの半球で気象パターンが毎年変化します。木星の自転軸の傾きは非常に小さいため、季節による変化は最小限です。一方、天王星は、自転軸の傾きが非常に大きいため、ほぼ横倒しになっており、そのため、半球は夏至と冬至の頃に常に日光が当たるか、常に暗闇に覆われるかのどちらかになります。[ 70 ]太陽系では、水星、金星、ケレス、木星の傾きは非常に小さく、パラス、天王星、冥王星の傾きは極端で、地球、火星、ベスタ、土星、海王星の傾きは中程度です。[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]系外惑星の自転軸の傾きは確実にはわかっていませんが、ホットジュピターのほとんどは、恒星に近いことから、自転軸の傾きは無視できるほど小さいと考えられています。[ 75 ]同様に、惑星質量の衛星の自転軸の傾きはほぼゼロですが、[ 76 ]地球の月は6.687°で最大の例外です。[ 77 ]さらに、カリストの自転軸の傾きは、数千年の時間スケールで0度から約2度の間で変化する。[ 78 ]
惑星は、その中心を通る目に見えない軸を中心に回転します。惑星の自転周期は恒星日と呼ばれます。太陽系の惑星のほとんどは、太陽の北極の上から見た反時計回りの方向に、太陽の周りを公転するのと同じ方向に自転します。例外は金星[ 79 ]と天王星[ 80 ]で、これらは時計回りに自転しますが、天王星の極端な自転軸の傾きのため、どちらの極が「北」であるか、したがって時計回りか反時計回りかという点で異なる慣習が存在します[ 81 ] 。どの慣習が使用されるかに関わらず、天王星は軌道に対して逆行自転しています[ 80 ] 。
惑星の自転は、形成中にいくつかの要因によって誘発される可能性があります。正味の角運動量は、集積した天体の個々の角運動量寄与によって誘発される可能性があります。巨大惑星によるガスの集積は角運動量に寄与します。最後に、惑星形成の最終段階では、原始惑星の集積の確率的プロセスによって惑星の自転軸がランダムに変化する可能性があります。[ 82 ]惑星間の1日の長さには大きなばらつきがあり、金星は243日で自転し、巨大惑星はわずか数時間です。[ 83 ]系外惑星の自転周期は不明ですが、ホットジュピターの場合、恒星に近いということは潮汐ロックされていることを意味します（つまり、軌道が自転と同期しています）。これは、ホットジュピターは常に恒星に1つの面を向けており、片面は永遠の昼、もう片面は永遠の夜であることを意味します。[ 84 ]太陽に最も近い惑星である水星と金星も同様に非常にゆっくりとした自転を示します。水星は潮汐によって3:2の自転軌道共鳴（太陽の周りを2回公転する間に3回自転する）に固定されており、[ 85 ]金星の自転は、それを遅くする潮汐力と太陽の加熱によって生じる大気潮汐による加速との間で平衡状態にある可能性があります。[ 86 ] [ 87 ]
大きな衛星はすべて、それぞれの親惑星に潮汐固定されています。[ 88 ]冥王星とカロンは互いに潮汐固定されており、[ 89 ]エリスとディスノミアも同様です。[ 90 ]オルクスとその衛星ヴァンスも恐らく潮汐固定されています。 [ 91 ]自転周期が知られている他の準惑星は地球よりも速く自転しています。ハウメアは非常に速く自転するため、三軸楕円体に歪んでいます。[ 92 ]系外惑星タウ・ブーティスbとその親星タウ・ブーティスは互いに潮汐固定されているようです。[ 93 ] [ 94 ]
IAUの定義によれば、惑星の決定的な動的特性は、その近傍を掃き清めていることである。近傍を掃き清めた惑星は、軌道上のすべての微惑星を収集または掃き清めるのに十分な質量を蓄積している。事実上、それは多数の同サイズの天体と軌道を共有するのではなく、孤立して恒星の周りを公転している。上記のように、この特性は2006年8月にIAUの惑星の公式定義の一部として義務付けられた。 [ 2 ]現在までこの基準は太陽系にのみ適用されているが、周星円盤内で軌道掃き清めが行われていることを示唆する証拠がある若い太陽系外惑星がいくつか発見されている。[ 95 ]
重力によって惑星はほぼ球形に引き寄せられるため、惑星の大きさは平均半径（例えば、地球の半径や木星の半径）で大まかに表すことができます。しかし、惑星は完全な球形ではありません。例えば、地球の自転によって極付近がわずかに扁平になり、赤道付近が膨らんでいます。[ 96 ]したがって、地球の形状をより正確に近似するには、赤道直径が極間直径より43キロメートル（27マイル）大きい扁平回転楕円体を用いるのが良いでしょう。[ 97 ]一般的に、惑星の形状は、回転楕円体の極半径と赤道半径を指定するか、基準となる楕円体を指定することで表すことができます。このような指定から、惑星の扁平率、表面積、体積を計算できます。また、惑星の大きさ、形状、自転速度、質量が分かれば、通常の重力を計算できます。 [ 98 ]
惑星の決定的な物理的特徴は、その質量が十分に大きいため、自身の重力が物理構造を拘束する電磁力よりも優勢になり、静水圧平衡状態になることである。これは事実上、すべての惑星が球形または楕円体であることを意味する。ある一定の質量までは、物体は不規則な形状をすることができるが、その質量を超えると（その質量は物体の化学組成によって異なる）、重力が物体を自身の重心に向かって引き寄せ始め、最終的に物体は球形に崩壊する。[ 99 ]
質量は、惑星と恒星を区別する主要な属性です。太陽と木星の質量の間の天体は太陽系には存在しませんが、このサイズの系外惑星は存在します。恒星の質量の下限は、木星の約 75 ～ 80 倍 ( M J ) と推定されています。一部の著者は、天体の内部物理は、土星の質量約 1 倍 (顕著な自己圧縮の開始) から水素燃焼の開始、そして赤色矮星になるまで変化しないという理由で、これを惑星の上限として使用することを提唱しています。[ 54 ]約 13 M J を超えると(少なくとも太陽型の同位体存在比を持つ天体の場合)、天体は重水素の核融合に適した条件に達します。これは境界として提唱されることもありますが、重水素燃焼はそれほど長く続かず、ほとんどの褐色矮星は重水素の燃焼をずっと前に終えています。[ 100 ] [ 58 ]これは普遍的に合意されているわけではない。系外惑星百科事典には最大 60 M J の天体が含まれており、[ 101 ]系外惑星データエクスプローラーには最大 24 M J の天体が含まれている。[ 102 ]
質量が正確に分かっている既知の最小の系外惑星は、最初に発見された系外惑星の 1 つであるPSR B1257+12Aで、1992 年にパルサーの周りを公転しているところを発見されました。その質量は水星の約半分です。[ 103 ]さらに小さいのは、白色矮星の周りを公転する WD 1145+017 b で、その質量は準惑星ハウメアの質量とほぼ同じで、通常は小惑星と呼ばれます。[ 104 ]太陽以外の主系列星の周りを公転する既知の最小の惑星はKepler-37bで、その質量 (および半径) はおそらく月よりわずかに大きいです。[ 44 ]太陽系で一般的に地球惑星と認められている最小の天体は、土星の衛星ミマスで、半径は地球の約 3.1%、質量は地球の約 0.00063% です。[ 105 ]土星のより小さな衛星フェーベは、現在、半径が地球の 1.7% [ 106 ]、質量が地球の 0.00014% [ 105 ] の不規則な天体で、衝突によって形が崩れる前に、その歴史の初期に静水圧平衡と分化を達成したと考えられています。[ 107 ]小惑星の中には、集積と分化を開始したが壊滅的な衝突を受け、今日では金属または岩石の核だけが残った原始惑星の破片であるものもあるかもしれません[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]あるいは、結果として生じた残骸の再集積である可能性もあります。[ 111 ]
すべての惑星は、完全に流動的な状態で誕生しました。初期の形成段階では、密度が高く重い物質が中心に沈み、軽い物質が表面近くに残りました。そのため、それぞれの惑星は、密度の高い惑星核と、流体であるか流体であったマントルからなる分化した内部構造を持っています。地球型惑星のマントルは硬い地殻で覆われていますが、[ 112 ]巨大惑星ではマントルは上層の雲層に溶け込んでいます。地球型惑星は、鉄やニッケルなどの元素からなる核と、ケイ酸塩からなるマントルを持っています。木星と土星は、岩石と金属からなる核が金属水素のマントルに囲まれていると考えられています。[ 113 ]より小さい天王星と海王星は、岩石の核が水、アンモニア、メタン、その他の氷からなるマントルに囲まれています。[ 114 ]これらの惑星の核内部の流体作用により、地磁気ダイナモが発生し、磁場が生成されます。[ 112 ]同様の分化プロセスは、いくつかの大きな衛星や準惑星でも起こったと考えられているが、[ 32 ]そのプロセスが常に完了したとは限らない。ケレス、カリスト、タイタンは分化が不完全なように見える。[ 115 ] [ 116 ]小惑星ベスタは、衝突によって球形が損なわれたため準惑星ではないが、金星、地球、火星と同様に分化した内部構造を持っている。[ 117 ] [ 110 ]
水星[ 118 ]を除く太陽系の惑星はすべて、重力が十分に強くガスを地表近くに保持できるため、厚い大気を持っています。土星最大の衛星タイタンも地球よりも厚い大気を持っています[ 119 ] 。海王星最大の衛星トリトン[ 120 ]と準惑星冥王星は、より希薄な大気を持っています[ 121 ] 。大型の巨大惑星は、水素とヘリウムという軽いガスを大量に保持できるほど質量が大きいのに対し、小型の惑星はこれらのガスを宇宙空間に失います[ 122 ]。系外惑星の分析によると、これらの軽いガスを保持できる閾値は約2.0 +0.7 −0.6 M 🜨なので、地球と金星は岩石惑星の最大サイズに近い。[ 54 ]
地球の大気の組成は、地球上で起こったさまざまな生命活動によって遊離分子酸素が導入されたため、他の惑星とは異なります。[ 123 ]火星と金星の大気はどちらも二酸化炭素が主成分ですが、密度が大きく異なります。火星の大気の平均表面気圧は地球の1%未満（液体の水が存在するには低すぎる）であるのに対し、[ 124 ]金星の大気の平均表面気圧は地球の約92倍です。[ 125 ]金星の大気は、その歴史の中で暴走温室効果の結果である可能性が高く、現在では表面温度が最も高い惑星であり、水星よりも高温です。[ 126 ]表面の過酷な環境にもかかわらず、金星の大気圏の高度約 50～55 km における温度と圧力は 地球のような条件に近く (太陽系で地球以外でこのような条件が当てはまる唯一の場所)、この領域は将来の有人探査の拠点として有望視されている。[ 127 ]タイタンは、地球以外で太陽系で唯一の窒素に富む濃密な惑星大気を持っている。地球の条件が水の三重点に近く、惑星表面で水が 3 つの状態すべてで存在できるのと同様に、タイタンの条件はメタンの三重点に近い。[ 128 ]
惑星の大気は、日射量や内部エネルギーの変化の影響を受け、ハリケーン（地球）、惑星規模の砂嵐（火星）、地球よりも大きな木星の高気圧（大赤斑と呼ばれる）、大気の穴（海王星）などのダイナミックな気象システムが形成される。[ 70 ]系外惑星で検出された気象パターンには、HD 189733 bの大赤斑の 2 倍の大きさの高温領域[ 129 ]、ホットジュピターKepler-7b [ 130 ]、スーパーアースGliese 1214 bなどの雲[ 131 ] [ 132 ]などがある。
ホットジュピターは、主星に極めて近いため、彗星の尾のように恒星放射によって大気を宇宙空間に失っていることが示されています。[ 133 ] [ 134 ]これらの惑星は、昼側と夜側で温度差が非常に大きく、超音速の風を発生させる可能性がありますが、[ 135 ]複数の要因が関与しており、昼夜の温度差に影響を与える大気力学の詳細は複雑です。[ 136 ] [ 137 ]
惑星の重要な特徴の 1 つは、固有の磁気モーメントであり、これが磁気圏を生み出します。磁場の存在は、惑星が地質学的にまだ活動していることを示しています。言い換えれば、磁化された惑星は内部に電気伝導性物質の流れがあり、それが磁場を生成します。これらの磁場は、惑星と太陽風の相互作用を大きく変化させます。磁化された惑星は、太陽風が侵入できない磁気圏と呼ばれる、自身の周囲の太陽風の空洞を作り出します。磁気圏は惑星自体よりもはるかに大きくなる可能性があります。対照的に、非磁化惑星は、電離層と太陽風の相互作用によって誘発される小さな磁気圏しか持たず、惑星を効果的に保護することはできません。[ 138 ]
太陽系の8つの惑星のうち、金星と火星だけがそのような磁場を持っていません。[ 138 ]磁化された惑星の中で、水星の磁場は最も弱く、太陽風をほとんど偏向させることができません。木星の衛星ガニメデの磁場は数倍強く、木星の磁場は太陽系で最も強いです（実際、カリストの内側にあるすべての衛星への将来の有人ミッションにとって深刻な健康リスクとなるほど強力です[ 139 ]）。他の巨大惑星の磁場は、表面で測定すると、地球の磁場とほぼ同じ強さですが、磁気モーメントははるかに大きくなっています。天王星と海王星の磁場は、惑星の自転軸に対して大きく傾いており、惑星の中心からずれています。[ 138 ]
2003年、ハワイの天文学者チームが恒星HD 179949を観測中に、その表面に明るい斑点を発見した。これは、周回するホットジュピターの磁気圏によって生成されたものと思われる。[ 140 ] [ 141 ]
太陽系には、海王星や冥王星など、いくつかの惑星や準惑星が互いに、あるいはより小さな天体と軌道周期が共鳴している。これは衛星系ではよく見られる現象である（例えば、木星の周りのイオ、エウロパ、ガニメデの共鳴や、土星の周りのエンケラドゥスとディオネの共鳴など）。水星と金星を除くすべての惑星には、しばしば「衛星」と呼ばれる自然衛星が存在する。地球には1つ、火星には2つあり、巨大惑星には複雑な惑星型系の中に多数の衛星が存在する。ケレスとセドナを除くすべての準惑星には、少なくとも1つの衛星があることが知られている。巨大惑星の多くの衛星は、地球型惑星や準惑星の衛星と似た特徴を持ち、生命が存在する可能性のある場所として研究されているものもある（特にエウロパとエンケラドゥス）。[ 142 ] [ 143 ] [ 144 ] [ 145 ] [ 146 ]
4 つの巨大惑星は、大きさや複雑さが異なる惑星環によって周回されています。環は主に塵や微粒子で構成されていますが、重力によって構造が形作られ維持される小さな「衛星」が存在することもあります。惑星環の起源は正確にはわかっていませんが、親惑星のロッシュ限界を下回った自然衛星が潮汐力によって引き裂かれた結果であると考えられています。[ 147 ] [ 148 ]準惑星のハウメア[ 149 ]とクワオアーにも環があります。[ 150 ]
系外惑星の周囲には二次的な特徴は観測されていない。放浪惑星と表現されている亜褐色矮星Cha 110913−773444は、小さな原始惑星系円盤に周回されていると考えられており、[ 151 ]また、亜褐色矮星OTS 44 は、少なくとも地球質量の 10 倍の大きな原始惑星系円盤に囲まれていることが示されている。[ 152 ]
惑星の概念は、古代の神聖な光から科学時代の地球上の物体に至るまで、天文学の歴史の中で進化してきました。この概念は、太陽系だけでなく、他の多くの太陽系外の惑星も含むように拡大しました。他の天体と区別して何が惑星とみなされるかについての合意は、何度か変化してきました。以前は、小惑星、衛星、冥王星のような準惑星も含まれていましたが、[ 153 ] [ 154 ] [ 155 ]今日でも意見の相違が残っています。[ 155 ]
肉眼で見える太陽系の5つの古典的な惑星は、古代から知られており、神話、宗教的宇宙論、古代天文学に大きな影響を与えてきました。古代の天文学者は、空で一定の相対位置を維持する「恒星」とは対照的に、特定の光が空を横切って移動する様子に注目しました。 [ 156 ]古代ギリシャ人はこれらの光をπλάνητες ἀστέρες ( planētes asteres ) 「さまよう星」または単にπλανῆται ( planētai ) 「さまようもの」[ 157 ]と呼び、今日の「惑星」という言葉はここから派生しました。[ 158 ] [ 159 ] [ 160 ]古代ギリシャ、中国、バビロニア、そして実際にはすべての前近代文明において、 [ 161 ] [ 162 ]地球が宇宙の中心であり、すべての「惑星」が地球の周りを回っているとほぼ普遍的に信じられていた。この認識の理由は、星や惑星が毎日地球の周りを回っているように見えたこと[ 163 ]と、地球は固くて安定しており、動いておらず静止しているという一見常識的な認識であったこと[ 164 ]である。
惑星の機能的な理論を持っていたことが知られている最初の文明は、紀元前 1 千年紀から 2 千年紀にかけてメソポタミアに住んでいたバビロニア人です。現存する最古の惑星天文学の文書は、紀元前 7 世紀のバビロニアの金星の粘土板であるアミサドゥカの金星粘土板で、金星の動きの観測リストの写しであり、おそらく紀元前 2 千年紀に遡るものです。[ 165 ] MUL.APINは、紀元前 7 世紀の楔形文字の粘土板のペアで、太陽、月、惑星の 1 年間の動きを示しています。 [ 166 ]後期バビロニア天文学は、西洋天文学、そして実際には西洋の精密科学のすべての取り組みの起源です。[ 167 ]紀元前 7 世紀の新アッシリア時代に書かれた『エヌマ・アヌ・エンリル』[ 168 ]は、惑星の動きを含むさまざまな天体現象と前兆との関係のリストで構成されています。 [ 169 ] [ 170 ]内惑星の金星と水星、外惑星の火星、木星、土星はすべてバビロニアの天文学者によって特定されました。これらは、近世初期に望遠鏡が発明されるまで、唯一知られている惑星のままでした。 [ 171 ]
古代ギリシャ人は当初、バビロニア人ほど惑星に重要性を置いていませんでした。紀元前6世紀から5世紀にかけて、ピタゴラス派は独自の惑星理論を発展させたようで、それは地球、太陽、月、惑星が宇宙の中心にある「中央の火」の周りを公転するというものでした。ピタゴラスまたはパルメニデスは、宵の明星（ヘスペロス）と明けの明星（フォスフォロス）が同一（ギリシャ語でアフロディーテ、ラテン語でヴィーナスに相当）であると最初に認識したと言われていますが[ 172 ] 、これはメソポタミアでは古くから知られていました[ 173 ] [ 174 ] 。紀元前3世紀、サモスのアリスタルコスは、地球と惑星が太陽の周りを公転するという地動説を提唱しました。地動説は科学革命まで主流でした[ 164 ] 。
紀元前1世紀、ヘレニズム時代には、ギリシャ人は惑星の位置を予測するための独自の数学的体系を開発し始めていました。バビロニア人の算術ではなく幾何学に基づいたこれらの体系は、最終的には複雑さと包括性においてバビロニア人の理論を凌駕し、肉眼で地球から観測される天体の動きのほとんどを説明するようになりました。これらの理論は、紀元2世紀にプトレマイオスによって書かれた『アルマゲスト』で最も完全な形で表現されました。プトレマイオスのモデルは非常に完全な支配力を持っていたため、それまでの天文学に関するすべての著作に取って代わり、13世紀にわたって西洋世界における決定的な天文学のテキストであり続けました。[ 165 ] [ 175 ]ギリシャ人とローマ人にとって、7つの既知の惑星があり、それぞれがプトレマイオスによって定められた複雑な法則に従って地球を周回していると考えられていました。それらは、地球から順に（プトレマイオスの順序で、現代の名称を用いて）月、水星、金星、太陽、火星、木星、土星であった。[ 160 ] [ 175 ] [ 176 ]
西ローマ帝国の崩壊後、天文学はインドと中世イスラム世界でさらに発展した。西暦499年、インドの天文学者アーリヤバタは、地球の自転を明示的に組み込んだ惑星モデルを提唱し、星が西向きに動いているように見える原因として説明した。彼はまた、惑星の軌道は楕円形であると理論づけた。[ 177 ]アーリヤバタの信奉者は特に南インドで強く、そこでは地球の自転に関する彼の原理などが受け入れられ、多くの二次的な著作がそれに基づいていた。[ 178 ]
イスラム黄金時代の天文学は主に中東、中央アジア、アル・アンダルス、北アフリカで行われ、後に極東とインドにも広がった。博学者イブン・アル・ハイサムのようなこれらの天文学者は、プトレマイオスの周転円の体系に異議を唱え、代替案を模索したものの、概して地球中心説を受け入れていた。10世紀の天文学者アブー・サイード・アル・シジは、地球が自転することを認めた。[ 179 ] 11世紀には、アヴィセンナが金星の太陽面通過を観測した。[ 180 ]同時代のアル・ビールーニーは、エラトステネスの古い方法とは異なり、1つの山での観測だけで地球の半径を決定する三角法を用いた方法を考案した。[ 181 ]
科学革命の到来とコペルニクス、ガリレオ、ケプラーの地動説により、「惑星」という用語の意味は、恒星に対して空を移動するものから、太陽の周りを直接（主惑星）または間接的に（伴星または衛星惑星）公転する天体へと変化した。こうして地球が惑星のリストに加えられ、[ 182 ]太陽はリストから削除された。コペルニクスの主惑星の数は、ウィリアム・ハーシェルが天王星を発見した1781年まで続いた。[ 183 ]
17世紀に木星の4つの衛星（ガリレオ衛星）と土星の5つの衛星が発見されたとき、それらは地球の月とともに主惑星の周りを公転する「衛星惑星」または「二次惑星」のカテゴリーに加わったが、その後数十年の間に単に「衛星」と略されるようになった。科学者は一般的に1920年代頃まで惑星の衛星も惑星とみなしていたが、この用法は非科学者の間では一般的ではなかった。[ 155 ]
19世紀最初の10年間で、4つの新しい「惑星」が発見されました。ケレス（1801年）、パラス（1802年）、ジュノー（1804年）、ベスタ（1807年）です。すぐに、これらはそれまで知られていた惑星とはかなり異なっていることが明らかになりました。火星と木星の間の同じ領域（小惑星帯）を共有しており、軌道が重なることもあります。この領域には惑星が1つしか存在しないと予想されていた領域であり、他のすべての惑星よりもはるかに小さいものでした。実際、これらは分裂したより大きな惑星の破片ではないかと疑われました。ハーシェルは、最大の望遠鏡でも分解可能な円盤がなく星に似ていたため、これらを小惑星（ギリシャ語で「星のような」という意味）と呼びました。[ 154 ] [ 184 ]
状況は40年間安定していたが、1840年代にはさらにいくつかの小惑星が発見された（1845年にアストラエア、 1847年にヘベ、イリス、フローラ、1848年にメティス、 1849年にヒュギエア）。毎年新しい「惑星」が発見されたため、天文学者は小惑星（小惑星）を主要惑星とは別に表にまとめ、抽象的な惑星記号の代わりに番号を割り当てるようになった[ 154 ]。ただし、小惑星は引き続き小さな惑星とみなされていた[ 185 ] 。
海王星は1846年に発見され、その位置は天王星への重力の影響によって予測されていました。水星の軌道も同様の影響を受けていたため、19世紀後半には太陽にさらに近い別の惑星が存在する可能性があると考えられていました。しかし、水星の軌道とニュートン重力の予測との矛盾は、改良された重力理論であるアインシュタインの一般相対性理論によって説明されました。[ 186 ] [ 187 ]
冥王星は1930年に発見されました。最初の観測では地球より大きいと考えられていたため[ 188 ] 、すぐに9番目の主要惑星として認められました。その後の観測で、冥王星は実際にははるかに小さいことが判明しました。1936年にレイ・リトルトンは冥王星は海王星の脱出した衛星かもしれないと示唆し[ 189 ]、 1964年にはフレッド・ウィップルが冥王星は彗星かもしれないと示唆しました[ 190 ] 。1978年に冥王星の大きな衛星カロンが発見されたことで、冥王星の質量は地球のわずか0.2%であることが明らかになりました[ 191 ]。それでも既知の小惑星よりはるかに質量が大きく、当時他の海王星以遠の天体は発見されていなかったため、冥王星は惑星としての地位を維持し、2006年に正式にその地位を失いました[ 192 ] [ 193 ]。
1950年代、ジェラール・カイパーは小惑星の起源に関する論文を発表した。彼は、小惑星はこれまで考えられていたように球形ではなく、小惑星群は衝突の残骸であることを認識した。そのため、彼は最大の小惑星を「真の惑星」、より小さな小惑星を衝突の破片として区別した。1960年代以降、「小惑星」という用語はほとんど「小惑星」という用語に置き換えられ、文献で小惑星を惑星として言及することは、地質学的に進化してきた最大の3つ、ケレス、そしてあまり頻繁にはパラスとベスタを除いて、ほとんどなくなった。[ 185 ]
1960年代に宇宙探査機による太陽系探査が始まったことで、惑星科学への関心が再び高まりました。その頃、衛星に関する定義に分裂が生じました。惑星科学者は大きな衛星も惑星として再考し始めましたが、惑星科学者ではない天文学者は一般的にそうしませんでした。[ 155 ]（これは、土星のハイペリオンや火星のフォボスとダイモスのような球形ではないものも含め、すべての衛星を二次惑星として分類していた前世紀の定義と全く同じではありません。）[ 194 ] [ 195 ]それ以来、8つの主要惑星とその惑星質量を持つ衛星はすべて宇宙船によって探査され、多くの小惑星や準惑星のケレスと冥王星も同様に探査されています。しかし、これまでのところ、地球外の惑星質量を持つ天体で人類が探査したのは月だけです。[ b ]
1990年代から2000年代初頭にかけて、太陽系の同じ領域（カイパーベルト）で冥王星とほぼ同じ大きさの天体が多数発見されたため、冥王星を惑星から除外すべきだと主張する天文学者が増えた。冥王星は、数千個ある天体の中の「小さな」天体の一つに過ぎないことが判明した。 [ 196 ]彼らは、小惑星の降格を前例としてよく引き合いに出したが、それは小惑星がベルトにあるからではなく、惑星との地球物理学的な違いに基づいて行われたものだった。[ 155 ]クワオアー、セドナ、エリス、ハウメアなどのより大きな太陽系外天体の一部は、一般メディアで10番目の惑星として宣伝された。[ 197 ]
2005年に冥王星より27%質量が大きい天体エリスが発表されたことで、惑星の公式な定義を求める機運が高まりました。[ 196 ]冥王星を惑星とみなすならば、論理的にエリスも惑星とみなされる必要があったからです。惑星と非惑星の命名には異なる手順が定められていたため、エリスを命名するには惑星の定義が必要となり、緊急の事態となりました。[ 155 ]当時、太陽系外縁天体が球形になるために必要な大きさは、巨大惑星の衛星に必要な大きさ（ 直径約400km）とほぼ同じであると考えられており、この数値からカイパーベルトには約200個の球形天体があり、さらにその外側には数千個あると推測されていました。[ 198 ] [ 199 ]多くの天文学者は、惑星の数が多い定義は一般の人々に受け入れられないだろうと主張しました。[ 155 ]
出典: "IAU 2006 総会: 決議 5 および 6" (PDF)。IAU。2006 年 8 月 24 日。2008 年6 月 25 日にオリジナル(PDF)からアーカイブ済み。2009年6 月 23 日に取得。
この問題を認識して、国際天文学連合(IAU) は惑星の定義の作成に着手し、2006 年 8 月にウルグアイの天文学者Julio Ángel FernándezとGonzalo Tancrediが提案した定義に決定しました。[ 200 ]この定義では、太陽系には 8 つの惑星 (水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星) があるとみなされます。最初の 2 つの条件を満たすが 3 番目の条件を満たさない天体は、他の惑星の自然衛星でない限り、準惑星に分類されます。当初、IAU の委員会は、クリアな近傍を基準に含めなかったため、より多くの惑星を含む定義を提案していました。 [ 201 ]多くの議論の後、投票により、それらの天体は準惑星に分類されるべきであると決定されました。[ 193 ] [ 202 ]
IAUの定義は普遍的に使用または受け入れられているわけではありません。惑星地質学では、天体は地球物理学的特性によって惑星として定義されます。天体は、そのマントルが自重で塑性変形するのに必要な質量にほぼ達すると、動的な（惑星的な）地質構造を獲得する可能性があります。これにより、天体が安定した球形になる静水圧平衡状態になり、これが地球物理学的定義において惑星の特徴として採用されます。例：[ 203 ]
核融合を起こしたことがなく、軌道パラメータに関係なく、静水圧平衡により球形になるのに十分な重力を持つ準恒星質量天体。[ 204 ]
太陽系では、この質量は一般的に天体が軌道をクリアするために必要な質量よりも小さい。そのため、地球物理学的定義では「惑星」とみなされる天体の中には、IAUの定義では惑星とはみなされないものもある。例えば、ケレスや冥王星などである。[ 4 ]（実際には、静水圧平衡の要件は、自己重力による丸みと圧縮の要件に普遍的に緩和されている。水星は実際には静水圧平衡にはないが、[ 205 ]普遍的に惑星として含まれている。）[ 206 ]このような定義の支持者は、位置は重要ではなく、惑星性は天体の固有の特性によって定義されるべきだと主張することが多い。[ 4 ]準惑星は、（準惑星としての小惑星とは対照的に）小型惑星のカテゴリーとして提案されており、多くの惑星地質学者は、IAUの定義にもかかわらず、準惑星を惑星として扱い続けている。[ 32 ]
既知の天体の中でも、準惑星の数は確実ではありません。2019年に、Grundyらは、中型の太陽系外縁天体の密度が低いことから、太陽系外縁天体が平衡状態に達するために必要な限界サイズは、巨大惑星の氷の衛星の場合よりもはるかに大きく、 直径約900～1000 kmであると主張しました。[ 32 ]小惑星帯のケレス[ 207 ]と、おそらくこの閾値を超える8つの太陽系外縁天体（オルクス、冥王星、ハウメア、クワオアー、マケマケ、ゴンゴン、エリス、セドナ）については、概ね合意が得られています。[ 208 ] [ 33 ]
惑星地質学者は、初期の近代天文学者と同様に、地球の月や冥王星のカロンを含む既知の19個の惑星質量を持つ衛星を「衛星惑星」とみなすことがある。 [ 4 ] [ 209 ]さらに、パラスやベスタのように、比較的大きく、地質学的に進化してきたものの、今日ではあまり丸くない天体[ 4 ]、ヒュギエアのように衝突によって完全に破壊され、再集積した丸い天体[ 210 ] [ 211 ] [ 111 ] 、あるいは最小の惑星質量を持つ衛星である土星の衛星ミマスの直径以上のものすべてを惑星とみなす者もいる。（これには、海王星の衛星プロテウスのように、丸くはないがたまたまミマスより大きい天体も含まれる可能性がある。）[ 4 ]
天文学者のジャン＝リュック・マルゴは、惑星の質量、軌道の長半径、および主星の質量に基づいて、天体が主星の寿命の間に軌道上の他の天体を排除できるかどうかを決定する数学的基準を提案した。[ 212 ]この式は、惑星の場合1より大きいπと呼ばれる値を生成する。 [ c ]既知の8つの惑星とすべての既知の系外惑星はπの値が100を超えているが、ケレス、冥王星、エリスのπの値は0.1以下である。πの値が1以上の天体はほぼ球形であると予想されるため、太陽のような恒星の周りの軌道領域クリアランス要件を満たす天体は、球形要件も満たすことになる[ 213 ]。ただし、これは非常に質量の小さい恒星の周りでは当てはまらない可能性がある。[ 214 ] 2024年、マーゴットと共同研究者らは、褐色矮星を周回する惑星に対応するため、100 億年（太陽の主系列星としての寿命のおよその値）または138 億年（宇宙の年齢）という均一なクリアリング時間スケールを持つ基準の改訂版を提案した。[ 214 ]
系外惑星が発見される以前から、ある天体がベルトのような明確な集団の一部である場合、あるいは重水素の熱核融合によってエネルギーを生成できるほど大きい場合に惑星とみなすべきかどうかについて、特に意見の相違があった。[ 196 ]さらに問題を複雑にしているのは、重水素の融合によってエネルギーを生成するには小さすぎる天体は、恒星や褐色矮星のようにガス雲の崩壊によって形成される可能性があり、その質量は木星程度まで小さくなることもあるということである。[ 215 ]そのため、天体がどのように形成されたかを考慮に入れるべきかどうかについて意見の相違があった。[ 196 ]
1992年、天文学者のアレクサンダー・ウォルシュチャンとデール・フレイルは、パルサーPSR B1257+12の周囲に惑星が存在することを発表した。[ 40 ]この発見は、一般的に、他の恒星の周囲にある惑星系の最初の確実な検出であると考えられている。その後、1995年10月6日、ジュネーブ天文台のミシェル・マイヨールとディディエ・ケロは、通常の主系列星（51ペガシ）を周回する系外惑星の最初の確実な検出を発表した。[ 216 ]
系外惑星の発見は、惑星の定義、すなわち惑星が恒星になる時点について、新たな曖昧さをもたらした。既知の系外惑星の多くは木星の何倍もの質量を持ち、褐色矮星と呼ばれる恒星天体の質量に近づいている。褐色矮星は、水素のより重い同位体である重水素を融合する理論的な能力があるため、一般的に恒星とみなされている。木星の75倍以上の質量を持つ天体は単純な水素を融合するが、木星の13倍の質量を持つ天体は重水素を融合することができる。重水素は非常にまれで、銀河の水素の0.0026%未満しか占めておらず、ほとんどの褐色矮星は発見されるずっと前に重水素の融合を停止していたため、事実上、超大質量惑星と区別がつかない。[ 217 ]
2006年のIAUの定義は、太陽系に特化した用語であり、球形度や軌道ゾーンクリアランスの基準が現在系外惑星では観測できないため、系外惑星にはいくつかの課題がある。[ 1 ] 2018年に、系外惑星に関する知識の増加に伴い、この定義が再評価され更新された。[ 218 ]現在の系外惑星の公式な作業定義は以下のとおりである。[ 100 ]
- 恒星、褐色矮星、または恒星残骸を周回し、中心天体との質量比がL4/L5不安定性（ M/M central < 2/(25+ √ 621 )）を下回る、重水素の熱核融合限界質量（現在、太陽金属量を持つ天体の場合、木星質量の13倍と計算されている）以下の真の質量を持つ天体は、「惑星」である（形成過程に関わらず）。太陽系外天体が惑星とみなされるために必要な最小質量/サイズは、太陽系で使用されているものと同じであるべきである。
- 重水素の熱核融合の限界質量を超える真の質量を持つ準恒星天体は、その形成過程や位置に関係なく、「褐色矮星」と呼ばれる。
- 重水素の熱核融合の限界質量以下の質量を持つ若い星団内の自由浮遊天体は「惑星」ではなく「亜褐色矮星」（または最も適切な名称）である。[ 100 ]
IAUは、この定義は知識の向上に伴って進化することが予想されると指摘した。[ 100 ]この定義の歴史と根拠について議論した2022年のレビュー記事では、そのような天体が他の場所で発見されたため、第3項の「若い星団内」という語を削除し、「亜褐色矮星」という用語をより現代的な「自由浮遊惑星質量天体」に置き換えるべきだと提案した。「惑星質量天体」という用語は、惑星に典型的な質量を持ちながら自由浮遊している、あるいは恒星ではなく褐色矮星を周回している天体など、系外惑星に関する曖昧な状況を指すためにも使用されてきた。[ 218 ]惑星質量の自由浮遊天体は、いずれにせよ惑星、特に放浪惑星と呼ばれることもある。[ 219 ]
質量が木星の13倍という限界は普遍的に受け入れられているわけではない。この質量限界を下回る天体でも重水素を燃焼することがあり、燃焼する重水素の量は天体の組成によって異なる。[ 220 ] [ 221 ]さらに、重水素は非常に希少なため、重水素燃焼の段階は実際にはそれほど長くは続かない。恒星における水素燃焼とは異なり、重水素燃焼は天体の将来の進化に大きな影響を与えない。[ 58 ]質量と半径（または密度）の関係はこの限界で特別な特徴を示さないため、褐色矮星はより軽い木星型惑星と同じ物理と内部構造を持ち、より自然に惑星とみなされることになる。[ 58 ] [ 54 ]
そのため、多くの系外惑星カタログには、木星質量の13倍よりも重い天体が含まれており、時には木星質量の60倍に達するものもあります。[ 222 ] [ 101 ] [ 102 ] [ 223 ] （水素燃焼を起こして赤色矮星になる限界は、木星質量の約80倍です。）[ 58 ]主系列星の状況も、「惑星」の包括的な定義を主張するために用いられてきました。主系列星も、その構造、大気、温度、スペクトル特性、そしておそらく形成メカニズムにおいて、2桁の範囲にわたって大きく異なっています。しかし、それらはすべて核燃焼を起こしている静水圧平衡天体であるため、1つのクラスとして考えられています。[ 58 ]
英語で太陽系の惑星（地球を除く）の名前は、古代のバビロニア人、ギリシャ人、ローマ人が連続して発展させた命名習慣に由来する。惑星に神の名前を付ける習慣は、ほぼ間違いなく古代ギリシャ人がバビロニア人から借用し、その後ローマ人がギリシャ人から借用した。バビロニア人は、金星をアッカド語でイシュタルという名のシュメールの愛の女神にちなんで名付け、火星を戦いの神ネルガルにちなんで名付け、水星を知恵の神ナブにちなんで名付け、木星を主神マルドゥクにちなんで名付け、土星を農業の神ニンウルタにちなんで名付けた。[ 224 ]ギリシャとバビロニアの命名規則にはあまりにも多くの共通点があるため、別々に発生したとは考えられない。[ 165 ]神話の違いを考えると、対応関係は完全ではなかった。例えば、バビロニアのネルガルは戦いの神であり、そのためギリシャ人は彼をアレスと同一視した。アレスとは異なり、ネルガルは疫病の神であり、冥界の支配者でもあった。[ 225 ] [ 226 ] [ 227 ]
古代ギリシャでは、太陽と月という2つの偉大な天体は、古代のティタン神族の2人の神であるヘリオスとセレネと呼ばれていました。最も動きの遅い惑星である土星は、輝く者という意味のファイノンと呼ばれ、それに続く木星は「明るい」という意味のファエトンと呼ばれていました。赤い惑星である火星は、「燃える」という意味のピュロイスとして知られていました。最も明るい金星は、光をもたらす者という意味のフォスフォロスとして知られていました。そして、はかない最後の惑星である水星は、きらめく者という意味のスティルボンと呼ばれていました。ギリシャ人は、それぞれの惑星を、オリンポスの神々とそれ以前のティタン神族の神々のパンテオンの1つに割り当てました。[ 165 ]
現代のギリシャ人は今でも惑星に古代の名前を使っていますが、他のヨーロッパの言語では、ローマ帝国、そして後にカトリック教会の影響により、ギリシャ語の名前ではなくローマ語（ラテン語）の名前を使っています。ローマ人はギリシャ人と同じようにインド・ヨーロッパ祖語の神話を受け継ぎ、異なる名前で共通の神々を共有していましたが、ローマ人はギリシャの詩的文化が神々に与えた豊かな物語の伝統を持っていませんでした。ローマ共和政の後期には、ローマの作家たちはギリシャの物語の多くを借用し、それを自分たちの神々に適用し、事実上区別がつかなくなるほどになりました。[ 228 ]ローマ人がギリシャの天文学を研究したとき、彼らは惑星に神々の名前を与えました。メルクリウス（ヘルメス）、ヴィーナス（アフロディーテ）、マルス（アレス）、ユピテル（ゼウス）、サトゥルヌス（クロノス）などです。しかし、特定の惑星がどの神と関連付けられているかについてはあまり合意がありませんでした。大プリニウスによれば、ファイノンとパエトンがそれぞれ土星と木星に関連付けられていることは広く合意されていたが、ピュロイスは半神ヘラクレスとも関連付けられ、スティルボンは音楽、治癒、予言の神アポロンとも関連付けられ、フォスフォロスは著名な女神ユノとイシスとも関連付けられていた。[ 229 ]ローマ人の中には、おそらくメソポタミアに起源を持ち、ヘレニズム時代のエジプトで発展した信仰に従い、惑星の名前の由来となった7柱の神が地球上の事柄の世話を1時間ごとに交代で行っていると信じていた者もいた。交代の順序は、土星、木星、火星、太陽、金星、水星、月（最も遠い惑星から最も近い惑星へ）であった。[ 230 ]したがって、最初の日は土星（1 時間目）で始まり、2 日目は太陽（25 時間目）で始まり、続いて月（49 時間目）、火星、水星、木星、金星の順になりました。各日がその日を始めた神の名前で名付けられたため、これがローマ暦の曜日の順序になりました。[ 231 ]英語では、Saturday、Sunday、Mondayはこれらのローマ名をそのまま翻訳したものです。他の曜日はTīw（火曜日）、Wōden（水曜日）、Þunor（木曜日）、フリグ（金曜日）は、それぞれ火星、水星、木星、金星に似ているか同等と考えられていたアングロサクソン人の神々である。 [ 232 ]
英語での地球の名前は、ギリシャ・ローマ神話に由来するものではありません。地球が惑星として一般的に認められたのは17 世紀になってからなので、[ 182 ]神にちなんで名付ける伝統はありません。（少なくとも英語では、太陽と月についても同じことが言えますが、これらはもはや一般的に惑星とは見なされていません。）この名前は、古英語のeorþeに由来し、これは「地面」や「土」だけでなく、地球そのものを表す言葉でした。[ 233 ]他のゲルマン語の同義語と同様に、英語のearth、ドイツ語のErde、オランダ語のaarde、スカンジナビア語のjordに見られるように、最終的には原ゲルマン語のerþōに由来します。ロマンス語の多くは、古代ローマ語のterra（またはその変形）を保持しており、これは「海」とは対照的に「乾いた土地」という意味で使用されていました。[ 234 ]ロマンス語以外の言語は、それぞれの固有の単語を使用する。ギリシャ語は、元の名前であるΓή (Ge)を保持している。[ 235 ]
ヨーロッパ以外の文化では、惑星の命名システムが異なっています。インドでは、7つの伝統的な惑星と、昇交点と降交点であるラーフとケートゥを組み込んだナヴァグラハに基づくシステムが使用されています。惑星は、スーリヤ（太陽）、チャンドラ（月）、ブッダ（水星）、シュクラ（「明るい」）（金星）、マンガラ（戦いの神）（火星）、ブリハスパティ（神々の評議員）（木星）、シャニ（時間の象徴）（土星）です。[ 236 ]
ほとんどの惑星のペルシア語名は、ギリシャ語やラテン語名と同様に、メソポタミアの神々とイランの神々の同一視に基づいています。水星は、西イランの神ティリヤ（書記の守護神）にちなんでティール（تیر）と呼ばれ、ナブーに相当します。金星は、アナヒタにちなんでナーヒド（ناهید ）と呼ばれています。火星は、ヴェレトラグナにちなんでバフラーム（بهرام）と呼ばれています。木星は、アフラ・マズダにちなんでホルモズ（هرمز）と呼ばれています。土星のペルシア語名ケイヴァーン（کیوان ）は、アッカド語のkajamānu （「永続的で安定した」という意味）からの借用語です。[ 237 ]
中国と、歴史的に中国文化の影響を受けている東アジア諸国（日本、韓国、ベトナムなど）は、中国の五行（水（水星）、金（金星） 、火（火星） 、木（木星） 、土（土星））に基づいた命名システムを使用している。[ 231 ]
伝統的なヘブライ語の天文学では、7 つの伝統的な惑星には (ほとんどの場合) 説明的な名前が付けられています。太陽は (הַשֶּׁמֶשׁ)ハー・シェメシュと (חַמָּה) Ḥammahまたは「熱いもの」、月は (הַיָּרֵחַ)ハー・ヤリーチ、そして(לְבָנָה)レヴァナまたは「白いもの」、金星は (נוֹגַהּ)ノガまたは「明るいもの」、水星は (כּוֹכַב חַמָּה)コハフ・アンマまたは「熱いものの惑星」（に近いことから）太陽）、火星は（מַאְדִּים）マアディム、つまり「赤いもの」、土星は（שַׁבְּתַאי）シャバタイ、つまり「休んでいるもの」（他の目に見える惑星に比べて動きが遅いことに由来）である。[ 238 ]異質なのは木星で、（צֶדֶק）ツェデク、つまり「正義」と呼ばれる。[ 238 ]これらの名前はバビロニア・タルムードで初めて確認されたが、惑星の本来のヘブライ語名ではない。377年にサラミスのエピファニウスは、異教徒またはカナン人との関連があると思われる別の名前のセットを記録した。これらの名前は、その後宗教的な理由で置き換えられたが、おそらく歴史的なセム語の名前であり、バビロニア天文学にまで遡るはるかに古い起源を持つ可能性がある。[ 238 ]
惑星のアラビア語名の語源はあまりよく理解されていません。学者たちの間では、太陽（ الشَّمْس）ash-ShamsはShemeshと同じ語根、月（القَمَر）al-Qamarは「強く白いもの」、金星（الزُّهَرَة）az-Zuhara [ 239 ]はアルベドが高いため「美しく明るいもの」と呼ばれ、地球（الأَرْض）al-ʾArḍはEretzと同じ語根、土星（زُحَل）Zuḥal [ 240 ]は空を一定の速度で移動するため「引きこもる者」を意味する、というのが大方の意見です。水星（ عُطَارِد）ʿUṭāridには複数の語源説があり、「絶えず動いている」または「素早く追う」という意味かもしれない。火星（المِرِّيخ）al-Mirrīkhは、その赤みがかった色合いから「赤い斑点がある」または「（燃えやすい枝を）こすり合わせる」という意味かもしれない。木星（المُشْتَرِي）al-Muštarī は、文字通り「買い手」であり、比喩的には「美と優雅さの購入者」または「容赦なく粘り強い旅人」であり、その進路でつまずいたり壊れたりすることなくしっかりと前進するものに似ているが、学者の間で合意はない。[ 241 ] [ 242 ] [ 243 ] [ 244 ]
18 世紀と 19 世紀に惑星が発見されたとき、天王星はギリシャの神にちなんで名付けられ、海王星はローマの神（ポセイドンの対応神）にちなんで名付けられました。小惑星も最初は神話にちなんで名付けられました。ケレス、ユノ、ウェスタはローマの主要な女神であり、パラスはギリシャの主要な女神アテナの別名です。しかし、発見される小惑星が増えるにつれて、最初はよりマイナーな女神にちなんで名付けられるようになり、1852 年の20 番目の小惑星マッサリアから神話の制限がなくなりました。 [ 245 ]冥王星は、惑星 Xの探索に長い時間がかかったため、姿を消すことができるギリシャの冥界の神にちなんで名付けられました。（そして、2 番目の文字がパーシバル ローウェルのイニシャルであることも理由の一つです。）[ 246 ]
中国語、韓国語、日本語での天王星（天王星「sky king star」）、海王星（海王星「sea king star」）、冥王星（冥王星「underworld king star」）の名前は、ローマ神話とギリシャ神話におけるそれらの神々の役割に基づいたものです。 [ 247 ] [ 248 ] [ d ] 19 世紀に、アレクサンダー ワイリーとリー シャンランが最初の 117 個の小惑星の名前を中国語に翻訳し、その名前の多くは現在でも使用されています。例: Ceres (穀神星「穀物の女神の星」)、Pallas (智神星「知恵の女神の星」)、Juno (婚神星「結婚の女神の星」)、Vesta (灶神星) 「囲炉裏の女神星」）、およびヒュギエア（健神星「健康の女神星」）。[ 250 ]このような翻訳は、後に発見されたいくつかの小惑星、例えばハウメア（神星「妊娠の女神の星」）、マケマケ（鳥神星「鳥の女神の星」）、エリス（鬩神星「争いの女神の星」）などの準惑星にも拡張されました。しかし、よく知られている小惑星や準惑星を除けば、その多くは中国の天文学辞典以外ではあまり見かけません。[ 247 ]
2009年に天王星（אורון Oron、「小さな光」）と海王星（רהב Rahab、聖書の海の怪物）にヘブライ語の名前が選ばれました。 [ 251 ]それ以前は、「天王星」と「海王星」という名前は単に借用されたものでした。[ 252 ]
海王星の外側にさらに多くの天体が発見された後、軌道に応じて命名規則が設けられました。海王星と2:3の共鳴軌道にある天体（プルティノ）には冥界の神話から名前が付けられ、その他の天体には創造神話から名前が付けられています。海王星以遠の天体のほとんどは、他の文化の神々や女神にちなんで名付けられています（例：クワオアーはトンヴァ族の神にちなんで名付けられています）。ローマやギリシャの命名規則を引き継いでいる例外もいくつかあり、特にエリスは当初10番目の惑星と考えられていたため、その例に挙げられます。[ 253 ] [ 254 ]
衛星（惑星質量を持つものを含む）には、一般的に親惑星との何らかの関連性に基づいて名前が付けられています。木星の惑星質量を持つ衛星は、ゼウスの4人の恋人（またはその他の性的パートナー）にちなんで名付けられています。土星の衛星は、クロノスの兄弟姉妹であるティタン族にちなんで名付けられています。天王星の衛星は、シェイクスピアやポープの登場人物にちなんで名付けられています（元々は特に妖精神話にちなんで名付けられていましたが、[ 255 ]ミランダという名前で終わりました）。海王星の惑星質量を持つ衛星トリトンは、神の息子にちなんで名付けられています。冥王星の惑星質量を持つ衛星カロンは、死者の魂を冥界（冥王星の領域）へ運ぶ渡し守にちなんで名付けられています。[ 256 ]
系外惑星は、プロキシマ・ケンタウリbのように、親星と惑星系内での発見順に命名されるのが一般的です。（文字はbから始まり、aは親星を表すと考えられています。）[ 257 ]
水星、金星、木星、土星、そしておそらく火星の文字記号は、後期ギリシャ語のパピルス文書に見られる形に由来することが分かっている。[ 258 ]木星と土星の記号は、対応するギリシャ語名のモノグラムであり、水星の記号は様式化されたカドゥケウスである。[ 258 ]
アニー・スコット・ディル・モーダーによれば、惑星のシンボルの原型は、古典的な惑星に関連付けられた神々を表すために美術で使用されていた。18世紀にフランチェスコ・ビアンキーニによって発見され、2世紀に制作されたビアンキーニのプラニスフィア[ 259 ]には、惑星のシンボルの初期バージョンを身につけたギリシャの擬人化された惑星の神々が描かれている。水星はカドゥケウスを持ち、金星はネックレスに別のネックレスにつながる紐を付け、火星は槍、木星は杖、土星は鎌、太陽はそこから光線が放射状に伸びる輪、月は三日月が付いた頭飾りを持っている[ 260 ] 。十字マークが付いた現代の形は、16世紀頃に初めて現れた。モーダーによれば、十字の追加は「古い異教の神々のシンボルにキリスト教の風味を与えようとする試み」であると思われる。[ 260 ]地球自体は古典的な惑星とは考えられていなかった。そのシンボルは、世界の四隅を表す太陽中心説以前のシンボルに由来する。[ 261 ]
太陽の周りを公転する惑星がさらに発見されると、それらの惑星を表す記号が考案されました。天王星の最も一般的な天文学記号である⛢ [ 262 ]は、ヨハン・ゴットフリート・ケーラーによって考案され、新しく発見された金属プラチナを表すことを意図していました。[ 263 ] [ 264 ]代替記号である♅は、ジェローム・ラランドによって考案され、天王星の発見者であるハーシェルにちなんで、上部にHが付いた地球儀を表しています。[ 265 ]今日では、⛢は主に天文学者によって、♅は占星術師によって使用されていますが、それぞれの記号がもう一方の文脈で見られることもあります。[ 262 ]最初の数個の小惑星は発見されたとき惑星と考えられており、同様に抽象的なシンボルが与えられました。たとえば、ケレスの鎌 (⚳)、パラスの槍 (⚴)、ジュノーの笏 (⚵)、ベスタの炉 (⚶) などです。しかし、その数が増えるにつれて、この慣習は廃止され、代わりに番号が付けられるようになりました。(神話から名前が付けられていない最初の小惑星であるマッサリアは、発見者によってシンボルが割り当てられなかった最初の小惑星でもあります。) ケレスからベスタまでの最初の 4 つの小惑星のシンボルは、他のものよりも長く使用され続け、[ 154 ]現代でもNASA はケレスのシンボルを使用しています。ケレスは準惑星でもある唯一の小惑星です。[ 266 ]海王星のシンボル (♆) は、神の三叉槍を表しています。[ 264 ]冥王星の天文学的シンボルはPLモノグラム（♇）ですが、[ 267 ] IAUの定義で冥王星が再分類されて以来、あまり使われなくなりました。[ 266 ]冥王星の再分類以来、NASAは冥王星の伝統的な占星術シンボル（⯓）、つまり冥王星の二叉の先端の上に惑星の球体を使用しています。[ 266 ]
国際天文学連合 (IAU) は、現代の学術論文では惑星記号の使用を控え、主要惑星には 1 文字または (水星と火星を区別するために) 2 文字の略語を使用することを推奨しています。太陽と地球の記号は、太陽質量、地球質量、および同様の単位が天文学で一般的であるため、依然として一般的です。[ 268 ]今日、他の惑星記号は主に占星術で見られます。占星術師は、最初のいくつかの小惑星に対して古い天文学記号を復活させ、他の天体に対しても記号を考案し続けています。[ 266 ]これには、21 世紀に発見された準惑星に対する比較的標準的な占星術記号が含まれます。これらの準惑星は、発見された時点では天文学で惑星記号がほとんど使用されなくなっていたため、天文学者によって記号が与えられませんでした。Unicodeには多くの占星術のシンボルが含まれており、これらの新しい発明のいくつか（ハウメア、マケマケ、エリスのシンボル）はその後NASAによって天文学で使用されています。[ 266 ]エリスのシンボルは、女神エリスを崇拝する宗教であるディスコーディアニズムの伝統的なものです。他の準惑星のシンボルは、ほとんどが（ハウメアを除いて）それらが由来する文化のネイティブの文字の頭字語です。また、対応する神または文化に関連するものも表しています。たとえば、マケマケの顔またはゴンゴンの蛇の尾です。[ 266 ] [ 269 ]モスコウィッツは惑星質量の衛星のシンボルも考案しました。それらのほとんどは、頭字語と親惑星のシンボルの特徴を組み合わせたものです。例外はカロンで、冥王星の二叉のシンボルの高い球と三日月が組み合わさっており、カロンが月であることと、神話上のカロンの船がステュクス川を渡っていることの両方を示唆している。[ 270 ]
ケプラーが発見した最も一般的なサイズの惑星は、地球と海王星の中間の大きさの惑星であり、私たちの太陽系には存在せず、これらの惑星について学ぶべきことがたくさんあります。
例えば、ギリシャ人はもともと明けの明星と宵の明星をそれぞれ Phosphoros と Hesporos という 2 つの別々の神と同一視していた。メソポタミアでは、これは先史時代に認識されていたようだ。その信憑性を前提とすれば、エルレンマイヤー コレクションの円筒印章は、後期ウルク / ジェムデト ナスル期という早い時期に南イラクでこの知識があったことを証明しており、同時代の古代の文書も同様である。 [...] この印章が本物かどうかは別として、後世のメソポタミア文学において金星の朝と夕方の出現を形容詞で区別していないという事実は、この現象が非常に早い時期から認識されていたことを証明している。