태양계

 태양계 전체 질량의 대부분을 차지하는 중요 구성 요소는 G형 주계 열성 태양이며, 태양은 중력으로 태양계의 천체를 지배한다. 태양 주위 궤도를 돌고 있는 거대 얼음 행성과 거대 가스 행성은 태양을 제외한 태양계 질량의 99퍼센트를 차지하며, 그중 90퍼센트를 거대 가스 행성인 목성과 토성이 차지한다.

 태양 주위 궤도를 선회하는 많은 큰 천체의 궤도는 지구 궤도, 황도와 거의 평행이다. 행성이 황도와 가깝지만 혜성이나 카이퍼 대 천체는 각도가 크게 표시 난다. 대부분의 다른 천체와 모든 행성은 태양의 자전 방향으로 공전하지만 핼리 혜성은 반대이다. 독일의 천문학자 요하네스 케플러가 발표한 행성의 운동에 대한 세 개의 물리학 법칙으로 케플러의 행성운동법칙에 따르면, 각각의 천체는 태양을 중으로 타원의 궤도를 따라 운동한다. 태양에서 천체가 가장 가까울 때의 점을 근일점이라고 하며, 태양에서 천체가 가장 멀 때의 점을 원일점이라고 한다. 근일점에서 가장 빠르게 운송하고, 원일점에서 가장 느리게 운동한다. 행성의 궤도는 대부분 원형에 가까운 타원이지만, 카이퍼 대 천체나 혜성의 궤도는 길쭉한 타원형이다. 세드나는 엄청나게 찌그러진 타원형 궤도를 가지고 있기도 하다. 태양계는 항성인 태양과 그 중력에 모인 주변 천체가 이루는 체계를 이른다.

 태양을 중심으로 공전하는 행성은 수성, 금성, 지구, 화성으로 소행성대를 기준으로 안쪽에 있는 네 개의 고체 행성이다. 즉 태양계에서 규산염 따위로 된 암석이나 금속 등 고체 상태의 물질을 주성분으로 하는 행성으로 지구형 행성이라고 한다. 태양계에서 수소나 헬륨 따위의 유체 형태를 주성분으로 하는 행성을 목성형 행성이라 하며, 태양 바깥쪽에 있는 네 개의 유체 행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 있다. 이와 같은 행성 이외에도 태양계의 구성 천체로는 왜행성보다 작고 위성이 아닌 천체인 소천체로 이루어진 띠도 있다.

 화성과 목성 사이에 있는 원반 모양의 소행성대의 천체 무리는 대부분 지구형 행성과 비슷한 성분을 가지고 있다. 태양계의 해왕성 궤도보다 바깥쪽의 황도면 부근에 있는, 천제가 밀집해 있고 구멍이 뚫린 원반형 영역인 카이퍼 대와 얼음 질 태양계 소천체로 이루어진 태양계의 별 주위 원반으로 산란 원반 천체는 바깥 천체로 분류되는 산란 분포 대는 해왕성 궤도 너머에 있다. 이곳의 천체는 대부분 물, 메탄, 암모니아 등이 얼어 있는 형태로 되어 있다. 행성만큼의 힘은 별로 없지만 중력으로 구형을 유지할 만큼 크다고 인정되어 왜행성이라 불리는 세레스, 하우 메아, 마케마케, 명왕성, 에리스가 있다. 태양에서 나오는 플라스마 흐름인 태양풍은 태양권 내에서 항성풍 거품을 만들고, 혜성, 우주 먼지, 센타우루스 족 같은 소천체는 이 구역을 자유롭게 떠다닌다. 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 행성 여섯 개와 명왕성, 에리스, 하우 메아, 마케마케 등 왜행성 네 개는 위성을 가지고 있으며, 목성형 행성은 자체적인 고리를 가지고 있다. 천왕성, 해왕성은 거대 얼음 행성이고, 목성, 토성은 가스 행성이다.

 태양계의 행성 대부분은 자신의 천체 체계를 가지고 있다. 단순히 위성이라고도 하는 자연 위성은 행성 주위를 도는 천체를 말한다. 이 중에서 사람이 만든 위성은 인공위성이라고 한다. 태양계에는 240개의 위성이 있는 것으로 알려져 있으며, 이 가운데 행성을 도는 것은 166개이다. 이 중 몇은 행성보다도 크기가 크다. 대표적인 가니메데가 있다. 가니메데는 목성의 위성으로, 태양계의 위성 중 가장 크고 밝다. 목성에서 평균 거리순으로 일곱 번째이고, 갈릴레이 위성 중에선 세 번째에 위치한다. 대형 위성은 대부분 어떤 천체가 자신보다 질량이 큰 천체를 공전 및 자전할 때 공전 주기와 자전주기가 일치하는 경우를 말하는 조석 고정을 하며, 원래 형성을 향하여 영구히 한쪽 면만 보인다. 또한 네 개의 거대한 행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 행성 주위를 선 외 하는 작은 입자의 얇은 띠인 행성 고리를 가지고 있다. 행성의 고리는 평평한 디스크 형태의 영역 내에 행성 주위로 공전하는 먼지와 다른 작은 입자들로 이루어져 있다. 토성의 고리가 가장 눈에 잘 띄고 잘 알려져 있으나, 토성뿐만 아니라 태양계의 나머지 목성형 행성들도 고리를 가지고 있다.

 물리적이고 동역학적 관점에서 태양 주위를 도는 천체는 왜행성, 행성, 태양계 소천체로 분류된다. 왜행성은 구형의 모양을 이룰 정도로 충분한 질량을 가지고 태양을 공전하고 있으나, 행성과는 다르게 궤도 근처의 자신보다 작은 천체를 청소하지 못한 천체이다. 태양계에서 1 세레스, 궤도 근처에 잇는 카이퍼 대 물질을 빨아들여 커지지 못하는 명왕성, 하우 메아, 마케마케, 에리스 등 5개가 해당한다. 반면 행성도 왜행성과 마찬가지로 구형의 모양을 가질 정도로 충분한 질량을 가지고 있으나, 행성은 공전궤도 상에 있던 작은 모든 천체를 빨아먹는 천체를 이른다. 태양계에서 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 8개의 행성이 있다. 태양 주위를 돌고 있는 나머지 천체를 모두 태양계 소천체로 일켣는다. 태양계에서 발견되는 다양한 종류의 물질을 가스, 얼음, 암석으로 표현하며, 암석은 모든 상황에서 고체로 남아 있을 수 있는 물질로 규소, 철, 니켈과 같은 금속을 포함하며, 내행성 지대에 많이 존재하며, 암석 행성과 소행성의 몸체를 구성하는 주요 물질이 된다. 가스는 분자 수소, 헬륨, 네온 등 높은 증기압을 갖는 물질이다. 목성과 토성 등 중간 지대를 돌고 있는 행성의 대부분을 구성한다. 얼음은 물, 메탄, 황화수소, 암모니아, 이산화탄소 같은 물질로 천왕성과 해왕성의 내부 구성물 대부분을 차지한다.