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太陽系

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太陽系
Planets2008 hant.jpg
太陽太陽系的行星
(距離未依照比例尺)
年齡 45.68 億年
位置
系統質量 1.0014 太陽質量
最近的恆星
已知最近的 行星系 南門二系統  (4.37 ly)
行星系統
最外緣半長軸 ;已知的行星 (海王星) 30.10 AU  (45.03億公里)
古柏斷涯的距離 50 AU
數量
恆星 1  (太陽)
已知的行星
已知的矮行星
可能有數百顆[1]
目前國際天文學聯合會認可的有5顆:
已知的天然衛星
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]
確認是圓的衛星 19
相對銀河中心的軌道
不變的-至-星系盤面 傾角 60.19°  (黃道)
至銀河中心的距離 27,000 ± 1,000 ly
軌道速度 220 km/s
軌道週期 225–250 Myr
Star-related properties
光譜類型 G2V
凍結線 ≈5 AU[5]
日球層頂的距離 ≈120 AU
希爾球半徑 ≈1–3 ly

太陽系[a]是被太陽引力繫結在一起的系統,包括軌道直接或間接繞行它的天體[b]。當然,軌道直接繞著太陽的天體,最大的就是8顆行星[c],其餘顯然都是較小的天體,像是矮行星太陽系小天體小行星彗星。軌道間接繞著太陽的天體是衛星,其中有兩顆比最小的行星水星還要大[d]

太陽系大約於46億年前重力坍縮的巨大星際分子雲內形成。系統中絕大多數的質量構成太陽,剩餘的質量多數又形成木星。在內側是4顆較小的行星,水星、金星地球火星,稱為類地行星,主要的成分是岩石和金屬。在外側是4顆巨行星,本質上都比類地行星巨大。最大的兩顆是木星和土星,是氣態巨行星,主要的成分是;最外側的兩顆行星,天王星海王星,是冰巨星,由熔點相對比氫和氦高,稱為的,像是水、甲烷等組成。所有的行星都以接近圓形的軌道,躺在幾乎與所謂的黃道一致的平面上繞著太陽運轉。

太陽系也包含較小的天體[e]位於火星和木星軌道之間的主小行星帶,構成天體的主要成分是像類地行星的岩石和金屬。在海王星軌道之外,古柏帶離散盤的海王星外天體,主要的成分是冰。超越它們之外被發現的還有類塞德娜天體(sednoid)。在這些族群之內,至少有數打,甚至可能有數以萬計足夠大的天體,能靠自身的重力形成球體。[10],這些天體都可以歸類為矮行星。已經被確認是矮行星的包括小行星帶的穀神星,和海王星外天體的冥王星鬩神星[e]除了這兩個區域,各種其它小天體族群,包括彗星,還有半人馬小行星行星際塵雲,自由的在這些區域旅行。6顆行星、至少4顆矮行星,還有更多的小天體都有天然的衛星環繞著。[f]通常都依據月球被稱為衛星。外太陽系的每顆行星都有由塵埃和其它小天體構成的行星環環繞著。

太陽風是向外流動的帶電粒子流,在星際物質中創造出一個稱為太陽圈的氣泡狀區域。日球層頂是太陽風的壓力和星際物質的壓力達到平衡的點,它延伸到離散盤的邊緣。歐特雲,被認為是長週期彗星的來源,可能也存在於這個距離上,並且延伸至比太陽圈遠1000倍的距離。太陽系位於距離銀河系中心26,000光年遠的獵戶臂

名詞解釋[編輯]

太陽系的行星和矮行星。圖中僅大小按比例繪製,距離不依比例。

軌道環繞太陽的天體被分為三類:行星矮行星、和太陽系小天體

行星是環繞太陽且質量夠大的天體。這類天體:

  1. 有足夠的質量使本身的形狀成為球體
  2. 有能力清空鄰近軌道的小天體。

能成為行星的天體有8個: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,國際天文聯合會重新定義行星這個名詞,首次將冥王星排除在大行星外,並將冥王星穀神星鬩神星組成新的分類:矮行星[11]。矮行星不需要將鄰近軌道附近的小天體清除掉,其他可能成為矮行星的天體還有塞德娜厄耳枯斯、和創神星。從第一次發現的1930年直至2006年,冥王星被當成太陽系的第九顆行星。但是在20世紀末期和21世紀初,許多與冥王星大小相似的天體在太陽系內陸續被發現,特別是鬩神星更明確的被指出比冥王星大。

環繞太陽運轉的其他天體都屬於太陽系小天體[6]

衛星(如月球之類的天體),由於不是環繞太陽而是環繞行星、矮行星或太陽系小天體,所以不屬於太陽系小天體。

天文學家在太陽系內以天文單位(AU)來測量距離。1AU是地球到太陽的平均距離,大約是149,597,871公里(92,955,807英里)。冥王星與太陽的距離大約是39AU,木星則約是5.2AU。最常用在測量恆星距離的長度單位是光年,1光年大約相當於63,240天文單位。行星與太陽的距離以公轉週期為周期變化著,最靠近太陽的位置稱為近日點,距離最遠的位置稱為遠日點

有時會將太陽系非正式地分成幾個不同的區域:「內太陽系」,包括四顆類地行星和主要的小行星帶;其餘的是「外太陽系」,包含小行星帶之外所有的天體[12]。其它的定義還有海王星以外的區域,而將四顆大型行星稱為「中間帶」[13]

發現和探測[編輯]

安德烈亞斯·塞拉里烏斯的插圖:哥白尼體系,出自Harmonia Macrocosmica(1660年)。

數千年來,除了少數例外,沒有人認識或了解太陽系的觀念。大多數人直到中世紀晚期文藝復興時代,仍然相信地球是靜止在宇宙的中心,是絕然不同於神聖的或穿過天空中的物體。雖然希臘的哲學家阿里斯塔克斯曾經推測出對宇宙重新整理的日心說,尼古拉·哥白尼第一位開啟用數學預測日心系統[14][15]。但到了17世紀,伽利略克卜勒牛頓發展和對物理學的了解,使支配行星繞著太陽的物理定律,同樣也支配著地球的想法,逐漸被認同。望遠鏡的發明,導致進一步的行星和衛星的發現。望遠鏡和無人太空船的應用,改進了地質現象的研究,像是坑穴、季節性的氣象現象;以及對其它行星上的沙塵暴冰帽等的觀察。

望遠鏡的觀測[編輯]

艾薩克·牛頓的望遠鏡複製品

太陽系的第一次探測是由望遠鏡開啟的,始於天文學家首度開始繪製這些因光度暗淡而肉眼看不見的天體之際。

伽利略是第一位發現太陽系天體細節的天文學家。他發現月球的火山口,太陽的表面有黑子,木星有4顆衛星環繞著[16]惠更斯追隨著伽利略的發現,發現土星的衛星泰坦土星環的形狀[17]。後繼的喬凡尼·多美尼科·卡西尼發現了4顆土星的衛星,還有土星環的卡西尼縫、木星的大紅斑[18]

愛德蒙·哈雷認識到在1705年出現的彗星,實際上是每隔75-76年就會重複出現的一顆彗星,現在稱為哈雷彗星。這是除了行星之外的天體會圍繞太陽公轉的第一個證據[19]

1781年,威廉·赫歇耳在觀察一顆它認為的新彗星時,戒慎恐懼的宣布在金牛座發現了彗星。事實上,它的軌道顯示是一顆行星,天王星,這是第一顆被發現的行星[20]

1801年,朱塞普·皮亞齊發現穀神星,這是位於火星和木星軌道之間的一個小世界,而一開始他被當成一顆行星。然而,接踵而來的發現使在這個區域內的小天體多達數以萬計,導致他們被重新歸類為小行星[21]

到了1846年,天王星軌道的誤差導致許多人懷疑是不是有另一顆大行星在遠處對它施力。埃班·勒維耶的計算最終導致了海王星的發現[22]。在1859年,因為水星軌道的近日點有一些牛頓力學無法解釋的微小運動(「水星近日點進動」),因而有人假設有一顆水內行星祝融星(中文常譯為「火神星」)存在;但這一運動最終被證明可以用廣義相對論來解釋,但某些天文學家仍未放棄對「水內行星」的探尋。

為解釋外行星軌道明顯的偏差,帕西瓦爾·羅威爾認為在其外必然還有一顆行星存在,並稱之為X行星。在他過世後,他的羅威爾天文台繼續搜尋的工作,終於在1930年由湯博發現了冥王星。但是,冥王星是如此的小,實在不足以影響行星的軌道,因此它的發現純屬巧合。就像穀神星,他最初也被當作行星,但是在鄰近的區域內發現了許多大小相近的天體,因此在2006年冥王星被國際天文學聯合會重新分類為矮行星[22]

在1992年,夏威夷大學的天文學家大衛·朱維特麻省理工學院珍妮·劉發現1992 QB1,被證明是一個冰冷的、類似小行星帶的新族群,也就是現在所知的古柏帶,冥王星和凱倫都被是其中的成員[23][24]

米高·布朗乍德·特魯希略大衛·拉比諾維茨在2005年宣布發現的鬩神星是比冥王星大的離散盤上天體,是在海王星之後繞行太陽的最大天體[25]

太空船的觀測[編輯]

藝術家筆下的先鋒10號,它在1983年飛越冥王星的軌道,最後的訊息是在2003年傳送回來的,當時的距離大約是82天文單位。這艘35歲高齡的太空船目前正以每小時27,000公里的速度遠離太陽[26]

自從進入太空時代,許多的探測都是各國的太空機構所組織和執行的無人太空船探測任務。

太陽系內所有的行星都已經被由地球發射的太空船探訪,進行了不同程度的各種研究。雖然都是無人的任務,人類還是能觀看到所有行星表面近距離的照片,在有登陸艇的情況下,還進行了對土壤和大氣的一些實驗。

第一個進入太空的人造天體是前蘇聯在1957年發射的史潑尼克一號,成功的環繞地球一年之久。美國在1959年發射的探險家6號,是第一個從太空中送回影像的人造衛星。

第一個成功的飛越過太陽系內其他天體的是月球1號,在1959年飛越了月球。最初是打算撞擊月球的,但卻錯過了目標成為第一個環繞太陽的人造物體。水手2號是第一個環繞其他行星的人造物體,在1962年繞行金星。第一顆成功環繞火星的是1964年的水手4號。直到1974年才有水手10號前往水星。

暗淡藍點航海家1號從60億公里外拍攝的地球影像(圓圈中的點)。條狀的光紋是來自太陽的繞射光芒(延伸到框架的左邊)。

探測外行星的第一艘太空船是先鋒10號,在1973年飛越木星。在1979年,先鋒11號成為第一艘拜訪土星的太空船。航海家計畫在1977年先後發射了兩艘太空船進行外行星的大巡航,在1979年探訪了木星,1980和1981年先後訪視了土星。航海家2號繼續在1986年接近天王星和在1989年接近海王星。航海家太空船已經遠離海王星軌道外,在發現和研究終端震波日鞘日球層頂的路徑上繼續前進。依據NASA的資料,兩艘航海家太空船已經在距離太陽大約93天文單位處接觸到終端震波[27][28]

還沒有太空船曾經造訪過古柏帶天體。而在2006年1月19日發射的新視野號將成為第一艘探測這個區域的人造太空船。這艘無人太空船預計在2015年飛越冥王星。如果這被證明是可行的,任務將會擴大以繼續觀察一些古柏帶的其他天體[29]

在1966年,月球成為除了地球之外第一個有人造衛星繞行的太陽系天體(月球10號),然後是火星在1971年(水手9號),金星在1975年(金星9號),木星在1995年(伽利略號,也在1991年首先飛掠過小Gaspra),愛神星在2000年(會合-舒梅克號),和土星在2004年(卡西尼號惠更斯號)。信使號太空船在2011年3月18日開始第一次繞行水星的軌道;同一時間,黎明號太空船將設定軌道在2011年環繞灶神星,並在2015年探索穀神星

第一個在太陽系其它天體登陸的計畫是前蘇聯在1959年登陸月球的月球2號。從此以後,抵達越來越遙遠的行星,在1966年計畫登陸或撞擊金星(金星3號),1971年到火星(火星3號),但直到1976年才有維京1號成功登陸火星,2001年登陸愛神星會合-舒梅克號),和2005年登陸土星的衛星泰坦惠更斯)。伽利略太空船也在1995年拋下一個探測器進入木星的大氣層;由於木星沒有固體的表面,這個探測器在下降的過程中被逐漸增高的溫度和壓力摧毀掉。

載人探測[編輯]

載人的探測目前仍被限制在鄰近地球的環境內。第一個進入太空(以超過100公里的高度來定義)的人是前蘇聯的太空人尤里·加加林,於1961年4月12日搭乘東方一號升空。第一個在地球之外的天體上漫步的是美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗,它是在1969年7月21日的阿波羅11號任務中,於月球上完成的。美國的太空梭是能夠重覆使用的太空船,前蘇聯也曾經開發太空梭並已完成一次的無人太空梭升空任務,蘇聯瓦解後,俄羅斯無力繼續維護任其荒廢。第一個空間站是前蘇聯的禮炮1號。在2004年,太空船1號成為在私人的基金資助下第一個進入次軌道的太空船。同年,美國總統喬治·沃克·布希宣布太空探測的遠景規劃:替換老舊的太空梭、重返月球、甚至載人前往火星,但這計畫在幾年後遭到終止。

構造和成分[編輯]

太陽系的主要成分是太陽,它是一顆G2主序星,擁有太陽系99.86%的已知質量和引力的主宰者[30]。太陽系的4顆大天體,巨行星,佔了剩餘質量的99%,而木星和土星又合占了其中的90%以上。其餘的太陽系天體(包括4顆類地行星矮行星衛星小行星彗星)一起,只佔了不到總質量的0.002%[g]

環繞太陽運轉的大天體都躺在地球軌道平面,稱為黃道附近的平面。行星都非常靠近黃道,而彗星案古柏帶天體通常都有明顯的傾斜角度[34][35]。所有的行星和大多數的太陽系其它天體都以相同的方向繞著太陽轉動(從地球的北極鳥瞰是逆時針方向)[36],但也有逆向的,像是哈雷彗星

太陽系的圖表區域的整體結構包括太陽、4顆相對較小的內行星,被大多數是岩石和金屬的小行星帶,和被主要是冰狀天體的古柏帶包圍的4顆巨行星。天文學家有時會非正式的將這些結構分成不同的區域。內太陽系包括4顆類地行星和小行星帶,外太陽系是小行星帶以外的區域,包括4顆巨行星[37]。自從古柏帶的發現,太陽系的外層部分又被認為有不同的區域,包括海王星外面的天體[38]

太陽系的8顆行星(依降冪排列大小)依序是木星土星天王星海王星地球金星火星、和水星

在太陽系的天體多數都有它們自己的次系統,環繞行星的天體稱為衛星(其中有兩顆比水星大),並且4顆巨行星都有由極小的微粒構成極薄的行星環一起圍繞著。多數天然的大衛星是同步轉動,永遠以同一面朝向它的母體。

太陽系所有的行星都躺得非常靠近黃道。越接近太陽的,它們運行的速度越快內行星在左邊,除了海王星,右圖有除了海王星之外的所有行星)

克卜勒定律描述天體公轉太陽的軌道。根據克卜勒定律,天體沿著各自的橢圓軌道公轉太陽,而太陽位在其中的一個焦點上。越靠近太陽的天體(半長軸越短),因為受到較大的太陽引力,運行的軌道速度也就越快。在一個橢圓軌道上,天體與太陽的距離會隨著公轉的年(週期)不斷的變化。它在軌道上最接近太陽的位置稱為它的近日點,距離太陽最遠的位置稱為遠日點。行星的軌道接近圓形,但許多彗星、小行星和古柏帶天體運行在極度橢圓的軌道。這些天體的位置可以使用數值模擬來預測。

雖然太陽主宰著太陽系的質量,但它只佔有2%的角動量[39][40]。行星,以木星為主,以它們的質量佔有其餘絕大部分的角動量,還有距離太陽遙遠的彗星,對角動量可能也有重大的貢獻[39]

太陽,幾乎囊括太陽系中所有的物質,大約98%是由氫和氦組成[41]木星土星,幾乎擁有其餘的全部質量,主要的組成成分也是氫和氦[42][43]。太陽系組成的其他成分,受到熱和光壓的影響,成梯度的存在太陽系,越靠近太陽的是熔點越高的元素,離太陽越遠的距離,組成物質的熔點也越低[44]。揮發性物質能夠在外太陽系凝聚的邊界稱為凍結線,大約在距離太陽5AU之處[5]

內太陽系的天體大多數的成分是岩石[45],高熔點的化合物,如矽酸鹽、鐵或鎳,幾乎都是在原行星雲的條件下就凝聚成固體的物質[46]。木星和土星的主要成分是氣體,具有極低的熔點和高蒸氣壓,像是,它們在星雲階段都是氣體的狀態[46]。冰,像是甲烷二氧化碳[45],熔點都在數百K[46],它們可以以冰、液體或氣體存在太陽系不同的位置,而在星雲階段它們既可以是固體,也可以是氣體狀態[46]。巨行星的衛星和天王星與海王星(所謂的冰巨星)以及海王星軌道外眾多的小天體,主要的成分是冰冷的物質[45][47];這些氣體和冰統稱為揮發物[48]

精確縮小太陽系天體大小和距離的太陽系模型。將太陽至海王星的距離縮小至一個足球場,太陽的直徑大約是高爾夫球的三分之二,4顆類地行星的大小有如尖細的鉛筆尖點出的小點大小,4顆巨行星的大小有如BB彈。(在右下角的插圖顯示,典型的有關距離的描述如何嚴重的被扭曲了好幾個數量級。)

距離和尺度[編輯]

從地球到太陽的距離被定義為 1天文單位(150,000,000公里),也就是1單位。作為對比,太陽的半徑是0.00470.0047 AU(700,000 km)。因此,太陽的體積只佔地球軌道半徑這個球體積的0.00001%(10−5 %),而地球的體積又大約只是太陽的百萬分一(10−6)。木星,太陽系最大的行星,與太陽的距離是5.2天文單位(780,000,000公里),半徑是71,000 km(0.00047 AU),而距離最遠的行星,海王星與太陽的距離是30 AU(4.5×109 km)。

有少數的例外,距離太陽越遠的行星或環帶,軌道與軌道之間的距離,也就是從一個軌道到下一個軌道間的間隔,就越大。例如,金星到太陽的距離比水星遠0.33AU,而土星到太陽的距離比木星遠4.3AU,海王星又比天王星要遠10.5AU。有些方程(例如提丟斯-波得定則)企圖建立與確定這些軌道之間的關聯性[49],但沒有可以被接受的理論。在這一章節開頭的影像顯示了在不同尺度上的太陽系各種組成的軌道。

一些太陽系模型試圖傳達涉及人類關係的相對尺度。有些規模很小(可能是機械的 -稱為太陽系儀)-而有些會擴展而跨越城市或區域[50]。尺度最大的模型,瑞典太陽系模型,使用位於斯德哥爾摩110米(361英尺)的愛立信球形體育館作為太陽的替代物,接下來的規模是距離40公里(25英里)的阿蘭達國際機場一個 7.5米(25英尺)的球;目前已知最遠的天體塞德娜,是在912公里(567英里)遠的一個10公分(4英吋)的小球[51][52]

如果,太陽至海王星的距離是100米的尺度,那麼太陽只是一個直徑大約3公分的小球(大約高爾夫球直徑的三分之二),所有巨行星的尺度都將小於3毫米,而地球和其他類地行星的直徑在這種規模下會比一隻跳蚤(0.3毫米)還要小得多[53]

將大小和距離以不同尺度顯示的太陽系模型。相對的距離未依比例呈現。
天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 天文單位 哈雷彗星 太陽 鬩神星 鳥神星 妊神星 冥王星 穀神星 海王星 天王星 土星 木星 火星 地球 金星 水星 天文單位 天文單位 矮行星 矮行星 彗星 行星

太陽系中所選擇的天體與太陽的距離。每個條形的左右邊緣分別對應於天體近日點遠日點,長條表示高的軌道離心率。太陽的半徑約70萬公里,木星(最大的行星)約7萬公里,都太小,在這個圖像上顯示不出來。

形成和演化[編輯]

太陽系形成於45億6,800萬年前的大型分子雲的引力坍塌區域中[h]。這個初始的元氣可能有數光年大,並且誕生好幾顆恆星[54]。由於是典型的分子雲,其成分主要是氫與一些氦,還有前幾代恆星融合的少量重元素。當這個區域將形成太陽系前,被稱為前太陽星雲[55],坍縮時因為角動量守恆,使它轉動得越來越快。中心,集中了大部分的質量,成為比周圍環繞的盤面越來越熱的區域[54]。收縮的星雲越轉越快,它開始變得扁平,成為原行星盤,直徑大約200AU[54],在中心是高溫、高密度的原恆星[56][57]。行星經由盤中的吸積形成[58],在塵埃和氣體的引力相互吸引下,逐漸凝聚形成越來越大的天體。在太陽系的早期可能有數以百計的原行星,但因合併或摧毀,留下行星、矮行星和殘餘物構成的小天體

藝術家概念下的早期太陽系。

大約在五千萬年內,在原恆星中心的因為溫度和壓力都足夠大,讓它可以開始核融合[59]。溫度、反應速率、壓力和密度增加,直到實現流體靜力平衡:熱壓力等於重力的作用。在這個點上,太陽成為一顆主序[60]。在主序階段,從開始到結束,將持續大約是100億年的時間,相較於其他的階段,包括預期的恆星殘骸生命期,總共只有20億年的時間[61]。來自太陽的太陽風創造出日球層,並將殘餘的氣體和塵埃從原行星盤掃入星際空間,結束行星形成的過程。太陽越來越亮,主序星早期的亮度只有現在的70%[62]

從現在起太陽系將保持如今的面目,大約再經歷50億年,在太陽核心的氫才會完成轉換成氦。這將標誌著太陽的生命已經走到主序星的盡頭。這時,太陽的核心會崩潰,而且輸出的能量會比現在更大。太陽的外層將擴大到大約目前直徑的260倍,成為一顆紅巨星。由於表面積急遽的增加,太陽的表面溫度會降低至比主序星低(最冷大約是2,600K)[61]。擴大的太陽預計會將水星和金星蒸發掉,並使地球不適合居住,而適居帶將外移至火星軌道之外。最終,因為沒有足夠的熱點燃核心的氦融合;在它燃燒氫的階段會燃燒一小部分的氦。太陽沒有足夠的質量開始燃燒更重的元素,在核心的核融合會退化。它的外層會離開並散逸致太空,留下非常緻密的核心,成為白矮星,質量大約是原來的一半,但大小只有如地球般[63]。散逸出去的外層會形成所謂的行星狀星雲,將一些在成太陽內形成的物質返還 -但現在會富含較多的重元素,像是-成為星際物質。

太陽[編輯]

太陽行星大小的比較。

太陽是太陽系內的恆星,和系統中目前質量最大(332,900地球質量)的原件[64]。在核心產生足夠高的溫度和壓力,以維持合成 核融合反應,使它成為一顆主序[65]。這會釋放出大量的能量,主要是輻射空間的電磁波,輻射的峰值在可見光的波段[66]

太陽是一顆G2型主序星。越熱的主序星越明亮,太陽的溫度介於炙手可熱的恆星和最冷的恆星之間。比太陽更熱和更亮的恆星很罕見,在銀河系中85%的恆星都是比太陽暗淡且低溫的紅矮星[67][68]

太陽是第一族恆星;比第二族恆星擁有更高豐度比氦重的元素(在天文用語是金屬[69]。比氫和氦重的元素是在恆星核心的核融合過程中形成的,經由古老的恆星爆炸才釋放進宇宙中。最老的恆星只有少量的金屬,越晚誕生的恆星金屬的含量就越多。這高金屬量是太陽能發展出行星系統極為重要的關鍵,因為行星是由"金屬"的吸積形成[70]

行星際物質[編輯]

太陽系絕大部分的區域都接近真空,已知的只有行星際物質。隨著,太陽持續的輻射出帶電粒子(電漿),也就是所謂的太陽風。這股粒子流以大約每小時150萬公里的速度向外傳播[71],創造出擴散至100AU範圍的稀薄大氣層,瀰漫著行星際物質(參見 § 太陽圈[27]。太陽表面的活動,像是閃焰日冕大量拋射,擾動著太陽圈,創造太空天氣和造成地磁風暴[72]。太陽圈內最大的結構是太陽圈電流片,是由太陽自轉活動帶動的磁場,在行星際物質間轉動產生的螺旋[73][74]

地球磁場阻止地球大氣層被太陽風剝奪[75]。金星和火星沒有磁場,因此太陽風造成它們的大氣層逐漸流失進入太空[76]日冕大量拋射和相似的事件,從太陽表面吹出大量的物質和磁場。這種磁場和物質與地球磁場的交互作用,使帶電粒子像從過漏斗般地進入地球大氣層,在靠近磁極的附近創造出可見的極光

太陽和行星的磁場(對於那些有它們的行星)屏蔽掉了部分從星際空間進入太陽系,被稱為宇宙射線的高能粒子。在非常長時間的尺度,宇宙射線在星際物質的密度和太陽磁場的強度各不相同,所以宇宙射線滲入太陽系的普及程度也不進相同,有許多仍是未知的力量[77]

行星際物質中至少有兩個圓盤狀的區域像是宇宙塵的家。第一個在內太陽系,是形成黃道光黃道塵雲。它可能是小行星帶內的小行星受到行星引力擾動,造成小行星互相碰撞形成的[78]。第二個塵埃雲從大約10AU延伸至40AU,並且可能是古柏帶內的類似碰撞形成的[79][80]

內太陽系[編輯]

內太陽系是包括類地行星小行星帶的區域[81]。主要成分是矽酸鹽和金屬,相對而言是太陽系內較靠近太陽的區域,而整個區域的半徑小於木星軌道和土星軌道之間的距離。這個區域也在凍結線,距離太陽略小於5AU(大約7億公里)的範圍內[82]

內行星[編輯]

內行星。從左至右依序為地球火星金星水星(大小合乎比例)。

4顆類地行星或內行星有緻密的岩石成分,有少許或沒有衛星,也沒有環系統。它們很大程度上是由耐熔質的礦物,如矽酸鹽組成地殼地函;和金屬,例如構成它們的核心。4顆行星中有3顆(金星、地球和火星)有大氣層,會產生實質的天氣變化;所有的行星表面都有撞擊坑地質構造的特徵,像是裂谷火山。不要將內行星內側行星這兩個名詞混淆了,後者是指比地球更靠近太陽的行星(也就是水星和金星)。

水星[編輯]

水星是最靠近太陽(距離太陽0.4天文單位),也是太陽系內最小(0.055地球質量)的行星。水星沒有天然衛星;僅知的地質特徵,除了撞擊坑外,只有淺裂的山脊或大概是在早期歷史擴張與收縮期間產生的峭壁[83]。水星只有非常稀薄的大氣層,它是由太陽風炸飛表面的原子形成的[84]。它有目前還沒有完美解釋,相對於薄薄的地函而言是非常巨大的鐵核。主流的假設是它的外層被巨大的撞擊剝離;或著年輕太陽的能量抑制了它外殼的生長[85][86]

金星[編輯]

金星(0.7 天文單位)的體積與地球相似(0.815地球質量),沒有天然的衛星。它和地球一樣有厚厚的矽酸鹽地函包圍著鐵的核心,還有內部地質活動的證據。它有濃厚的大氣層,但是非常乾燥,而且密度比地球高90倍,其主要成份是二氧化碳,還有極少量的。它是顆炙熱的行星,表面的溫度超過400(752℉),很可能是大氣層中有大量的溫室氣體造成的[87]。目前沒有表面有地質活動的確切證據,但是金星沒有磁場可以阻止實質大氣層的流失,這暗示它有火山活動來補充[88]

地球[編輯]

地球(距離太陽1 AU)是質量和密度都最大的內行星,也是唯一已知有地質活動和生命存在的唯一地方[89]。它液體的水圈是類地行星中獨一無二的,也是唯一有板塊活動出現的星球。地球的大氣層完全不同於其它的行星,被現存的生物改變成有21%自由氧氣的大氣層[90]。它有一顆天然衛星,月球,是太陽系類地行星擁有的唯一大衛星。

火星[編輯]

火星(距離太陽1.5AU)是比地球和金星小的內行星(0.107地球質量)。它的表面有幾乎完全是二氧化碳的稀薄大氣層,壓力只有6.1毫巴(大約是地球大氣壓的0.6%)[91]。它的表面,充斥著大量的火山,像是奧林帕斯山,和裂谷,例如水手號谷,顯示地質活動至少延續至200萬年前[92]它表面呈現紅色的顏色來自存在其土壤中氧化鐵(鐵銹)[93]。火星有兩顆小的天然衛星(傅博斯戴摩斯),被認為是捕獲到的小行星[94]

小行星帶[編輯]

火星木星軌道之間的小行星帶,小行星散布在其中,整體有如甜甜圈的形狀。
      太陽
      特洛伊小行星
      行星軌道
      小行星帶
      希爾達小行星
      近地天體 (selection)

除了最大的穀神星之外,所有的小行星都屬於太陽系小天體[e],並且主要成分都是耐熔質的岩石和金屬的礦物,與些許的冰[95][96]。它們的大小從幾米到幾百公里都有。小於一米的小行星通常稱為流星體微流星體(榖粒的尺寸),只是依據大小的不同,是有點過於武斷的定義。

小行星帶分布在火星軌道和木星軌道間,距離太陽2.3AU至3.3AU的範圍內。它被認為是受到木星的引力干擾而不能凝聚成型的失敗行星,是太陽系形成時遺留下的物質[97]。小行星帶包含成千上萬,甚至數百萬顆直徑過一公里的小天體[98]。儘管這樣,估計小行星帶的總質量不會超過地球的千分之一[33]。小行星帶是非常空曠的,太空船經常飛越這個區域,都未曾發生任何事件。

穀神星

穀神星[編輯]

穀神星(距離太陽2.77AU)是最大的小行星、原行星和矮行星[e]。它的直徑僅略低於1,000公里,但質量夠大,可以用其自身的重力將表面拉平成為球體。穀神星在1801年發現之後被當作行星,到1850年代因為觀測發現有眾多的小天體,才重新分類為小行星[99]。它在2006年被國際天文學聯合會行星定義再歸類為新創建的矮行星。
智神星

智神星[編輯]

智神星是第二大的小行星,僅次於穀神星,體積介於穀神星和灶神星之間的過渡性,但是其質量是值得注意的。若不計算外海王星天體,智神星是太陽系內仍未被直接觀測(以望遠鏡或探測器)其表面的天體中最大的。它也有可能是太陽系內最大的不規則物體,即自身的重力不足以將天體聚成球形。另一個候選天體是外海王星天體2003 EL61。智神星體積雖然甚大,但作為小行星帶中間的天體,它的軌道卻相當傾斜,而且偏心率較大。
灶神星

灶神星[編輯]

灶神星(4 Vesta)是第四顆被人類發現的小行星,也是小行星帶質量最高的天體之一,灶神星的直徑約為483公里,質量估計達到所有小行星帶天體的9%。同時,灶神星的表面比不少小行星光亮,成為唯一一顆可在地球上可以肉眼看到的小行星。

小行星群[編輯]

在小行星帶的小行星依據其軌道特徵可以分為小行星群小行星族小行星衛星是環繞較大的小行星公轉的小行星。它們被稱為衛星有時並不適當,因為它們有時與為主的夥伴幾乎一樣大。小行星帶中也有彗星,稱為主帶彗星,它們可能是地球上的水的來源[100]
木星特洛伊是位置在木星的L4或L5(在行星軌道前方和後方的引力穩定地區)前導或尾隨的小行星。"特洛伊"這個術語也用於其它位於其它行星或天體拉格朗日點上的小天體。
希爾達小行星是與木2:3軌道共振的小行星。那就是木星每繞太陽公轉2圈,它們就繞會太陽公轉3圈[101]
內太陽系也有近地小行星,它們是軌道會穿越過內行星軌道的小行星[102]。它們之中有一些是會威脅到地球安危的潛在威脅天體

外太陽系[編輯]

外太陽系區域是巨行星和它們的大衛星的家,半人馬小行星和許多短週期彗星的軌道也在這一區。由於它們離太陽更遠,外太陽系包含的固體物質比內太陽系含有更多的揮發性物質,像是水、氨和甲烷的比例都較高,而因為溫度低,使得這些化合物都成為固態。

外行星[編輯]

由上而下:海王星天王星土星木星(蒙太奇的近似顏色和相對大小)。

外面的4顆行星,或是巨行星(過去常稱為類木行星),它們囊括已知軌道環繞太陽天體的99%質量[g]。木星和土星合起來的質量超過地球的400倍,而且絕大部分是氫和氦;天王星和海王星的規模也遠較地球大(每顆都超過20地球質量),而主要由冰組成。出於這個原因,有些天文學家建議它們應屬於自己的別:"冰巨星"[103]。雖然只有土星環可以很容易地觀測到,但所有這4顆巨行星都有地外行星superior planet)這個詞是指地球外側的行星,因此包括4顆外行星和火星。


木星[編輯]

木星(距離太陽5.2AU),質量是地球的318倍,是其它行星質量總和的2.5倍,其組成絕大部分是。木星內部豐沛的熱能在大氣層中創造出半永久性的特徵,例如雲帶和大紅斑。木星已知的衛星有67顆,4顆最大的,蓋尼美德卡利斯多埃歐歐羅巴,顯示出類似於類地行星的性質,像是火山和內熱[104]蓋尼美德是太陽系內最大的衛星,比水星還要大。

土星[編輯]

土星(距離太陽9.5 AU),最大的特徵是寬闊環系統,有些與木星相似的性質,像是大氣成分和磁氣圈等。雖然土星的體積是木星的60%,但質量不到木星的三分之一,只是地球的95倍。土星是太陽系內唯一密度比水低的行星[105]。土星環由小冰塊和岩石顆粒組成;已知土星的衛星有62顆。其中兩顆:泰坦恩克拉多斯顯示有地質活動的跡象[106]。 泰坦是太陽系第二大的衛星,也比水星大,並且是太陽系內唯一有大氣層的衛星。

天王星[編輯]

天王星(距離太陽19.2AU),質量是地球的14倍,是最輕的外行星。 它是顆獨特的行星,側躺在軌道上,對黃道轉軸傾角超過九十度。相較於其他的巨行星,它的核心是最冷的,輻射到太空的熱量很少[107]。天王星已知的衛星有27顆,最大的幾顆衛星是泰坦妮亞奧伯龍烏姆柏里厄爾艾瑞爾米蘭達

海王星[編輯]

海王星(距離太陽30.1 AU),雖然體積略小於天王星,但質量卻較大(相當於17倍的地球質量),因而有較高的密度。它散發出較多的內熱,但沒有木星和土星的多[108]。已知的海王星衛星有14顆,最大的崔頓地質異常活躍,有冰火山液態氮[109]。海衛一是唯一有著逆行軌道的大衛星。有幾顆小行星在軌道上伴隨著,稱為海王星特洛伊,與海王星有著1:1的軌道共振

半人馬小行星[編輯]

半人馬小行星是類似冰彗星的天體,軌道半長軸介於木星(大於5.5AU)和 海王星(小於30AU)之間。已知最大的半人馬小行星是(10199 女凱龍星,直徑約250公里[110]。第一顆被發現的半人馬小行星是(2060) 凱龍,但因為在接近太陽時表現出彗星的特質,已經被重新分類為彗星(95P)[111]

彗星[編輯]

出現在1997年的海爾-波普彗星

彗星是太陽系小天體[e],通常只有幾公里的直徑,成分大部分是揮發性冰。它們的軌道有很高的離心率,近日點在內行星的區域內,而遠日點遠在冥王星軌道之外。當一顆彗星進入內太陽系,會導至它冰冷的表面昇華電離,創造出彗髮,和經常可以用肉眼看見,由氣體和塵埃構成的長長彗尾。

短週期彗星是軌道週期短於200年的彗星,長週期彗星的軌道週期可以長達數千年。短週期彗星被認為起源於古柏帶,長週期彗星,像是海爾-波普彗星,被認為起源於歐特雲。許多彗星群體,像是克魯茲族彗星,是從單一母彗星的解體[112]。有些有著雙曲線軌道的彗星,可能是來自太陽系外,但是很難精確的測量出它們的軌道[113]。揮發性物質被太陽熱耗盡的老彗星通常會被歸類為小行星[114]

海王星外的區域[編輯]

在海王星軌道之外,還存在著海王星外天體、甜甜圈形狀的古柏帶、冥王星和一些其它的矮行星,和部分和古柏帶重疊,但向盤面傾斜到達更遠處的離散盤天體。整個地區仍是大量未探索的空間。它似乎是壓到性的全部由數以千計的小天體組成 --最大的直徑不到地球的五分之一,且質量遠小於月球,主要由冰和岩石組成。這個地區有時被描述為"太陽系第三區",包圍著內太陽系和外太陽系[115]


古柏帶[編輯]

已知的古柏帶天體
      太陽
      木星特洛伊
      巨行星
      古柏帶
      離散盤
      海王星特洛伊
一些大型海王星外天體與地球的大小比較: 冥王星它的衛星鬩神星鳥神星妊神星塞德娜2007 OR10創神星亡神星

古柏帶是由大量碎屑組成,類似於小行星帶,但是組成物體的主要成分是冰[116]。它延伸在距離太陽30AU至50AU的空間之間,雖然估計其間包含直徑數百米到數千米的矮行星,但主要還是由太陽系小天體組成。許多大的古柏帶天體,像是創神星伐羅那亡神星,當有近一步的資料後,可能會是矮行星。估計古柏帶有100,000顆直徑大於50公里的小天體,但古柏帶的總質量只有地球的十分之一或甚至只有百分之一[32]。許多古柏帶天體都有多顆衛星[117],和大多數的軌道都在黃道平面之外[118]

古柏帶可以粗略的分成傳統帶共振帶[116]。共振的是軌道週期和海王星的軌道週期偶簡單的整數比(例如,海王星公轉太陽三週,它公轉兩週;海王星公轉兩週,它公轉一週)。其實海王星本身也是共振帶中的一員;傳統帶的成員則是不與海王星共振,是散布在39.4至47.7天文單位範圍內的天體[119]。傳統的古柏帶天體以被發現的第一顆這種天體,(15760) 1992 QB1,被分類為QB1。它們都在基本的位置附近,並且離心率都較低[120]


冥王星和夏戎[編輯]

曾被視為第九大行星的冥王星
矮行星冥王星(與太陽的平均距離約39AU)是已知最大的古柏帶天體。當它在1930年被發現時,被認為是第9顆行星;在2006年通過了正式的行星定義改變了它的地位。冥王星的離心軌道平面相對於黃道傾斜17度,與太陽的距離從29.7AU(近日點,在海王星軌道內側)到49.5AU(遠日點)。冥王星的軌道和海王星有3:2的共振,意味著冥王星繞太陽二圈,海王星會繞太陽三圈。分享這種軌道的古柏帶天體被稱為冥族小天體(plutino)[121]
夏戎,是冥王星最大的衛星。因為與冥王星軌道的共同質心在它們兩者的表面之外,所以有時被描述為聯星系統。除了夏戎之外,冥王星還有4顆衛星環繞著這個系統:尼克斯(Nix)、許德拉(Hydra)、科伯羅司(Kerberos)、斯堤克斯(Styx)。

鳥神星和妊神星[編輯]

鳥神星(與太陽平均距離45.79AU),雖然比冥王星小,但是已知最大的古柏帶傳統天體(也就是不與海王星共振的古柏帶天體),並且有一顆天然衛星。鳥神星是繼冥王星之後最亮的古柏帶天體,它在2008年被評定為一顆矮行星[7]。它的軌道傾角比冥王星更大,達到29°[122]
妊神星(與太陽平均距離43.13AU)是顆軌道與鳥神星相似,但與海王星有7:12的軌道共振[123]。它的大小與鳥神星相似,並且有兩顆天然衛星。3.9小時的快速自轉,使它的形狀是扁平的細長形。它在2008年被評定為矮行星,並獲得命名[124]

離散盤[編輯]

鬩神星和衛星鬩衛一

離散盤,在黃道部分與古柏帶重疊,並進一步向外延伸,被認為是短週期彗星的來源。離散盤的天體被認為是在太陽系形成時,海王星早期向外遷移時受到引力影響,被噴出進入不穩定軌道。多數離散盤天體(SDOs)的近日點在古柏帶內,但遠日點又遠遠超過(有些距離太陽 遠達150AU)。離散盤天體的軌道對黃道面有著高度的傾斜,甚至於垂直黃道面。有些天文學家認為離散盤天體只是古柏帶的另一個區域,因此描述離散盤天體為"離散古柏帶天體"[125]。也有些天文學家將半人馬小行星歸類為向內離散古柏帶天體,而一併將離散盤天體歸類為向外離散古柏帶天體[126]


鬩神星[編輯]

鬩神星(與太陽平均距離68AU)是目前已知最大的離散盤天體,並且是引發甚麼是行星爭議的天體,因為它的質量比冥王星大25%[127],又與冥王星有相近的直徑。它是已知矮行星中質量最大的。已知它有一顆衛星,迪絲諾美亞。如同冥王星,它的軌道有著高離心率,近日點距離太陽38.2AU(大約是冥王星至太陽的平均距離),遠日點距離太陽97.6AU,對黃道的傾斜也很大。
矮行星與候選矮行星(直徑大於800公里)[編輯]
天體 英文名 編號 半徑
(公里)
質量
(1021千克)
平均軌道半徑
(天文單位)
分類
古柏帶包括冥族小天體、
QB1天體、其它共振天體
穀神星 Ceres 1 475±2 0.94 2.77 小行星帶
冥王星 Pluto 134340 1,185±10 13.05 39.26 冥族小天體
鬩神星 Eris 136199 1,163±6 16.7 67.67 離散盤
鳥神星 Makemake 136472 715±7 3 45.79 QB1天體
妊神星 Haumea 136108 620±30[128] 4.01 43.13 其它共振天體
2007 OR10 225088 640±105[129] 2 67.21 離散盤
冥衛一 Charon Pluto I 604±2 1.52 39.26 冥族小天體衛星
創神星 Quaoar 50000 555±3 1.4 43.58 QB1天體
賽德娜 Sedna 90377 498±40[130] 0.8 518.57 離散盤或內歐特雲
2002 MS4 307261 470±30 0.7 41.93 QB1天體離散盤
亡神星 Orcus 90482 460±10 0.64 39.17 冥族小天體
潫神星 Salacia 120347 430±20 0.45 42.19 QB1天體離散盤

最遙遠的區域[編輯]

從太陽至最近的恆星:太陽系的距離是天文單位的對數指數。

太陽系和星際空間的分界點並不明確,因為在邊界上有兩股獨立的力量:太陽風和太陽引力。太陽風影響的範圍大約是太陽至冥王星距離的4倍,這是日鞘的位置,日球層的外側邊緣,也被認為是星際物質開始的位置[27]。太陽的希爾球,引力能有效主導的範圍,被認為還要向外延伸1,000倍,抵達理論上的歐特雲所在之處[131]


日球層[編輯]

氣泡狀的日球與它的各種過渡區在星際物質內移動。

日球是一個星風泡,是太空中由太陽主導的區域,它輻射出的太陽風是帶電的電粒子流,速度大約每秒400公里,直到隨著太陽風碰撞到星際物質才會停止。

與星際物質碰撞處會產生終端震波,迎風面的距離大約在80-100AU,順風面則大約在200AU處[132]。在這兒的風速會急遽放緩、凝結,並變得更為動盪[132],形成被稱為日鞘的巨大橢圓形結構。這種結構被認為外觀和行為非常像彗星的彗尾,在迎風面可以向外延伸到40AU的距離,而在順風面可以延伸數倍於此的距離;來自卡西尼號星際邊界探測器的證據,建議是受到星際磁場的約束作用,因而被迫形成氣泡的形狀[133]

日球層的外邊界,日球層頂,是太陽風終止的最後位置,並且是星際空間的起點[27]航海家1號航海家2號已經分別報告距離太陽在94AU和84AU之處進入日鞘[134][135],行海家1號報告是在2012年8月進入日鞘[136]

太陽圈外緣的形狀和形式很可能受到與星際物質相互作用的流體動力學的影響,同時也受到在南端佔優勢的太陽磁場的影響;例如,它的形狀在北半球比南半球多擴展了9個天文單位(大約15億公里)[132]。超越日球層頂,大約在230AU,存在著弓形激波,它是太陽在銀河系中穿越時留下的電漿[137]

縮小的太陽系:
  • 內太陽系和木星
  • 外太陽系和冥王星
  • 塞德娜的軌道(獨立天體)
  • 歐特雲的內層部分


由於資料的缺乏,對本地星際空間的條件缺乏了解,預期當NASA的航海家太空船穿越日球層頂時,將傳送回有關輻射和太陽風的寶貴資料[138]。由於日球層的遮蔽,能進入太陽系的宇宙線甚為稀少。一個NASA資助的團隊已經著手開發將探測器送到日球層的"願景任務"[139][140]

獨立天體[編輯]

塞德娜(與太陽平均距離520 AU)是一顆巨大、淡紅色的天體,有著龐大且高度橢圓的軌道,近日點約在76AU,而遠日點在940AU,繞行太陽一圈須時11,400年。米高·布朗在2003年發現這個天體,斷言它不是離散盤古柏帶的一部分,因為它的近日點離太陽太遠了,不會受到海王星遷移的影響。他和其他的天文學家認為它是一個全新的族群,可以稱為"遠距獨立天體"("distant detached objects",DDOs),包括近日點45AU,遠日點415AU,公轉週期為3,420年的2000 CR105[141]。布朗的團隊認為這個族群是來自內歐特雲,因為它可能也是經歷了類似的過程,使它們遠離了太陽[142]。雖然它的形狀還沒有測定,但塞德娜非常像一顆矮行星。第二顆確認的獨立天體是在2012年發現的2012 VP113,它的近日點是81AU,但遠日點只有塞德娜的一半,大約在400-500AU[143][144]

歐特雲[編輯]

奧爾特雲示意圖:球形的外雲與圓盤形的內雲。

歐特雲是假設的球體雲,大約從距離太陽50,000AU(約1光年)並延展至100,000AU(1.87光年),擁有高達1兆的冰天體,被認為是所有長週期彗星的來源。它被認為是被外層行星的引力作用從內太陽系逐出的彗星組成的。歐特雲的天體運動的得非常緩慢,並且可能由罕見的事件攝動,例如碰撞、經過的恆星或星系潮汐的引力效應,施加於銀河系等方式[145][146]

疆界[編輯]

大部分的太陽系仍然是未知的領域。估計太陽的引力場可以超越周圍恆星占主導地位的引力作用範圍大約是2光年(125,000AU)。較低估的歐特雲半徑則不會超過50,000AU[147]。儘管已經在古柏帶和歐特於之間的空間範圍內發現塞德娜,半徑為數千AU的空間範圍仍然是未經探測的區域;在水星和太陽之間的區域也仍然在研究中[148]。在太陽系未知的區域內還可能發現新的天體。

目前,已知最遙遠的天體是威斯特彗星,遠日點大約距離太陽70,000AU。當我們對歐特雲更瞭解時,這可能會有所改變。

銀河的範圍[編輯]

Position of the Solar System within the Milky Way
太陽系在銀河系內的位置,以黃色的箭頭標示。


太陽系位於直徑約100,000年光,包含2000億顆恆星的棒旋星系,銀河系內[149],太陽的位置在銀河系外側,稱為獵戶-天鵝臂局部之一的螺旋臂[150]。太陽距離銀河中心約25,000至28,000光年[151],並且以大約220Km/s的速度在銀河系中運動,大約2億2500萬年至2億5000萬年可以轉銀河一圈。這個轉動週期稱為太陽系的銀河年[152]太陽向點,太陽通過星際空間的路徑,目前是指向武仙座,靠近明亮的織女星的方向[153]。黃道平面與銀河平面的交角大約是60°[i]

太陽在銀河系中內的位置是地球生物進化史的一個因素。它的軌道接近圓形,並與鄰近太陽的螺旋臂有著大致相同的速度[155][156],這給了地球生命很長一段穩定進化的時間因為。因為太陽幾乎不會穿越螺旋臂,而螺旋臂聚集大量超新星、重力不穩定性和可能擾亂太陽系的輻射[155]。太陽系也在銀河的周邊地區,遠離銀河系中心擁擠的區域。在中心附近,來自鄰近恆星的引力拖曳,可以擾動歐特雲並發送許多彗星進入內太陽系,產生碰撞與危害地球上生命的潛在性災難與影響;銀河中心的強烈輻射也會干擾複雜生命的發展[155]。即使在當前太陽系所在的位置,一些科學家的推測,在最近的35,000年,最接近的超新星可能造成一些不利生命發展的因素,從恆星的核心驅散出來的放射性輻射、塵埃顆粒和較大的彗星狀結構,可能被扔向太陽[157]


鄰近地區[編輯]

Fluff 太陽系是在本地星際雲或本地絨毛(Local Fluff)中,並且在G雲的附近,但不確定太陽系是否嵌入本地星際雲,或是在本地星際雲和G雲交互作用的區域內[158][159]。本地星際雲是在較為疏鬆,稱為本地泡內一個雲氣密度較高的區域。本地泡是星際物質中一個約300光年的沙漏型腔,其中充滿了電漿,表明它是最近的一些超新星爆炸產物[160]

距太陽10光年的範圍內,恆星的數量相對較少。最接近的是三合星的南門二系統,距離太陽大約4.2光年。南門二A和B是一對像太陽的緊密相關恆星,而小的紅矮星比鄰星在0.2光年的距離外環繞著這一對恆星。其它接近太陽的恆星依序是紅矮星的巴納德星(5.9光年)、沃夫359(7.8光年)、和拉蘭德21185(8.3光年)。

天狼星是鄰近太陽最大的恆星,質量大約是太陽2倍的明亮主序星,距離太陽8.6光年。他有一顆伴星,天狼星B,是一顆白矮星。最靠近太陽的棕矮星是距離6.6光年的盧曼16聯星系,在10光年內的還有紅矮星的聯星系魯坦726-8,和單獨的羅斯 154 (9.7光年)[161]。最靠近太陽的類太陽恆星是距離11.9 年的鯨魚座天倉五,質量大約是太陽的80%,但是光度只有60%[162]。最近證實距離太陽15光年的紅矮星格利澤674系外行星,它有顆質量類似天王星但軌道週期僅有5天的行星[163]。已知最靠近太陽的自由漂浮的行星質量天體WISE 0855–0714[164],距離7光年遠,質量小於10木星質量。

地球在可觀測宇宙中的位置。(點擊此處可看補充的影像)

研究太陽系[編輯]

對太陽系的長期研究,分化出了這樣幾門學科:

其他行星系[編輯]

雖然學者同意另外還有其他和太陽系相似的天體系統,但直到1992年才發現別的行星系。至今已發現幾百個行星系,但是詳細材料還是很少。這些行星系的發現是依靠都卜勒效應,通過觀測恆星光譜的周期性變化,分析恆星運動速度的變化情況,並據此推斷是否有行星存在,並且可以計算行星的質量和軌道。應用這項技術只能發現木星級的大行星,像地球大小的行星就找不到了。

此外,關於類似太陽系的天體系統的研究的另一個目的是探索其他星球上是否也存在著生命

與其他行星系統的比較[編輯]

相較於其它的行星系統,太陽系缺乏比水星軌道更內側的行星[165][166] 已知的太陽系也缺乏超級地球第九行星可能是已知太陽系外的超級地球)[165]。異於平常的是,太陽系只有小的岩石行星和大的氣體行星;沒有其它中間尺寸的行星典型 -既有岩石也有氣體- 所以在地球和海王星(半徑是地球的3.8倍)之間似乎沒有空隙。此外,那些超級地球的軌道也都比水星更靠近母恆星[165]。這導致假設所有的行星系統開始時都是很靠近的行星,然後經由一系列的碰撞造成行星質量的壓實,導致形成幾顆大的行星,但是在太陽系的碰撞造成它們的毀損和彈射[167][168]

太陽系的行星軌道都接近圓形,與其它的系統相比,具有小的軌道離心率 [165]。雖然試圖部分以徑向速度解釋檢測方法上的偏差 和數目相當高的部分以長期作用來解釋,但確切原因仍未確定[165][169]

太陽與八大行星數據表[編輯]

太陽與八大行星數據表(順序以距離太陽由近而遠排列)
。衛星數截至2013年7月,距離與軌道半徑以1天文單位AU)為單位。
天體 赤道半徑
。(km)
偏率
赤道重力
。地球=1
體積
。地球=1
質量
。地球=1
比重
軌道半徑
。(AU)
軌道傾角
。(度)
赤道傾角
。(度)
公轉周期
。(地球年)
自轉周期
。(地球日)
已發現衛星數
太陽 696000 0. 28.01 1304000 333400 1.44 -- -- 7.25 約兩億兩千六百萬(繞銀河系 25.38天(赤道)/37.01天(南北兩極) --
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小時56分鐘 1
火星 3397 0.0052 0.38 0.151 0.107 3.93 01.5237 1.850 25.19 687天 24小時37分鐘 2
木星 71492 0.0648 2.48 1321 317.832 1.33 05.2026 1.303 3.08 11.86年 9小時50分鐘 67
土星 60268 0.1076 0.94 755 95.16 0.69 09.5549 2.489 26.7 29.46年 10小時39分鐘 62
天王星 25559 0.023 0.89 63 14.54 1.27 19.2184 0.773 97.9 84.01年 17小時14分鐘 27
海王星 24764 0.017 1.11 58 17.15 1.64 30.1104 1.770 27.8 164.82年 16小時06分鐘 14
最左側是太陽,向右依序為水星金星地球火星木星土星天王星海王星

太陽系天體總覽[編輯]

太陽系天體軌道列表 大小列表 質量列表 發現列表
區域
按軌道順序排列
內太陽系 外太陽系 海外天體(TNO) 最外圍 備註
(半徑/km)
類地行星 小行星帶 氣體巨行星 古柏帶 離散盤 歐特雲
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       半徑2400~70000
清空軌道
矮行星 矮行星         穀神星33         冥王星17
鳥神星23
妊神星25
鬩神星18   球形、未清空軌道
半徑470~1300  
候選矮行星         智神星62
灶神星65
健神星87
        創神星30
2002MS434
亡神星35
潫神星36
······
2007OR1024
賽德娜32
······
部分星體較大
確認球形即可升格 
繞日
小天體
規則軌道     地球
特洛伊
火星
特洛伊
小行星帶 特洛伊
小行星
    海王星
特洛伊
古柏帶     微小星體群體
流星雨為細碎微粒
不規則軌道   阿登型-阿波羅-阿莫爾型
(近地小行星)
  半人馬小行星   離散盤 歐特雲
達摩克型小行星 · 短周期彗星 長周期彗星
衛星 大於矮行星     月球14     木衛一13
木衛二15
木衛三9
木衛四12
土衛六10   海衛一16       半徑1300~2700
兩顆比水星大
尺寸與矮
行星相當
            土衛三31
土衛四29
土衛五20
土衛八22
天衛一28
天衛二27
天衛三19
天衛四21
  冥衛一26     球形
半徑500~800
小於矮行星             土衛一97
土衛二70
天衛五79 海衛八88 妊衛一98
亡衛一99
鬩衛一43   接近球形
半徑200~260
小衛星     人造衛星 火衛 小行星衛星 其它木衛 其它土衛 其它天衛 其它海衛   微小星體群體
行星環     太空垃圾     木星環 土星環
麗亞環
天王星環 海王星環       細碎微粒
註:各大星體尾數為其尺寸排名,太陽1不在表中。
排序靠後的星體序號僅供參考,因為缺乏多數TNO準確數據,且形狀古怪的天體的平均半徑因算法各異而變動。
尺寸第1~36名半徑大於400km,全部列出;排名37~99,列出了所有非TNO星體,排序截止2015.1最新數據


視覺摘要[編輯]

這一節是太陽系天體的影像,選擇性的大小和影像品質,按照體積排序。一些被忽略掉,未包含在此處的天體,是因為沒有高品質的影像,像鬩神星就是個值得注意的例子。

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)
航海家1號從60億公里外看見的地球。
PIA00453-SolarSystem-VenusEarthJupiterSaturnUranusNeptune-Voyager1-19960913.jpg
金星地球("淡藍小點")、木星土星天王星海王星(1996年9月13日)。

其他資料[編輯]

太陽系內眾多包含固態表面,而其直徑超過1公里的天體,它們的總表面積達17億平方公里

某些占星術士和神秘主義者認為太陽其實是一個雙星系統的主星,在遙遠的地方存在著一個伴星,名為「涅米西斯」(Nemesis,有譯作復仇女神)。該假設是用作解釋地球出現生物大滅絕的一些規則性,認為其伴星會攝動系內歐特雲中的小行星和彗星,使其改變軌道衝進太陽系,增加撞擊地球的機會並出現定期生物滅絕[來源請求]

相關條目[編輯]

註解[編輯]

  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. ^ 衛星繞著太陽系的行星是後著的一個例子
  3. ^ 歷史上,還有7顆天體曾經是行星,包括1930年發現,直到2006年才重分類的冥王星。參見從前的行星
  4. ^ 比水星大的兩顆衛星是木星的衛星,甘尼美德,和土星的衛星泰坦。它們雖然都比水星大,但質量都不到水星的一半。
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 根據現行定義,環繞太陽的天體在動態和形體上分為三類:行星矮行星太陽系小天體
    行星是任何環繞太陽運行的天體,其質量產生的重力足以使它的形狀成為(接近)球體,並且能清除掉鄰近軌道的所有較小的天體。根據這個定義,太陽系有8顆行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。因為不能清除其他鄰近的古柏帶天體,冥王星不能滿足行星的定義。[6]取代的是,冥王星是矮行星。矮行星是環繞著太陽運行,有足夠的質量產生種力,使形狀接近球體,但不能清除鄰近的小天體,也不是一顆衛星。[6]除了冥王星外,國際天文學聯合會還確認了太陽系的另外4顆矮行星:穀神星、鳥神星、妊神星和鬩神星。[7]。其它通常被視為矮行星的天體(但不是正式的)包括2007 OR10塞德娜Orcus、和Quaoar[8]。引用冥王星,在超過海王星區域的其它矮行星都被歸類為"類冥矮行星"。[9]
    。剩餘的環繞太陽的其它已知天體都是太陽系小天體[6]
  6. ^ 完整的8大行星和5顆矮行星的天然衛星參見太陽系自然衛星列表
  7. ^ 7.0 7.1 排除太陽、木星、和土星的太陽系質量,可以估計其它最大天體加在一起的總質量,使用粗略的計算估計歐特雲(估計大約3地球質量)[31]、古柏帶(估計大約0.1地球質量)[32]、和小行星帶(估計為0.0005地球質量)[33]。加上所有接近球體的質量,總共大約〜37地球質量,或是在軌道上繞太陽質量的8.1%。這還包括了天王星和海王星(〜31地球質量),建去的話只剩下〜6地球質量或是軌道物質總質量的1.3%。
  8. ^ 這個日期是基於最古老的隕石中間夾雜著雜質,是在456,820+20
    −40
    萬年前形成的固體物質,被認為是星雲坍縮時第一批形成的。
    A. Bouvier和M. Wadhwa說:"太陽系的年齡由最古老的隕石內的鉛-鉛雜質重新定義。"。自然地球科學,3, 637–641, 2010年doi:10.1038/NGEO941
  9. ^ 如果ψ是黃道北極和北銀極的交角,則:
    ,
    此處27° 07′ 42.01″和12h 51m 26.282是北銀極的赤緯和赤經[154]。反過來,66° 33′ 38.6″ and 18h 0m 00是黃道的北極點(兩對的座標都是曆元J2000),計算的結果是60.19°.

參考資料[編輯]

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書目[編輯]

  • 太陽系,《中國大百科全書·天文卷》

期刊[編輯]

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  • 陳道漢,太陽系空間探測,天文學進展,1999,17(2)178-184

外部連結[編輯]