سیاره (به انگلیسی: Planet) یک جرم آسمانی است که در حرکتی مداری به دور یک ستاره و یا بقایای ستاره‌ای (کوتوله‌های سفید و سیاه، ستاره نوترونی، سیاهچاله) می‌گردد، جرم آن به اندازه‌ای هست که تحت تأثیر نیروی گرانش خود گِرد شود، اما آنقدر زیاد نیست که سبب همجوشی حرارتی هسته‌ای شود، و همچنین می‌بایست همسایگی خود را از سیارک‌ها پاکسازی کرده‌باشد.[a][۱][۲] سیاره واژه‌ای کهن است که با تاریخ، علم، افسانه‌شناسی و دین گره خورده‌است. در آغاز، سیارات در بسیاری از فرهنگ‌ها، به عنوان موجویت‌هایی خدایی و یا فرستادگان خدایان پنداشته می‌شدند. با پیشرفت دانش علمی، درک انسان از سیارات دگرگون گشت. در سال ۲۰۰۶ اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی تعریف توافق‌شده‌ای برای سیاره اعلام نمود. این تعریف کمی بحث‌انگیز است زیرا بسیاری از اجسام با جرمی در حد سیاره را بر پایه داشتن یا نداشتن حرکت مداری، شامل نمی‌شود. اگر چه هشت تا از سیارات که پیش از سال ۱۹۵۰ کشف شده‌اند، همچنان در این تعریف جدید نیز سیاره محسوب می‌شوند، برخی از اجرام آسمانی همچون سرس، پالاس، جونو و پلوتون (نخستین جسم فرا نپتونی کشف‌شده) که زمانی توسط جامعه علمی به عنوان سیاره شناخته‌می‌شدند، دیگر سیاره محسوب نمی‌شوند.
بطلمیوس گمان می‌کرد که سیارات در حرکتهایی در فلک‌های حامل و تدویر به دور زمین می‌گردند. اگرچه ایده گردش سیارات به دور خورشید بارها پیشنهاد شده‌بود، اما تا قرن هفدهم طول کشید تا این نظریه توسط مشاهدات نجومی تلسکوپی انجام‌شده توسط گالیلئو گالیله تایید شود. یوهانس کپلر با بررسی دقیق داده‌های مشاهدات، دریافت که مدار سیارات دایره‌ای نیستند، بلکه بیضوی هستند. با پیشرفت ابزارهای رصد، ستاره‌شناسان مشاهده نمودند که دیگر سیارات نیز مانند زمین دور محورهای مایلی می‌چرخند و دارای ویژگیهایی همچون کلاهک‌های یخی و فصول مختلف می‌باشند. از زمان برآمدن عصر فضا، مشاهدات نزدیک توسط کاوشگرهای فضایی نشان داده‌است که زمین و سیارات دیگر در ویژگیهایی همچون آتشفشان‌ها، توفندها، زمین‌ساخت‌ها و حتی هیدرولوژی، مشترک‌اند.
سیارات عموماٌ به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: غولهای گازی پرچگالی و کم چگالی و سیاره‌های کوچکتر زمین‌سان سنگی. بنا بر تعاریف اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی، هشت سیاره در سامانه خورشیدی(منظومه شمسی) وجود دارند. به ترتیب افزایش فاصله از خورشید، جهار سیاره سنگی تیر، ناهید (آناهیتا)، زمین و بهرام قرارگرفته‌اند و پس از آنها چهار غول گازی مشتری، کیوان، اورانوس و نپتون قرار گرفته‌اند. شش سیاره از این هشت سیاره، یک یا چند قمر طبیعی دارند که به دور آنها می‌گردند.
بیش از هزار سیاره در اطراف ستارگان (سیارات برون‌خورشیدی و یا برون‌سیاره‌ها) دیگر در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند: تا تاریخ اول مه ۲۰۱۴، ۱۷۸۶ سیاره برون‌خورشیدی در ۱۱۰۶ سامانه سیارهای (که ۴۶۰ تا از آنها سامانه‌های چندسیاره‌ای هستند) کشف شده که اندازه‌های آنها از سیاراتی در اندازه زمین تا غولهای گازی بزرگتر از مشتری متغیر است.[۳] در ۲۰ دسامبر ۲۰۱۱ تیم تلسکوپ فضایی کپلر، کشف نخستین سیاره‌های زمین‌سان (سنگی) برون‌خورشیدی را گزارش داد، کپلر-۲۰ای[۴] و کپلر-۲۰اف[۵] که به دور ستاره خورشیدسان کپلر-۲۰ می‌گردند.[۶][۷][۸] مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۲، با بررسی ریزهمگرایی گرانشی تخمین زد که به ازای هر ستاره در کهکشان راه شیری تقریبا ۱٫۶ سیاره وجود دارند.[۹] گمان می‌رود که یکی از هر پنج ستاره خورشیدسان[b] ، سیاره زمین‌سانی[c] در ناحیه قابل سکونت[d] خود دارد
محتویات
۱ واژه‌شناسی
۲ تاریخچه
۲.۱ تمدن بابل
۲.۲ اخترشناسی یونانی-رومی
۲.۳ هند
۲.۴ اخترشناسی دوران اسلامی
۲.۵ رنسانس اروپایی
۲.۶ قرن نوزدهم
۲.۷ قرن بیستم
۲.۸ قرن بیست و یکم
۲.۹ تعریف سیاره فراخورشیدی
۲.۱۰ تعریف ۲۰۰۶
۲.۱۱ اجسامی که پیشتر سیاره پنداشته می‌شدند
۳ افسانه‌شناسی و نامگذاری
۴ پیدایش سیاره‌ها
۵ منظومه شمسی
۵.۱ ویژگی‌های سیاره‌ها
۶ سیارات فرا خورشیدی
۷ اجسام سیاره-جرم
۷.۱ سیاره‌های سرگردان
۷.۲ کوتوله‌های نیمه‌قهوه‌ای
۷.۳ ستارگان پیشین
۷.۴ سیاره‌های قمری و سیاره‌های کمربندی
۸ ویژگی‌ها
۸.۱ ویژگی‌های پویا
۸.۱.۱ مدار
۸.۱.۲ انحراف محوری
۸.۱.۳ چرخش
۸.۱.۴ پاکسازی مدار
۸.۲ ویژگی‌های فیزیکی
۸.۲.۱ جرم
۸.۲.۲ ناهمگنی درونی
۸.۲.۳ اتمسفر
۸.۲.۴ مگنتوسفر
۸.۳ ویژگی‌های ثانویه
۹ جستارهای وابسته
۱۰ پیوند به بیرون
۱۱ یادداشت‌ها
۱۲ منابع
واژه‌شناسی
سیاره در زبان انگلیسی Planet خوانده می‌شود که برگرفته از واژه ἀστὴρ πλανήτης (اَستِر پِلانِتِس) در یونان باستان می‌باشد. ریشه واژه ἀστὴρ(اَستِر) معادل وازه «ستاره» در فارسی است و هر دو واژه ایرانی و یونانی برگرفته از واژه h₂stḗr* در زبان نیا-هندواروپایی هستند. واژه πλανήτης(پِلانِتِس) نیز به معنی «گردان» است ودر نتیجه ἀστὴρ πλανήτης به معنی ستاره گردان می‌باشد. واژه سیاره نیز واژه‌ای با ریشه عربی و به معنی «راه‌پیما» می‌باشد که توسط ستاره‌شناسان اسلامی سده نخستین به‌کارگرفته شد و به نظر می‌رسد که ترجمه‌ای برای واژه πλανήτης(پِلانِتِس) یونانی باشد. در واژه‌نامه‌های آنندراج، برهان قاطع و جهانگیری، از واژه کهن «هرپاسب» نیز به معنی سیاره یاد شده است.[۱۰] همچنین در متون زرتشتی کهن از واژه «اَباختَر» نیز برای اشاره به سیارات استفاده شده‌است.[۱۱]
تاریخچه
اطلاعات بیشتر: تاریخ اخترشناسی و تعریف سیاره
نوشتار(های) وابسته: گاه‌شمار اخترشناسی منظومه خورشیدی
نسخه چاپی یک مدل کیهان‌شناسی زمین مرکزی از «کیهان‌نگاری»، انتورپ، ۱۵۳۹
ایده سیارات در طول تاریخ تکامل یافته‌است، از ستارگان گردان الهی در عهد باستان تا اجسام زمین‌وار عصر دانش. مفهوم آن گسترش یافته تا دنیاهایی نه تنها در منظومه خورشیدی بلکه در صدها منظومه فراخورشیدی دیگر را نیز دربرگیرد. ابهامات نهفته در تعریف سیاره، بحثهای علمی بسیاری را برانگیخته است.
پنج سیاره سنتی قابل دیدن با چشم غیر مسلح از دوران باستان شناخته‌شده بودند و تاثیرات برجسته‌ای بر افسانه‌شناسی، کیهان‌شناسی دینی و اخترشناسی باستانی گذارده‌اند. در دوران باستان اخترشناسان متوجه شدند که برخی از نورها نسبت به دیگر نورها در پهنه آسمان حرکت می‌کنند. یونانیان باستان این نورها را «ستاره گردان» (به یونانی باستان: πλάνητες ἀστέρες(پِلانِتِس اَستِرِس)) و یا به اختصار «گردان‌ها» (به یونانی باستان: πλανῆται(پِلانِتای)) نام نهادند[۱۲] که واژه معادل انگلیسی سیاره، یعنی Planet، از آن مشتق شده‌است.[۱۳][۱۴] در یونان باستان، چین باستان، بابل و در واقع همه تمدنهای پیش-مدرن،[۱۵][۱۶] این باور مورد پذیرش عمومی قرارگرفته بود که زمین مرکز جهان است و همه سیارات به دور زمین می‌گردند. دلیل این برداشت آن بود که مشاهده می‌شد ستارگان هر روز یکبار به دور زمین می‌چرخیدند[۱۷] و ظاهراً درک عمومی بر آن بوده است که زمین ثابت و پایدار است و همواره در سکون می‌ماند.
تمدن بابل
نوشتار اصلی: اخترشناسی بابلی
نخستین تمدن شناخته‌شده‌ای که نظریه‌ای کاربردی در مورد سیارات داشتند، بابلی‌ها بودند که در هزاره‌های نخست و دوم قبل از میلاد در منطقه میان‌رودان(بین‌النهرین) زندگی می‌کردند؛ کهن‌ترین متن اخترشناسی سیارهای به جای مانده، لوحی بابلی به نام لوح ناهید آمی‌سادوکا است که امروزه یک کپی گرفته شده در قرن هفتم پیش از میلاد آن در موزه بریتانیا نگهداری می‌شود. این لوح شامل لیستی از مشاهدات مربوط به حرکت سیاره ناهید است که احتمالاً تاریخ آن به هزاره دوم پیش از میلاد می‌رسد.[۱۸] مول آپین (به انگلیسی: MUL.APIN) یک جفت لوح به خط میخی مربوط به قرن هفتم پیش از میلاد هستند که حرکات خورشید، ماه و سیارات را در یک دوره یک ساله ترسیم می‌کند.[۱۹] اختربین‌های بابلی نیز آنچه را که بعدها اختربینی غربی شد، پایه‌ریزی کردند.[۲۰] انیما آنو انلیل که در دوره نوآشوری در قرن هفتم پیش از میلاد[۲۱] نوشته شده‌است دربرگیرنده لیستی از طالع‌ها و روابط آنها با پدیده‌های آسمانی مانند حرکت سیارات است.[۲۲][۲۳] زهره، تیر و سه سیاره بیرونی بهرام، مشتری و کیوان توسط بابلی‌ها شناخته‌شده بودند. این سیارات تا پیش از اختراع تلسکوپ در اوایل دوران مدرن تنها سیاره‌های شناخته‌شده باقی ماندند.[۲۴]
اخترشناسی یونانی-رومی
نوشتار(های) وابسته: اخترشناسی یونان باستان
هفت کره سیارهای بطلمیوس ۱
ماه
☾ ۲
تیر
☿ ۳
زهره
♀ ۴
خورشید
☉ ۵
بهرام
♂ ۶
مشتری
♃ ۷
کیوان
♄
یونانیان باستان در ابتدا به اندازه بابلیان به سیارات ارج ننهادند. فیثاغوری‌ها در قرن ششم و پنجم پیش از میلاد نظریه سیارهای مجزایی برای خود داشتند، که متشکل از زمین، خورشید، ماه و سیاراتی بود که به دور یک آتش مرکزی واقع در مرکز جهان در گردش هستند. گفته می‌شود که فیثاغورث یا پارمنیدس نخستین فردی بود که دریافت ستاره عصر(هسپروس) و ستاره صبح(فسفروس) یکی هستند(آفرودیته که متناظری یونانی برای ونوس رومی است).[۲۵] در قرن سوم پیش از میلاد، آریستارخوس ساموسی یک سامانه خورشید مرکزی پیشنهاد نمود که مطابق آن، زمین و سایر سیارات به دور خورشید می‌گشتند، هرچند که نظریه زمین مرکزی همچنان تا قبل از انقلاب علمی، نظریه پیشتاز بود.
در قرن نخست پیش از میلاد، در دوران هلنیستی، یونانی‌ها شروع به ایجاد طرحهای ریاضی خود برای پیش‌بینی موقعیت سیارات نمودند. این طرحها بر خلاف طرحهای محاسباتی بابلی‌ها بیشتر بر پایه هندسه بنا شده بودند در نهایت نظریات بابلی‌ها در سایه جامعیت و پیچیدگی این نظریات قرار گرفتند. این نظریات در قرن دوم عصر حاضر کتب المجسطی نوشته بطلمیوس به اوج می‌رسد. نفوذ مدل بطلمیوس به اندازه‌ای بود که جایگزین تمام نظریات پیشین شد و به مدت ۱۳ قرن به عنوان کتاب مرجع جامع اخترشناسی در دنیای غرب باقی ماند.[۱۸][۲۶] برای یونانی‌ها و رومی‌ها هفت سیاره شناخته‌شده وجود داشت که همگی بر اساس فواعد پیچیده‌ای که بطلمیوس طراحی کرده بود، به دور زمین می‌چرخیدند. این سیارات به ترتیب فاصله از زمین (ترتیب بطلمیوسی) عبارت بودند از: ماه، تیر، زهره، خورشید، بهرام، مشتری و کیوان.[۱۴][۲۶][۲۷]
هند
در سال ۴۹۹ پس از میلاد، آریابهاتا یک مدل سیارهای پیشنهاد نمود که صریحا به چرخش زمین به دور محورش اشاره داشت و توضیح داد که دلیل حرکت ظاهری از شرق به غرب ستارگان، همین چرخش زمین به دور خود است. او همچنین باور داشت که مدار سیارات بیضوی هستند.[۲۸] پیروان آریابهاتا به طور ویژه در جنوب هند قدرت داشتند و در آنجا اصل حرکت چرخشی زمین وی به همراه سایر اصولش پیروی می‌شد و کارهای ثانویه‌ای نیز بر پایه آن به انجام رسید.[۲۹]
در سال ۱۵۰۰، نیکانتا سومایاجی از مدرسه ستاره‌شناسی و ریاضیات کرالا در رساله تنتراسامگراها مدل آریابهاتا را مورد بازبینی قرار داد.[۳۰] او در «آریابهاتیابهاسیا» که گزارشی در مورد «آریابهاتیا» ی آریابهاتا بود، مدلی پیشنهاد داد که در آن تیر، ناهید، بهرام، مشتری و کیوان به دور خورشید می‌گردند و خورشید به دور زمین می‌گردد، شبیه به مدل تیکونی که بعدها توسط تیکو براهه در اواخر قرن شانزدهم ارائه شد. بیشتر اخترشناسان مدرسه کرالا که از او پیروی می‌کردند نظریه او را پذیرفته بودند.[۳۰][۳۱]
اخترشناسی دوران اسلامی
نوشتارهای اصلی: ستاره‌شناسی در دوران اسلامی و کیهان‌شناسی اسلامی
در قرن یازدهم، ابن سینا متوجه پدیده گذر ناهید شده‌بود و چنین نوشت که ناهید حداقل گاهی زیر خورشید قرار می‌گیرد.[۳۲][۳۳] در قرن دوازدهم ابن باجه دو سیاره را به شکل دو لکه تیره روی خورشید مشاهده نمود که بعدها در قرن سیزدهم، اخترشناس رصدخانه مراغه، قطب‌الدین شیرازی، متوجه شد که آنها گذر تیر و گذر ناهید هستند. هرچند که ابن باجه نمی‌توانسته گذر ناهید را دیده باشد زیرا در دوران زندگی وی اتفاق نیفتاده است.[۳۴]
رنسانس اروپایی
نوشتار(های) وابسته: نظریه خورشید مرکزی
سیارات رنسانس،
حدود ۱۵۴۳ تا ۱۶۱۰ و حدود ۱۶۸۰ تا ۱۷۸۱ ۱
تیر
☿ ۲
ناهید
♀ ۳
زمین
⊕ ۴
بهرام
♂ ۵
مشتری
♃ ۶
کیوان
♄
پس از پیدایش انقلاب علمی، درک انسان از سیاره از چیزی که در پهنه آسمان حرکت می‌کند (نسبت به ستارگان ثابت) به جسمی که به دور زمین می‌گردد تغییر یافت، و در قرن هجدهم با قدرت گرفتن نظریه خورشید مرکزی کوپرنیک، گالیله و کپلر، این درک، به اجسامی که مستقیما به دور خورشید می‌گردند تغییر یافت.
بنابراین زمین نیز در لیست سیارات قرارگرفت[۳۵] در حالیکه خورشید و ماه از این لیست خارج شدند. در آغاز، وقتی نخستین اقمار مشتری و کیوان در قرن هفدهم کشف شدند، واژه‌های قمر و سیاره به جای یکدیگر به‌کار می‌رفتند، اما در قرن بعدی بیشتر از واژه قمر برای این اجسام استفاده می‌شد. تا اواسط قرن نوزدهم تعداد سیارات به سرعت زیاد شد زیرا در آن زمان جامعه علمی هر جسم تازه کشف‌شده‌ای را که مستقیما به دور خورشید بگردد به عنوان سیاره قلمداد می‌نمود.
قرن نوزدهم
سیارات جدید، ۱۸۰۷-۱۸۴۵ ۱
تیر
☿ 2
ناهید
♀ ۳
زمین
⊕ ۴
بهرام
♂ ۵
وستا
⚶ ۶
جونو
⚵ ۷
سرس
⚳ ۸
پالاس
⚴ ۹
مشتری
♃ ۱۰
کیوان
♄ ۱۱
اورانوس
♅
در قرن نوزدهم اخترشناسان به تدریج متوجه شدند که اجسامی که به تازگی کشف شده بودند و برای تقریبا نیم قرن به عنوان سیاره طبقهبندی شده‌بودند (مانند سرس، پالاس و وستا)، با سیارات سنتی شناخته شده بسیار تفاوت داشتند. این اجسام همه در یک منطقه از فضا بین بهرام و مشتری(کمربند سیارک‌ها) پراکنده بودند و جرم آنها نیز بسیار کمتر بود. در نتیجه آنها در طبقهبندی جدید «سیارک‌ها» قرار گرفتند. در غیاب یک تعریف رسمی برای «سیاره»، هر جسم بزرگی که به دور خورشید می‌گشت سیاره قلمداد می‌شد. از آنجا که اختلاف اندازه سیاره و سیارک بسیار زیاد بود، و همچنین به این دلیل که نظر می‌رسید سیل اکتشافات جدید با اکتشاف نپتون در سال ۱۸۴۶ پایان یافته‌است، نیازی به یک تعریف رسمی احساس نمی‌شد.[۳۶]
قرن بیستم
سیارات ۱۸۵۴-۱۹۳۰، سیارات خورشیدی ۲۰۰۶ تا کنون ۱
تیر
☿ ۲
ناهید
♀ ۳
زمین
⊕ ۴
بهرام
♂ ۵
مشتری
♃ ۶
کیوان
♄ ۷
اورانوس
♅ ۸
نپتون
♆
در قرن بیستم پلوتون کشف شد. برپایه مشاهدات اولیه این گمان به‌وجود آمد که از زمین بزرگتر است و به همین سبب به سرعت به عنوان نهمین سیاره به رسمیت شناخته شد.[۳۷] مشاهدات بعدی نشان داد که این جسم در واقع بسیار کوچکتر از آن است که تصور می‌شد. در سال ۱۹۳۶، ریموند لیتلتون پیشنهاد نمود که ممکن است پلوتون یکی از قمرهای گریخته نپتون باشد،[۳۸] و فرد لارنس ویپل در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد داد که ممکن است پلوتون یک دنباله‌دار باشد،[۳۹] اما با این وجود، به دلیل اینکه هنوز از هر سیارک شناخته‌شده‌ای بزرگتر بود و به نظر نمی‌رسید که عضوی از یک جمعیت بزرگتر باشد،[۴۰] وضعیت خود را به عنوان سیاره تا سال ۲۰۰۶ حفظ نمود.
سیارات (خورشیدی) ۱۹۳۰-۲۰۰۶ ۱
تیر
☿ ۲
ناهید
♀ ۳
زمین
⊕ ۴
بهرام
♂ ۵
مشتری
♃ 6
کیوان
♄ ۷
اورانوس
♅ ۸
نپتون
♆ ۹
پلوتون
♇
در سال ۱۹۹۲، اخترشناسان، الکساندر والشتان و دیل فریل کشف چند سیاره در اطراف یک تپ‌اختر به نام پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲ را اعلام نمودند.[۴۱] این اکتشاف عموما به عنوان نخستین سامانه سیارهای کشف شده در اطراف یک ستاره دیگر شناخته‌می‌شود. پس از آن در ۶ اکتبر ۱۹۹۵، میشل مایر و دیدیه کیلوز از دانشگاه ژنو، نخستین برون‌سیاره در حال گردش به دور یک ستاره معمولی رشته اصلی(۵۱ پگاسوس) را کشف نمودند.[۴۲]
کشف سایرات فراخورشیدی به ابهام دیگری در تعریف سیاره انجامید: نقطه‌ای که در آن سیاره تبدیل به ستاره می‌شود. بسیاری از سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده جرمی چندین برابر مشتری دارند که نزدیک به جرم برخی از اجسام ستاره‌ای به نام کوتوله‌های قهوه‌ای است.[۴۳] کوتوله‌های قهوه‌ای عمومات به عنوان ستاره تلقی می‌شوند زیرا توانایی همجوشی دوتریم، که ایزوتوپ سنگینتر هیدروژن است، را دارا هستند. اگرچه اجرام آسمانی باید حداقل ۷۵ بار از مشتری سنگینتر باشند تا توانایی همجوشی هیدروژن را داشته‌باشند، اجسامی که تنها ۱۳ برابر از مشتری سنگینتر قادر به همجوشی دوتریم خواهند بود. هرچند که دوتریم بسیار نادر است و بیشتر کوتوله‌های قهوه‌ای فرایند همجوشی‌شان مدتها پیش از کشف آنها، متوقف شده‌است و این در عمل آنها را از سیارات بسیار بزرگ نامتمایز می‌سازد.[۴۴]
قرن بیست و یکم
با کشف اجسام بیشتر در منظومه شمسی و اجسام بزرگ در اطراف ستارگان دیگر که در خلال نیمه دوم قرن بیستم رخ داد، بحثهایی درباره اینکه چه چیزی را باید سیاره دانست، آغاز شد. اختلاف نظرهای در مورد اینکه آیا جسمی را که بخشی از یک جمعیت متمایز مانند یک کمربند سیارکی باشد، و یا جسمی که آنقدر بزرگ باشد که از روش همجوشی گرمایی هسته‌ای دوتریم تولید انرژی کند، را می‌توان سیاره دانست، وجود داشت.
شمار رو به افزایشی از اخترشناسان بر این باورند که می‌بایست پلوتون را از لیست سیاره‌ها خارج نمود، زیرا بسیاری از اجسام مشابه با اندازه‌های نزدیک به آن در همان منطقه از منظومه شمسی(کمربند کویپر) در خلال دهه‌های ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰ یافت شده‌است. مشخص گشت که پلوتون تنها جسم کوچکی در میان جمعیتی از هزاران جسم دیگر است.
رسانه‌ها در مورد برخی از این اجسام همچون کواوار، سدنا و اریس بشارت کشف سیاره دهم را می‌دادند، هرچند که هرگز مورد پذیرش گسترده جامعه علمی قرار نگرفتند. اعلام کشف اریس در سال ۲۰۰۵ به عنوان جسمی با جرم ۲۷٪ بیش از پلوتون، ضرورت و تمایل عمومی را برای ایجاد یک تعریف رسمی برای سیاره، ایجاد نمود.
با پذیرش مشکل، اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی عزم ایجاد تعریفی برای سیاره نمود و یکی در سال ۲۰۰۶ ارائه داد. شمار سیارات به هشت سیارهای کاهش یافت که اجسامی با بزرگی قابل توجه هستند و مدارشان را پاکسازی کرده‌اند، و رده جدیدی نیز به نام «سیاره‌های کوتوله» بوجود آمد که در ابتدا شامل سه جسم بود(سرس، پلوتون و اریس).[۴۵]
تعریف سیاره فراخورشیدی
در سال ۲۰۰۳، گروه کاری سیارات فراخورشیدی اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی (IAU) یک بیانیه جایگاه در مورد تعریف سیاره ارائه دادند که تعریف ناتمام زیر را در بر می‌گرفت و عمدتاً بر روی مرز میان سیارات و کوتوله‌های قهوه‌ای تمرکز داشت:[۲]
اجسامی با جرم واقعی کمتر از حد جرمی برای همجوشی گرمایی هسته‌ای دوتریم (که در حال حاضر برای اجسامی با فراوانی ایزوتوپی همانند خورشید، این حد ۱۳ برابر جرم مشتری محاسبه شده‌است[۴۶]) که حرکت مداری به دور ستارگان و یا بقایای ستاره‌ای دارند، سیاره هستند (مستقل از اینکه چگونه ایجاد شده باشند). حداقل جرم مورد نیاز برای سیاره بودن یک جسم فراخورشیدی همان مقداری است که در مورد منظومه شمسی در نظر گرفته می‌شود.
اجسام نیمه‌ستاره‌ای با جرم واقعی فراتر از حد جرمی برای همجوشی گرمایی هسته‌ای دوتریم، «کوتوله قهوه‌ای» محوب می‌شوند واینکه چگونه ایجاد شده‌اند یا کجا قرار گرفته‌اند تفاوتی ایجاد نمی‌کند.
اجسام شناور آزاد در خوشه‌های ستاره‌ای جوان با جرمی پایینتر از حد جرمی برای همجوشی گرمایی هسته‌ای دوتریم سیاره نیستند، بلکه کوتوله‌های نیمه‌قهوه‌ای هستند (و یا هر نام دیگری که مناسب‌تر باشد)
این تعریف از آن زمان به بعد، در هنگام انتشار کشفیات برون‌سیاره‌ها در ژورنال‌های علمی به گستردگی مورد استفاده اخترشناسان قرارگرفته‌است.[۴۷] اگرچه موقتی است، اما تا پذیرفتن یک تعریف پایدارتر به عنوان تعریفی ناتمام اما موثر باقی می‌ماند. اگرچه بحثی در مورد حد پایین جرم نمی‌کند[۴۸] و بدین‌ترتیب از اختلاف نظرها درباره اجسام داخل منظومه شمسی دوری می‌گزیند. این تعریف همچنین توضیحی در مورد اجسامی مانند ۲ام۱۲۰۷بی که دور کوتوله‌های قهوه‌ای می‌گردند، نمی‌دهد.
یک راه تعریف کوتوله نیمه‌قهوه‌ای عبارت است از جسمی با جرم سیارهای که بجای برافزایش از روش فروریزی ابر بوجود آمده‌اند. این تمایز در چگونگی شکل‌گیری بین کوتوله نیمه-قهوه‌ای و سیاره مورد توافق جهانی قرار نگرفته‌است. اخترشناسان بر پایه پذیرش یا عدم پذیرش اینکه فرایند شکل‌گیری یک سیاره در رده‌بندی آن دخالت داده‌شود، به دو دسته تقسیم می‌شوند.[۴۹] یکی از دلایل مخالفت این است که اغلب تعیین فرایند شکل‌گیری امکان‌پذیر نمی‌باشد. مثلا سیارهای که از روش برافزایش شکل‌گرفته‌است، ممکن است از منظومه به بیرون پرتاب شده و به شکل غوطه‌ور آزاد درآید، و به همین ترتیب یک کوتول نیمه قهوه‌ای که خودش از روش فروریزی ابر بوجود امده، ممکن است در مداری به دور یک ستاره به دام بیفتد.
مقدار حدی ۱۳ برابر جرم مشتری، بیشتر یک قانون مبتنی بر تجربه است تا یک قانون دقیق فیزیکی. پرسشی که برمی‌اید این است که منظور از سوزاندن دوتریوم چیست؟ این پرسش از آنجا برمی‌آید که اجسام بزرگ بیشتر دوتریم خود را می‌سوزانند و اجسام کوچکتر تنها اندکی از آن را می‌سوزانند و مقدار ۱۳ MJup (جرم مشتری) بین این دو دسته قرار می‌گیرد. مقدار دوتریوم سوزانده شده نه تنها به جرم، بلکه به ترکیب سیاره، یعنی مقدار هلیم و دوتریوم موجود نیز بستگی دارد.[۵۰] دانشنامه سیارات فراخورشیدی که شامل اجسامی با جرمی تا ۲۵ برابر جرم مشتری است، اینگونه بیان می‌کند که «این حقیقت که هیچ ویژگی خاصی در مورد مقدار ۱۳ MJup طیف جرمی مشاهده شده وجود نداشته و ما را وادار می‌سازد که این حد جرم را فراموش کنیم»[۵۱] مرورگر داده‌های برون‌سیارات شامل اجسامی تا ۲۴ برابر جرم مشتری می‌باشد واینگونه توصیه می‌کند که «حد جرمی ۱۳ برابر جرم مشتری وضع شده توسط تحادیه بین‌المللی اخترشناسی در مورد سیاراتی با هسته‌های سنگی از نظر فیزیکی بی‌معنی می‌گردد.»[۵۲] بایگانی برون سیارات ناسا شامل اجسامی با جرم (یا حداقل جرم) کوچکتر یا مساوی ۳۰ برابر جرم مشتری است.[۵۳]
معیار دیگری که به جز سوزاندن دوتریم، فرایند شکل‌گیری و مکان، برای جدا کردن سیاره‌ها و کوتوله‌های قهوه‌ای وجود دارد این است که فشار هسته ناشی از فشار کولنی است یا فشار تباهیدگی الکترون.[۵۴][۵۵]
تعریف ۲۰۰۶
موضوع حد پایین در جلسه مجمع عمومی اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی مورد بحث قرارگرفت. پس از بحث بسیار و یک پیشنهاد مردود، مجمع رای به وضع تعریفی به شکل زیر برای سیارات منظومه شمسی داد:[۵۶]
هر جسم آسمانی که (الف) در مداری به دور خورشید بگردد، (ب) جرم کافی داشته باشد تا نیروی خودگرانشی‌اش بر نیروهای پیوستگی جسم صلب غلبه‌کند به گونه‌ای که شکل آن در تعادل هیدرواستاتیکی (تقریباً گرد) باشد، (پ) همسایگی اطراف مدارش را پاکسازی نموده‌باشد.
طبق این تعریف، منظومه شمسی هشت سیاره دارد، اجسامی که شرط اول و دوم را دارا هستند اما در شرط سوم صدق نمی‌کنند (مانند سرس، پلوتون و اریس) به عنوان سیاره‌های کوتوله طبقهبندی می‌شوند، البته با این شرط که خود قمر سیاره دیگری نباشند. در آغاز IAU تعریفی را پیشنهاد داده بود که اجسام بسیاری را در بر می‌گرفت، زیرا شرط سوم در آن غایب بود.[۵۷] پس از بحث فراوان از طریق رای‌گیری تصمیم گرفته شد که این اجسام را به جای سیاره در رده سیاره‌های کوتوله طبقهبندی شوند.[۵۸]
این تعریف بر پایه نظریات شکل‌گیری سیارات بنا شده که طبق این نظریات رویانهای سیارهای در ابتدا همسایگی مداری خود را از اجسام کوچک دیگر پاکسازی کی‌کنند. استیون سوتر اخترشناس اینگونه توصی می‌کند که
محصول پایانی یک برافزایش قرصی ثانویه، شمار اندکی از اجسام بزرگ (سیارات) در مدارهای نامتقاطع یا مدارهای طنین‌داری ایست که از بروز برخورد بین آنها جلوگیری می‌کنند. سیاره‌های خرد و دنباله‌دارها، از جمله اجسام کمربند کوئیپر، از این نظر متفاوت‌اند که امکان برخورد با یکدیگر و با سیارات را دارند.
پلوتون، با توجه به وضعیت سیاره‌بودنش و کشف آن در سال ۱۹۳۰، در ورای جامعه علمی، دارای اهمیت فرهنگی قابل توجهی برای عموم بود. کشف اریس در رسانه‌ها به گستردگی به عنوان سیاره دهم اعلام می‌شد و از این رو طبقهبندی دوباره هر سه جسم به عنوان سیاره کوتوله، توجه رسانه‌ها و عموم را نیز به خود جلب نمود.[۵۹]
اجسامی که پیشتر سیاره پنداشته می‌شدند
جدول زیر شامل اجسامی از سامانه خورشیدی است که زمانی سیاره قلمداد می‌شدند.
جسم طبقهبندی کنونی توضیحات
خورشید, ماه ستاره، قمر در دوران باستان سیاره پنداشته می‌شدند، طبق نظریه اکنون رد شده زمین مرکزی.
آیو، اروپا، گانمید، و کالیستو قمر چهار قمر بزرگ نخستین مشتری، که به نام کاشف آن گالیله، قمرهای گالیله‌ای خوانده می‌شوند. او به احترام قیم‌هایش، خاندان مدیچی از این قمرها با نام «سیارات مدیچی» یاد می‌کند.
تیتان،[e] یاپتوس،[۶۱] رئا،[f] تتیس،[g] و دیونه[g] قمر پنج قمر بزرگتر کیوان توسط کریستین هویگنس و جووانی دومنیکو کاسینی کشف شدند.
سرس سیاره کوتوله و سیارک از زمان کشفشان در بین سالهای ۱۸۰۱ تا ۱۸۰۷ سیاره پنداشته می‌شدند، تا دهه ۱۸۵۰ که به عنوان سیارک طبقهبندی شدند.[۶۲]
سرس متعقباً در سال ۲۰۰۶ به عنوان سیاره کوتوله طبقهبندی شد.
پالاس، جونو، و وستا سیارک
آسترئا، هبه۶، آیریس، گیاگان، متیس، هایجیا، پارتنوپ، ویکتوریا، ایجیریه، آیرین، یونومیا سیارک سیارک‌های بیشتری بین سالهای ۱۸۴۵ تا ۱۸۵۱ کشف شدند. لیست به سرعت در حال گسترش اجسام میان بهرام و مشتری طبقهبندی مجدد آنها به عنوان سیارک را برانگیخت، که در سال ۱۸۵۴ مورد پذیرش گسترده قرار گرفت.[۶۳]
پلوتون سیاره کوتوله و جسم کمربند کویپر نخستین جسم فرانپتونی شناخته‌شده (یعنی ریزسیاره‌ای با یک نیم‌قطر بزرگ فراتر از نپتون). از زمان کشف آن در سال ۱۹۳۰ تا زمان طبقهبندی دوباره آن به عنوان سیاره کوتوله در سال ۲۰۰۶، سیاره محسوب می‌شد.
اریس سیاره کوتوله و جسم دیسک پراکنده این جسم فرانپتونی که در سال ۲۰۰۳ کشف شد، در سال ۲۰۰۵ به عنوان سیاره شناخته شد. لیست به سرعت در حال گسترش پلوتوئیدها، طبقهبندی مجدد آن به سیاره کوتوله در سال ۲۰۰۶ را برانگیخت.
شمار اندکی از اخترشناسان سیاره‌های کوتوله و برخی از قمرها را سیاره محسوب می‌کنند.
افسانه‌شناسی و نامگذاری
خدایان المپ, که نام سیاره‌های منظومه شمسی برگرفته از آنهاست
نامهای سیارات در دنیای غرب برگرفته از آداب رومی‌هاست که خود برآمده از آداب یونانی‌ها و بابلیان است. در یونان باستان دو روشنی‌بخش بزرگ، خورشید و ماه را هلیوس و سلنه می‌خواندند؛ دورترین سیاره (کیوان) فاینون به معنی «درخشنده» نام داشت که پس از آن فائتون (مشتری) به معنی «روشن» قرارداشت. سیاره سرخ (بهرام) با نام پیروئیس به معنی «آتشین» شناخته می‌شد. روشن‌ترین سیاره (ناهید)، فسفروس («نور آور») و سیاره گذارای آخری (تیر) با نام استیلبون («سوسو زن») شناخته می‌شدند. یونانی‌ها همچنین هر سیارهای را به یکی از خدایان خود، یعنی دوازده ایزد المپ‌نشین نسبت می‌دادند: هلیوس و سلنه هم نام خدایان بودند و هم سیارات. فاینون به کرونوس، تیتانی که پدر المپ‌نشینان بود، تعلق داشت. فائتون نشان زئوس، پسر کرونوس که او را از پادشاهی خلع کرد، پیروئیس به آرس، پسر زئوس داده شده بود که خدای جنگ بود، و فسفروس توسط آفرودیت حکمرانی می‌شد که خدابانوی عشق بود. هرمس که پیام‌رسان خدایان و خدای آموزش و شعور بود، بر استیلبون حکم می‌راند.[۱۸]
این رسم یونانی‌ها در بخشیدن نام خدایان خود به سیارات با احتمال نزدیک به یقین از بابلیان گرفته شده‌است. بابلی‌ها فسفروس را به نام خدابانوی عشق خود، ایشتار؛ پیروئیس را به نام خدای جنگ خود، نرگال؛ استیلبون را به نام خدای دانایی، نابو؛ و فائتون را به نام خدای اصلی، مردوخ نامیده بودند.[۶۴] هماهنگی میان روش‌های نامگذاری بابلی و یونانی بیش از آن است که تصور کنیم از ریشه‌های جداگانه‌ای برخاسته‌اند.[۱۸] این تطابق‌ها کامل نیست. مثلا نرگال خدای جنگ بابل بود و از این رو یونانی‌ها او را به نام آرس شناختند، هرچند که بر خلاف آرس، خدای کشتن و زمین خاکی نیز بود.[۶۵] مردم یونان امروزی همچنان نامهای باستانی را برای سیارات به‌کار می‌برند، اما سایر زبانهای اروپایی، تحت تاثیر امپراتوری روم و بعدها کلیسای کاتولیک از نامهای رومی به جای نامهای یونانی استفاده می‌کنند. رومی‌ها که همچون یونانی‌ها دین نیا-هند و اروپایی داشتند، خدایانی مانند یونانی‌ها با نامهای متفاوت داشتند اما خبری از داستان‌سرایی‌های غنی یونانی‌ها که فرهنگ شاعرانه یونان به خدایانشان بخشیده بود، نبود. در اواخر دوران جمهوری روم، نویسندگان رومی بسیاری از داستانهای یونانی را قرض گرفته و در مورد خدایان خود به‌کاربردند، تا اندازه‌ای که تقریبا تفاوت آنها قابل تشخیص نبود.[۶۶] وقتی رومی‌ها اخترشناسی یونانی را مطالعه کردند، نام خدایان خود را بر روی سیارات نهادند: مرکوریوس (به جای هرمس)، ونوس(آفرودیت)، مارس(آرس)، ژوپیتر(زئوس) و ساتورنوس (کرونوس). وقتی سیارات بعدی در قرون ۱۸ام و ۱۹ام کشف شدند نیز این روش نامگذاری در مورد نپتون (پوزئیدون) پابرجا ماند. اورانوس در این میان استثناست زیرا نام آن از یک خدابانوی یونانی گرفته‌شده‌است و نه از معادل رومی آن.
برخی از رومیان در پی اعتقادی که احتمالا از بین‌النهرین سرچشمه گرفته و در مصر هلنیستی شکل گرفته، بر این باور بودند که خدایان هفت‌گانه‌ای که سیارات از روی انها نامگذاری شده‌اند در شیفت‌های ساعتی امور روی زمین را مراقبت می‌نمایند. ترتیب شیفت‌ها به صورت ساترن، ژوپیتر، مارس، خورشید(Sun)، ونوس، مرکوری و ماه بود.[۶۷] بنابراین نخستین روز با ساترن آغاز می‌شود (ساعت ۱ام)، دومین روز با خورشید (ساعت ۲۵ام)، روزهای بعدی با ماه (ساعت ۴۹ام)، مارس، مرکوری، ژوپیتر و ونوس. از انجا که هر روز به نام خدایی که آن را آغاز می‌کند نامگذاری می‌شد، روزهای هفته در گاه‌شماری رومی نیز به همین ترتیب‌اند و همچنان در بسیاری از زبانهای امروزی به همین ترتیب حفظ شده است.[۶۸] در زبان انگلیسی واژه‌های Saturday (شنبه)، Sunday (یکشنبه) و Monday (دوشنبه) ترجمه مستقیم این نامهای رومی هستند. نام روزهای دیگر از خدایان انگلو-ساکسون گرفته شده‌است: Tuesday (سه‌شنبه) از Tiw (تیر (اساطیر))، Wednesday (چهارشنبه) از Wóden (ودن)، Thursay (پنجشنبه) از Thunor (ثور) و Friday (جمعه) از Fríge (فریج). این خدایان انگلوساکسون به ترتیب شبیه یا معادل مارس، مرکوری، ژوپیتر و ونوس هستند.
زمین تنها سیارهای است که نام آن در زبان انگلیسی از اساطیر یونانی-رومی گرفته نشده‌است. از آنجا که تنها در قرن هفدهم بود که زمین به طور عمومی به عنوان سیاره پذیرفته شد،[۳۵] نام آن برگرفته از نام هیچ خدایی نیست. واژه earth به معنی زمین برگرفته از واژه انگلو-ساکسون قرن هشتم، erda است که به معنی زمین یا خاک است و نخستین بار به صورت مکتوب به عنوان نام کره زمین در حدود سالهای ۱۳۰۰ به‌کار گرفته شد،[۶۹][۷۰] و همانند زبانهای ژرمنی دیگر در نهایت ا واژه نیا-ژرمنی ertho «زمین» گرفته شده‌است.[۷۰] مثلا در انگلیسی earth، آلمانی Erde، هلندی aarde و اسکاندیناوی jord. بسیاری از زبانهای رومی‌تبار از واژه کهن ترا و یا شکلی تغییریافته از آن استفاده می‌کنند که به معنی «زمین خشکی» در مقابل دریا استفاده می‌شد.[۷۱] اما زبانهای غیر رومی‌تبار از واژگان بومی خود استفاده می‌کنند. مثلا یونانی‌ها همچنان از واژه قدیمی Γή (ژئو) استفاده می‌کنند.
فرهنگ‌های غیر اروپایی از روش‌های نامگذاری دیگر استفاده کرده‌اند. هند از روشی بر پایه ناواگراها استفاده می‌کند که شامل هفت سیاره (سوریا برای خورشید، چاندرا برای ماه، و بودها، شوکرا، مانگالا، برهاسپاتی و شانی برای تیر، ناهید، بهرام، مشتری و کیوان) و دو گره مداری صعودی و نزولی ماه (راهو و کتو) می‌شود. چین و کشورهای آسیای شرقی که از لحاظ تاریخی در معرض تاثیر فرهنگی چین بوده‌اند (مانند ژاپن، کره و ویتنام)، برپایه عناصر پنجگانه چینی آب (تیر)، فلز (ونوس)، آتش (بهرام)، چوب (مشتری) و خاک (کیوان) نامگذاری کرده‌اند.[۶۸]
پیدایش سیاره‌ها
در مورد چگونگی پیدایش سیارات، هنوز اطلاع قطعی وجود ندارد. نظریه پیشتاز این است که سیارات در حین فروریختن یک سحابی و تبدیل آن به به قرص نازکی از گاز و غبار شکل می‌گیرند. در پی این فروریزی یک پیش‌ستاره در هسته تشکیل می‌شود که قرص پیش‌سیاره‌ای چرخانی آن را دربرگرفته‌است. از طریق برافزایش (یک فرایند برخورد چسبنده) ذرات غبار قرص به شکل پایداری در کنار هم انباشته می‌شوند تا اجسامی بزرگتر تشکیل دهند. تجمع‌های محلی جرم به نام سیارات خرد شکل می‌گیرند و با بهره‌گیری از جاذبه گرانشی فرایند برافزایش را تسریع می‌کنند. این تجمع‌ها مرتباً چگالتر می‌شوند تا اینکه سرانجام بر اثر گرانش به درون فرو ریخته و پیش‌سیاره‌ها را تشکیل می‌دهند.[۷۲] پس از آنکه قطر سیاره از ماه بزرگتر شد، شروع به انباشتن یک اتمسفر گسترده می‌کند و از طریق پدیده پسار اتمسفری، سرعت جذب سیارات خرد آن بسیار افزایش می‌یابد.[۷۳]
برداشتی هنری از یک قرص پیش‌سیاره‌ای
وقتی یک پیش‌ستاره به‌اندازه‌ای بزرگ می‌شود که شعله‌ور گردد و ستاره‌ای به‌وجودآید، قرص باقیمانده توسط پدیده‌های تبخیر فوتونی، بادهای خورشیدی و کشش پوینتینگ-رابرتسون از درون به خارج رانده می‌شود.[۷۴][۷۵] پس از آن ممکن است که هنوز پیش‌سیاره‌های زیادی در حال گردش به دور ستاره یا یکدیگر باشند، اما به مرور زمان با هم برخورد کرده و یا تشکیل یک سیاره بزرگتر یا اینکه مواد آنها پراکنده می‌شود تا جذب پیش‌سیاره‌ها و سیاره‌های بزرگتر شود.[۷۶] آن اجسامی که به اندازه کافی پرجرم می‌شوند، بیشتر مواد موجود در همسایگی خود را جذب می‌کنند و تشکیل سیاره می‌دهند. در این میان، پیش‌سیاراتی که از برخوردها دوری کرده‌اند، یا از طریق جذب گرانشی به قمرهای طبیعی این سیارات تبدیل می‌شوند و یا اینکه در کمربندهایی در کنار اجسام دیگر باقی مانده و تبدیل به سیاره کوتوله و اجرام کوچک می‌شوند.
تاثیرات پرانرژی سیارات خرد (و همچنین واپاشی رادیواکتیو)، باعث گرم شدن سیارات در حال رشد و ذوب شدن حداقل بخشی از آنها می‌شود، جرم بخش درونی سیاره تغییر کرده و چگالتر می‌شود.[۷۷]
با کشف و مشاهده سامانه‌های سیارهای پیرامون ستارگان دیگری به غیر از خورشید، رفته رفته امکان آن پدید می‌آید که این دیدگاه را شفاف‌سازی، تجدید نظر و یا حتی عوض نمود. اکنون این باور به‌وجود آمده‌است که درجه فلزیگی - یک اصطلاح اخترشناسی که میزان فراوانی عناصر شیمیایی با عدد اتمی بزرگتر از ۲ (هلیم) را نشان میدهد - می‌تواند احتمال سیاره داشتن یک ستاره را تعیین کند.[۷۸] از این رو گمان می‌رود که یک ستاره پرفلز جمعیت یک از یک ستاره کم فلز جمعیت دو، شانس بیشتری برای داشتن یک سامانه سیارهای دارد.
منظومه شمسی
نوشتار اصلی: منظومه شمسی
سیارات منظومه شمسی(اندازه‌ها بر پایه مقیاس واقعی‌است اما فاصله‌ها و روشنایی‌ها در مقیاس واقعی نیستند)
سیارات درونی. از چپ به راست: تیر، ناهید، زمین و بهرام -در رنگهای واقعی. (اندازه‌ها بر پایه مقیاس واقعی‌است اما فاصله‌ها در مقیاس واقعی نیستند)
جهار غول گازی در برابر خورشید: مشتری، کیوان، اورانوس، نپتون (اندازه‌ها بر پایه مقیاس واقعی‌است اما فاصله‌ها در مقیاس واقعی نیستند)
طبق تعریف اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی، هشت سیاره در منظومه شمسی (سامانه خورشیدی) وجود دارند. این سیارات به ترتیب فاصله ا خورشید عبارتند از:
☿ تیر
♀ ناهید
⊕ زمین
♂ بهرام
♃ مشتری
♄ کیوان
♅ اورانوس
♆ نپتون
مشتری با جرم ۳۱۸ برابر جرم زمین بزرگترین و تیر با ۰٫۰۵۵ جرم زمین کوچکترین سیاره‌ها هستند.
سیارات سامانه خورشیدی را می‌توان بر اساس ترکیباتشان در رده‌هایی طبقهبندی نمود:
سنگی: سیاراتی که شبیه به زمین هستند و بدنه آنها عمدتاً از سنگ تشکیل شده‌است: تیر، ناهید، زمین و بهرام. تیر با ۰٫۰۵۵ جرم زمین کوچکترین سیاره سنگی و زمین بزرگترین سیاره سنگی منظومه شمسی هستند.
غولهای گازی: سیاراتی که عمدتا از مواد گازی تشکیل شده‌اند و بسیار سنگینتر از سیارت سنگی هستند: مشتری، کیوان، اورانوس، نپتون. مشتری با ۳۱۸ برابر جرم زمین بزرگترین سیاره نظومه شمسی است در حالیکه کیوان یک سوم مشتری و ۹۵ برابر جرم زمین، جرم دارد.
غولهای یخی، شامل اورانوس و نپتون زیررده‌ای از غولهای گازی است که وجه تمایز آنها با غولهای گازی دیگر، جرم به مراتب کمتر آنها (تنها ۱۴ تا ۱۷ برابر جرم زمین)، خالی بودن اتمسفرشان از هلیم و هیدروژن و مقادیر به مراتب بیشتر سنگ و یخ در آنهاست.
ویژگی‌های سیاره‌ها
نوع نام قطر
استوایی[h] جرم[h] شعاع مداری (AU) تناوب مداری
(سال)[h] انحراف مداری
سوی استوای خورشید (°) خروج از مرکز
مداری دوره چرخش
(روز) قمرهای
تاییدشده [۸۰] دارای حلقه اتمسفر
سنگی تیر ۰٫۳۸۲ ۰٫۰۶ ۰٫۳۱-۰٫۴۷ ۰٫۲۴ ۳٫۳۸ ۰٫۲۰۶ ۵۸٫۶۴ ۰ خیر کمینه
ناهید ۰٫۹۴۹ ۰٫۸۲ ۰٫۷۲ ۰٫۶۲ ۳٫۸۶ ۰٫۰۰۷ ۲۴۳٫۰۲- ۰ خیر CO2, N2
زمین[i] ۱٫۰۰ ۱٫۰۰ ۱٫۰۰ ۱٫۰۰ ۷٫۲۵ ۰٫۰۱۷ ۱٫۰۰ ۱ خیر N2, O2, Ar
بهرام ۰٫۵۳۲ ۰٫۱۱ ۱٫۵۲ ۱٫۸۸ ۵٫۶۵ ۰٫۰۹۳ ۱٫۰۳ ۲ خیر CO2, N2, Ar
غول مشتری ۱۱٫۲۰۹ ۳۱۷٫۸ ۵٫۲۰ ۱۱٫۸۶ ۶٫۰۹ ۰٫۰۴۸ ۰٫۴۱ ۶۷ بله H2, He
کیوان ۹٫۴۹۹ ۹۵٫۲ ۹٫۵۴ ۲۹٫۴۶ ۵٫۵۱ ۰٫۰۵۴ ۰٫۴۳ ۶۲ بله H2, He
اورانوس ۴٫۰۰۷ ۱۴٫۶ ۱۹٫۲۲ ۸۴٫۰۱ ۶٫۴۸ ۰٫۰۴۷ ۰٫۷۲- ۲۷ بله H2, He
نپتون ۳٫۸۸۳ ۱۷٫۲ ۳۰٫۰۶ ۱۶۴٫۸ ۶٫۴۳ ۰٫۰۰۹ ۰٫۶۷ ۱۴ بله H2, He
سیارات فرا خورشیدی
نوشتار اصلی: سیاره فراخورشیدی
برون‌سیارات بر پایه سال اکتشاف تا فوریه ۲۰۱۴.
به سیاراتی که بیرون از منظومه شمسی قرار دارند، برون سیاره یا سیاره فراخورشیدی گفته می‌شود. نزدیک به ۱۸۰۰ نمونه از چنین سیاراتی کشف شده‌اند[۸۱][۸۲][۸۳] (تا ناریخ ۱۰ مه ۲۰۱۴ تعداد ۱۷۸۶ سیاره در ۱۱۰۶ سامانه سیارهای شامل ۴۶۰ سامانه چندسیارای)[۳] در اوایل سال ۱۹۹۲، اخترشناسان، الکساندر والشتان و دیل فریل دو سیاره را در مدار تپ‌اختر پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲ کشف نمودند.[۴۱] این کشف تایید شد و به طور عمومی به عنوان نخستین کشف رسمی سیارات فراخورشیدی محسوب می‌شود. گمان می‌رود که دو سیاره این تپ‌اختر، یا در دور دوم پیدایش سیارات، از بقایای نامعمول ابرنواختری هستند که این تپ‌اختر را به‌وجود آورده‌است ویا اینکه بقایای هسته‌های سنگی غولهای گازی هستند که از ابرنواختر جان سالم به‌دربرده و سپس به مدارهای کنونی‌شان واپاشی شده‌اند
اندازه‌های نامزدهای سیاره کپلر – برپایه ۲۷۴۰ نامزد که به دور ۲۰۳۶ ستاره می‌گردند.(ناسا).
نخستین سیاره فراخورشیدی کشف شده پیرامون یک ستاره معمولی رشته اصلی در ۶ اکتبر ۱۹۹۵ رخ داد، زمانی که دیدیه کیلوز و میشل مایر از دانشگاه ژنو کشف یک سیار را در اطراف ۵۱ پگاسوس اعلام نمودند. از آن زمان تا مأموریت کپلر بیشتر سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده غولهای گازی بودند که جرمشان قابل مقایسه با مشتری و یا بزرگتر بود، زیرا به آسانی آشکارسازی می‌شدند، اما کاتالوگ کپلر بیشتر شامل سیاراتی در اندازه نپتون و یا کوچکتر تا اندازه‌های کوچکتر از تیر، است.
گونه‌هایی از سیارات هستند که در منظومه شمسی وجود ندارند: ابرزمین‌ها و مینی‌نپتون‌ها که می‌توانند مانند زمین سنگی باشند و یا مانند نپتون مخلوطی از متغیرها و گازها باشند. (یکی از مرزهای ممکن جداکننده ین دو نوع سیارات، شعاع ۱٫۷۵ برابر شعاع زمین است)[۸۴] گونه‌هایی از سیارات به نام مشتری داغ وجود دارند که مدارشان بسیار نزدیک به ستاره‌شان است و ممکن است تبخیر شوند و سیاره درون‌زمینی (به انگلیسی: Chthonian planet) تشکیل دهند که در واقع از هسته‌های باقیمانده تشکیل شده‌است. یکی دیگر از گونه‌های ممکن سیارات، سیاره کربنی است که در سامانه‌هایی با درصد کربن بیشتر از منظومه شمسی بوجود می‌آیند.
تا سال ۲۰۱۲، طبق تحلیل داده‌های ریزهمگرایی گرانشی، تخمین زده‌شده‌است که به ازای هر ستاره در کهکشان راه شیری، ۱٫۶ سیاره وجود دارد.[۸۵] در ۲۰ دسامبر ۲۰۱۱ تیم تلسکوپ فضایی کپلر کشف نخستین سیارات زمین‌سان فراخورشیدی با نامهای کپلر-۲۰ای[۴] و کپلر-۲۰اف[۵] را که به دوره ستاره‌ای خورشیدسان به نام کپلر-۲۰ می‌گردند را اعلام نمود.[۶][۷][۸]
تقریبا یکی از هر پنج سیاره خورشیدسان[b] یک سیاره زمین‌سان[c] در منطقه قابل سکونت[d] خود دارند، نزدیکترین آنها در حدود ۱۲ سال نوری از زمین فاصله دارد.[۸۶][۸۷] فراوانی رخداد این سیاره‌های سنگی یکی از متغیرها در معادله دریک است که تعداد تمدنهای هوشمند قادر به ارتباط در کهکشان راه شیری را تخمین می‌زند.[۸۸]
برون‌سیاره‌های (سیاره‌های فراخورشیدی) وجود دارند که از هر سیارهای در منظومه شمسی به ستاره مربوطه خود نزدیکتر یا از آن دورتر هستند، تیر نزدیکترین سیاره به خورشید است که در حدود ۰٫۴ واحد نجومی (AU) از خورشید فاصله دارد و مدارش را طی ۸۸ روز به‌طور کامل می‌پیماید، اما کوتاهترین مدارهای شناخته شده برای برون‌سیاره‌ها مانند کپلر-۷۰بی، پیمودنشان تنها چند ساعت طول می‌کشد. ۵ تا از سیاره‌های منظومه کپلر-۱۱، مدارهایی کوتاهتر از تیر دارند. نپتون ۳۰ واحد نجومی با خورشید فاصله دارد و پیمودن مدارش ۱۶۵ سال به‌طول می‌انجامد، اما برون‌سیاره‌هایی هستند که چند صد واحد نجومی با ستاره خود فاصله دارند و پیمودن کامل مدارشان بیش از ۱۰۰۰ سال طول می‌کشد، مانند ۱آرایکس‌اس جی۱۶۰۹۲۹٫۱−۲۱۰۵۲۴.
چند تلسکوپ فضایی مورد انتظار بعدی برای مطالعه سیارات برون خورشیدی عبارتند از: گایا (به انگلیسی: Gaia) که در دسامبر ۲۰۱۳ پرتاب شد، چئوپس (به انگلیسی: CHEOPS) در ۲۰۱۷، تس (به انگلیسی: TESS) در ۲۰۱۷ و تلسکوپ فضایی جیمز وب در ۲۰۱۸.
اجسام سیاره-جرم
جسم سیاره-جرم (به انگلیسی: Planetary-mass object) (با نماد اختصاری PMO) و یا جسم سیارهای و یا سیاره‌نما، شیئی آسمانی است که جرم آن در محدوده تعریف‌شده برای سیاره قرار می‌گیرد، جرم ان در حدی بزرگ هست که تعادل هیدرواستاتیکی برسد (بر اثر گرانش خود گرد شود) اما به اندازه‌ای نیست که مانند یک ستاره بتواند از طریق همجوشی تولید انرژی کند.[۸۹] طبق تعریف تمام سیارات جسم سیاره-جرم هستند، اما این واژه بیشتر به اجسامی اشاره دارد که ویژگی‌های معمول مورد انتظار در مورد یک سیاره را ندارند. این اجسام شامل سیاره‌های کوتوله، قمرهای بزرگتر، سیاره‌نماهای غوطه‌ور آزاد، که یا از منظومه‌ای به بیرون پرتاب شده و یا اینکه به جای برافزایش، از طریق فروریزی ابر بوجود آمده‌اند.(گاهی به آنها کوتوله قهوه‌ای گفته می‌شود)
سیاره‌های سرگردان
نوشتار اصلی: سیاره سرگردان
چندین شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای از شکل‌گیری و تکامل ستارگان و سیارات چنین پیشنهاد می‌کنند که برخی از اجسام سیاره‌جرم ممکن است به فضای میان‌ستاره‌ای پرتاب شوند.[۹۰] برخی از دانشمندان معتقدند که چنین اجسامی را باید سیاره دانست در حال‌که برخی دیگر بر این باورند که باید این اجسام را کوتوله قهوه‌ای کم‌جرم نامید.[۹۱][۹۲]
کوتوله‌های نیمه‌قهوه‌ای
ستارگان در نتیجه رمبش گرانشی ابرهای گاز پدید می‌آیند، اما اجسام کوچکتری نیز ممکن است بر اثر رمبش ابر به وجود آید. گاهی اجسام سیاره‌جرمی را که از این روش به‌وجود می‌آیند کوتوله نیمه‌قهوه‌ای می‌نامند. کوتوله نیمه‌قهوه‌ای ممکن است مانند چا ۱۱۰۹۱۳-۷۷۳۴۴۴ در غوطه‌وری آزاد باشد و یا مانند ۲مس جی۰۴۴۱۴۴۸۹+۲۳۰۱۵۱۳ در مدار جسم بزرگتری باشند.
برای مدت کوتاهی در ۲۰۰۶، اخترشناسان گمان می‌کردند که یک منظومه دوتایی از این اجسام به نام اُف ۱۶۲۲۲۵-۲۴۰۵۱۵ را یافته‌اند اما تحلیل‌های جدیدتر نشان داده که جرم این اجسام بیشتر از ۱۳ برابر جرم مشتری است و در نتیجه یک جفت کوتوله قهوه‌ای هستند.[۹۳][۹۴][۹۵]
ستارگان پیشین
در منظومه‌های ستارگان دوتایی نزدیک به هم، یکی از ستارگان ممکن است جرم خود را به ستاره بزگتر بدهد و از جرم آن کاسته شود تا به حد اجسام سیاره‌جرم برسد. نمونه‌ای از این اجسام به دور تپ‌اختر پی‌اس‌آر جی۱۷۱۹-۱۴۳۸ می‌گردد.[۹۶]
سیاره‌های قمری و سیاره‌های کمربندی
برخی از قمرهای بزرگ هم‌اندازه و یا حتی بزرگتر از تیر هستند. به عنوان نمونه می‌توان به قمرهای گالیله‌ای مشتری و قمر تیتان اشساره نمود. آلن استرن براین نظر است که مکان نباید اهمیت داشته‌باشد و تنها ویژگی‌های ژئوفیزیکی باید در تعریف سیاره مهم باشند. او واژه سیاره قمری را برای اقمار با جرم در حد سیاره، پیشنهاد می‌کند. همچنین بنا بر نظر وی سیاره‌های کوتوله موجود در کمربند کویپر و کمربند سیارکی نیز می‌بایست سیاره محسوب گرددند.[۹۷]
ویژگی‌ها
اگرچه هر سسیاره‌ای ویژگی‌های فیزیکی منحصر به فردی دارد اما شماری از مشترکات گسترده نیز در بین آنها وجود دارد. برخی از این ویژگی‌ها مانن حلقه‌های سیارهای و یا قمرهای طبیعی، تاکنون تنها در میان سیارات منظومه شمسی مشاهده شده‌است در حالیکه سایر ویژگی‌ها به طور عمومی در سیارات فراخورشیدی نیز مشاهده می‌شوند.
ویژگی‌های پویا
مدار
نوشتارهای اصلی: مدار (سیاره) و عناصر مداری
نوشتار(های) وابسته: قوانین کپلر
مدار نپتون در مقایسه با مدار پلوتون. به کشیدگی مدار پلوتون نسبت به نپتون(خروج از مرکز)، و همچنین زاویه زیاد آن با صفحه دایرةالبروج (انحراف) توجه کنید.
طبق تعاریف کنونی همه سیارات باید به دور ستارگان بگردند؛ بنابراین سیارات سرگردان را شامل نمی‌شوند. در منظومه شمسی تمام سیارات به دور خورشید در همان جهت چرخش خود خورشید (اگر از بالای قطب شمال خورشید نگاه کنیم جهت پادساعتگرد خواهد بود) می‌گردند. حداقل یک سیاره فراخورشیدی شناخته‌شده به نام وسپ-۱۷بی در جهت عکس چرخش ستاره خود به دور آن می‌گردد.[۹۸] دوره یکبار گردش سیاره در مدارش را تناوب مداری یا سال آن سیاره نام دارد.[۹۹] سال یک سیاره به فاصله آن از ستاره‌اش بستگی دارد، هرچه سیاره از ستاره‌اش دورتر باشد، هم مدارش بزرگتر می‌شود و فاصله بیشتری می‌پیماید و هم اینکه به دلیل کمتر شدن اثر گرانش، سرعت آن نیز کاهش می‌یابد. از آنجا که مدار هیچ سیارهای دایره کامل نیست، فاصله سیاره با ستاره‌اش در طول سال سیاره متغیر است. نزدیکترین نقطه مدار سیاره به ستاره‌اش حضیض (در منظومه شمسی، حضیض خورشیدی) و دورترین فاصله سیاره از ستاره‌اش اوج (در منظومه شمسی، اوج خورشیدی) نامیده می‌شود. چنان که سیاره به به حضیض خود نزدیک می‌شود، سرعت آن افزایش می‌یابد زیرا انرژی پتانسیل گرانشی به جنبشی تبدیل می‌شود، همان‌طور که یک جسم در سقوط آزاد با نزدیک شدن به زمین سرعتش افزایش می‌یابد. وقتی که سیاره به اوج خود نزدیک می‌شود سرعت آن کاهش می‌یابد، دقیقا به همان دلیل که جسمی که به بالا پرتاب می‌شود سرعتش با نزدیک شدن به نقطه اوج مسیرش کاهش می‌یابد.[۱۰۰]
مدار هر سیارهای را با شماری از عناصر مشخص می‌شود:
خروج از مرکز مداری مشخص کننده این است که مدار سیاره چقدر کشیده‌شده‌است. سیارات با خروج از مرکز مداری کوچکتر مدار گردتری دارند و سیارات با خروج از مرکز مداری بیشتر، شکل بیضی‌تری دارند. سیارات منظومه شمسی، خروج از مرکز مداری کمی دارند و به همین دلیل تقریباً گرد هستند.[۹۹] دنباله‌دارها و اجسام کمربند کویپر و همچنین چندین سیاره فراخورشیدی، خروج از مرکز مداری بالا و درنتیجه مدارهای بسیار بیضوی دارند.[۹۹][۱۰۱][۱۰۲]
تصویر نیم‌قطر بزرگ
نیم‌قطر بزرگ عبارت است از فاصله سیاره با مرکز طولانی‌ترین قطر مدار بیضوی‌اش (شکل را ببینید). این نقطه با نقطه اوج یکی نیست زیرا ستاره هیچ سیارهای دقیقاً در مرکز مدارش قرار نمی‌گیرد.[۹۹]
انحراف مداری به ما می‌گوید که مدار سیاره به چه میزان بالا یا پایین یک صفحه مرجع مشخص قرار می‌گیرد. در منظومه شمسی، صفحه مرجع صفحه مدار زمین است که دایرةالبروج خوانده می‌شود. برای سیارات فراخورشیدی، این صفحه که به نام صفحه آسمان شناخته می‌شود صفحه خط دید ناظر روی زمین است.[۱۰۳]
هشت سییاره منظومه شمسی همگی مدارشان در صفحه‌ای بسیار نزدیک به دایرةالبروج قرار می‌گیرد. دنبال دارها و اجسام روی کمربند کویپر مانند پلوتون زاویه بسیار بیشتری باآن دارند.[۱۰۴] نقاطی را که در آن سیاره صفحه مرجع را قطع می‌کند، گره‌های مداری صعودی و نزولی می‌نامند. طول گره صعودی زاویه میان نقطه با طول جغرافیای صفر روی صفحه مرجع و نقطه گره صعودی مدار سیاره است. شناسه حضیض، زاویه بین گره صعودی مدار یک سیاره و نزدیکترین نقطه آن به ستاره است.[۹۹]
انحراف محوری
نوشتار اصلی: انحراف محوری
انحراف محوری زمین در حدود °۲۳ است.
سیارات همچنین درجات مختلفی از انحراف محوری دارند؛ یعنی نسبت به صفحه مرجع استوای ستاره خود، زاویه دارند. این موضوع سبب می‌شود که میزان نور دریافت شده توسط هر نیمکره در طول سال سیاره تغییر کند. وقتی که نیمکره شمالی به بیرون متمایل است، نیمکره جنوبی به درون متمایل است و بالعکس. از این رو هر سیارهای دارای پدیده فصل خواهد بود؛ یعنی تغییرات آب‌وهوا در طول سال سیاره. زمانهایی را که که در آن هر نیمکره‌ای بیشترین و کمترین فاصله را با ستاره دارد، انقلابین می‌گویند. هر سیارهای دو تا از این نقاط در مدار خود دارد؛ وفتی یک نیمکره در انقلاب تابستانی خود است و روزهایش طولانی‌ترند، نیمکره دیگر در انقلاب زمستانی خود است و روزهایش کوتاه‌ترند. مقادیر متغیر نور و گرمای دریافت شده توسط هر نیمکره در طول سال تغییرات سالانه‌ای در الگوهای آب و هوایی برای هر نیمکره ایجاد می‌کند. انحراف محوری مشتری بسیار اندک است و در نتیجه تغییرات فصلی آن کم است؛ از سوی دیگر، انحراف محوری اورانوس آنقدر زیاد است که تقریبا به یک طرف خوابیده است. این بدان معنی‌است که هر نیمکره آن در حول و حوش انقلابینش، یا کاملا در نور است یا کاملا در تاریکی.[۱۰۵] در میان سیارات فراخورشیدی مقادیر انحراف محوری با قطعیت دانسته شده نیست اگرچه گمان می‌رود که میزان انحراف محوری مشتری‌های داغ به دلیل نزدیکی‌شان به ستاره، ناچیز و یا صفر است.[۱۰۶]
چرخش
سیارات به دور محورهای نامرئی که از مرکزشان می‌گذرد می‌چرخند. دوره چرخش یک سیاره، روز نام دارد. بیشتر سیارات در منظومه شمسی در همان جهتی که به دور خورشید می‌گردند، به دور خویش می‌چرخند، که اگر از بالای قطب شمال خورشید بنگریم این چرخش پادساعتگرد خواهد بود. ناهید[۱۰۷] و اورانوس[۱۰۸] استثناهایی هستند که در جهت ساعتگرد می‌چرخند، هرچند که انحراف محوری بسیار زیاد اورانوس سبب تفاوت نظر در تعیین قطب شمال و جنوب آن و اینکه آیا چرخش آن ساعتگرد و یا پادساعتگرد است وجود دارد،[۱۰۹] هر چند جدای از اینکه کدام قطب شمال باشد، اورانوس نسبت به مدارش، حرکت چرخشی بازگشتی دارد.
چرخش سیاره ممکن است بر اثر عوامل مختلفی در حین شکل‌گیری به‌وجود آمده باشد. از برآیند تکانه‌های زاویه‌ای تکه‌های ماده برافزوده‌شده ممکن است تکانه زاویه‌ای خالصی در کل سیاره بوجود آید. برافزایش گاز توسط غولهای گازی نیز می‌تواند عاملی برای تکانه زاویه‌ای باشد و سرانجام در مراحل پایانی پیدایش سیاره، یک فرایند تصادفی برافزایش پیش‌سیاره‌ای می‌تواند باعث تغییر تصادفی محور چرخش سیاره شود.[۱۱۰] طول روز در سیاره‌های مختلف بسیار متفاوت است. چرخش ناهید ۲۴۳ روز طول می‌کشد و غولهای گازی تنها چند ساعت.[۱۱۱] دوره چرخش سیارات فراخورشیدی دانسته نیست. هرچند که نزدیکی مشتری‌های داغ به ستاره‌شان بدین معنی است که این سیارات در قفل مدی (به انگلیسی: tidal lock) هستند (مدارهایشان با چرخششان هماهنگ است) و این یعنی اینکه آنها همواره یک سمتشان به سمت ستاره‌شان است، یعنی یک سمتشان همیشه روز و سمت دیگر همیشه شب است.[۱۱۲]
پاکسازی مدار
نوشتار اصلی: پاکسازی همسایگی (اخترشناسی)
ویژگی پویای تعریف‌کننده سیاره این است که باید همسایگی‌اش را پاکسازی کرده‌باشد. سیارهای که همسایگی‌اش را پاکسازی کرده‌باشد آنقدر جرم انباشته که همه سیارات خرد در مدارش را جمع‌آوری یا جارو کند. در واقع، سیاره به تنهایی به دور ستاره می‌گردد و مدارش را بامجموعه‌ای از اشیا هم‌اندازه خودش به اشتراک نمی‌گذارد. این ویژگی در تعریف سال ۲۰۰۶ اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی(IAU) از سیاره، الزامی شد. افزودن این معیار سبب می‌شود که اجسامی همچون پلوتون، اریس و سرس سیاره کامل محسوب نشوند و در رده سیاره‌های کوتوله طبقهبندی شوند.[۱] اگرچه تا امروز عملا این معیار تنها در مورد سیارات منظومه شمسی بکار رفته‌است و شماری از منظومه‌های فراخورشیدی جوان پیدا شده‌اند که شواهد حاکی است که پاکسازی مداری در قرص‌های پیرا ستاره‌ای(Circumstellar Disks) صورت می‌گیرد.
ویژگی‌های فیزیکی
جرم
ویژگی فیزیکی تعریف کننده یک سیاره این است که باید آنقدر جرم داشته باشد که نیروی گرانش‌اش به اندازه‌ای قوی باشد که بر نیروهای الکترومغناطیسی که ساختار فیزیکی‌اش را پیوند می‌دهند غلبه کرده و به حالت تعادل هیدرواستاتیکی برسد. این در عمل بدین معنی است که تمام سیارات کروی یا کروی‌مانند هستند. تا حد خاصی از جرم، یک جسم ممکن است که شکلی بی‌قاعده داشته باشد اما در جرم‌های فراتر از این حد که به ساختار شیمیایی جسم بستگی دارد، گرانش جسم را به سمت مرکز جرم خود می‌کشد تا جسم در نهایت به کره‌ای فروریزد.[۱۱۳]
ویژگی اصلی جداکننده ستاره‌ها و سیارات نیز جرم است. حد بالای جرم برای سیاره بودن، برای اجسامی با فراوانی ایزوتوپی شبیه خورشید، تقریبا ۱۳ برابر جرم مشتری است. فراتر از آن جسم شرایط مناسب برای همجوشی هسته‌ای را پیدا می‌کند. به جز خورشید، جسم دیگری با چنین جرمی در منظومه شمسی وجود ندارد، اما سیارات فراخورشیدی با این اندازه وجود دارند. حد جرمی ۱۳ برابر مشتری مورد توافق جهانی قرار نگرفته و دانشنامه سیاره‌های فراخورشیدی اجسامی با جرم‌های تا ۲۰ برابر مشتری معرفی می‌کند،[۱۱۴] و مرورگر داده‌های برون سیاره‌ها شامل اجسامی با ۲۴ برابر جرم مشتری است.[۱۱۵]
کوچکترین سیاره شناخته‌شده پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲ای است که یکی از نخستین سیارات فراخورشیدی کشف‌شده در سال ۱۹۹۲ در مدار یک تپ‌اختر بود. جرم آن تقریبا نصف جرم سیاره تیر است.[۳] کوچکترین سیارهای که به دور یک ستاره معمولی رشته اصلی به غیر از خورشید می‌گردد کپلر-۳۷بی که جرم (و شعاع) آن اندکی از ماه بیشتر است.
ناهمگنی درونی
تصویر درون مشتری، با یک هسته سنگی که توسط لایه ضخیمی از هیدروژن فلزی پوشیده شده‌است.
هر سیارهای در هنگام پیدایش در حال شاره است؛ در آغاز شکل‌گیری مواد چگالتر و سنگینتر به مرکز سیاره فرو رفته و مواد سبکتر را نزدیک به سطح سیاره رها می‌کنند؛ بنابراین هر سیارهای ساختار داخلی ناهمگنی متشکل از یک هسته سیارهای چگال که با گوشته‌ای (جبه) پوشیده‌شده که یا شاره است و یا شاره بوده‌است. سیارات سنگی در پوسته‌های سختی پوشیده‌شده‌اند،[۱۱۶] اما در غولهای گازی، گوشته به سادگی در لایه‌های ابر بالایی حل می‌شود. سیارات سنگی هسته‌هایی از عناصری مانند آهن و نیکل، و گوشته‌هایی متشکل از سیلیکات‌ها دارند. این باور وجود دارد که مشتری و کیوان هسته‌های سنگی و فلزی دارند که در گوشته‌هایی از هیدروژن فلزی پیچیده‌شده‌اند.[۱۱۷] اورانوس و نپتون که کوچکتر هستند هسته‌های سنگی پوشیده از گوشته‌های آب، آمونیاک، متان و سایر یخ‌ها دارند.[۱۱۸] کنش شاره در درون هسته این سیارات یک ژئودینامو ایجاد می‌کند که باعث تولید یک میدان مغناطیسی می‌شود.[۱۱۶]
اتمسفر
نوشتار اصلی: اتمسفر
اتمسفر زمین
تمام سیارات منظومه شمسی به غیر از تیر[۱۱۹] اتمسفر دارند زیرا گرانش آنها به اندازه کافی قوی هست که گازها را نزدیک سطح خود نگه دارد. غولهای گازی به اندازه‌ای پر جرم هستند که بتوانند مقادیر عظیمی از گازهای سبک هیدروژن و هلیم را نزدیک خود نگه دارند، در حالیکه سیارات کوچکتر این گازها را از دست می‌دهند.[۱۲۰] ترکیب اتمسفر زمین از سیارات دیگر متفاوت است، زیرا فرایندهای مختلف حیات که بر روی زمین جاری است باعث پیدایش اکسیژن مولکولی می‌شود.[۱۲۱]
اتمسفر سیارات تحت تاثیر تغییرات تابش خورشیدی و یا انرژی درونی قرار می‌گیرند که منجر به شکل‌گیری منطقه‌های کم‌فشار پویا مانند توفندها (روی زمین)، طوفان‌های شن تمام سیارهای (روی بهرام)، یک طوفان واچرخندی به وسعت کل زمین روی مشتری (به نام لکه سرخ بزرگ) و سوراخهایی در اتمسفر (روی نپتون) می‌گردد.[۱۰۵] حداقل یک سیاره فراخورشیدی اچ‌دی ۱۸۹۷۳۳ بی وجود دارد که ادعا می‌شود سامانه آب‌وهوایی شبیه به لکه سرخ قرمز با وسعت دوبرابر آن را داراست.[۱۲۲]
مشتری‌های داغ به دلیلی نزدیکی بیش از حد به ستاره‌های میزبانشان اتمسفر خود را مانند دم دنباله‌دارها بر اثر تابش ستاره‌ای از دست می‌دهند.[۱۲۳][۱۲۴] در این دسته از سیارات ممکن است آنقدر اختلاف دما بین سمت روز و سمت شب خود داشته باشند که بادهای سوپرسونیک ایجاد کنند،[۱۲۵] اما اختلاف دمای سمت روز و شب اچ‌دی ۱۸۹۷۳۳ بی، کم است و نشان میدهد که اتمسفر به روش موثری انرژی را در سیاره توزیع مجدد می‌نماید.[۱۲۲]
مگنتوسفر
نوشتار اصلی: مگنتوسفر
شماتیکی از مگنتوسفر زمین
یکی از ویژگی‌های بسیار پراهمیت سیاره‌ها گشتاورهای مغناطیسی ذاتی آنهاست که باعث پیدایش مگنتوسفر می‌شود. وجود یک میدان مغناطیسی نشان‌دهنده آن است که سیاره هنوز از نظر ژئولوژیکی زنده است. به عبارت دیگر، سیارات مغناطیسی جریانی از مواد رسانای الکتریکی در درون خود دارند که میدان مغناطیسی آنها را بوجود می‌آورد. این میدان‌ها تاثیر زیادی روی برهم‌کنش میان سیاره و بادهای خورشیدی می‌گذارند. یک سیاره مغناطیسی حفره‌ای در باد خورشیدی در اطراف خود ایجاد می‌کند که مگنتوسفر نامیده می‌شود و باد خورشیدی نمی‌تواند به آن نفوذ کند. مگنتوسفر ممکن است از خود سیاره بسیار بزرگتر باشد. در مقابل، سیارات غیرمغناطیسی تنها مگنتوسفرهای کوچکی دارند که از برهم‌کنش یونوسفر با باد خورشیدی القا می‌شود و نمی‌تواند عملا سیاره را محافظت کند.[۱۲۶]
از هشت سیاره منظومه شمسی تنها ناهید و بهرام میدان مغناطیسی ندارند.[۱۲۶] علاوه بر این ماه مشتری، گانمید نیز دارای میدان مغناطیسی است. از میان سیارات مغناطیسی میدان مغناطیسی تیر از همه کوچکتر است و به زحمت قادر به دفع بادهای خورشیدی خواهد بود. میدان مغناطیسی گانمید چندیدن برابر بزرگتر است و مشتری قوی‌ترین میدان مغناطیسی را در منظومه شمسی دارد (به حدی قوی است که جان فضانوردان آتی که به ماموریت‌های انسانی روی قمرهایش می‌روند را به خطر می‌اندازد). قدرت مغناطیسی سایر غولهای گازی کم و بیش مانند زمین است، اما گشتاورهای مغناطیسی آنها کاملا بزرگتر است. میدان‌های مغناطیسی اورانوس و نپتون اندکی از محور چرخش آنهامنحرف شده و از مرکز آنها خارج شده‌است.[۱۲۶]
در سال ۲۰۰۴، تیمی از اخترشناسان در هاوایی یک سیاره فراخورشیدی در اطراف اچ‌دی ۱۷۹۹۴۹ مشاهده نمودند که به نظر می‌رسید لکهٔ روی سطح ستاره‌اش ایجاد نموده است. تیم این فرضیه را مطرح نمود که مگنتوسفر سیاره انرژی را به سطح ستاره منتقل می‌نمود و دمای داغ ۷۷۶۰ درجه‌ای آن را ۴۰۰ درجه افزایش داده‌است.[۱۲۷]
ویژگی‌های ثانویه
نوشتارهای اصلی: قمر و حلقه سیارهای
حلقه‌های کیوان
چندین سیاره و سیاره کوتوله در منظومه شمسی (مانند نپتون و پلوتون) تناوب‌های مداری‌شان در رزونانس با یکدیگر و یا با اجسام کوچکتر هستند. همه به جز تیر و ناهید قمرهای طبیعی دارند. زمین یکی دارد، بهرام دو قمر دارد و غولهای گازی چندین قمر رارند. بسیاری از قمرهای غولهای گازی ویژگیهایی شبیه به سیاره‌های سنگی و سیارات کوتوله دارند و برخی از آنها برای امکان حیات احتمالی (بویژه اروپا) مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.[۱۲۸][۱۲۹][۱۳۰]
چهار غول گازی همچنین چهار حلقه سیارهای با اندازه و پیچیدگی‌های مختلف به دورشان می‌گردد، این حلقه‌ها بیشتر از غبار و مواد ذره‌ای تشکیل شده‌اند اما ممکن است حاوی ماهکهای ریزی باشند که گرانششان ساختار آنها را شکل میدهد و نگاه می‌دارد. اگرچه منشا حلقه‌های سیارهای به درستی شناخته‌شده نیست اما گمان می‌رود که نتیجه قمرهای طبیعی باشند که زیر حد روش (Roche Limit) سیاره‌شان قرار می‌گیرند و توسط نیروی کشندی از هم گسیخته می‌شوند.[۱۳۱][۱۳۲]
هیچ ویژگی ثانویه‌ای در مورد سیارات فراخورشیدی مشاهده نشده‌است. هرچند که کوتوله نیمه‌قهوه‌ای چا ۱۱۰۹۱۳-۷۷۳۴۴۴ که به عنوان سیاره سرگردان توصیف شده‌است، به نظر می‌رسد که در یک قرص پیش سیارهای به دور آن می‌گردد.