行星定義

古代的行星定義：星座間穿行

對行星的認識可以追溯至歷史的早期，並且是多數文明的共識。行星這兩個漢字十分清晰地表明了行星的最主要的特徵：在二十八宿（中國文化中的黃道星座）中穿行，與之相對的恆星一詞，則是固定在二十八宿和三垣中恆定不動的。中國古代的行星包括七顆，分別是太陽和太陰（月球），以及金木水火土五行星，因此早期的行星也被稱為七曜，曜表明它們的另一個特點——極為明亮，全天成千上萬顆星體中，七顆行星亮度排行分別為第1,2,3,4,5,6,9。七曜和五行（金木水火土五顆行星）兩種行星說法中，五行的記載更久遠，根據西漢《史記、曆書》記載「黃帝考定星曆，建立五行，起消息（通過觀天象，修正曆法，訂出正月起始）」。據此，中國的五行星如果由黃帝建立，將遠早於古希臘。
行星這個名詞的西方名稱可以追溯到古希臘。大多數希臘人相信地球是靜止不動的，而按照地心說地球位在宇宙的中心，而天空本身是圍繞著地球在運轉（一個例外是西蒙的阿里斯塔克斯，它最早提出了地動說的版本。）。希臘天文學家使用asteres planetai（ἀστέρες πλανῆται）、"漫遊之星" ，來描述那些年復一年在恆星之間徘迴的行星，以asteres aplaneis（ἀστέρες ἀπλανεῖς）對比於只是靜靜固定不動的恆星（fixed stars）。目前所謂的行星，有五顆是希臘人已經用肉眼看見的天體：水星、金星、火星、木星和土星。

五顆行星和七顆行星的爭議

與中國的五行與七曜並立相似，西方也存在七顆行星和五顆行星的爭議。希臘-羅馬的宇宙觀認為天上有七顆行星，將太陽和月球也算在其中（以現代占星學為例）；然而，關於這一點還有模糊不清之處，很多古代的天文學家會將太陽和月球與五顆星狀的行星區分開。19世紀的德國博物學家亞歷山大·馮·洪堡在他的著作《宇宙》就點出了這個觀點：
在宇宙中有七顆天體，通過不斷地改變與眾星的相對位置和彼此間的距離，自遠古以來就被與恆星區隔開來，不在遙遠天空不動的同心球體上。對所有在同心球體上保持不變的位置與距離的恆星展現其感性，其中的五顆－水星、金星、火星、木星和土星，有著恆星的外觀，"五顆徘迴的星體"－太陽和月球則呈現著盤狀和大小，它們對人類很重要，並且在神話系統中被和佔有不同的地位。
在提麥歐斯，大約是柏拉圖在西元前360年所寫的，提到：太陽、月球和其他五顆天體被稱為行星。他的學生亞里斯多德在他的在天上這本書中也做了相同的論述：太陽和月球的運動相較於一些行星是更少數的。哲學家歐多克麥斯大約在西元前350年有關天文的一套詩篇著作Phaenomena，提到詩人阿拉托斯描述：這五顆不同的球，它們混入星座之中，在黃道十二宮的每一側像車輪般的到處遊蕩著。
在天文學大成，托勒密在西元二世紀的著作就提出：太陽、月球和五顆行星。許癸努斯明確提到：希臘人稱為"Planeta"的，就是所謂的"漫遊之星"。馬庫斯·曼尼里烏斯，一位奧古斯都時代的拉丁作家，在他的詩Astronomica，被認為是現代占星學所本之著作說：現在第十層天分五個部分，它們在天上來來往往與照耀著，許多人都稱它們是"漫遊者"。
唯一發現提到七顆行星的是西塞羅在西元前53年左右寫的大西庇阿的夢想中歌頌：七個這樣的球含著行星，每個球中有一顆行星，它們都在天上運動著。在西元77年的自然史中提到：老普林尼指那七顆有著自己會的運動的我們稱之為行星，沒有其他的星星像它們那樣的遊盪。第5世紀的希臘詩人諾努斯，在他的史詩《狄奧尼西卡》（Dionysiaca）提到：我有歷史上的七片神諭，神諭中有七顆行星的名字。
中世紀和文藝復興時期的作家普遍接受七顆行星的想法。標準的中世紀天文學介紹，賽科諾伯斯克（Sacrobosco）的De Sphaera，將太陽和月球都視為行星；更先進的天體理論提出了"七顆行星理論"，雖然阿方索星表（Alfonsine Tables）說明如何去發現太陽、月球和其他行星的平均位置（motuses？）。在14世紀的詩人約翰··高爾在Confessio Amantis中的行星，技巧的連結到煉金術，他寫道："Of the planetes ben begonne/The gold is tilted to the Sonne/The Mone of Selver hath his part..."，表明太陽和月球是行星。即使拒絕地心說模型的尼古拉斯·哥白尼，對於太陽和月球是否是行星，其說法也是矛盾的。在他的天體運行論，哥白尼明確的區分了太陽、月球和行星，但是，在他給教皇保羅三世的題辭中卻是"太陽、月球的運動……和其他五顆行星"。

地球

最終，當哥白尼的日心說模型被接受而取代地心說，地球被與行星放在一起，而月球和太陽被重新歸類，人們對行星的觀念必須有所改革。作為科學史學家的湯姆士·庫恩在他的書《科學結構的革命》中指出：
哥白尼否定了太陽是傳統行星的標題……正在改變行星的意義，所以它將繼續使世界上所有的天體做有用的區別……所有的天體正被以不同的方式從它們以前都見過的方式……看著月球，轉換成哥白尼……說：我曾經看待月球是一顆行星，但是我錯了。'
哥白尼在」天體運行論」不當的說」地球是一顆行星，是一種運動上假設的議題。我們在後面的章節中看見地球，在長期和認真的研究下，我終於發現了其它行星的運動和地球的軌道……」伽利略也在關於兩大世界體系的對話中也聲明地球是一顆行星：地球，不小於月球或任何其它的行星，他是以圓形運動的自然天體中的成員之一。

現代的行星

在1781年，天文學家威廉·赫歇爾在天空中尋找難以捉摸的恆星視差，在金牛座發現了他所謂的彗星。不像恆星，但是在望遠鏡的高放大倍率下，這個天體看起來依然像是一個光點。赫歇爾並沒有想到這個奇怪的天體可能是一顆行星；自古以來人類對宇宙觀念的一部分就是地球之外只有五大行星。由於小行星尚未被發現，彗星是預期中在望遠鏡中找到，唯一會移動的天體。然而，不像是顆彗星，這個天體的軌道是接近圓形，並且在黃道平面內。在赫歇爾宣布他發現了彗星之前，他的同事，英國皇家天文學家內維爾·馬斯基林寫信給他說：「我不知道該怎樣稱呼它。他很想一顆以接近圓形軌道環繞太陽運動的行星，如果是彗星，應該有非常高離心率的橢圓軌道，但我也還沒有看見它有任何彗髮或彗尾。」若是彗星也太遠了，遠到無從分辨出來。最後，它被確認是第七顆行星，以土星的父親之名，命名為天王星。
觀察到天王星軌道受到不規則的引力誘導，導致1846年推導出海王星的軌道並發現了海王星。（後來發現是由於天王星質量的不確定，純粹是數學結構造成的）。起初估計冥王星的質量大約與地球相當，但逐漸退縮至僅有地球的五百分之一，因此它的引力不足以影響海王星的軌道。在1989年，航海家2號確定不規則肇因於高估了海王星的質量。

衛星

當白尼將地球放置在行星的位階時，它也將月球放置在繞地球轉的軌道上，率先確定月球是天然衛星的位階。當伽利略在1610年發現木星的伽利略衛星，它們強化了哥白尼的論點，因為如果其他的行星有衛星，地球然也能有衛星。但是，對這些天體是否是」行星」仍然有一些疑惑；伽利略稱它們為」四顆行星在不同時間和時間間隔隨同圍繞的恆星一起疾速經過木星的精采過程。同樣的，克里斯蒂安·惠更斯在1655年發現土星最大的衛星泰坦，它也使用了許多不同的語彙來描述它，包括"planeta"（行星）、"Stella "（恆星）、"Luna"（月亮），和現代用的"satellite（衛星）"。卡西尼在宣布他在1671年和1672年發現土星的衛星Iapetus和Rhea時，形容它們是環繞著土星的新行星。然而，當"Journal de Scavans"這本雜誌在1686年報導卡西尼發現兩顆新的土星衛星時，已經明確的稱它們是衛星。當威廉·赫歇爾於1787年宣布他發現兩顆軌道繞行天王星的天體時，他稱它們為衛星或次級行星。發現天然衛星的後續報導，都使用satellite這個專有名詞，例外的只有1868年的《史密斯的圖說天文學（Smith's Illustrated Astronomy）》使用次級行星來稱呼衛星。

小行星

被赫歇爾意外發現的天王星似乎確認了波德定律，一個關於行星軌道半徑分布的數學函數。雖然天文學家認為這只是無意中的巧合，但是天王星的位置與預測的數值非常接近。由於這個定律也預測在火星與木星之間有未被觀察到的天體，於是有些天文學家將注意力轉移至這個區域，希望能發現新的行星。終於，在1801年，天文學家朱塞普·皮亞齊發現一個嶄新的世界，穀神星被發現了，它正好位在預測的空間上。當時它被認為是一顆新的行星。
然後，在1802年，奧伯斯發現了智神星，這是與穀神星到太陽的距離幾乎相同的第二顆行星。但兩顆行星在同一個軌道上的想法有違數世紀來的行星概念，是不被認同的，連莎士比亞都曾經嘲諷（兩顆行星不會在同一個球殼上運動）這種想法。即便如此，在1804年，另一個世界，婚神星也在相似的軌道上被發現，1807年，奧伯斯又發現了第四顆相似的天體，灶神星。而往後的數十年中，更多的天體在這個區域內被發現，它們與太陽的距離也都幾乎一樣。
因此，天文學家赫歇爾建議將這四顆分出一類新的天體：小星（asteroids，意思是「類似星星」，因為這一類星體都很小，看起來像恆星而看不出像行星的盤面），不過當時多數的天文學家還是喜歡將他們稱為行星。由於區分星圖上未標示的未知星星是小行星，是很困難的，因此直到1845年已知的小行星還是只有這四顆。赫歇爾的提議並未被廣泛接受，在他過世的1828年，科學課本中仍然稱這些小天體為行星。隨著更精緻的星圖問世，卡爾·路德維希·亨克在1845年和1847年發現第五顆和第六顆小行星。迄1851年，小行星的數量已經增加為15顆，於是新的命名法應運而生，就是在名稱前面依照發現的先後次序加上序號，而在無意間已將他們歸入了新的類別。榖神星成為（1）穀神星、智神星成為（2）智神星，依此類推。到了1860年代，已知小行星的數量增加到百顆以上，歐洲和美國的天文台開始統稱它們為小行星。話雖如此，從最初的四顆開始，還是花了漫長的時間才確定了這樣的分類。到今天，小行星依然由官方認定是軌道環繞太陽運行的小天體，每一顆新發現的小行星都由國際天文學聯合會登錄在小行星目錄並賦予編號。

冥王星

穀神星從行星經過漫長的覆議路程才成為矮行星，但是反觀發現冥王星的故事，在1930年由克萊德·湯博發現後，不久就被評定為一顆行星。天王星和海王星被宣告為行星是基於它巨大的質量和接近黃道平面，且幾乎是圓形的軌道。但這些都不適用於冥王星，它是在氣體巨行星區域內，軌道不僅對黃道面有著很大的傾斜，還會進入海王星的內側，並且還是一顆微不足道的冰雪世界。在1978年，天文學家發現冥王星有一顆巨大的衛星，查隆，使他們能夠確認冥王星的質量。發現它的質量比預期的小很多，只有地球的衛星，月球質量的六分之一。然而，長久以來其距離的遙遠，卻是獨一無二的。然後，從1992年開始，天文學家開始在海王星軌道之外檢測到許多冰狀的小天體，其大小、成分和軌道特性，都與冥王星相似。天文學家的結論是發現了假設的古柏帶（有時會稱為埃奇沃斯-古柏帶），是短週期彗星－週期短於200年的彗星－來源的冰凍碎片帶。
冥王星的軌道在這個區域內，因此它的行星地位受到質疑。許多科學家得出結論，認為冥王星應該像一個世紀前的穀神星一樣，只是一顆小行星。加州理工學院的米高·E·布朗建議重新定義行星的同時，還應該為太陽系內所有在相似軌道上，質量大於冥王星的所有小天體建立新的分類，所有質量在此規模之下的才是小行星。在1999年，哈佛大學小行星中心的布萊恩·馬斯登建議賦予冥王星10,000號的小行星序號，同時仍然保留其為行星的官方分。期望冥王星「降級」引發公眾強烈的抗議，國際天文學聯合會回應並澄清當時還不是將冥王星降級，從行星名單中移除的時機。
其他幾顆大小接近冥王星的海王星外天體陸續被發現，像是（50000）Quaoar和（90377）塞德娜，繼續侵蝕冥王星是行星的論點，只是相較於其他的海王星外天體比較獨特。在2005年7月29日，布朗的團隊發現了一顆確認比冥王星更大的海王星外天體，後來被命名為（136199）鬩神星。
這顆天體的發現，隨即有許多討論是否是第十行星的言論。NASA甚至還一度刪除相關描述言論的電子報。然而，接受鬩神星是第十顆行星，無疑就是含蓄地承認冥王星是設置最小行星，隨心所欲的定義。許多天文學家聲稱行星的定義在科學上沒有甚麼重要性，願意認同冥王星在歷史上是行星的地位，而不溯及既往。

留下的爭論

儘管定義已經被正式的認可，有些問題還是未能解決。定義看似隨意撰寫和糾纏不清，並且許多「支持冥王星是行星」的擁護者，包括NASA前往冥王星的探測新視野號任務的主持人艾倫·史騰（Alan Stern），串連了一批天文學家提出修改定義的請願。他們的主要論點是：因為只有不到5%的天文學家投票支持新的定義，所以此一決定不足以代表全體天文學家的意見。而即使排除了此一爭議，定義之中仍然有含糊不清之處。

「清除鄰近區域」

「清除鄰近區域」（Clearing the neighbourhood）是指這顆星體是它的軌道裏最大的那顆星體，而這顆星體要有足夠的質量把它軌道裏的其他星體清除，這就好像在一片鋪平的鐵屑之中，用一塊磁鐵沿一直線掃過這片地帶。這塊磁鐵會沿路吸取更多的鐵屑而變得越來越大。我們太陽系中的巨大氣體行星就是這樣形成的：巨大的引力使它周圍的星體都紛紛撞到它的表面上。
但是部分科學家認為「清除鄰近區域」一詞本身的含意就不是相當明確，艾倫·史騰反對並認為不可能在行星和矮行星之間劃下一條明確的界線，因為不僅地球、火星、木星，即使海王星也未能完全清除在他們附近的碎片，在IAU的定義下沒有一個天體可以成為行星。他在新近出版的著作中，對此提出了抗辯，他寫道：「我們定義了überplanet，是一種像行星一樣環繞著恆星的天體，在動力學上的重要性是足以清除鄰近區域的微星體，……並且我們也定義了unterplanet，是不能如此做的天體...」在之後，還有一些短評：「我們的太陽系明顯的有8顆überplanets和為數眾多的unterplanets，其中最大的是冥王星和穀神星。」
在他的文章主題上，史蒂芬·索特給了一個定義，實際上，這是麥克・布朗以質量為主要依據的定義：
如果一個天體的質量百倍於軌道帶上剩餘的質量，他便是一顆行星。如果兩顆天體與恆星有相同的距離，或是為首的這顆與另一顆的軌道週期差異少於一個數量級，這兩顆天體就是共享一個軌道帶。換言之，如果兩個天體與恆星有相同的距離，各自在軌道的一個點上，這兩者的軌道是相似的，即使彗星也是，距離數倍於另一個天體，都能算是在相同的軌道帶上。
假設這樣的鄰近區域的定義最終被IAU接受了，他仍然不是明確的觀念（定義）。他未從構造和成因來定義行星，只是在位置（地點）上給了有效的定義。因此，在這個定義下，冥王星，甚至在單獨軌道上更小的天體，都可以稱為行星；而更大的，但靠近另一個天體，卻將被歸類為矮行星。

雙行星

目前的定義已經具體的將衛星從矮行星的分類中排除，沒有直接定義衛星這個項目。在原始企劃的草案中，對冥王星和他最大的衛星，凱倫，做了特例的處理，以質心是否在主體之內來區分。不僅要一個繞著另一個旋轉，還要彼此的軌道向旋轉中的短棒尖端一樣。因此最初的提案是將冥王星/凱倫分類為雙行星：兩者串聯在一起環繞太陽。然而，最後的方案很清楚的表示，無論是單獨或是合併，冥王星和凱倫只能當成矮行星，絕不是行星。 
另外，以質心是否在主體之內來判別雙星體仍然存在爭議。無論兩個星體質量相差如何之大，當相距足夠遠，兩者質心總會離開主星體表面。比如太陽-木星體系的質心並不在太陽內部，如果這個判別雙星體的方式具有一般性，就會出現一些荒謬的判斷。另一方面，對主星來說，如果質量相同，密度大將對它的主星地位不利，即有可能出現這種情況：某蓬鬆炙熱的氣體行星，在逐步降溫過程中，發生引力收縮，雙星系統的質心相對外移到該星體外部，它的衛星因此升格為伴星。
根據現在的定義，地球和月球，因為質心位於地球內，已經被排除在雙行星之外。但是她們可以考慮像這樣，自從月球繞著地球以來，他的軌道與地球繞太陽的軌道串聯起來一起繞者太陽運轉－俯視黃道，但月球從未真正的回到原位，所以本質上月球是以自己的軌道繞著太陽。 
事實上，任何一顆遠離母體行星足夠遠的衛星，繞行母行星的軌道速度是遠低於母行星繞行太陽的軌道速度。與行星足夠遠的距離取決於行星的質量和與太陽的距離，但與衛星的質量無關。如果行星與太陽之間的距離增加，或是行星的質量減少，那麼行星與衛星間所需要的距離就將增加。當然，這同樣的論點也適用在木星和卡利斯多或土星和埃皮杜斯（Iapetus），是否能成為雙行星。
同樣的，有許多衛星，即使沒有直接繞著太陽運轉，也經常會展現出與行星相同的特性。例如：木星的衛星加理美德和土星的衛星泰坦兩者的直徑都大到超越了水星的直徑，泰坦甚至還有真實的，比地球還要濃厚的大氣層；艾歐和崔頓有明顯和持續性的地質活動；加理美德有磁場。這些都是爭議的焦點，就像恆星繞著另一顆恆星時依然是恆星，因此有著行星的特徵，但繞著另一顆行星運轉，分享著相同軌道的天體，是否也應該被稱為行星。