Planety Sluneční soustavy

"Když jsme objevili plamen, seděl jsem u ohně a díval se na hvězdy. Napadlo mě: hvězdy jsou táborové ohně, které v noci zapalují jiní lovci. Ale některé hvězdy se pohybují. Je jich jenom pět. Když je mnoho měsíců pozorujete, pohybují se pomalu mezi hvězdami. Pokud je představa o táborovém ohni správná, pak tyto hvězdy musí být kmeny kočujících lovců, které s sebou vezou velké ohně."

Carl Sagan - Cosmos, 171-172 (1983, překlad Josef Solař 1996, upraveno 2020)

Možná právě takto si naši předkové vykládali pohled na hvězdnou oblohu, po kterých se pohybuje pětice 'bludných hvězd'. Je to pět pouhým okem snadno pozorovatelných planet Sluneční soustavy, které se po obloze pohybují skutečně jako kočovníci. Vnitřní planety, Venuše a Merkur, jsou nejsnáze pozorovatelné v době po západu nebo před východem Slunce. Obíhají blíže Slunci než Země, proto se zdají být svázány se Sluncem. To vnější planety jako je Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun můžeme běžně pozorovat i o půlnoci, putují takřka po stejné cestě, po které se pohybuje Slunce. Je nazývána ekliptika a v podstatě se jedná o průmět roviny Sluneční soustavy na naši oblohu. Blízko ekliptice cestuje také náš Měsíc. 

Vnější planety se však v rámci roku nepohybují po hvězdném pozadí jednoduše od východu na západ. Někdy se vrací v podivných smyčkách, jen aby znovu putovaly obvyklým směrem. Tento retrográdní pohyb zaznamenáme až tehdy, když si budeme dělat pečlivé záznamy o poloze planety mezi hvězdami každou noc v průběhu několika měsíců. Retrográdní pohyb je důvodem, proč byly dráhy planet na středověkých modelech Sluneční soustavy vysvětlovány malými kružnicemi (epicykly) pohybujícími se po velkých kružnicích (diferentech). Správný tvar dráhy planet je mnohem jednodušší, ale rozlousknul jej až Johannes Kepler v 17. století. Ten také formuloval tři zákony o pohybech planet.

Keplerovy zákony

1. Planety se pohybují okolo Slunce po eliptických drahách, které nejsou příliš odlišné od kružnic, a v jejichž společném ohnisku se nachází Slunce (oběžné dráhy můžeme zjednodušeně považovat za kruhové).
2. Plochy opsané průvodičem planety (spojnicí planety a Slunce) za stejnou časovou jednotku jsou stejné (planety se v různých bodech dráhy pohybují různou rychlostí).
3. Poměry druhých mocnin oběžných dob planet se rovnají poměrům třetích mocnin jejich velkých poloos (mezi oběžnými dobami a vzdálenostmi planet od Slunce jsou jednoduché vztahy).

Z těchto zákonů vyplývá, že planety se pohybují po eliptických drahách kolem Slunce a podivuhodné smyčky, které na obloze vykonávají, jsou způsobeny pohybem Země (a tedy pohybem pozorovatele), protože i Země je planeta a pohybuje se po elipse okolo Slunce. Smyčky vykonávají z našeho pohledu pouze vnější planety a vždy v době jejich největšího přiblížení k Zemi. Keplerovy zákony lze aplikovat nejen na planety, ale obecně na jakákoli tělesa pohybující se kolem podstatně hmotnějšího tělesa, tedy i na asteroidy, komety, měsíce planet nebo kosmické sondy. Třetí zákon lze v upravené podobě využít i na dvojhvězdy (hmotnost druhé hvězdy nelze zanedbat jako u drobných těles Sluneční soustavy).

Planety v dalekohledu

Planety se vyplatí pozorovat zejména v době jejich opozice se Sluncem. V takovou dobu se daná planeta nachází zhruba v přímce Slunce-Země-planeta a svírá se Zemí a Sluncem největší možný úhel, 180°. Jeví se největší a nejjasnější za celý rok. Planeta je v době opozice pozorovatelná celou noc, vychází již při západu slunce a zapadá při východu slunce. O půlnoci dosahuje své největší výšky nad obzorem (kulminuje), což je ideální doba k jejímu pozorování, protože obraz planety, který v dalekohledu vidíme, je silně ovlivňován atmosférou. Proto je výhodné, aby byla planeta co nejvýše nad obzorem. 

Planety v dalekohledech vidíme ne jen jako pouhé body, ale jaké drobné nebo i větší kotoučky. V případě Merkuru a Venuše můžeme zaznamenat změny jejich fáze (změny osvětlení Sluncem), avšak žádné další detaily nám tyto planety nepředvedou. V případě Marsu můžeme pozorovat i podrobnosti na povrchu planety jako jsou světlejší a tmavší oblasti nebo polární čepičky. V případě Jupitera můžeme snadno pozorovat detaily v atmosféře jako jsou atmosférické pásy a Velká rudá skvrna nebo i některé měsíce, které kolem Jupitera obíhají. Nejlépe pozorovatelné jsou galileovské měsíce, uvidíme je i v nejmenších dalekohledech. Dokonce je můžeme vyfotografovat i bez dalekohledu, stačí dobrý teleobjektiv. Dobře patrný je také Titan, největší měsíc Saturna, u kterého nás zaujmou především rozsáhlé a zářivé prstence. Tím ale výčet snadno pozorovatelných měsíců u okolních planet končí. Venuše ani Merkur měsíce nemají, měsíce Marsu jsou příliš malé a měsíce Uranu a Neptunu jsou příliš vzdálené. Planety Uran a Neptun jsou obvykle za hranicí pozorovatelnosti pouhým okem a ani lepší dalekohledy nám na ně nenabídnou uspokojivý pohled, uvidíme jen drobné namodralé kotoučky.