太阳系演化过程

太阳系形成于约46亿年前，起源于一个巨大的分子云坍缩。在引力作用下，分子云中心形成了太阳，而周围的物质盘逐渐聚集形成了行星、卫星和其他天体。

当这个区域将形成太阳系前，被称为前太阳星云，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。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200天文单位，在中心是高温、高密度的原恒星。行星经由盘中的吸积形成，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，但大多数合并或被摧毁了，留下行星、矮行星和残余物构成的小天体。硅酸盐和金属的熔点很高，只有它们能在内太阳系的温度下保持固体形态，这些物质最终组成了岩态行星，分别是水星、金星、地球和火星。由于金属成分在原始太阳星云中只占据了一小部分，类地行星都没有发展得很大。冻结线在火星与木星之间的位置，巨行星（木星、土星、天王星和海王星）形成于冻结线的外侧，这里的温度很低，挥发物质能以固态形式存在。这一区域的冰比组成类地行星的金属和硅酸盐更多，所以该区域的行星发育得很大，可以捕获大量的氢和氦——它们是太阳系中含量最丰富的元素。太阳系中余下的那些不可能组成行星的物质聚集在小行星带、柯伊伯带和奥尔特云区域。

最初的五千万年内，在原恒星中心处，氢的密度和压力都大得足以发生热核反应。在反应过程中，氢的温度、反应速率、压力和密度都一直在增加，直到流体的热压力与引力相抵消，达到静力平衡状态。到此，太阳成了一颗主序星。太阳的主序星阶段从开始到结束约有100亿年，而其他的所有阶段，包括残骸生命期等总共只有20亿年。从太阳出发的太阳风形成了日球层，并将残余的气体和尘埃从原行星盘吹入星际空间，阻碍了行星的发育。此后，太阳越来越亮，主序星早期的亮度只有如今的70%。

根据天文学家的推测，太阳系会维持直到太阳离开主序。由于太阳是利用其内部的氢作为燃料，为了能够利用剩余的燃料，太阳会变得越来越热，于是燃烧的速度也越来越快。这就导致太阳不断变亮，变亮速度大约为每11亿年增亮10%。再过大约16亿年，太阳的内核将会热得足以使外层氢发生融合，这会导致太阳膨胀到半径的260倍，变为一个红巨星。此时，由于体积与表面积的扩大，太阳的总光度增加，但表面温度下降，单位面积的光度变暗。随后，太阳的外层被逐渐抛离，最后裸露出核心成为一颗白矮星，只有地球的大小却有着原来太阳一半的质量。再过去约几十万亿年后会有可能形成黑矮星。

太阳系结构

太阳系由太阳和围绕它运行的八大行星及其卫星、矮行星、小行星、彗星、流星体、行星际物质等天体组成。

太阳作为中心天体，其质量占太阳系已知质量的99.86%，在引力上占主导地位。太阳系八大行星由内向外分别是四颗岩石行星（水星、金星、地球和火星）、两颗气态巨行星（木星和土星）以及两颗冰巨行星（天王星和海王星）。

矮行星

"矮行星"是符合以下条件的天体：（a）轨道环绕着太阳，（b）有足够的质量足以克服刚体力，达到流体静力平衡的形状（接近球体），和（c）未能够清除在轨道附近的小天体。此外（d）不是一颗卫星。国际天文学联合会（IAU）于2006年正式定义了矮行星的概念。

已确认的矮行星

冥王星（Pluto）：最著名的矮行星，位于柯伊伯带，直径约2374公里，有5颗已知卫星，其中最大的是卡戎。

谷神星（Ceres）：位于小行星带中，是最大的小行星，也是唯一的矮行星，直径约946公里。

阋神星（Eris）：位于柯伊伯带，比冥王星稍大，直径约2326公里，有一颗卫星阋卫一。

鸟神星（Makemake）：位于柯伊伯带，直径约1430公里，表面覆盖着甲烷冰。

妊神星（Haumea）：位于柯伊伯带，形状呈椭圆形，有快速自转，直径约1632公里。

候选矮行星

还有多个天体被认为是潜在的矮行星，包括塞德娜、夸欧尔、奥库斯等，它们都位于太阳系外围的柯伊伯带或更远的区域。

轨道特性

围绕太阳的行星轨道和其它大型天体都位于地球的轨道平面附近，该平面称为黄道。较小的冰冷天体（如彗星）经常以明显更大的倾斜角度绕该平面运行。太阳系中的大多数行星都有自己的次系统，由称为卫星的天然卫星环绕。所有最大的天然卫星都处于同步旋转状态，即其中一个面永久地朝向它们的母行星。木星、土星、天王星和海王星都有行星环，即由微小粒子组成的薄圆盘，它们一致地围绕它们运行。

由于太阳系的形成，行星和大多数其它天体都以和太阳旋转方向一致的方向绕着太阳旋转。也就是说，从地球北极上方鸟瞰，为逆时针方向。大多数较大的卫星沿顺行的方向绕着它们的行星运行，与行星旋转的方向相匹配；但海王星最大的卫星海卫一是以相反的逆行方式运行。大多数较大的天体都围绕自己的轴相对于它们的轨道顺行方向旋转，然而金星的旋转是逆行的。

开普勒行星运动定律描述了物体围绕太阳的轨道，即每个物体都沿着椭圆轨道运动，太阳在椭圆的一个焦点上，这导致物体与太阳的距离在其一年中发生变化。一个物体离太阳最近的点称为它的"近日点"，而它离太阳最远的地方被称为它的"远日点"。除了水星之外，行星的轨道几乎都接近圆形的，但许多彗星、小行星和柯伊伯带天体都遵循高度椭圆的轨道。

彗星

彗星是太阳系中的小天体，当它们接近太阳时会形成可见的大气层（彗发）和彗尾。彗星主要由冰、尘埃和小岩石颗粒组成，被称为"脏雪球"。当彗星接近太阳时，太阳的热量使彗星表面的冰升华，形成气体和尘埃的彗尾，这些彗尾总是背向太阳。

彗星结构

彗核：彗星的固体核心，通常直径几公里到几十公里，主要由冰、尘埃和岩石组成。

彗发：当彗星接近太阳时，升华的气体围绕彗核形成的大气层，直径可达数万公里。

彗尾：分为离子尾和尘埃尾，离子尾由太阳风推动，总是背向太阳；尘埃尾由太阳辐射压力推动，略微弯曲。

彗星分类

短周期彗星：轨道周期小于200年，通常来自柯伊伯带，如哈雷彗星（76年周期）。

长周期彗星：轨道周期超过200年，通常来自奥尔特云，轨道高度椭圆。

掠日彗星：轨道非常接近太阳的彗星，有些会撞入太阳。

著名彗星

哈雷彗星：是著名的短周期彗星，也是是第一颗被确认的周期彗星，每隔75-76年就能从地球上被观测到，亦是唯一能用肉眼直接从地球看到的短周期彗星，人的一生中可能经历两次其来访，上次回归为1986年。

海尔-波普彗星：一颗长周期彗星，1997年4月1日过近日点。它是众多由业余天文学家发现的彗星中距离太阳最远的一颗（于木星轨道外被发现）。通常彗星在木星轨道外会比较不显眼，但海尔-波普彗星却是个例外——该彗星过近日点时光度为-1.4等，纵使在城市中亦能以肉眼看见，是自1975年以来最亮的彗星，若把哈雷彗星和它放在同一轨道上，海尔-波普彗星的光度比哈雷彗星亮上千倍，它也因此成为近二十年来最壮观的彗星之一。1997年3月，它与木星距离达0.77天文单位，足以被木星的引力改变轨道。轨道被缩短，海尔－波普公转周期由2533年缩短至2380年。