行星-百科詞條

　　在橢圓軌道上環繞太陽運行的、近似球形的天體。行星本身一般不發射可見光，而以表面反射太陽光而發亮。太陽系有九大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在以恒星組成的各個星座的天空背景上，行星有明顯的相對移動，而且這種移動幾乎都沿著黃道進行。行星有一定的視圓面，所以在大氣抖動下，不像點狀恒星那樣有星光閃爍現象。如果仔細對比，還可以發覺各行星有其顏色特徵，在不同的時候亮度也有變化。按照這些特徵，在晴朗無月的夜晚，不難將它們從點點繁星中中識別出來。經常觀察還可以發現它們在群星之間時現、時隱、時進、時退（見行星視運動）。行星一詞的原意指這種在天空上遊蕩的天體。這個詞在希臘語中的含義是“流浪者”的意思。

　　人類對行星的認識和研究可以追溯到遙遠的古代，例如在中國的甲骨文裡就有關於木星的記載。九大行星中最先被人們知曉的是水星、金星、火星、木星、土星五顆。中國早在戰國時期就有瞭“五星”的說法，即：辰星、太白、熒惑、歲星、鎮星（或填星），它們是這五顆行星在古代更為通用的名稱。以後又有“五行”、“遊星”、“惑星”以及把日、月和五星合稱為“七曜”。在古代西方，五大行星很早就以神話人物的名字來命名。我們的祖先憑借肉眼和簡單的量角儀器對這五個行星作瞭大量的位置觀測，對它們的公轉周期和會合周期作瞭很準確的推算和總結。古人以行星來紀歲和占卜人事兇吉（見占星術），並且還提出過包括行星在內的各種宇宙模式。

　　太陽系另外三個行星是在發明望遠鏡和建立開普勒定律、牛頓萬有引力定律以後發現的。1781年F.W.赫歇耳用自制的望遠鏡發現瞭天王星。法國的勒威耶和英國的J.C.亞當斯各自推算出海王星的位置，德國的伽勒於1846年用望遠鏡找到瞭它。最微弱的冥王星直到1930年才為美國的湯博發現。至於是否存在第十顆甚至更多的行星，至今還在探索（見冥外行星、水內行星）。此外，太陽系還有許多質量較小的行星，另列為一類──小行星。

　　隨著空間技術的發展，開始瞭實地考察行星的新階段。近年來，曾多次向水星、金星、火星、木星發射探測器。發現木星和水星都存在磁場和磁層，水星和火星也有環形山，木星有環；基本上否定瞭火星上有生命存在的說法。此外，還獲得大量的照片和數據，大大增加瞭對行星各方面的瞭解（見行星物理學）。

　　二十多年來，在離太陽較近的恒星中就發現許多顆恒星有波狀的自行軌跡，說明這些恒星也可能帶有一個或幾個行星（見其他行星系）。因此，行星可能不是太陽系特有的。為瞭引伸行星的普遍定義，某些天體物理學傢認為，對行星必須加上質量不超過0.07太陽質量，即未達到能產生熱核反應的主序星下限這個限制條件。這就是說一個天體是不是行星要從運動和質量兩個方面來判斷，而質量的不同才是行星同恒星最本質的區別。

　　行星的物理參數　九大行星的物理參數列表如下。

行星的物理參數

　　行星的分類　行星有以下幾種分類：①以地球軌道為界，位於地球軌道以內的水星、金星稱為地內行星，位於地球軌道以外的木星、土星、天王星、海王星、冥王星稱為地外行星。兩類行星各有相似的視運動特征。②以小行星帶為界，比較靠近太陽的水星、金星、地球、火星稱為內行星；遠離太陽的木星、土星、天王星、海王星、冥王星稱為外行星。③根據質量、大小和化學組成的不同分為類地行星（水星、金星、地球、火星）和類木行星（木星、土星、天王星、海王星），把冥王星作為例外。④除類地行星單獨作為一類外，最近有人又把類木行星和冥王星再分為巨行星（木星、土星）和遠日行星（天王星、海王星、冥王星）兩類。類地行星體積小，密度大，中心有鐵核，含金屬元素比例高；巨行星體積大，密度小，主要由氫、氦、氖等物質組成；遠日行星的密度則介於上述二者之間，主要由氮、碳、氧及其氫化物組成。目前普遍認為，這三類行星在特性上的差別同太陽系演化規律有密切關系。

　　行星的公轉　行星環繞太陽的運動稱為公轉。行星公轉的路徑稱為公轉軌道，它們都是一些偏心率不大的橢圓。從北黃極看來，行星都是逆時針方向運行(順行)的。行星公轉的軌道具有共面性、同向性和近圓性三個特點。所謂共面性，是指九大行星的公轉軌道面幾乎在同一平面上；所謂同向性，是指它們朝同一方向繞太陽公轉；而近圓性是指它們的軌道和圓相當接近。

　　行星軌道要素　行星運動的開普勒第一定律指出：行星在繞太陽的平面上作橢圓運動；太陽位於橢圓的一個焦點上。因此為瞭決定行星在任何時刻的位置就需要六個相互獨立的量，其中五個決定軌道橢圓的空間位置，一個決定行星在某一特定時刻在軌道上的位置。這六個量稱為行星的軌道要素或軌道根數。

　　習慣上這六個量是按如下方法選取的：

　　①軌道傾角i它是行星軌道平面與黃道平面的交角。i可以由0°變到180°，它的取法決定於行星運動的方向。如果行星是順行的（它運動的方向和地球在軌道上運動的方向相同），i便在第一象限內；如果行星是逆行的，i的值便處於90°與180°之間。

　　②升交點黃經Ω升交點是行星軌道與黃道的交點之一。在這一點上行星由南到北穿過黃道（經過這一點時行星的日心黃道緯度由負變正）。升交點黃經就是從太陽看來春分點Υ方向到升交點方向的角度。

　　以上兩個量決定行星軌道平面在空間的位置。這個平面的位置也可以用別的量來表示，例如軌道極點的黃道（或赤道）坐標。這個極點按右手定則選定，也就是說，它同行星繞日運行的角動量矢量的方向一致。

　　③近日點角距ω軌道橢圓長軸靠近太陽的端點叫近日點（另一個端點叫遠日點）。近日點角距是從升交點到近日點兩個向徑的夾角（或軌道長徑同軌道平面和黃道面的交線所成的角度），它決定橢圓長軸的方向。有時它可由Π=ω+Ω來代替，Π不很確切地被稱為近日點黃經。

　　④軌道的半長徑a有時也稱為行星與太陽的平均距離。這個量決定行星軌道的大小。它常以地球軌道的半長徑作為單位，稱為天文單位。

　　⑤偏心率e是焦點到橢圓中心的距離與橢圓半長徑之比，它決定橢圓的形狀。如果e=0，軌道就是圓。

行星軌道要素

　　偏心率e還常常用偏心角φ代替，該角按下式計算：

　　　　　　　　　　　sinφ=e。

　　⑥行星經過近日點的時刻ττ可以取為行星任何一次經過近日點.的時刻。它有時還以任一時刻t的平近點角M=n(t-τ)代替。n是行星的平均運動，n=2π/T，T是行星運動的周期，它不是軌道要素，而根據開普勒第三定律由半長徑a惟一確定。當長度單位取為天文單位，時間單位取為年的時候，T≈a^3/2。更精確些的表示是：

。其中 m _⊙為太陽質量， m _⊕為地球質量， m為行星質量。

　　由於攝動（其他行星引力的影響），各行星的軌道要素在緩慢地發生變化（見攝動理論）。上表列出歷元為1980年12月27.0日的行星軌道要素。其中水星、金星、地球和火星列出的是平均軌道要素，其他五個行星列出的是吻切軌道要素。吻切軌道是一種瞬時軌道，它相當於行星在該時刻開始隻在太陽引力的影響下運動（而不再受其他行星的攝動）所能具有的軌道。

　　自轉　行星以本體內某一直線為軸的旋轉。行星自轉的快慢以“恒星周期”來表示，它是用天球上固定的一參考點（春分點）來度量行星自轉一周的時間。例如，地球自轉的恒星周期是23小時56分4.1秒，比日常所用的一晝夜（24小時）約短4分鐘。行星自轉的方向以行星自轉軸對公轉軸的傾角ε來表示（按右手螺旋法則），ε小於90°者稱為正向自轉，ε大於90°者稱為反向自轉。九大行星大多是正向自轉；隻有金星是反向自轉，而天王星幾乎是躺在它的公轉軌道面上作側向自轉。

行星自轉數據

　　測定行星的自轉有以下幾種方法：①行星表面有永久性記號（例如火星）或行星大氣層中有某些長壽命的雲霧特征（例如木星、土星），可進行直接測量和歸算；②對缺乏表面特征的行星，可利用赤道兩端的自轉速度相反的特點，測量由多普勒效應引起的譜線位移（例如對天王星、海王星）；③利用雷達測量無線電回波因行星自轉而產生的波段加寬（例如對金星和水星）；④對有射電輻射的行星（例如木星），測量因自轉引起的射電偏振的周期性變化；⑤對形狀不規則或表面反照率不均勻的行星（例如冥王星），測量其亮度的周期性變化。

　　行星自轉同行星的扁度等形狀特征密切有關，高速自轉的木星和土星在其濃密的大氣層中產生瞭值得重視的特殊動力學環境，在不同緯度處自轉周期也不同。行星自轉周期值和ε角的多樣化以及自轉的起源等，都是太陽系演化學中要探討的重要問題。（見彩圖）