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太阳系

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太阳系
Planets2008 hant.jpg
太阳太阳系的行星
(距离未依照比例尺)
年龄 45.68 亿年
位置
系统质量 1.0014 太阳质量
最近的恒星
已知最近的 行星系 南门二系统  (4.37 ly)
行星系统
最外缘半长轴 ;已知的行星 (海王星) 30.10 AU  (45.03亿公里)
古柏断涯的距离 50 AU
数量
恒星 1  (太阳)
已知的行星
已知的矮行星
可能有数百颗[1]
目前国际天文学联合会认可的有5颗:
已知的天然卫星
470
已知的小行星 707,664  (as of 2016-03-07)[4]
已知的彗星 3,406  (as of 2016-03-07)[4]
确认是圆的卫星 19
相对银河中心的轨道
不变的-至-星系盘面 倾角 60.19°  (黄道)
至银河中心的距离 27,000 ± 1,000 ly
轨道速度 220 km/s
轨道周期 225–250 Myr
Star-related properties
光谱类型 G2V
冻结线 ≈5 AU[5]
日球层顶的距离 ≈120 AU
希尔球半径 ≈1–3 ly


太阳系[a]是被太阳引力系结在一起的系统,包括轨道直接或间接绕行它的天体[b]。当然,轨道直接绕着太阳的天体,最大的就是8颗行星[c],其余显然都是较小的天体,像是矮行星太阳系小天体小行星彗星。轨道间接绕着太阳的天体是卫星,其中有两颗比最小的行星水星还要大[d]

太阳系大约于46亿年前重力坍缩的巨大星际分子云内形成。系统中绝大多数的质量构成太阳,剩余的质量多数又形成木星。在内侧是4颗较小的行星,水星、金星地球火星,称为类地行星,主要的成分是岩石和金属。在外侧是4颗巨行星,本质上都比类地行星巨大。最大的两颗是木星和土星,是气态巨行星,主要的成分是;最外侧的两颗行星,天王星海王星,是冰巨星,由熔点相对比氢和氦高,称为的,像是水、甲烷等组成。所有的行星都以接近圆形的轨道,躺在几乎与所谓的黄道一致的平面上绕着太阳运转。

太阳系也包含较小的天体[e]位于火星和木轨道之间的主小行星带,构成天体的主要成分是像类地行星的岩石和金属。在海王星轨道之外,柯伊伯带离散盘的海王星外天体,主要的成分是冰。超越它们之外被发现的还有类塞德娜天体(sednoid)。在这些族群之内,至少有数打,甚至可能有数以万计足够大的天体,能靠自身的重力形成球体。[10],这些天体都可以归类为矮行星。已经被确认是矮行星的包括小行星带的谷神星,和海王星外天体的冥王星阋神星[e]除了这两个区域,各种其它小天体族群,包括彗星,还有半人马小行星行星际尘云,自由的在这些区域旅行。6颗行星、至少4颗矮行星,还有更多的小天体都有天然的卫星环绕着。[f]通常都依据月球被称为卫星。外太阳系的每颗行星都有由尘埃和其它小天体构成的行星环环绕着。

太阳风是向外流动的带电粒子流,在星际物质中创造出一个称为太阳圈的气泡状区域。日球层顶是太阳风的压力和星际物质的压力达到平衡的点,它延伸到离散盘的边缘。奥尔特云,被认为是长周期彗星的来源,可能也存在于这个距离上,并且延伸至比太阳圈远1000倍的距离。太阳系位于距离银河系中心26,000光年远的猎户臂

名词解释[编辑]

太阳系的行星和矮行星。图中仅大小按比例绘制,距离不依比例。

轨道环绕太阳的天体被分为三类:行星矮行星、和太阳系小天体

行星是环绕太阳且质量够大的天体。这类天体:

  1. 有足够的质量使本身的形状成为球体
  2. 有能力清空邻近轨道的小天体。

能成为行星的天体有8个:水星金星地球火星木星土星天王星海王星

在2006年8月24日,国际天文联合会重新定义行星这个名词,首次将冥王星排除在大行星外,并将冥王星谷神星阋神星组成新的分类:矮行星[11]。矮行星不需要将邻近轨道附近的小天体清除掉,其他可能成为矮行星的天体还有塞德娜厄耳枯斯、和创神星。从第一次发现的1930年直至2006年,冥王星被当成太阳系的第九颗行星。但是在20世纪末期和21世纪初,许多与冥王星大小相似的天体在太阳系内陆续被发现,特别是阋神星更明确的被指出比冥王星大。

环绕太阳运转的其他天体都属于太阳系小天体[6]

卫星(如月球之类的天体),由于不是环绕太阳而是环绕行星、矮行星或太阳系小天体,所以不属于太阳系小天体。

天文学家在太阳系内以天文单位(AU)来测量距离。1AU是地球到太阳的平均距离,大约是149,597,871公里(92,955,807英里)。冥王星与太阳的距离大约是39AU,木星则约是5.2AU。最常用在测量恒星距离的长度单位是光年,1光年大约相当于63,240天文单位。行星与太阳的距离以公转周期为周期变化著,最靠近太阳的位置称为近日点,距离最远的位置称为远日点

有时会将太阳系非正式地分成几个不同的区域:“内太阳系”,包括四颗类地行星和主要的小行星带;其余的是“外太阳系”,包含小行星带之外所有的天体[12]。其它的定义还有海王星以外的区域,而将四颗大型行星称为“中间带”[13]

发现和探测[编辑]

安德烈亚斯·塞拉里乌斯的插图:哥白尼体系,出自Harmonia Macrocosmica(1660年)。

数千年来,除了少数例外,没有人认识或了解太阳系的观念。大多数人直到中世纪晚期文艺复兴时代,仍然相信地球是静止在宇宙的中心,是绝然不同于神圣的或穿过天空中的物体。虽然希腊的哲学家阿里斯塔克斯曾经推测出对宇宙重新整理的日心说,尼古拉·哥白尼第一位开启用数学预测日心系统[14][15]。但到了17世纪,伽利略开普勒牛顿发展和对物理学的了解,使支配行星绕着太阳的物理定律,同样也支配着地球的想法,逐渐被认同。望远镜的发明,导致进一步的行星和卫星的发现。望远镜和无人太空船的应用,改进了地质现象的研究,像是坑穴、季节性的气象现象;以及对其它行星上的沙尘暴冰帽等的观察。

望远镜的观测[编辑]

艾萨克·牛顿的望远镜复制品

太阳系的第一次探测是由望远镜开启的,始于天文学家首度开始绘制这些因光度暗淡而肉眼看不见的天体之际。

伽利略是第一位发现太阳系天体细节的天文学家。他发现月球的火山口,太阳的表面有黑子,木星有4颗卫星环绕着[16]惠更斯追随着伽利略的发现,发现土星的卫星泰坦土星环的形状[17]。后继的乔凡尼·多美尼科·卡西尼发现了4颗土星的卫星,还有土星环的卡西尼缝、木星的大红斑[18]

爱德蒙·哈雷认识到在1705年出现的彗星,实际上是每隔75-76年就会重复出现的一颗彗星,现在称为哈雷彗星。这是除了行星之外的天体会围绕太阳公转的第一个证据[19]

1781年,威廉·赫歇耳在观察一颗它认为的新彗星时,戒慎恐惧的宣布在金牛座发现了彗星。事实上,它的轨道显示是一颗行星,天王星,这是第一颗被发现的行星[20]

1801年,朱塞普·皮亚齐发现谷神星,这是位于火星和木星轨道之间的一个小世界,而一开始他被当成一颗行星。然而,接踵而来的发现使在这个区域内的小天体多达数以万计,导致他们被重新归类为小行星[21]

到了1846年,天王星轨道的误差导致许多人怀疑是不是有另一颗大行星在远处对它施力。埃班·勒维耶的计算最终导致了海王星的发现[22]。在1859年,因为水星轨道的近日点有一些牛顿力学无法解释的微小运动(“水星近日点进动”),因而有人假设有一颗水内行星祝融星(中文常译为“火神星”)存在;但这一运动最终被证明可以用广义相对论来解释,但某些天文学家仍未放弃对“水内行星”的探寻。

为解释外行星轨道明显的偏差,帕西瓦尔·罗威尔认为在其外必然还有一颗行星存在,并称之为X行星。在他过世后,他的罗威尔天文台继续搜寻的工作,终于在1930年由汤博发现了冥王星。但是,冥王星是如此的小,实在不足以影响行星的轨道,因此它的发现纯属巧合。就像谷神星,他最初也被当作行星,但是在邻近的区域内发现了许多大小相近的天体,因此在2006年冥王星被国际天文学联合会重新分类为矮行星[22]

在1992年,夏威夷大学的天文学家大卫·朱维特麻省理工学院珍妮·刘发现1992 QB1,被证明是一个冰冷的、类似小行星带的新族群,也就是现在所知的柯伊伯带,冥王星和凯伦都被是其中的成员[23][24]

米高·布朗乍德·特鲁希略大卫·拉比诺维茨在2005年宣布发现的阋神星是比冥王星大的离散盘上天体,是在海王星之后绕行太阳的最大天体[25]

太空船的观测[编辑]

艺术家笔下的先驱者10号,它在1983年飞越冥王星的轨道,最后的讯息是在2003年传送回来的,当时的距离大约是82天文单位。这艘35岁高龄的太空船目前正以每小时27,000公里的速度远离太阳[26]

自从进入太空时代,许多的探测都是各国的太空机构所组织和执行的无人太空船探测任务。

太阳系内所有的行星都已经被由地球发射的太空船探访,进行了不同程度的各种研究。虽然都是无人的任务,人类还是能观看到所有行星表面近距离的照片,在有登陆艇的情况下,还进行了对土壤和大气的一些实验。

第一个进入太空的人造天体是前苏联在1957年发射的史泼尼克一号,成功的环绕地球一年之久。美国在1959年发射的探险家6号,是第一个从太空中送回影像的人造卫星。

第一个成功的飞越过太阳系内其他天体的是月球1号,在1959年飞越了月球。最初是打算撞击月球的,但却错过了目标成为第一个环绕太阳的人造物体。水手2号是第一个环绕其他行星的人造物体,在1962年绕行金星。第一颗成功环绕火星的是1964年的水手4号。直到1974年才有水手10号前往水星。

暗淡蓝点旅行者1号从60亿公里外拍摄的地球影像(圆圈中的点)。条状的光纹是来自太阳的衍射光芒(延伸到框架的左边)。

探测外行星的第一艘太空船是先驱者10号,在1973年飞越木星。在1979年,先驱者11号成为第一艘拜访土星的太空船。旅行者计划在1977年先后发射了两艘太空船进行外行星的大巡航,在1979年探访了木星,1980和1981年先后访视了土星。旅行者2号继续在1986年接近天王星和在1989年接近海王星。旅行者太空船已经远离海王星轨道外,在发现和研究终端震波日鞘日球层顶的路径上继续前进。依据NASA的资料,两艘旅行者太空船已经在距离太阳大约93天文单位处接触到终端震波[27][28]

还没有太空船曾经造访过柯伊伯带天体。而在2006年1月19日发射的新视野号将成为第一艘探测这个区域的人造太空船。这艘无人太空船预计在2015年飞越冥王星。如果这被证明是可行的,任务将会扩大以继续观察一些柯伊伯带的其他天体[29]

在1966年,月球成为除了地球之外第一个有人造卫星绕行的太阳系天体(月球10号),然后是火星在1971年(水手9号),金星在1975年(金星9号),木星在1995年(伽利略号,也在1991年首先飞掠过小Gaspra),爱神星在2000年(会合-舒梅克号),和土星在2004年(卡西尼号惠更斯号)。信使号太空船在2011年3月18日开始第一次绕行水星的轨道;同一时间,黎明号太空船将设定轨道在2011年环绕灶神星,并在2015年探索谷神星

第一个在太阳系其它天体登陆的计划是前苏联在1959年登陆月球的月球2号。从此以后,抵达越来越遥远的行星,在1966年计划登陆或撞击金星(金星3号),1971年到火星(火星3号),但直到1976年才有维京1号成功登陆火星,2001年登陆爱神星会合-舒梅克号),和2005年登陆土星的卫星泰坦惠更斯)。伽利略太空船也在1995年抛下一个探测器进入木星的大气层;由于木星没有固体的表面,这个探测器在下降的过程中被逐渐增高的温度和压力摧毁掉。

载人探测[编辑]

载人的探测目前仍被限制在邻近地球的环境内。第一个进入太空(以超过100公里的高度来定义)的人是前苏联的太空人尤里·加加林,于1961年4月12日搭乘东方一号升空。第一个在地球之外的天体上漫步的是美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗,它是在1969年7月21日的阿波罗11号任务中,于月球上完成的。美国的航天飞机是能够重复使用的太空船,前苏联也曾经开发航天飞机并已完成一次的无人航天飞机升空任务,苏联瓦解后,俄罗斯无力继续维护任其荒废。第一个空间站是前苏联的礼炮1号。在2004年,太空船1号成为在私人的基金资助下第一个进入次轨道的太空船。同年,美国总统乔治·沃克·布什宣布太空探测的远景规划:替换老旧的航天飞机、重返月球、甚至载人前往火星,但这计划在几年后遭到终止。

构造和成分[编辑]

太阳系的主要成分是太阳,它是一颗G2主序星,拥有太阳系99.86%的已知质量和引力的主宰者[30]。太阳系的4颗大天体,巨行星,占了剩余质量的99%,而木星和土星又合占了其中的90%以上。其余的太阳系天体(包括4颗类地行星矮行星卫星小行星彗星)一起,只占了不到总质量的0.002%[g]

环绕太阳运转的大天体都躺在地球轨道平面,称为黄道附近的平面。行星都非常靠近黄道,而彗星案柯伊伯带天体通常都有明显的倾斜角度[34][35]。所有的行星和大多数的太阳系其它天体都以相同的方向绕着太阳转动(从地球的北极鸟瞰是逆时针方向)[36],但也有逆向的,像是哈雷彗星

太阳系的图表区域的整体结构包括太阳、4颗相对较小的内行星,被大多数是岩石和金属的小行星带,和被主要是冰状天体的柯伊伯带包围的4颗巨行星。天文学家有时会非正式的将这些结构分成不同的区域。内太阳系包括4颗类地行星和小行星带,外太阳系是小行星带以外的区域,包括4颗巨行星[37]。自从柯伊伯带的发现,太阳系的外层部分又被认为有不同的区域,包括海王星外面的天体[38]

太阳系的8颗行星(依降幂排列大小)依序是木星土星天王星海王星地球金星火星、和水星

在太阳系的天体多数都有它们自己的次系统,环绕行星的天体称为卫星(其中有两颗比水星大),并且4颗巨行星都有由极小的微粒构成极薄的行星环一起围绕着。多数天然的大卫星是同步转动,永远以同一面朝向它的母体。

太阳系所有的行星都躺得非常靠近黄道。越接近太阳的,它们运行的速度越快内行星在左边,除了海王星,右图有除了海王星之外的所有行星)

开普勒定律描述天体公转太阳的轨道。根据开普勒定律,天体沿着各自的椭圆轨道公转太阳,而太阳位在其中的一个焦点上。越靠近太阳的天体(半长轴越短),因为受到较大的太阳引力,运行的轨道速度也就越快。在一个椭圆轨道上,天体与太阳的距离会随着公转的年(周期)不断的变化。它在轨道上最接近太阳的位置称为它的近日点,距离太阳最远的位置称为远日点。行星的轨道接近圆形,但许多彗星、小行星和柯伊伯带天体运行在极度椭圆的轨道。这些天体的位置可以使用数值模拟来预测。

虽然太阳主宰著太阳系的质量,但它只占有2%的角动量[39][40]。行星,以木星为主,以它们的质量占有其余绝大部分的角动量,还有距离太阳遥远的彗星,对角动量可能也有重大的贡献[39]

太阳,几乎囊括太阳系中所有的物质,大约98%是由氢和氦组成[41]木星土星,几乎拥有其余的全部质量,主要的组成成分也是氢和氦[42][43]。太阳系组成的其他成分,受到热和光压的影响,成梯度的存在太阳系,越靠近太阳的是熔点越高的元素,离太阳越远的距离,组成物质的熔点也越低[44]。挥发性物质能够在外太阳系凝聚的边界称为冻结线,大约在距离太阳5AU之处[5]

内太阳系的天体大多数的成分是岩石[45],高熔点的化合物,如硅酸盐、铁或镍,几乎都是在原行星云的条件下就凝聚成固体的物质[46]。木星和土星的主要成分是气体,具有极低的熔点和高蒸气压,像是,它们在星云阶段都是气体的状态[46]。冰,像是甲烷二氧化碳[45],熔点都在数百K[46],它们可以以冰、液体或气体存在太阳系不同的位置,而在星云阶段它们既可以是固体,也可以是气体状态[46]。巨行星的卫星和天王星与海王星(所谓的冰巨星)以及海王星轨道外众多的小天体,主要的成分是冰冷的物质[45][47];这些气体和冰统称为挥发物[48]

精确缩小太阳系天体大小和距离的太阳系模型。将太阳至海王星的距离缩小至一个足球场,太阳的直径大约是高尔夫球的三分之二,4颗类地行星的大小有如尖细的铅笔尖点出的小点大小,4颗巨行星的大小有如BB弹。(在右下角的插图显示,典型的有关距离的描述如何严重的被扭曲了好几个数量级。)

距离和尺度[编辑]

从地球到太阳的距离被定义为 1天文单位(150,000,000千米),也就是1单位。作为对比,太阳的半径是0.00470.0047 AU(700,000 km)。因此,太阳的体积只占地球轨道半径这个球体积的0.00001%(10−5 %),而地球的体积又大约只是太阳的百万分一(10−6)。木星,太阳系最大的行星,与太阳的距离是5.2天文单位(780,000,000千米),半径是71,000 km(0.00047 AU),而距离最远的行星,海王星与太阳的距离是30 AU(4.5×109 km)。

有少数的例外,距离太阳越远的行星或环带,轨道与轨道之间的距离,也就是从一个轨道到下一个轨道间的间隔,就越大。例如,金星到太阳的距离比水星远0.33AU,而土星到太阳的距离比木星远4.3AU,海王星又比天王星要远10.5AU。有些方程(例如提丢斯-波得定则)企图建立与确定这些轨道之间的关联性[49],但没有可以被接受的理论。在这一章节开头的影像显示了在不同尺度上的太阳系各种组成的轨道。

一些太阳系模型试图传达涉及人类关系的相对尺度。有些规模很小(可能是机械的 -称为太阳系仪)-而有些会扩展而跨越城市或区域[50]。尺度最大的模型,瑞典太阳系模型,使用位于斯德哥尔摩110米(361英尺)的爱立信球形体育馆作为太阳的替代物,接下来的规模是距离40公里(25英里)的阿兰达国际机场一个 7.5米(25英尺)的球;目前已知最远的天体塞德娜,是在912公里(567英里)远的一个10公分(4英寸)的小球[51][52]

如果,太阳至海王星的距离是100米的尺度,那么太阳只是一个直径大约3公分的小球(大约高尔夫球直径的三分之二),所有巨行星的尺度都将小于3毫米,而地球和其他类地行星的直径在这种规模下会比一只跳蚤(0.3毫米)还要小得多[53]

将大小和距离以不同尺度显示的太阳系模型。相对的距离未依比例呈现。
天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 天文单位 哈雷彗星 太阳 阋神星 鸟神星 妊神星 冥王星 谷神星 海王星 天王星 土星 木星 火星 地球 金星 水星 天文单位 天文单位 矮行星 矮行星 彗星 行星

太阳系中所选择的天体与太阳的距离。每个条形的左右边缘分别对应于天体近日点远日点,长条表示高的轨道离心率。太阳的半径约70万公里,木星(最大的行星)约7万公里,都太小,在这个图像上显示不出来。

形成和演化[编辑]

太阳系形成于45亿6,800万年前的大型分子云的引力坍塌区域中[h]。这个初始的元气可能有数光年大,并且诞生好几颗恒星[54]。由于是典型的分子云,其成分主要是氢与一些氦,还有前几代恒星融合的少量重元素。当这个区域将形成太阳系前,被称为前太阳星云[55],坍缩时因为角动量守恒,使它转动得越来越快。中心,集中了大部分的质量,成为比周围环绕的盘面越来越热的区域[54]。收缩的星云越转越快,它开始变得扁平,成为原行星盘,直径大约200AU[54],在中心是高温、高密度的原恒星[56][57]。行星经由盘中的吸积形成[58],在尘埃和气体的引力相互吸引下,逐渐凝聚形成越来越大的天体。在太阳系的早期可能有数以百计的原行星,但因合并或摧毁,留下行星、矮行星和残余物构成的小天体

艺术家概念下的早期太阳系。

大约在五千万年内,在原恒星中心的因为温度和压力都足够大,让它可以开始核聚变[59]。温度、反应速率、压力和密度增加,直到实现流体静力平衡:热压力等于重力的作用。在这个点上,太阳成为一颗主序[60]。在主序阶段,从开始到结束,将持续大约是100亿年的时间,相较于其他的阶段,包括预期的恒星残骸生命期,总共只有20亿年的时间[61]。来自太阳的太阳风创造出日球层,并将残余的气体和尘埃从原行星盘扫入星际空间,结束行星形成的过程。太阳越来越亮,主序星早期的亮度只有现在的70%[62]

从现在起太阳系将保持如今的面目,大约再经历50亿年,在太阳核心的氢才会完成转换成氦。这将标志着太阳的生命已经走到主序星的尽头。这时,太阳的核心会崩溃,而且输出的能量会比现在更大。太阳的外层将扩大到大约目前直径的260倍,成为一颗红巨星。由于表面积急遽的增加,太阳的表面温度会降低至比主序星低(最冷大约是2,600K)[61]。扩大的太阳预计会将水星和金星蒸发掉,并使地球不适合居住,而适居带将外移至火星轨道之外。最终,因为没有足够的热点燃核心的氦融合;在它燃烧氢的阶段会燃烧一小部分的氦。太阳没有足够的质量开始燃烧更重的元素,在核心的核聚变会退化。它的外层会离开并散逸致太空,留下非常致密的核心,成为白矮星,质量大约是原来的一半,但大小只有如地球般[63]。散逸出去的外层会形成所谓的行星状星云,将一些在成太阳内形成的物质返还 -但现在会富含较多的重元素,像是-成为星际物质。

太阳[编辑]

太阳行星大小的比较。

太阳是太阳系内的恒星,和系统中目前质量最大(332,900地球质量)的原件[64]。在核心产生足够高的温度和压力,以维持合成 核聚变反应,使它成为一颗主序[65]。这会释放出大量的能量,主要是辐射空间的电磁波,辐射的峰值在可见光的波段[66]

太阳是一颗G2型主序星。越热的主序星越明亮,太阳的温度介于炙手可热的恒星和最冷的恒星之间。比太阳更热和更亮的恒星很罕见,在银河系中85%的恒星都是比太阳暗淡且低温的红矮星[67][68]

太阳是第一族恒星;比第二族恒星拥有更高丰度比氦重的元素(在天文用语是金属[69]。比氢和氦重的元素是在恒星核心的核聚变过程中形成的,经由古老的恒星爆炸才释放进宇宙中。最老的恒星只有少量的金属,越晚诞生的恒星金属的含量就越多。这高金属量是太阳能发展出行星系统极为重要的关键,因为行星是由"金属"的吸积形成[70]

行星际物质[编辑]

太阳系绝大部分的区域都接近真空,已知的只有行星际物质。随着,太阳持续的辐射出带电粒子(等离子),也就是所谓的太阳风。这股粒子流以大约每小时150万公里的速度向外传播[71],创造出扩散至100AU范围的稀薄大气层,弥漫着行星际物质(参见 § 太阳圈[27]。太阳表面的活动,像是闪焰日冕大量抛射,扰动着太阳圈,创造太空天气和造成地磁风暴[72]。太阳圈内最大的结构是太阳圈电流片,是由太阳自转活动带动的磁场,在行星际物质间转动产生的螺旋[73][74]

地球磁场阻止地球大气层被太阳风剥夺[75]。金星和火星没有磁场,因此太阳风造成它们的大气层逐渐流失进入太空[76]日冕大量抛射和相似的事件,从太阳表面吹出大量的物质和磁场。这种磁场和物质与地球磁场的交互作用,使带电粒子像从过漏斗般地进入地球大气层,在靠近磁极的附近创造出可见的极光

太阳和行星的磁场(对于那些有它们的行星)屏蔽掉了部分从星际空间进入太阳系,被称为宇宙射线的高能粒子。在非常长时间的尺度,宇宙射线在星际物质的密度和太阳磁场的强度各不相同,所以宇宙射线渗入太阳系的普及程度也不进相同,有许多仍是未知的力量[77]

行星际物质中至少有两个圆盘状的区域像是宇宙尘的家。第一个在内太阳系,是形成黄道光黄道尘云。它可能是小行星带内的小行星受到行星引力扰动,造成小行星互相碰撞形成的[78]。第二个尘埃云从大约10AU延伸至40AU,并且可能是柯伊伯带内的类似碰撞形成的[79][80]

内太阳系[编辑]

内太阳系是包括类地行星小行星带的区域[81]。主要成分是硅酸盐和金属,相对而言是太阳系内较靠近太阳的区域,而整个区域的半径小于木星轨道和土星轨道之间的距离。这个区域也在冻结线,距离太阳略小于5AU(大约7亿公里)的范围内[82]

内行星[编辑]

内行星。从左至右依序为地球火星金星水星(大小合乎比例)。

4颗类地行星或内行星有致密的岩石成分,有少许或没有卫星,也没有环系统。它们很大程度上是由耐熔质的矿物,如硅酸盐组成地壳地幔;和金属,例如构成它们的核心。4颗行星中有3颗(金星、地球和火星)有大气层,会产生实质的天气变化;所有的行星表面都有撞击坑地质构造的特征,像是裂谷火山。不要将内行星内侧行星这两个名词混淆了,后者是指比地球更靠近太阳的行星(也就是水星和金星)。

水星[编辑]

水星是最靠近太阳(距离太阳0.4天文单位),也是太阳系内最小(0.055地球质量)的行星。水星没有天然卫星;仅知的地质特征,除了撞击坑外,只有浅裂的山脊或大概是在早期历史扩张与收缩期间产生的峭壁[83]。水星只有非常稀薄的大气层,它是由太阳风炸飞表面的原子形成的[84]。它有目前还没有完美解释,相对于薄薄的地幔而言是非常巨大的铁核。主流的假设是它的外层被巨大的撞击剥离;或著年轻太阳的能量抑制了它外壳的生长[85][86]

金星[编辑]

金星(0.7 天文单位)的体积与地球相似(0.815地球质量),没有天然的卫星。它和地球一样有厚厚的硅酸盐地幔包围着铁的核心,还有内部地质活动的证据。它有浓厚的大气层,但是非常干燥,而且密度比地球高90倍,其主要成分是二氧化碳,还有极少量的。它是颗炙热的行星,表面的温度超过400(752℉),很可能是大气层中有大量的温室气体造成的[87]。目前没有表面有地质活动的确切证据,但是金星没有磁场可以阻止实质大气层的流失,这暗示它有火山活动来补充[88]

地球[编辑]

地球(距离太阳1 AU)是质量和密度都最大的内行星,也是唯一已知有地质活动和生命存在的唯一地方[89]。它液体的水圈是类地行星中独一无二的,也是唯一有板块活动出现的星球。地球的大气层完全不同于其它的行星,被现存的生物改变成有21%自由氧气的大气层[90]。它有一颗天然卫星,月球,是太阳系类地行星拥有的唯一大卫星。

火星[编辑]

火星(距离太阳1.5AU)是比地球和金星小的内行星(0.107地球质量)。它的表面有几乎完全是二氧化碳的稀薄大气层,压力只有6.1毫巴(大约是地球大气压的0.6%)[91]。它的表面,充斥着大量的火山,像是奥林帕斯山,和裂谷,例如水手号谷,显示地质活动至少延续至200万年前[92]它表面呈现红色的颜色来自存在其土壤中氧化铁(铁銹)[93]。火星有两颗小的天然卫星(傅博斯戴摩斯),被认为是捕获到的小行星[94]

小行星带[编辑]

火星木星轨道之间的小行星带,小行星散布在其中,整体有如甜甜圈的形状。
      太阳
      特洛伊小行星
      行星轨道
      小行星带
      希尔达小行星
      近地天体 (selection)

除了最大的谷神星之外,所有的小行星都属于太阳系小天体[e],并且主要成分都是耐熔质的岩石和金属的矿物,与些许的冰[95][96]。它们的大小从几米到几百公里都有。小于一米的小行星通常称为流星体微流星体(榖粒的尺寸),只是依据大小的不同,是有点过于武断的定义。

小行星带分布在火星轨道和木星轨道间,距离太阳2.3AU至3.3AU的范围内。它被认为是受到木星的引力干扰而不能凝聚成型的失败行星,是太阳系形成时遗留下的物质[97]。小行星带包含成千上万,甚至数百万颗直径过一公里的小天体[98]。尽管这样,估计小行星带的总质量不会超过地球的千分之一[33]。小行星带是非常空旷的,太空船经常飞越这个区域,都未曾发生任何事件。

谷神星

谷神星[编辑]

谷神星(距离太阳2.77AU)是最大的小行星、原行星和矮行星[e]。它的直径仅略低于1,000公里,但质量够大,可以用其自身的重力将表面拉平成为球体。谷神星在1801年发现之后被当作行星,到1850年代因为观测发现有众多的小天体,才重新分类为小行星[99]。它在2006年被国际天文学联合会行星定义再归类为新创建的矮行星。
智神星

智神星[编辑]

智神星是第二大的小行星,仅次于谷神星,体积介于谷神星和灶神星之间的过渡性,但是其质量是值得注意的。若不计算外海王星天体,智神星是太阳系内仍未被直接观测(以望远镜或探测器)其表面的天体中最大的。它也有可能是太阳系内最大的不规则物体,即自身的重力不足以将天体聚成球形。另一个候选天体是外海王星天体2003 EL61。智神星体积虽然甚大,但作为小行星带中间的天体,它的轨道却相当倾斜,而且偏心率较大。
灶神星

灶神星[编辑]

灶神星(4 Vesta)是第四颗被人类发现的小行星,也是小行星带质量最高的天体之一,灶神星的直径约为483公里,质量估计达到所有小行星带天体的9%。同时,灶神星的表面比不少小行星光亮,成为唯一一颗可在地球上可以肉眼看到的小行星。

小行星群[编辑]

在小行星带的小行星依据其轨道特征可以分为小行星群小行星族小行星卫星是环绕较大的小行星公转的小行星。它们被称为卫星有时并不适当,因为它们有时与为主的伙伴几乎一样大。小行星带中也有彗星,称为主带彗星,它们可能是地球上的水的来源[100]
木星特洛伊是位置在木星的L4或L5(在行星轨道前方和后方的引力稳定地区)前导或尾随的小行星。"特洛伊"这个术语也用于其它位于其它行星或天体拉格朗日点上的小天体。
希尔达小行星是与木2:3轨道共振的小行星。那就是木星每绕太阳公转2圈,它们就绕会太阳公转3圈[101]
内太阳系也有近地小行星,它们是轨道会穿越过内行星轨道的小行星[102]。它们之中有一些是会威胁到地球安危的潜在威胁天体

外太阳系[编辑]

外太阳系区域是巨行星和它们的大卫星的家,半人马小行星和许多短周期彗星的轨道也在这一区。由于它们离太阳更远,外太阳系包含的固体物质比内太阳系含有更多的挥发性物质,像是水、氨和甲烷的比例都较高,而因为温度低,使得这些化合物都成为固态。

外行星[编辑]

由上而下:海王星天王星土星木星(蒙太奇的近似颜色和相对大小)。

外面的4颗行星,或是巨行星(过去常称为类木行星),它们囊括已知轨道环绕太阳天体的99%质量[g]。木星和土星合起来的质量超过地球的400倍,而且绝大部分是氢和氦;天王星和海王星的规模也远较地球大(每颗都超过20地球质量),而主要由冰组成。出于这个原因,有些天文学家建议它们应属于自己的别:"冰巨星"[103]。虽然只有土星环可以很容易地观测到,但所有这4颗巨行星都有地外行星superior planet)这个词是指地球外侧的行星,因此包括4颗外行星和火星。


木星[编辑]

木星(距离太阳5.2AU),质量是地球的318倍,是其它行星质量总和的2.5倍,其组成绝大部分是。木星内部丰沛的热能在大气层中创造出半永久性的特征,例如云带和大红斑。木星已知的卫星有67颗,4颗最大的,盖尼美德卡利斯多埃欧欧罗巴,显示出类似于类地行星的性质,像是火山和内热[104]盖尼美德是太阳系内最大的卫星,比金星还要大。

土星[编辑]

土星(距离太阳9.5 AU),最大的特征是宽阔环系统,有些与木星相似的性质,像是大气成分和磁气圈等。虽然土星的体积是木星的60%,但质量不到木星的三分之一,只是地球的95倍。土星是太阳系内唯一密度比水滴的行星[105]。土星环由小冰块和岩石颗粒组成;已知土星的卫星有62颗。其中两颗:泰坦恩克拉多斯显示有地质活动的迹象[106]。 泰坦是太阳系第二大的卫星,也比水星大,并且是太阳系内唯一有大气层的卫星。

天王星[编辑]

天王星(距离太阳19.2AU),质量是地球的14倍,是最轻的外行星。 它是颗独特的行星,侧躺在轨道上,对黄道转轴倾角超过九十度。相较于其他的巨行星,它的核心是最冷的,辐射到太空的热量很少[107]。天王星已知的卫星有27颗,最大的几颗卫星是泰坦妮亚奥伯龙乌姆柏里厄尔艾瑞尔米兰达

海王星[编辑]

海王星(距离太阳30.1 AU),虽然体积略小于天王星,但质量却较大(相当于17倍的地球质量),因而有较高的密度。它散发出较多的内热,但没有木星和土星的多[108]。已知的海王星卫星有14颗,最大的崔顿地质异常活跃,有冰火山液态氮[109]。海卫一是唯一有着逆行轨道的大卫星。有几颗小行星在轨道上伴随着,称为海王星特洛伊,与海王星有着1:1的轨道共振

半人马小行星[编辑]

半人马小行星是类似冰彗星的天体,轨道半长轴介于木星(大于5.5AU)和 海王星(小于30AU)之间。已知最大的半人马小行星是(10199 女凯龙星,直径约250公里[110]。第一颗被发现的半人马小行星是(2060) 凯龙,但因为在接近太阳时表现出彗星的特质,已经被重新分类为彗星(95P)[111]

彗星[编辑]

出现在1997年的海尔-波普彗星

彗星是太阳系小天体[e],通常只有几公里的直径,成分大部分是挥发性冰。它们的轨道有很高的离心率,近日点在内行星的区域内,而远日点远在冥王星轨道之外。当一颗彗星进入内太阳系,会导至它冰冷的表面升华电离,创造出彗发,和经常可以用肉眼看见,由气体和尘埃构成的长长彗尾。

短周期彗星是轨道周期短于200年的彗星,长周期彗星的轨道周期可以长达数千年。短周期彗星被认为起源于柯伊伯带,长周期彗星,像是海尔-波普彗星,被认为起源于奥尔特云。许多彗星群体,像是克鲁兹族彗星,是从单一母彗星的解体[112]。有些有着双曲线轨道的彗星,可能是来自太阳系外,但是很难精确的测量出它们的轨道[113]。挥发性物质被太阳热耗尽的老彗星通常会被归类为小行星[114]

海王星外的区域[编辑]

在海王星轨道之外,还存在着海王星外天体、甜甜圈形状的柯伊伯带、冥王星和一些其它的矮行星,和部分和柯伊伯带重叠,但向盘面倾斜到达更远处的离散盘天体。整个地区仍是大量未探索的空间。它似乎是压到性的全部由数以千计的小天体组成 --最大的直径不到地球的五分之一,且质量远小于月球,主要由冰和岩石组成。这个地区有时被描述为"太阳系第三区",包围着内太阳系和外太阳系[115]


柯伊伯带[编辑]

已知的柯伊伯带天体
      太阳
      木星特洛伊
      巨行星
      柯伊伯带
      离散盘
      海王星特洛伊
一些大型海王星外天体与地球的大小比较: 冥王星它的卫星阋神星鸟神星妊神星塞德娜2007 OR10创神星亡神星

柯伊伯带是由大量碎屑组成,类似于小行星带,但是组成物体的主要成分是冰[116]。它延伸在距离太阳30AU至50AU的空间之间,虽然估计其间包含直径数百米到数千米的矮行星,但主要还是由太阳系小天体组成。许多大的柯伊伯带天体,像是创神星伐罗那亡神星,当有近一步的资料后,可能会是矮行星。估计柯伊伯带有100,000颗直径大于50公里的小天体,但柯伊伯带的总质量只有地球的十分之一或甚至只有百分之一[32]。许多柯伊伯带天体都有多颗卫星[117],和大多数的轨道都在黄道平面之外[118]

柯伊伯带可以粗略的分成传统带共振带[116]。共振的是轨道周期和海王星的轨道周期偶简单的整数比(例如,海王星公转太阳三周,它公转两周;海王星公转两周,它公转一周)。其实海王星本身也是共振带中的一员;传统带的成员则是不与海王星共振,是散布在39.4至47.7天文单位范围内的天体[119]。传统的柯伊伯带天体以被发现的第一颗这种天体,(15760) 1992 QB1,被分类为QB1。它们都在基本的位置附近,并且离心率都较低[120]


冥王星和卡戎[编辑]

曾被视为第九大行星的冥王星
矮行星冥王星(与太阳的平均距离约39AU)是已知最大的柯伊伯带天体。当它在1930年被发现时,被认为是第9颗行星;在2006年通过了正式的行星定义改变了它的地位。冥王星的离心轨道平面相对于黄道倾斜17度,与太阳的距离从29.7AU(近日点,在海王星轨道内侧)到49.5AU(远日点)。冥王星的轨道和海王星有3:2的共振,意味着冥王星绕太阳二圈,海王星会绕太阳三圈。分享这种轨道的柯伊伯带天体被称为冥族小天体(plutino)[121]
卡戎,是冥王星最大的卫星。因为与冥王星轨道的共同质心在它们两者的表面之外,所以有时被描述为联星系统。除了卡戎之外,冥王星还有4颗卫星环绕着这个系统:尼克斯(Nix)、许德拉(Hydra)、科伯罗司(Kerberos)、斯堤克斯(Styx)。

鸟神星和妊神星[编辑]

鸟神星(与太阳平均距离45.79AU),虽然比冥王星小,但是已知最大的柯伊伯带传统天体(也就是不与海王星共振的柯伊伯带天体)。鸟神星是继冥王星之后最亮的柯伊伯带天体,它在2008年被评定为一颗矮行星[7]。它的轨道倾角比冥王星更大,达到29°[122]
妊神星(与太阳平均距离43.13AU)是颗轨道与鸟神星相似,但与海王星有7:12的轨道共振[123]。它的大小与鸟神星相似,并且有两颗天然卫星。3.9小时的快速自转,使它的形状是扁平的细长形。它在2008年被评定为矮行星,并获得命名[124]

离散盘[编辑]

阋神星和卫星阋卫一

离散盘,在黄道部分与柯伊伯带重叠,并进一步向外延伸,被认为是短周期彗星的来源。离散盘的天体被认为是在太阳系形成时,海王星早期向外迁移时受到引力影响,被喷出进入不稳定轨道。多数离散盘天体(SDOs)的近日点在柯伊伯带内,但远日点又远远超过(有些距离太阳 远达150AU)。离散盘天体的轨道对黄道面有着高度的倾斜,甚至于垂直黄道面。有些天文学家认为离散盘天体只是柯伊伯带的另一个区域,因此描述离散盘天体为"离散柯伊伯带天体"[125]。也有些天文学家将半人马小行星归类为向内离散柯伊伯带天体,而一并将离散盘天体归类为向外离散柯伊伯带天体[126]


阋神星[编辑]

阋神星(与太阳平均距离68AU)是目前已知最大的离散盘天体,并且是引发什么是行星争议的天体,因为它的质量比冥王星大25%[127],又与冥王星有相近的直径。它是已知矮行星中质量最大的。已知它有一颗卫星,迪丝诺美亚。如同冥王星,它的轨道有着高离心率,近日点距离太阳38.2AU(大约是冥王星至太阳的平均距离),远日点距离太阳97.6AU,对黄道的倾斜也很大。
矮行星与候选矮行星(直径大于800公里)[编辑]
天体 英文名 编号 半径
(公里)
质量
(1021千克)
平均轨道半径
(天文单位)
分类
柯伊伯带包括冥族小天体、
QB1天体、其它共振天体
谷神星 Ceres 1 475±2 0.94 2.77 小行星带
冥王星 Pluto 134340 1,185±10 13.05 39.26 冥族小天体
阋神星 Eris 136199 1,163±6 16.7 67.67 离散盘
鸟神星 Makemake 136472 715±7 3 45.79 QB1天体
妊神星 Haumea 136108 620±30[128] 4.01 43.13 其它共振天体
2007 OR10 225088 640±105[129] 2 67.21 离散盘
冥卫一 Charon Pluto I 604±2 1.52 39.26 冥族小天体卫星
创神星 Quaoar 50000 555±3 1.4 43.58 QB1天体
赛德娜 Sedna 90377 498±40[130] 0.8 518.57 离散盘或内奥尔特云
2002 MS4 307261 470±30 0.7 41.93 QB1天体离散盘
亡神星 Orcus 90482 460±10 0.64 39.17 冥族小天体
潫神星 Salacia 120347 430±20 0.45 42.19 QB1天体离散盘

最遥远的区域[编辑]

从太阳至最近的恒星:太阳系的距离是天文单位的对数指数。

太阳系和星际空间的分界点并不明确,因为在边界上有两股独立的力量:太阳风和太阳引力。太阳风影响的范围大约是太阳至冥王星距离的4倍,这是日鞘的位置,日球层的外侧边缘,也被认为是星际物质开始的位置[27]。太阳的希尔球,引力能有效主导的范围,被认为还要向外延伸1,000倍,抵达理论上的奥尔特云所在之处[131]


日球层[编辑]

气泡状的日球与它的各种过渡区在星际物质内移动。

日球是一个星风泡,是太空中由太阳主导的区域,它辐射出的太阳风是带电的电粒子流,速度大约每秒400公里,直到随着太阳风碰撞到星际物质才会停止。

与星际物质碰撞处会产生终端震波,迎风面的距离大约在80-100AU,顺风面则大约在200AU处[132]。在这儿的风速会急遽放缓、凝结,并变得更为动荡[132],形成被称为日鞘的巨大椭圆形结构。这种结构被认为外观和行为非常像彗星的彗尾,在迎风面可以向外延伸到40AU的距离,而在顺风面可以延伸数倍于此的距离;来自卡西尼号星际边界探测器的证据,建议是受到星际磁场的约束作用,因而被迫形成气泡的形状[133]

日球层的外边界,日球层顶,是太阳风终止的最后位置,并且是星际空间的起点[27]旅行者1号旅行者2号已经分别报告距离太阳在94AU和84AU之处进入日鞘[134][135],行海家1号报告是在2012年8月进入日鞘[136]

太阳圈外缘的形状和形式很可能受到与星际物质相互作用的流体动力学的影响,同时也受到在南端占优势的太阳磁场的影响;例如,它的形状在北半球比南半球多扩展了9个天文单位(大约15亿公里)[132]。超越日球层顶,大约在230AU,存在着弓形激波,它是太阳在银河系中穿越时留下的等离子[137]

缩小的太阳系:
  • 内太阳系和木星
  • 外太阳系和冥王星
  • 塞德娜的轨道(独立天体)
  • 奥尔特云的内层部分


由于资料的缺乏,对本地星际空间的条件缺乏了解,预期当NASA的旅行者太空船穿越日球层顶时,将传送回有关辐射和太阳风的宝贵资料[138]。由于日球层的遮蔽,能进入太阳系的宇宙线甚为稀少。一个NASA资助的团队已经着手开发将探测器送到日球层的"愿景任务"[139][140]

独立天体[编辑]

塞德娜(与太阳平均距离520 AU)是一颗巨大、淡红色的天体,有着庞大且高度椭圆的轨道,近日点约在76AU,而远日点在940AU,绕行太阳一圈须时11,400年。米高·布朗在2003年发现这个天体,断言它不是离散盘柯伊伯带的一部分,因为它的近日点离太阳太远了,不会受到海王星迁移的影响。他和其他的天文学家认为它是一个全新的族群,可以称为"远距独立天体"("distant detached objects",DDOs),包括近日点45AU,远日点415AU,公转周期为3,420年的2000 CR105[141]。布朗的团队认为这个族群是来自内奥尔特云,因为它可能也是经历了类似的过程,使它们远离了太阳[142]。虽然它的形状还没有测定,但塞德娜非常像一颗矮行星。第二颗确认的独立天体是在2012年发现的2012 VP113,它的近日点是81AU,但远日点只有塞德娜的一半,大约在400-500AU[143][144]

奥尔特云[编辑]

奥尔特云示意图:球形的外云与圆盘形的内云。

奥尔特云是假设的球体云,大约从距离太阳50,000AU(约1光年)并延展至100,000AU(1.87光年),拥有高达1兆的冰天体,被认为是所有长周期彗星的来源。它被认为是被外层行星的引力作用从内太阳系逐出的彗星组成的。奥尔特云的天体运动的得非常缓慢,并且可能由罕见的事件摄动,例如碰撞、经过的恒星或星系潮汐的引力效应,施加于银河系等方式[145][146]

疆界[编辑]

大部分的太阳系仍然是未知的领域。估计太阳的引力场可以超越周围恒星占主导地位的引力作用范围大约是2光年(125,000AU)。较低估的奥尔特云半径则不会超过50,000AU[147]。尽管已经在柯伊伯带和欧特于之间的空间范围内发现塞德娜,半径为数千AU的空间范围仍然是未经探测的区域;在水星和太阳之间的区域也仍然在研究中[148]。在太阳系未知的区域内还可能发现新的天体。

木前,已知最遥远的天体是威斯特彗星,远日点大约距离太阳70,000AU。当我们对奥尔特云更了解时,这可能会有所改变。

银河的范围[编辑]

Position of the Solar System within the Milky Way
太阳系在银河系内的位置,以黄色的箭头标示。


太阳系位于直径约100,000年光,包含2000亿颗恒星的棒旋星系,银河系内[149],太阳的位置在银河系外侧,称为猎户-天鹅臂局部之一的螺旋臂[150]。太阳距离银河中心约25,000至28,000光年[151],并且以大约220Km/s的速度在银河系中运动,大约2亿2500万年至2亿5000万年可以转银和一圈。这个转动周期称为太阳系的银河年[152]太阳向点,太阳通过星际空间的路径,目前是指向武仙座,靠近明亮的织女星的方向[153]。黄道平面与银河平面的交角大约是60°[i]

太阳在银河系中内的位置是地球生物进化史的一个因素。它的轨道接近圆形,并与邻近太阳的螺旋臂有着大致相同的速度[155][156],这给了地球生命很长一段稳定进化的时间因为。因为太阳几乎不会穿越螺旋臂,而螺旋臂聚集大量超新星、重力不稳定性和可能扰乱太阳系的辐射[155]。太阳系也在银河的周边地区,远离银河系中心拥挤的区域。在中心附近,来自邻近恒星的引力拖曳,可以扰动奥尔特云并发送许多彗星进入内太阳系,产生碰撞与危害地球上生命的潜在性灾难与影响;银河中心的强烈辐射也会干扰复杂生命的发展[155]。即使在当前太阳系所在的位置,一些科学家的推测,在最近的35,000年,最接近的超新星可能造成一些不利生命发展的因素,从恒星的核心驱散出来的放射性辐射、尘埃颗粒和较大的彗星状结构,可能被扔向太阳[157]


邻近地区[编辑]

Fluff 太阳系是在本地星际云或本地绒毛(Local Fluff)中,并且在G云的附近,但不确定太阳系是否嵌入本地星际云,或是在本地星际云和G云交互作用的区域内[158][159]。本地星际云是在较为疏松,称为本地泡内一个云气密度较高的区域。本地泡是星际物质中一个约300光年的沙漏型腔,其中充满了等离子,表明它是最近的一些超新星爆炸产物[160]

距太阳10光年的范围内,恒星的数量相对较少。最接近的是三合星的南门二系统,距离太阳大约4.2光年。南门二A和B是一对像太阳的紧密相关恒星,而小的红矮星比邻星在0.2光年的距离外环绕着这一对恒星。其它接近太阳的恒星依序是红矮星的巴纳德星(5.9光年)、沃夫359(7.8光年)、和拉兰德21185(8.3光年)。

天狼星是邻近太阳最大的恒星,质量大约是太阳2倍的明亮主序星,距离太阳8.6光年。他有一颗伴星,天狼星B,是一颗白矮星。最靠近太阳的棕矮星是距离6.6光年的卢曼16联星系,在10光年内的还有红矮星的联星系鲁坦726-8,和单独的罗斯 154 (9.7光年)[161]。最靠近太阳的类太阳恒星是距离11.9 年的鲸鱼座天仓五,质量大约是太阳的80%,但是光度只有60%[162]。最近证实距离太阳15光年的红矮星格利泽674系外行星,它有颗质量类似天王星但轨道周期仅有5天的行星[163]。已知最靠近太阳的自由漂浮的行星质量天体WISE 0855–0714[164],距离7光年远,质量小于10木星质量。

地球在可观测宇宙中的位置。(点击此处可看补充的影像)

研究太阳系[编辑]

对太阳系的长期研究,分化出了这样几门学科:

其他行星系[编辑]

虽然学者同意另外还有其他和太阳系相似的天体系统,但直到1992年才发现别的行星系。至今已发现几百个行星系,但是详细材料还是很少。这些行星系的发现是依靠多普勒效应,通过观测恒星光谱的周期性变化,分析恒星运动速度的变化情况,并据此推断是否有行星存在,并且可以计算行星的质量和轨道。应用这项技术只能发现木星级的大行星,像地球大小的行星就找不到了。

此外,关于类似太阳系的天体系统的研究的另一个目的是探索其他星球上是否也存在着生命

与其他行星系统的比较[编辑]

相较于其它的行星系统,太阳系缺乏比水星轨道更内侧的行星[165][166] 已知的太阳系也缺乏超级地球第九行星可能是已知太阳系外的超级地球)[165]。异于平常的是,太阳系只有小的岩石行星和大的气体行星;没有其它中间尺寸的行星典型 -既有岩石也有气体- 所以在地球和海王星(半径是地球的3.8倍)之间似乎没有空隙。此外,那些超级地球的轨道也都比水星更靠近母恒星[165]。这导致假设所有的行星系统开始时都是很靠近的行星,然后经由一系列的碰撞造成行星质量的压实,导致形成几颗大的行星,但是在太阳系的碰撞造成它们的毁损和弹射[167][168]

太阳系的行星轨道都接近圆形,与其它的系统相比,具有小的轨道离心率 [165]。虽然试图部分以径向速度解释检测方法上的偏差 和数目相当高的部分以长期作用来解释,但确切原因仍未确定[165][169]

太阳与八大行星数据表[编辑]

太阳与八大行星数据表(顺序以距离太阳由近而远排列)
。卫星数截至2012年7月,距离与轨道半径以1天文单位AU)为单位。
天体 赤道半径
。(km)
偏率
赤道重力
。地球=1
体积
。地球=1
质量
。地球=1
比重
轨道半径
。(AU)
轨道倾角
。(度)
赤道倾角
。(度)
公转周期
。(地球年)
自转周期
。(地球日)
已发现卫星数
太阳 696000 0. 28.01 1304000 333400 1.44 -- -- 7.25 约两亿两千六百万(绕银河系 25.38天(赤道)/37.01天(南北两极) --
水星 2440 0. 0.38 0.056 0.055 5.43 00.3871 7.005 ~0 87.97天 59天 0
金星 6052 0. 0.91 0.857 0.815 5.24 00.7233 3.395 177.4 225天 243天 0
地球 6378 0.0034 1.00 1.00 1.000 5.52 01.0000 0.000 23.44 365.24天 23小时56分钟 1
火星 3397 0.0052 0.38 0.151 0.107 3.93 01.5237 1.850 25.19 687天 24小时37分钟 2
木星 71492 0.0648 2.48 1321 317.832 1.33 05.2026 1.303 3.08 11.86年 9小时50分钟 67
土星 60268 0.1076 0.94 755 95.16 0.69 09.5549 2.489 26.7 29.46年 10小时39分钟 62
天王星 25559 0.023 0.89 63 14.54 1.27 19.2184 0.773 97.9 84.01年 17小时14分钟 27
海王星 24764 0.017 1.11 58 17.15 1.64 30.1104 1.770 27.8 164.82年 16小时06分钟 13
最左侧是太阳,向右依序为水星金星地球火星木星土星天王星海王星

太阳系天体总览[编辑]

太阳系天体轨道列表 大小列表 质量列表 发现列表
区域
按轨道顺序排列
内太阳系 外太阳系 海外天体(TNO) 最外围 备注
(半径/km)
类地行星 小行星带 气体巨行星 柯伊伯带 离散盘 奥尔特云
行星 水星11 金星7 地球6 火星8   木星2 土星3 天王星4 海王星5       半径2400~70000
清空轨道
矮行星 矮行星         谷神星33         冥王星17
鸟神星23
妊神星25
阋神星18   球形、未清空轨道
半径470~1300  
候选矮行星         智神星62
灶神星65
健神星87
        创神星30
2002MS434
亡神星35
潫神星36
······
2007OR1024
赛德娜32
······
部分星体较大
确认球形即可升格 
绕日
小天体
规则轨道     地球
特洛伊
火星
特洛伊
小行星带 特洛伊
小行星
    海王星
特洛伊
柯伊伯带     微小星体群体
流星雨为细碎微粒
不规则轨道   阿登型-阿波罗-阿莫尔型
(近地小行星)
  半人马小行星   离散盘 奥尔特云
达摩克型小行星 · 短周期彗星 长周期彗星
卫星 大于矮行星     月球14     木卫一13
木卫二15
木卫三9
木卫四12
土卫六10   海卫一16       半径1300~2700
两颗比水星大
尺寸与矮
行星相当
            土卫三31
土卫四29
土卫五20
土卫八22
天卫一28
天卫二27
天卫三19
天卫四21
  冥卫一26     球形
半径500~800
小于矮行星             土卫一97
土卫二70
天卫五79 海卫八88 妊卫一98
亡卫一99
阋卫一43   接近球形
半径200~260
小卫星     人造卫星 火卫 小行星卫星 其它木卫 其它土卫 其它天卫 其它海卫   微小星体群体
行星环     太空垃圾     木星环 土星环
丽亚环
天王星环 海王星环       细碎微粒
注:各大星体尾数为其尺寸排名,太阳1不在表中。
排序靠后的星体序号仅供参考,因为缺乏多数TNO准确数据,且形状古怪的天体的平均半径因算法各异而变动。
尺寸第1~36名半径大于400km,全部列出;排名37~99,列出了所有非TNO星体,排序截止2015.1最新数据


视觉摘要[编辑]

这一节是太阳系天体的影像,选择性的大小和影像品质,按照体积排序。一些被忽略掉,未包含在此处的天体,是因为没有高品质的影像,像阋神星就是个值得注意的例子。

Solar System
Sun in February (black version).jpg
Jupiter and its shrunken Great Red Spot (cropped).jpg
Saturn during Equinox (close-up).jpg
Uranus2 (cropped)-1.jpg
Neptune Full (cropped).jpg
Africa and Europe from a Million Miles Away (cropped).png Venus-real color.jpg
Sun
(star)
Jupiter
(planet)
Saturn
(planet)
Uranus
(planet)
Neptune
(planet)
Earth
(planet)
Venus
(planet)
Mars 23 aug 2003 hubble (cropped).jpg
Ganymede g1 true-edit1.jpg
Two Halves of Titan.png
Mercury in color - Prockter07-edit1.jpg
Callisto (cropped)-1.jpg
Io highest resolution true color.jpg
FullMoon2010 (cropped)-1.jpg
Mars
(planet)
Ganymede
(moon of Jupiter)
Titan
(moon of Saturn)
Mercury
(planet)
Callisto
(moon of Jupiter)
Io
(moon of Jupiter)
Moon
(moon of Earth)
Europa-moon.jpg
Triton Voyager 2.jpg
Nh-pluto-in-true-color 2x JPEG-edit.jpg
Titania (moon) color cropped.jpg
PIA07763 Rhea full globe5.jpg
Voyager 2 picture of Oberon.jpg
Iapetus as seen by the Cassini probe - 20071008 (cropped).jpg
Europa
(moon of Jupiter)
Triton
(moon of Neptune)
Pluto
(Kuiper belt object)
Titania
(moon of Uranus)
Rhea
(moon of Saturn)
Oberon
(moon of Uranus)
Iapetus
(moon of Saturn)
Charon in Color (HQ).jpg
PIA00040 Umbrielx2.47.jpg
Color Image of Ariel as seen from Voyager 2.jpg
Dione color south.jpg
PIA18317-SaturnMoon-Tethys-Cassini-20150411.jpg
PIA19562-Ceres-DwarfPlanet-Dawn-RC3-image19-20150506.jpg
Vesta full mosaic.jpg
Charon
(moon of Pluto)
Umbriel
(moon of Uranus)
Ariel
(moon of Uranus)
Dione
(moon of Saturn)
Tethys
(moon of Saturn)
Ceres
(belt asteroid)
Vesta
(belt asteroid)
PIA17202-SaturnMoon-Enceladus-ApproachingFlyby-20151028-cropped.jpg
Miranda.jpg
Proteus Voyager 2 cropped.jpg
Mimas PIA12568.jpg
Hyperion in natural colours.jpg
Phoebe cassini.jpg
PIA12714 Janus crop.jpg
Enceladus
(moon of Saturn)
Miranda
(moon of Uranus)
Proteus
(moon of Neptune)
Mimas
(moon of Saturn)
Hyperion
(moon of Saturn)
Phoebe
(moon of Saturn)
Janus
(moon of Saturn)
PIA09813 Epimetheus S. polar region.jpg
Rosetta triumphs at asteroid Lutetia.jpg
Prometheus 12-26-09a.jpg
Flying By Pandora.jpg
(253) mathilde crop.jpg
Leading hemisphere of Helene - 20110618.jpg
243 Ida large.jpg
Epimetheus
(moon of Saturn)
Lutetia
(belt asteroid)
Prometheus
(moon of Saturn)
Pandora
(moon of Saturn)
Mathilde
(belt asteroid)
Helene
(moon of Saturn)
Ida
(belt asteroid)
旅行者1号从60亿公里外看见的地球。
PIA00453-SolarSystem-VenusEarthJupiterSaturnUranusNeptune-Voyager1-19960913.jpg
金星地球("淡蓝小点")、木星土星天王星海王星(1996年9月13日)。

其他资料[编辑]

太阳系内众多包含固态表面,而其直径超过1公里的天体,它们的总表面积达17亿平方公里

某些占星术士和神秘主义者认为太阳其实是一个双星系统的主星,在遥远的地方存在着一个伴星,名为“涅米西斯”(Nemesis,有译作复仇女神)。该假设是用作解释地球出现生物大灭绝的一些规则性,认为其伴星会摄动系内奥尔特云中的小行星和彗星,使其改变轨道冲进太阳系,增加撞击地球的机会并出现定期生物灭绝[来源请求]

相关条目[编辑]

注解[编辑]

  1. ^ Capitalization of the name varies. The IAU, the authoritative body regarding astronomical nomenclature, specifies capitalizing the names of all individual astronomical objects, but uses mixed "Solar System" and "solar system" in their naming guidelines document. The name is commonly rendered in lower case ("solar system"), as, for example, in the Oxford English Dictionary and Merriam-Webster's 11th Collegiate Dictionary.
  2. ^ 卫星绕着太阳系的行星是后著的一个例子
  3. ^ 历史上,还有7颗天体曾经是行星,包括1930年发现,直到2006年才重分类的冥王星。参见从前的行星
  4. ^ 比水星大的两颗卫星是木星的卫星,甘尼美德,和土星的卫星泰坦。它们虽然都比水星大,但质量都不到水星的一半。
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 根据现行定义,环绕太阳的天体在动态和形体上分为三类:行星矮行星太阳系小天体
    行星是任何环绕太阳运行的天体,其质量产生的重力足以使它的形状成为(接近)球体,并且能清除掉邻近轨道的所有较小的天体。根据这个定义,太阳系有8颗行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。因为不能清除其他邻近的柯伊伯带天体,冥王星不能满足行星的定义。[6]取代的是,冥王星是矮行星。矮行星是环绕着太阳运行,有足够的质量产生种力,使形状接近球体,但不能清除邻近的小天体,也不是一颗卫星。[6]除了冥王星外,国际天文学联合会还确认了太阳系的另外4颗矮行星:谷神星、鸟神星、妊神星和阋神星。[7]。其它通常被视为矮行星的天体(但不是正式的)包括2007 OR10塞德娜Orcus、和Quaoar[8]。引用冥王星,在超过海王星区域的其它矮行星都被归类为"类冥矮行星"。[9]
    。剩余的环绕太阳的其它已知天体都是太阳系小天体[6]
  6. ^ 完整的8大行星和5颗矮行星的天然卫星参见太阳系自然卫星列表
  7. ^ 7.0 7.1 排除太阳、木星、和土星的太阳系质量,可以估计其它最大天体加在一起的总质量,使用粗略的计算估计奥尔特云(估计大约3地球质量)[31]、柯伊伯带(估计大约0.1地球质量)[32]、和小行星带(估计为0.0005地球质量)[33]。加上所有接近球体的质量,总共大约〜37地球质量,或是在轨道上绕太阳质量的8.1%。这还包括了天王星和海王星(〜31地球质量),建去的话只剩下〜6地球质量或是轨道物质总质量的1.3%。
  8. ^ 这个日期是基于最古老的陨石中间夹杂着杂质,是在456,820+20
    −40
    万年前形成的固体物质,被认为是星云坍缩时第一批形成的。
    A. Bouvier和M. Wadhwa说:"太阳系的年龄由最古老的陨石内的铅-铅杂质重新定义。"。自然地球科学,3, 637–641, 2010年doi:10.1038/NGEO941
  9. ^ 如果ψ是黄道北极和北银极的交角,则:
    ,
    此处27° 07′ 42.01″和12h 51m 26.282是北银极的赤纬和赤经[154]。反过来,66° 33′ 38.6″ and 18h 0m 00是黄道的北极点(两对的座标都是历元J2000),计算的结果是60.19°.

参考资料[编辑]

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书目[编辑]

  • 太阳系,《中国大百科全书·天文卷》

期刊[编辑]

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  • 吴光节,陈道汉,地外生命搜索和太阳系外的行星的发现,天文学报,2001,42(3),225-238
  • 陈道汉,太阳系空间探测,天文学进展,1999,17(2)178-184

外部链接[编辑]