太陽系[d]は、太陽とそれを周回する天体で構成されています。[11]名前は、太陽のラテン語名であるSōlに由来しています。[12]太陽系は約46億年前、分子雲の高密度領域が崩壊し、太陽と原始惑星系円盤が形成され、そこから周回天体が集まりました。太陽の中心部で水素がヘリウムに融合することでエネルギーが放出され、主に外側の光球から放出されます。これにより、太陽系全体の温度勾配が減少します。太陽系の質量の99.86%以上は太陽の中にあります

太陽を周回する最も質量の大きい天体は8つの惑星です。太陽からの距離が短い順に、水星、金星、地球、火星の4つの地球型惑星があります。これらは内太陽系の惑星です。地球と火星は、太陽系の惑星の中で、表面に液体の水が存在できるハビタブルゾーン内を周回する唯一の惑星です。霜線から約5天文単位（AU）の外側には、木星と土星という2つの巨大ガス惑星と、天王星と海王星という2つの巨大氷惑星があります。これらは外太陽系の惑星です。木星と土星は、太陽系の恒星以外の質量の約90%を占めています

より低質量の天体は数多く存在する。天文学者の間では、太陽系には少なくとも 9 つの準惑星（ケレス、オルクス、冥王星、ハウメア、クワオアー、マケマケ、ゴンゴン、エリス、セドナ）が存在するという強いコンセンサスがある。[f] 6 つの惑星、7 つの準惑星、およびその他の天体には、一般に「衛星」と呼ばれる軌道を回る天然の衛星があり、その大きさは、最大で地球の月のような準惑星ほどの大きさから、最小ではるかに質量の小さい小衛星まで様々である。太陽系の小天体としては、小惑星、彗星、ケンタウロス族、流星体、惑星間塵の雲などがある。これらの天体の一部は、小惑星帯（火星と木星の軌道の間）とカイパーベルト（海王星の軌道のすぐ外側）にある。[g]

太陽系の天体の間には、塵と粒子からなる惑星間媒体があります。太陽系は常に太陽風から流出する荷電粒子に満たされており、太陽圏を形成しています太陽から70～90 AUのところでは、太陽風は星間物質によって停止し、ヘリオポーズが形成されます。これが星間空間との境界です。さらに遠くのどこかでは、太陽から2,000 auの範囲には、太陽系の最外縁部、長周期彗星の源とされる理論上のオールトの雲が広がり、太陽系の端、ヒル球の端、178,000～227,000 au（2.81～3.59  ly）まで伸びています。そこでは、太陽の重力ポテンシャルが銀河の重力ポテンシャルと等しくなります。[14]太陽系は現在、局部雲と呼ばれる星間物質の雲の中を移動しています。太陽系に最も近い恒星であるプロキシマ・ケンタウリは、269,000 au（4.25 ly）離れています。どちらも、天の川銀河の比較的小さな1,000光年（ly）の幅の領域である局部バブル内にあります。

定義

太陽系には、太陽と、重力によって太陽に束縛され、太陽を周回するすべての天体が含まれます。[15] [16] [17]

国際天文学連合は、太陽系を太陽の重力によって束縛されるすべての天体、太陽自体、その8つの惑星、そして太陽を周回する他の天体と説明しています。[11] NASAは、太陽系を太陽と太陽を周回するすべての天体を含む惑星系と説明しています。 [12]

固有名詞として使われず、大文字で書かれていない場合、「太陽系」は太陽系そのもの、または太陽系を連想させる任意のシステムを指す場合がある。[15]

形成と進化

過去

地球や他の太陽系の天体が形成された、初期の太陽系の原始惑星円盤の図

太陽系は、少なくとも45億6800万年前、巨大な分子雲内の領域の重力崩壊によって形成されました。[b]この最初の分子雲はおそらく数光年の幅があり、おそらく複数の恒星を生み出しました。[19]分子雲によくあるように、この分子雲は主に水素で構成され、少量のヘリウムと、以前の世代の恒星によって融合された少量の重い元素が含まれていました。 [20]

プレ太陽系星雲[20]が崩壊するにつれて、角運動量保存則により、星雲はより速く回転しました。質量の大部分が集まっていた中心部は、周囲よりもますます高温になりました。[19]収縮する星雲の回転が速まるにつれて、直径およそ200AU [19] [21]と、中心に高温高密度の原始星[22] [23]があります。この円盤からの集積によって惑星が形成され、 [24]塵とガスが重力で互いに引き合い、合体してさらに大きな天体を形成しました。初期の太陽系には数百の原始惑星が存在していた可能性がありますが、それらは合体するか、破壊されるか、あるいは放出され、惑星、準惑星、そして残った小天体だけが残りました。[25] [26]

太陽に近い暖かい内部太陽系、霜線内、さらに煤線内においては、[27]金属とケイ酸塩以外の物質は沸点が高いため、固体として存在できませんでした。ここで、主に岩石からなる惑星、すなわち水星、金星、地球、火星が形成されました。これらの耐火物質は原始太陽系星雲のごく一部を占めるに過ぎなかったため、地球型惑星はそれほど大きく成長できませんでした。[25]

巨大惑星（木星、土星、天王星、海王星）は、火星と木星の軌道の間の、揮発性の氷化合物が固体のままでいられるほど物質が冷えている霜線よりもさらに外側で形成されました。これらの惑星を形成した氷は、地球型の内惑星を形成した金属やケイ酸塩よりも豊富だったため、最も軽く豊富な元素である水素とヘリウムの大きな大気を捉えるのに十分な質量を持つことができました。[25]惑星になることのなかった残骸は、小惑星帯、カイパーベルト、オールトの雲などの領域に集まりました。[25]

5000万年以内に、原始星の中心部の水素の圧力と密度は、熱核融合反応を開始できるほどに高まりました。[28]ヘリウムが中心核に蓄積するにつれて、太陽​​は明るくなってきています。[29]主系列星の初期段階では、その明るさは現在の70%でした。[30]温度、反応速度、圧力、密度が増加し、ついに静水圧平衡に達しました。つまり、熱圧力が重力と釣り合う状態です。この時点で、太陽は主系列星になりました。[31]太陽からの太陽風が太陽圏を形成し、原始惑星円盤に残っていたガスと塵を星間空間へと吹き飛ばしました。[29]

ニースモデルは、原始惑星系円盤の消滅に続いて、微惑星と巨大ガス惑星との重力衝突により、それぞれが異なる軌道に移動するようになったと提唱しています。これは系全体の力学的不安定性につながり、微惑星を散乱させ、最終的に巨大ガス惑星を現在の位置に配置しました。この期間中、グランド・タック仮説は、木星の最終的な内側への移動によって小惑星帯の大部分が分散し、内惑星の後期重爆撃につながったことを示唆しています。 [32] [33]

現在と未来

太陽系は、太陽の周りを重力によって束縛された孤立した軌道を描くことで、比較的安定した、ゆっくりと進化する状態を保っています。 [34]太陽系は数十億年の間、かなり安定していますが、技術的には混沌としており、最終的には崩壊する可能性があります。今後数十億年の間に、別の恒星が太陽系を通過する可能性はわずかにあります。これは系を不安定にし、最終的には数百万年後に惑星の放出、惑星の衝突、または惑星の太陽への衝突につながる可能性がありますが、太陽系は今日とほぼ同じ状態のままになる可能性が高いでしょう。[35]

現在の太陽と赤色巨星期のピーク時の大きさの比較

太陽の主系列期は、始まりから終わりまで約100億年続くとされる。これに対し、太陽の残存寿命のその他の段階を合わせた期間は約20億年である。 [ 36]太陽系は、太陽核の水素が完全にヘリウムに変化するまで、現在知られている状態とほぼ同じままである。これは今から約50億年後に起こる。これが太陽の主系列期の終わりを意味する。その時、太陽核は収縮し、不活性ヘリウムを取り囲む殻に沿って水素の核融合が起こり、エネルギー出力は現在よりも大きくなる。太陽の外層は現在の直径の約260倍に膨張し、太陽は赤色巨星となる。表面積が増加するため、太陽表面は主系列時よりも低温になる（最も低温の時で2,600 K（4,220 °F））。[36]

膨張する太陽は、水星と金星を蒸発させ、地球と火星を居住不可能な状態にする（地球も破壊する可能性がある）と予想されています。[37] [38]最終的には、中心核はヘリウム核融合が起こるのに十分な熱くなり、太陽は中心核で水素を燃焼していた時間のほんの一部しかヘリウムを燃焼しません。太陽は重い元素の核融合を開始するほど質量が大きくないため、中心核での核反応は減少します。外層は宇宙に放出され、密度の高い白色矮星が残ります。白色矮星は元の太陽の半分の質量ですが、地球ほどの大きさです。[36]放出された外層は惑星状星雲を形成し、太陽を形成した物質の一部（炭素などの重い元素が豊富に含まれたもの）を星間物質に戻す可能性があります。[39] [40]

一般的な特徴

太陽系の様々な構成要素を月面から撮影した、カラー強調された写真です。左下の3つの点は、左から右に土星、火星、水星の惑星です。写真の中央には、地球光によって右側から照らされた月の暗い縁の上に太陽のコロナが昇っています

天文学者は太陽系の構造をいくつかの領域に分けることがあります。内側の太陽系には、水星、金星、地球、火星、そして小惑星帯の天体が含まれます。外側の太陽系には、木星、土星、天王星、海王星、そしてカイパーベルトの天体が含まれます。[41]カイパーベルトの発見以来、太陽系の最外縁部は、海王星の外側の天体からなる独立した領域であると考えられています。[42]

構成

太陽系の主要構成要素は太陽であり、G型主系列星です。太陽系の既知の質量の99.86%を占め、重力的に支配的な役割を果たしています。[43]太陽の周りを回る4つの最大の天体である巨大惑星は、残りの質量の99%を占め、木星と土星を合わせると90%以上を占めます。太陽系の残りの天体（4つの地球型惑星、準惑星、衛星、小惑星、彗星を含む）は、太陽系全体の質量の0.002%未満を占めています。[h]

太陽はおよそ98%が水素とヘリウムで構成されており[47] 、木星と土星も同様です[48] [49] 。太陽系には、初期の太陽からの熱と光圧によって生じた組成勾配が存在します。太陽に近い天体は、熱と光圧の影響をより強く受け、高融点の元素で構成されています。太陽から遠い天体は、主に低融点の物質で構成されています[50] 。これらの揮発性物質が凝集できる太陽系の境界は霜線として知られており、地球から太陽までの距離の約5倍のところにあります[5]

軌道

太陽系の内惑星が周回するアニメーション。各フレームは2日間の動きを表しています。
太陽系の外惑星が周回するアニメーション。このアニメーションは、内惑星のアニメーションの100倍の速さです

太陽の周りを公転する惑星やその他の大きな天体は、太陽系の不変面の近くにある。地球の軌道（黄道）も同様で、最も近くは木星の軌道で、黄道に対する傾斜角は0.3219°である。[51]彗星のような小さな氷の天体は、この面に対してかなり大きな角度で公転することが多い。[52] [53]太陽系のほとんどの惑星は、衛星と呼ばれる天然衛星によって公転されている、独自の二次系を持っている。最大の天然衛星はすべて同期自転しており、片面は常に親惑星の方を向いている。4つの巨大惑星には、惑星環と呼ばれる薄い円盤状の小さな粒子が揃って公転している。[54]

太陽系の形成の結果、惑星やその他のほとんどの天体は、太陽の自転と同じ方向に太陽の周りを回っています。つまり、地球の北極から見て反時計回りです。[55]ハレー彗星などの例外もあります。 [ 56 ]大きな衛星のほとんどは、惑星の自転方向と一致する順行方向に惑星の周りを回っています。海王星の衛星トリトンは、逆行方向に公転する最大の衛星です。[57]大きな天体のほとんどは、自身の軌道に対して順行方向に自身の軸の周りを回転しますが、金星の自転は逆行です。[58]

ケプラーの惑星運動の法則は、大まかな近似として、太陽の周りの天体の軌道を説明しています[59] : 433–437 これらの法則は、各天体が太陽を一つの焦点とする楕円軌道に沿って移動することを規定しており、これにより天体と太陽の距離は一年を通して変化する。天体が太陽に最も近づく点は近日点と呼ばれ、太陽から最も遠い点は遠日点と呼ばれる。[60] : 9-6 水星を除いて、惑星の軌道はほぼ円形であるが、多くの彗星、小惑星、カイパーベルト天体は非常に楕円形の軌道を描いている。ケプラーの法則は、太陽の重力が軌道上の天体に与える影響のみを説明しており、異なる天体間の重力による影響は説明していない。人間の時間スケールでは、これらの摂動は数値モデルを用いて説明できるが、[60] : 9-6 惑星系は数十億年かけてカオス的に変化する可能性がある。[61]

太陽系の角運動量は、太陽系のすべての運動要素が持つ軌道運動量と自転運動量の総量の尺度です。[ 62 ]太陽は質量で太陽系の大部分を占めていますが、角運動量の約2%を占めるに過ぎません。[63] [64]木星を中心とする惑星は、質量、軌道、太陽からの距離の組み合わせにより、残りの角運動量の大部分を占めており、彗星もおそらく大きな寄与をしています。[63]

距離とスケール

太陽系における相対的な軌道距離を、凝縮された長方形として視覚化

太陽の半径は0.0047 AU（70万km）である。[65]したがって、太陽は地球の軌道と同じ半径の球体の体積の0.00001%（10の7乗分の1 ）を占めるが、地球の体積は太陽の約100万分の1（10の-6乗分の1）である。最大の惑星である木星は、太陽から5.2 AUの距離にあり、半径は71,000 km（0.00047 AU）です。一方、最も遠い惑星である海王星は太陽から30 AUです。 [49] [66]

いくつかの例外を除き、惑星またはベルトが太陽から遠いほど、その軌道と太陽に次に近い天体の軌道との距離は大きくなります。例えば、金星は水星よりも太陽からおよそ0.33 AU遠く離れていますが、土星は木星から4.3 AU、海王星は天王星から10.5 AU離れています。ティティウス・ボーデの法則[67]やプラトン立体に基づくヨハネス・ケプラーのモデル[68 ]のように、これらの軌道距離の関係を解明する試みがなされてきましたが、進行中の発見によりこれらの仮説は無効となっています。[69]

いくつかの太陽系模型は、太陽系の相対的なスケールを人間の言葉で伝えようとしています。中には小規模なもの（機械的なものもあり、オーラリーと呼ばれる）もあれば、都市や地域にまたがるものもあります。[70]最大のスケールモデルであるスウェーデン太陽系は、ストックホルムにある110メートル（361フィート）のアヴィーチー・アリーナを太陽の代わりとして使用しています。このスケールに従うと、木星は40km（25マイル）離れたストックホルム・アーランダ空港にある7.5メートル（25フィート）の球体です。一方、現在最も遠い天体であるセドナは、 912km（567マイル）離れたルレオにある10cm（4インチ）の球体です。 [71] [72]このスケールでは、プロキシマ・ケンタウリまでの距離は、地球から月までの距離の約8倍になります

太陽と海王星の距離を100メートル（330フィート）にスケールすると、太陽の直径は約3センチメートル（1.2インチ）（ゴルフボールの直径の約3分の2）、巨大惑星はすべて約3ミリメートル（0.12インチ）未満、地球の直径は他の地球型惑星と合わせてノミ（0.3ミリメートルまたは0.012インチ）よりも小さくなります。[73]

惑星間の距離の比較。白いバーは軌道の変化を示しています。惑星の大きさは縮尺どおり

居住可能性

太陽系の生命居住可能領域は、慣習的に地球の周りの太陽系内部に位置しており、大気中の液体の水は太陽によって可能になっています。[74]

太陽エネルギーに加えて、生命の存在を可能にする太陽系の主要な特性は、太陽圏と惑星磁場（それらを持つ惑星の場合）です。これらの磁場は、宇宙線と呼ばれる高エネルギー星間粒子から太陽系を部分的に保護します。星間物質中の宇宙線の密度と太陽磁場の強度は非常に長い時間スケールで変化するため、太陽系への宇宙線の浸透レベルは変化しますが、その程度は不明です。[75]

太陽系における居住可能性は、表面条件、さらには太陽環境のみに依存するわけではありません。太陽系の様々な天体の潜在的な地下海[76]や、特に金星[77]などの一部の惑星の雲層にも居住可能である可能性があるからです。

太陽系外系との比較

ケプラーデータの分析によると、天の川銀河で観測された惑星系は3つのグループに分類されます。「類似型」は、サイズが似ており、距離も似ており、軌道がほぼ円形の惑星です。「秩序型」は、惑星の質量が恒星からの距離とともに増加する傾向があり、「混合型」は質量に全くパターンが見られません。太陽系は秩序型であり、観測された系の37%も同様です。しかし、類似型は観測された系の59%を占め、大多数を占めています。一方、混合型はわずか4%です。[78]

多くの太陽系と比較して、太陽系は水星の軌道より内側に惑星が存在しないという点で際立っています。[79] [80]既知の太陽系には、地球の1倍から10倍の質量を持つスーパーアースは存在しません。[79]ただし、仮説上の第9惑星は、もし存在するとすれば、太陽系の端を周回するスーパーアースである可能性があります。[81]

珍しいことに、太陽系には小型の地球型惑星と大型のガス惑星しかありません。他の惑星では、岩石惑星とガス惑星の両方を含む中間サイズの惑星が一般的であるため、地球と海王星（半径は地球の3.8倍）のサイズの間に見られるような「ギャップ」はありません。これらのスーパーアースの多くは、それぞれの恒星に、水星と太陽の距離よりも近いため、すべての惑星系は多くの近接した惑星から始まり、通常はそれらの衝突の連続によって質量が少数のより大きな惑星に集約されるという仮説が立てられていますが、太陽系の場合は衝突によって破壊と放出が引き起こされたという仮説が立てられています。[79] [82]

太陽系の惑星の軌道はほぼ円形です。他の多くの系と比較して、軌道離心率は小さくなっています。[79]これを視線速度検出法の偏りや、非常に多くの惑星の長期にわたる相互作用で説明しようとする試みもありますが、正確な原因は未だ解明されていません。[79] [83]

太陽

プラズマの白い球
真の白い太陽

太陽は太陽系の恒星であり、その構成要素の中では最も質量が大きい。その巨大な質量（地球の332,900倍）[84]は、太陽系全体の質量の99.86%を占め、[85]中心核の温度と密度を高く保ち、水素からヘリウムへの核融合反応を維持できる。[86]これにより膨大な量のエネルギーが放出され、そのほとんどは可視光線をピークとする電磁放射として宇宙空間に放射される。[87] [88]

太陽は中心部で水素を核融合するため、主系列星です。より正確には、G2型主系列星であり、その型指定は実効温度を表します。高温の主系列星はより明るくなりますが、寿命は短くなります。太陽の温度は、最も高温の星と最も低温の星の中間です。太陽よりも明るく高温の星はまれですが、赤色矮星として知られる、はるかに暗く低温の星は、天の川銀河の核融合星の約75%を占めています。[89]

太陽は天の川銀河の渦巻き腕で形成されたI族の恒星です。水素とヘリウムよりも重い元素（天文学用語では「金属」）の豊富さは、銀河バルジやハローにあるより古いII族の恒星より​​も高くなっています。[90]水素とヘリウムよりも重い元素は、古代の恒星や爆発中の恒星の中心核で形成されたため、宇宙がこれらの原子で満たされる前に、最初の世代の恒星は死滅しなければなりませんでした。最も古い恒星は金属をほとんど含みませんが、後に生まれた恒星はより多くの金属を含んでいます。この高い金属量は、惑星が「金属」の集積によって形成されたため、太陽の惑星系の発達に非常に重要であったと考えられています。 [91]

太陽磁気圏が支配的な宇宙領域は太陽圏であり、太陽系の大部分を占めています。太陽は光とともに、太陽風と呼ばれる荷電粒子（プラズマ）の連続的な流れを放射しています。この流れは時速90万キロメートル（56万マイル）から時速288万キロメートル（179万マイル）の速度で外側に広がり、[92]太陽系の天体間の真空を満たします。その結果、惑星間物質と呼ばれる薄く塵の多い大気が形成され、少なくとも100 AUまで広がっています。[93]

太陽フレアやコロナ質量放出などの太陽表面の活動は、太陽圏を乱し、宇宙天気を引き起こし、磁気嵐を引き起こします。[94]コロナ質量放出などの現象は、太陽表面から磁場と大量の物質を吹き飛ばします。この磁場と物質が地球の磁場と相互作用することで、荷電粒子が地球の上層大気に流れ込み、磁極付近で見られるオーロラが発生します。[95]太陽圏内で最も大きな安定構造は、太陽の回転磁場が惑星間物質に及ぼす作用によって形成される螺旋状の太陽圏電流シートです。 [96] [97]

太陽系内部

太陽系内部は、地球型惑星と小惑星からなる領域です。[98]主にケイ酸塩と金属で構成され、[99]太陽系内部の天体は太陽に比較的近く、この領域全体の半径は木星と土星の軌道間の距離よりも小さいです。この領域は霜線内にあり、太陽から5 AUよりわずかに小さいです。太陽から5 AU [52]

内惑星

金星と地球はほぼ同じ大きさ、火星は約0.55倍、水星は約0.4倍の大きさ
4つの地球型惑星：水星、金星、地球、火星

4つの地球型惑星、すなわち内惑星は、密度が高く岩石質で、衛星はほとんどないか全くなく、環系もありません。これらは主に、地殻とマントルを形成するケイ酸塩などの難溶性鉱物と、核を形成する鉄やニッケルなどの金属で構成されています。4つの内惑星のうち3つ（金星、地球、火星）は、気象を発生させるのに十分な大気を持ち、すべての惑星に衝突クレーターや地溝帯、火山などの地殻構造が見られます。 [ 100 ]

  • 水星（太陽から0.31～0.59 AU）[D 6]は、太陽系で最も小さい惑星です。表面は灰色がかっており、逆断層によって形成された断崖衝突の残骸によって形成された明るい光線系。[101]表面温度は大きく変化し、赤道地域では夜間の-170℃（-270℉）から、日光が当たる時間帯の420℃（790℉）まで変化します。かつて水星は火山活動が活発で、月と同様に玄武岩質[102]水星はケイ酸塩地殻と大きな鉄の核を持っていると考えられます。[103][104]水星の大気は非常に希薄で、太陽風の粒子と放出された原子で構成されています。[105]水星には天然の衛星はありません。[106]
  • 金星（0.72～0.73 AU）[D 6]二酸化炭素からなる、反射性の高い白っぽい大気を持っています。表面では、大気圧は地球の海面の90倍です。[107]金星の表面温度は400℃（752℉）を超えており、これは主に温室効果ガス。[108]太陽風による剥離から保護する磁場がないため[109]蓋テクトニクスを伴う火山活動の広範な証拠が見られます。[110]金星には天然衛星がありません。[106]
  • 地球（0.98–1.02 AU）[D 6]は、宇宙で生命と地表に液体の水が存在することが知られている唯一の場所です。[111]地球の大気は78％の窒素と21％の酸素、これは生命の存在の結果です。[112][113]地球は複雑な気候と気象気候地域によって条件が大きく異なります。[114]地球の固体表面は、緑の植生、砂漠、白い氷床。[115][116][117]、大陸塊を形成したプレートテクトニクスによって形作られています[102]地球の惑星磁気圏は表面を放射線から保護し、大気の剥離生命の居住可能性を維持しています。[118]
    • 月は地球の唯一の天然衛星です。[119]月の直径は地球の4分の1です。[120]月の表面は非常に細かいレゴリスで覆われており、衝突クレーターが大部分を占めています。[121] [122]月の大きな暗い部分、海は、過去の火山活動によって形成されました。[123]月の大気は非常に薄く、粒子密度が10 7 / cm -3未満の部分的な真空で構成されています。[124]
  • 火星（1.38–1.67 AU）[D 6] の半径は地球の約半分である。[125]火星の大部分は、火星の土壌に酸化鉄[126]極地は水と二酸化炭素白い氷冠。[127]火星の大気は主に二酸化炭素で構成されており、表面気圧は地球の0.6%で、いくつかの気象現象を維持するのに十分である。[128]火星の1年（地球の687日）の間に、表面温度は-78.5 °C（-109.3 °F）から5.7 °C（42.3 °F）の間で大きく変動する。火星の表面には火山や地溝帯鉱物が豊富に存在する。[129][130]分化したを持ち、40億年前に磁気圏を失った。[131][132]火星には2つの小さな衛星があります。[133]
    • フォボスは火星の内側の衛星です。平均半径11km（7マイル）の小さく不規則な形をした天体です。表面は光の反射が非常に少なく、衝突クレーターが大部分を占めています。[D 7] [134]特に、フォボスの表面には、半径約4.5km（2.8マイル）の非常に大きなスティックニー衝突クレーターがあります。 [135]
    • デイモスは火星の外側の衛星です。フォボスと同様に不規則な形をしており、平均半径6km（4マイル）で、表面はほとんど光を反射しません。[D 8] [D 9]しかし、デイモスの表面は、レゴリスが衝突クレーターを部分的に覆っているため、フォボスよりも著しく滑らかです。[136]

小惑星

描かれている小惑星群：地球近傍小惑星、地球トロヤ群、火星トロヤ群、主小惑星帯、木星トロヤ群、木星ギリシア群、木星ヒルダの三角
木星の軌道までの太陽系内部の概要

最大のケレスを除く小惑星は、太陽系の小天体に分類され、主に炭素質、難溶性の岩石、金属鉱物、そして少量の氷で構成されています。[137] [138]大きさは数メートルから数百キロメートルまであります。多くの小惑星は、軌道特性に基づいて小惑星群と族に分類されます。一部の小惑星には、その周りを公転する天然衛星、つまりより大きな小惑星を公転する小惑星があります。 [139]

  • 水星横断小惑星とは、近日点が水星の軌道内にある小惑星のことです。現在までに少なくとも362個が知られており、太陽系で太陽に最も近い天体が含まれています。[140]水星と太陽の軌道の間にある小惑星、バルカノイドは発見されていません。[ 141 ] [142] 2024年現在、金星の軌道内に完全に収まっている小惑星が1つ発見されています。594913 ꞌAylóꞌchaxnimです。[143]
  • 金星横断小惑星とは、金星の軌道を横切る小惑星のことです。2015年現在、2,809個あります。[144]
  • 地球近傍小惑星は地球の軌道に比較的近い軌道を持ち、[145]将来地球に衝突する可能性があるため、潜在的に危険な天体です。 [146] [147] 2024年現在、37,000個以上が知られています。 [ 148 ]太陽を周回する流星体の中には、地球に衝突する前に宇宙で追跡できるほどの大きさのものもありました。過去の衝突が地球の地質学的および生物学的歴史を形作る上で重要な役割を果たしてきたことは、現在では広く認められています。[149]
  • 火星横断小惑星とは、近日点が1.3 AUを超え、火星の軌道を横切る小惑星です。[150] 2024年現在、NASAは26,182個の確認済みの火星横断小惑星をリストアップしています。[144]

小惑星帯

小惑星帯は、2.3 AUから太陽から3.3天文単位の距離にあり、火星と木星の軌道の間にあります。これは、木星の重力干渉によって合体できなかった太陽系形成時の残骸であると考えられています。 [151]小惑星帯には、直径1キロメートルを超える天体が数万、場合によっては数百万個存在します。[152]それにもかかわらず、小惑星帯の総質量は地球の1000分の1を超える可能性は低いでしょう。[46]小惑星帯は非常に密度が低く、宇宙船は日常的に問題なく通過します。[153]

4つの最大の小惑星：ケレス、ベスタ、パラス、ヒギエア。ケレスとベスタだけが宇宙船によって訪問されているため、詳細な画像が残っています

以下は、小惑星帯で最も大きい3つの天体の説明です。これらはすべて、比較的無傷の原始惑星、つまり完全に形成された惑星になる前の前駆段階であると考えられています（例外的な小惑星の一覧を参照）。[154] [155] [156]

  • ケレス（2.55–2.98 AU）は、小惑星帯で唯一の準惑星です。[157]直径940 km（580 mi）で、この帯で最大の天体です。[158]表面には炭素、[159]凍った水、含水鉱物の混合物が含まれています。[160]氷火山の兆候があり、揮発性物質が表面に噴出しており、表面の明るい斑点。[161]ケレスは非常に薄い水蒸気の大気を持っていますが、実質的には真空と区別がつきません。[162]
  • ベスタ（2.13–3.41 AU）は、小惑星帯で2番目に大きい天体です。[163]その破片はベスタ小惑星族[164]や地球で発見されたHED隕石[165]ベスタの表面は、玄武岩質と変成岩質が大部分を占めており、ケレスよりも密度の高い組成をしています。[166]その表面には、レアシルビアとベネネイア。[167]
  • パラス（2.15–2.57 AU）は、小惑星帯で3番目に大きい天体です。[163]独自のパラス 小惑星族があります。[164]パラスは宇宙船が訪れたことがないため、あまり知られていませんが、[168]表面はケイ酸塩で構成されていると予測されています。[169]

ヒルダ小惑星は木星と3:2の共鳴関係にあります。つまり、木星の軌道2回につき、太陽の周りを3回周回します。[170]木星と主小惑星帯の間にある3つの連結した星団に位置しています。

トロヤ群小惑星は、他の天体の重力的に安定したラグランジュ点内に位置する天体です。L4 （軌道の60°前方）、またはL5（軌道の60°後方）です。[ 171]水星を除くすべての惑星には、少なくとも1つのトロヤ群小惑星が存在することが知られています。[172] [173] [174]木星のトロヤ群小惑星の数は、小惑星帯のトロヤ群小惑星の数とほぼ同じです。[175]木星に次いで、海王星には28個のトロヤ群小惑星が確認されています。[176]

太陽系外縁部

太陽系の外縁部には、巨大惑星とその大きな衛星が存在します。ケンタウロス族や多くの短周期彗星はこの領域を周回しています。太陽からの距離が遠いため、外縁部の固体天体は、内縁部の惑星よりも水、アンモニア、メタンなどの揮発性物質の割合が高くなっています。これは、外縁部の温度が低いため、これらの化合物が大きな昇華を起こさずに固体のままでいられるためです。[25]

外縁惑星

木星と土星は、天王星と海王星の約2倍、金星と地球の約10倍、火星の約20倍、水星の約25倍の大きさです。
右下にある、外側の惑星である木星、土星、天王星、海王星と、内側の惑星である地球、金星、火星、水星との比較

巨大惑星または木星型惑星と呼ばれる4つの外縁部惑星は、太陽を周回する質量の99%を占めています。[h] 4つの巨大惑星はすべて複数の衛星と環系を持っていますが、地球から容易に観測できるのは土星の環だけです。[ 100]木星と土星は、主に水素、ヘリウム、ネオンなどの融点が非常に低いガスで構成されているため、[177]巨大ガス惑星と呼ばれています[178]天王星と海王星は氷惑星であり、[179]天文学的な意味での「氷」 （水、メタン、アンモニア、硫化水素、二酸化炭素など、融点が数百ケルビンまでの化合物[177]）で大部分が構成されていることを意味します。 [180]巨大惑星の衛星と海王星の軌道を越えた小天体の大部分は氷物質で構成されています。[ 180] [181]

  • 木星（4.95～5.46 AU）[D 6]は、太陽系で最大かつ最も質量の大きい惑星です。表面には、大気循環大赤斑や白い「楕円」などの巨大な嵐が表面を渦巻いています。電離を変え極にオーロラを引き起こす十分な強力な磁気圏を有しています[182]2025年現在、木星には97個の衛星が確認されて、おおよそ3つのグループに分類できます。
    • アマルテア群は、メティス、アドラステア、アマルテア、テーベで構成されています。これらは他の衛星よりも木星にかなり近い軌道を周回しています。[183]​​ これらの天然衛星からの物質が、木星のかすかなリングの源となっています。[184]
    • ガリレオ衛星は、ガニメデ、カリスト、イオ、エウロパから構成されています。これらは木星の最大の衛星であり、惑星のような性質を示しています。[185]
    • 不規則衛星は、かなり小さな天然衛星で構成されています。他の天体よりも遠い軌道を持っています。[186]
  • 土星（9.08～10.12 AU）[D 6]見える独特の環系。木星と同様に、主に水素とヘリウムでできています。[187]土星の北極と南極には、地球の直径よりも大きい六角形の嵐土星には弱いオーロラを発生させることができる磁気圏があります。2025年現在、土星には274個の衛星が確認されて、以下のように分類されています
    • 土星の環の内側または近くを周回するリング状の小衛星と羊飼い衛星。小衛星は軌道上の塵を部分的にしか除去できませんが[188] 、リング状の羊飼い衛星は塵を完全に除去し、環に目に見える隙間を形成します[189] 。
    • 内側の大きな衛星：ミマス、エンケラドゥス、テティス、ディオネ。これらの衛星は土星のE環内を周回します。これらは主に水氷で構成されており、内部構造が異なっていると考えられています。[190]
    • トロヤ群衛星：カリプソとテレスト（テティスのトロヤ群）、ヘレネとポリュデウケス（ディオネのトロヤ群）。これらの小さな衛星は、テティスとディオネと軌道を共有し、どちらかの先頭または後尾に周回します。[191] [192]
    • 外側の大型衛星は、レア、タイタン、ヒペリオン、イアペトゥスです。[190]タイタンは太陽系で唯一、大気を持つ衛星です。[193]
    • 不規則衛星は、かなり小さな天然衛星で構成されています。他の天体よりも遠い軌道を持ちます。フェーベは土星の最大の不規則衛星です。[194]
  • 天王星（18.3～20.1 AU）[D 6]、惑星の中で唯一、太陽の周りを横向きに公転しており、軸の傾きは90°を超えています。そのため、各極が太陽に向かったり離れたりを交互に繰り返すため、天王星は極端な季節変動を示します。[195]天王星の外層は落ち着いたシアン色をしていますが、これらの雲の下には内部熱など、気候に関する多くの謎。2025年現在、天王星に28個の衛星が確認されて、3つのグループに分けられます。
    • 天王星の環系の内側を公転する内側の衛星。[196]それらは互いに非常に近いため、軌道が混沌としていることを示唆しています。[197]
    • 大型衛星。タイタニア、オベロン、ウンブリエル、アリエル、ミランダから構成されています。[198]ほとんどの衛星は、主に氷でできているミランダを除いて、岩石と氷の量がほぼ同じです。[199]
    • 不規則衛星。他の天体よりも遠く、偏心した軌道を周回します。[200]
  • 海王星（29.9～30.5 AU）[D 6]は、太陽系で知られている最も遠い惑星です。外層大気はわずかにくすんだシアン色で、表面には時折、暗い斑点のように見える嵐が発生します。天王星と同様に、熱圏の異常な高温や磁気圏の強い傾き（47°）など、海王星の多くの大気現象は説明されていません。2025年現在、海王星には16個の衛星が確認されて、2つのグループに分かれています
    • 規則衛星は、海王星の赤道付近を円軌道で周回します。[194]
    • 不規則衛星は、その名の通り、軌道があまり規則的ではありません。そのうちの1つであるトリトンは、海王星の最大の衛星です。地質学的に活発で、窒素ガスの間欠泉が噴出し、薄い雲状の窒素大気を持っています。[201] [193]

ケンタウルス族

ケンタウロス族は氷で覆われた彗星のような天体で、その軌道長半径は木星よりも長く、海王星よりも短い（5.5～30 AU）。これらはかつてカイパーベルトや散乱円盤天体（SDO）に属していたもので、外惑星によって太陽に近づくにつれて重力が乱され、彗星になるか太陽系外に放出されると予想されている。[45]ほとんどのケンタウロス族は活動しておらず小惑星のような状態だが、中には彗星のような活動を示すものもあり、例えば最初に発見されたケンタウロス族の2060 カイロンは、彗星が太陽に近づくとコマを形成するのと同じように、彗星（95P）に分類されている。[202]知られている最大のケンタウロス族はカリクローで、直径約250 km（160 mi）あり、環を持つ数少ない小惑星の1つである。[203] [204]

太陽系外縁領域

海王星の軌道の外側には、「太陽系外縁部領域」と呼ばれる領域があり、冥王星や他のいくつかの準惑星が位置するドーナツ型のカイパーベルトと、太陽系平面に向かって傾き、カイパーベルトよりもはるかに外側まで広がる散在する天体の重なり合う円盤があります。この領域全体はまだ大部分が未踏です。圧倒的に数千もの小惑星で構成されているように見えます。最大のものは直径が地球の5分の1で、質量は月よりもはるかに小さく、主に岩石と氷で構成されています。この領域は、内太陽系と外太陽系を囲む「太陽系の第3の領域」と呼ばれることもあります。[205]

カイパーベルト

カイパーベルト周辺の天体とその他の小惑星群の図。J、S、U、Nは木星、土星、天王星、海王星を表します
カイパーベルト天体の軌道分類。軌道共鳴を受けるいくつかの銀河団がマークされています

カイパーベルトは、小惑星帯に似た巨大なデブリの輪ですが、主に氷でできた天体で構成されています。[206]太陽から30～50AUの範囲に広がっています。主に太陽系の小天体で構成されていますが、最大のものは準惑星となるほどの大きさです。[207]直径50km（30マイル）を超えるカイパーベルト天体は10万個以上あると推定されていますが、カイパーベルトの総質量は地球の10分の1、あるいは100分の1に過ぎないと考えられています。[45]多くのカイパーベルト天体には衛星があり、[208]ほとんどの天体は黄道面に対してかなり傾いた（約10°）軌道を描いています。[209]

カイパーベルトは、大まかに「古典的」ベルトと共鳴する太陽系外縁天体に分けられます。[206]後者の軌道周期は海王星の軌道周期と単純な比率で、例えば、海王星の3周につき2周、または2周につき1周します。古典的ベルトは海王星と共鳴しない天体で構成され、およそ39.4天文単位から47.7天文単位まで広がっています。[210]古典的カイパーベルトのメンバーは、最初に発見された同種の天体（当初は1992 QB 1と命名され、その後アルビオンと命名されました）にちなんで「キュベワノス」と呼ばれることもあります。これらは、ほぼ原始的で、離心率の低い軌道を周回しています。[211]

天文学者の間では、カイパーベルトの5つのメンバーが準惑星。 [207] [212]多くの準惑星候補が検討されており、さらなる検証のためのデータが待たれています。 [213]

  • 冥王星（29.7～49.3 AU）は、カイパーベルトで知られている最大の天体です。冥王星は比較的偏心した軌道を持ち、黄道面。冥王星は2:3の共鳴関係プルティノと呼ばれます。[214] 、カロン、ステュクス、ニクス、ケルベロス、ヒドラの5つの衛星があります。[215]
    • 冥王星の最大の衛星であるカロンは、冥王星との連星系の一部であると説明されることもある。これは、2つの天体がそれぞれの表面上の重心の周りを公転している（つまり、「互いの周りを公転している」ように見える）ためである。
  • オルクス（30.3～48.1 AU）は、冥王星と同様に海王星と2:3の軌道共鳴関係にあり、冥王星に次いで最大の天体です。[216]離心率と傾斜角は冥王星と似ていますが、近日点は冥王星の近日点から約120°離れています。そのため、オルクスの軌道の位相は冥王星と反対です。オルクスは遠日点（最近では2019年）にあり、冥王星は近日点（最近では1989年）にあります。[217]このため、オルクスは反冥王星と呼ばれています。[218] [219]オルクスには、ヴァンスという1つの衛星が知られています。[220]
  • ハウメア（34.6–51.6 AU）は2005年に発見されました。[221]一時的に海王星と7:12の軌道共鳴状態にあります。[216]ハウメアは環系を持ち、ヒイアカとナマカという2つの衛星が知られています。また、非常に速い自転速度（3.9時間ごとに1回）のため、楕円体に引き伸ばされています。ハウメアは、同様の軌道を共有するカイパーベルト天体の衝突ファミリーの一部であり、数十億年前にハウメアに巨大な衝突があり、破片が宇宙空間に放出されたことを示唆しています。[222]
  • マケマケ（38.1–52.8 AU）は冥王星よりも小さいものの、古典カイパーベルトで最大の既知天体です（つまり、海王星との共鳴が確認されていないカイパーベルト天体です）。マケマケは冥王星に次いでカイパーベルトで最も明るい天体です。2005年に発見され、2009年に正式に命名されました。[223]軌道は冥王星よりもはるかに傾いており、29°です。[224]既知の衛星はS/2015 (136472) 1です。[225]
  • クワオアー（41.9–45.5 AU）は、マケマケに次いで古典カイパーベルトで2番目に大きい既知天体です。軌道の離心率と傾斜は、マケマケやハウメアよりも大幅に小さくなっています。[216]環系を持ち、既知の衛星はウェイヴォットです。[226]

散乱円盤

散乱円盤天体の軌道離心率と傾斜角を、古典的カイパーベルト天体および共鳴カイパーベルト天体と比較した。

カイパーベルトと重なりながら500AU近くまで広がる散乱円盤は、短周期彗星の起源と考えられています。散乱円盤天体は、海王星の初期の外向きの移動による重力の影響によって、不規則な軌道に乱されたと考えられています。ほとんどの散乱円盤天体は近日点はカイパーベルト内にありますが、遠日点はカイパーベルトのはるか外にあります（太陽から150AU以上離れているものもあります）。散乱円盤天体の軌道は、黄道面から最大46.8°傾くことがあります。[227]一部の天文学者は、散乱円盤をカイパーベルトの単なる別の領域と見なし、散乱円盤天体を「散乱カイパーベルト天体」と表現しています。[228]一部の天文学者は、ケンタウルス族を散乱円盤の外向き散乱天体とともに内向き散乱カイパーベルト天体に分類しています。[229]

現在、天文学者の間では、散乱円盤内の天体のうち2つが準惑星であるという強いコンセンサスがあります。

  • エリス（38.3–97.5 AU）は、既知の散乱円盤天体の中では最大であり、また、準惑星の中でも最も質量が大きい。エリスの発見は、冥王星よりも質量が25%大きく[230]、直径はほぼ同じであることから、惑星の定義に関する議論を巻き起こした。エリスの衛星はディスノミアとして知られる。冥王星と同様に、エリスの軌道は離心率が高く、近日点は38.2 AU（冥王星と太陽との距離にほぼ相当）、遠日点は97.6 AUである。また、黄道面に対して44°の急傾斜角を持つ[231] 。
  • ゴンゴン（33.8～101.2 AU）は、エリスとほぼ同等の軌道を周回する準惑星ですが、海王星との共鳴度は3:10です。[D 10]ゴンゴンには、既知の衛星である翔柳が1つあります。[232]

太陽系外縁天体

セドナ、2012 VP113、レレアクーホヌア（ピンク）、その他の非常に遠方の天体（赤、茶、シアン）の現在の軌道と、仮想の惑星ナイン（濃い青）の予測軌道

太陽系内の一部の天体は非常に大きな軌道を周回するため、他の小惑星に比べて既知の巨大惑星の影響がはるかに少なくなります。これらの天体は、極端太陽系外縁天体（extreme trans-Neptunian object）、略してETNOと呼ばれます。[233]一般的に、ETNOの軌道長半径は少なくとも150～250 AUです。[233] [234]例えば、541132 Leleākūhonua は約32,000年ごとに太陽の周りを1周し、太陽から65～2000 AUの距離を周回します。[D 11]

この種族は天文学者によって3つのサブグループに分類されます。散在ETNOは近日点が約38～45 AUで、離心率が0.85を超える非常に高い天体です。通常の散在円盤天体と同様に、海王星の重力散乱の結果として形成されたと考えられ、現在も巨大惑星と相互作用しています。近日点が約40～45 AUと50～60 AUの分離ETNOは、散在ETNOよりも海王星の影響は少ないですが、それでも海王星に比較的近いです。近日点が50～60 AUを超えるセドノイドまたは内側オールト雲天体は、海王星から遠すぎるため、強い影響を受けません。[233]

現在、準惑星に分類されているETNOが1つあります

  • セドナ（76.2–937 AU）は、最初に発見された極端太陽系外縁天体です。大きく赤みがかった天体で、1周するのに約11,400年かかります。 2003年にこの天体を発見したマイク・ブラウンは、近日点が遠すぎて海王星の移動の影響を受けていないため、散乱円盤やカイパーベルトの一部ではないと主張しています。[235]セドナ型天体はセドナにちなんで名付けられました。[233]

いくつかの極端な太陽系外縁天体の軌道には統計的なばらつきが観測されており、太陽への最接近がほとんど一つのセクターに集中し、互いに同様の軌道傾斜角を示しています。[236] [237] [238]一部の天文学者は、これは海王星の外側にある大きな惑星の影響によるものである可能性があると示唆しています。この仮説上の惑星は、惑星9と呼ばれています。[239]他の人々は、この統計的なばらつきは観測の偏り、あるいは単なる偶然によるものだと考えています。[240]

オールトの雲

オールトの雲の想像図。太陽系の影響圏内にある領域で、さらに奥のカイパーベルト（挿入図）の描写も含まれています。天体のサイズは見やすさを考慮して拡大されています。

オールトの雲は、理論上は最大1兆個の氷の天体からなる球殻で、すべての長周期彗星の源であると考えられています。[241] [242]これらの天体は、もともと外惑星との重力相互作用によって太陽系内から放出されました。[要出典]オールトの雲の天体は非常にゆっくりと移動し、衝突、通過する恒星の重力の影響、銀河潮汐（天の川銀河によって及ぼされる潮汐力）などのまれな事象によって摂動を受ける可能性があります。 [ 241] [242]現在の画像技術では、オールトの雲を直接観測することはできません。[243]

The Oort cloud is theorized to surround the Solar System from potentially ~2,000 AU from the Sun to up to ~200,000 AU. Lower estimates for the radius of the Oort cloud, by contrast, do not place it farther than 50,000 AU。[244]質量の大部分は3,000から10万AU。[245]ウェスト彗星のような最も遠い既知の天体は、太陽からおよそ70,000 AU from the Sun.[246]

Gravitationally unstable populations

Meteoroids, meteors and dust

The planets, zodiacal light and meteor shower (top left of image)

Solid objects smaller than one meter are usually called meteoroids and micrometeoroids (grain-sized), with the exact division between the two categories being debated over the years.[247] By 2017, the IAU designated any solid object having a diameter between ~30 micrometers and 1 meter as meteoroids, and depreciated the micrometeoroid categorization, instead terms smaller particles simply as 'dust particles'.[248]

Some meteoroids formed via disintegration of comets and asteroids, while a few formed via impact debris ejected from planetary bodies. Most meteoroids are made of silicates and heavier metals like nickel and iron.[249] When passing through the Solar System, comets produce a trail of meteoroids; it is hypothesized that this is caused either by vaporization of the comet's material or by simple breakup of dormant comets. When crossing an atmosphere, these meteoroids will produce bright streaks in the sky due to atmospheric entry, called meteors. If a stream of meteoroids enter the atmosphere on parallel trajectories, the meteors will seemingly 'radiate' from a point in the sky, hence the phenomenon's name: meteor shower.[250]

The inner Solar System is home to the zodiacal dust cloud, which is visible as the hazy zodiacal light in dark, unpolluted skies. It may be generated by collisions within the asteroid belt brought on by gravitational interactions with the planets; a more recent proposed origin is materials from planet Mars.[251] The outer Solar System hosts a cosmic dust cloud. It extends from about 10 AU to about 40AUで、おそらくカイパーベルト内での衝突によって形成されたと考えられます。[252] [253]

彗星

左下には、黒い背景に白いコマが浮かび上がっています。星雲状の物質は上と左へと流れ去り、距離とともにゆっくりと薄れていきます。
ヘール・ボップ彗星の尾にあるまばらなプラズマ（青）と塵（白）は、それぞれ太陽放射と太陽風の圧力によって形成されています

彗星は太陽系の小さな天体で、通常は直径数キロメートルで、主に揮発性の氷で構成されています。軌道は非常に離心率が高く、一般的に近日点は内惑星の軌道内に、遠日点は冥王星のはるか遠くにあります。彗星が太陽系内に入ると、太陽に近づくことで氷の表面が昇華して電離し、コマ（肉眼で見えることが多いガスと塵の長い尾）が形成されます。[254]

短周期彗星の軌道は200年未満です。長周期彗星の軌道は数千年続きます。短周期彗星はカイパーベルトで発生したと考えられていますが、ヘール・ボップ彗星のような長周期彗星はオールトの雲で発生したと考えられています。クロイツ彗星のような多くの彗星群は、単一の親彗星の分裂によって形成されました。[255]双曲線軌道を持つ彗星の中には太陽系外起源のものもありますが、正確な軌道を決定することは困難です。 [256]太陽の温暖化によって揮発性物質がほとんど追い出された古い彗星は、しばしば小惑星に分類されます。[257]

境界領域と不確実性

星間物質内の太陽系（左）。さまざまな領域とその距離は対数スケールで示されています

太陽系の外縁部の多くはまだ未解明です。100AUを超える領域は事実上未踏であり、この宇宙領域について学ぶことは困難です。この領域の研究は、軌道が乱されて太陽に近づく少数の天体からの推論に依存しており、それでもこれらの天体を検出できるのは、たまたま彗星として認識できるほど明るくなった場合に限られていました。[258]太陽系の外縁部には、まだ多くの天体を発見されていません。[259]

太陽の重力圏は、約2光年（125,000AU）。太陽のヒル球、その重力ポテンシャルが銀河ポテンシャル、銀河核のポテンシャルに達し、その重力の影響の有効範囲は、オールトの雲を包含し、 [27] [260]太陽から最大230,000AUまで広がっていると考えられています。[8]

太陽圏とヒル球の境界、星間物質に対する太陽の重力ポテンシャル、そしてオールトの雲の端にある銀河の重力ポテンシャルは、太陽系とその周囲の銀河環境の境界を表しています。

太陽圏の端

太陽の磁気圏とヘリオスヘルスの図

太陽の恒星風バブル、すなわち太陽が支配的な空間領域であるヘリオスフィアは、終端衝撃波を境界としています。局所的な静止基準に対する太陽の特異な運動に基づくと、この境界は星間物質の風上側では太陽から約80～100 AU、風下側では太陽から約200 AUの距離にあります。[261]ここで太陽風は星間物質と衝突し[262] 、劇的に減速、凝縮し、乱流が増して、ヘリオシースとして知られる大きな楕円構造を形成します。[261]

ヘリオシースは彗星の尾に非常によく似た外観と挙動を示すと理論づけられており、風上側ではさらに40AU外側に伸び、風下側ではその何倍もの距離、おそらく数千AUにまで尾を引く。[263] [264]カッシーニ探査機と星間境界探査機による証拠は、星間磁場の拘束作用によって泡状の形状に強制されていることを示唆しているが、[265] [266]実際の形状は不明のままである。[267]

太陽圏の外縁の形状と形態は、星間物質との相互作用による流体力学や、南に広がる太陽磁場の影響を受けやすいと考えられます。例えば、北半球は南半球よりも9AU遠くまで伸びる鈍い形状をしています。[261]ヘリオポーズは星間物質の始まりと考えられています。[93]ヘリオポーズの向こう、約230AUには、太陽が天の川銀河を通過する際に残すプラズマの「航跡」であるバウショックがあります。 [268]ヘリオポーズの外側にある大きな物体は太陽の重力に束縛されたままですが、星間物質内の物質の流れは微小スケールの物体の分布を均一化します。[93]

天体の近傍

局所星間雲、G雲、そして周囲の恒星の図。2022年現在、星間雲内での太陽系の正確な位置は、天文学において未解決の問題のままです。[269]

太陽から10光年以内には比較的少数の恒星しか存在せず、最も近いのは三重星系アルファ・ケンタウリで、約4.4光年離れており、局部バブルのG雲にある可能性がある。[270]アルファ・ケンタウリAとBは太陽に似た星のペアで密接に結びついているが、太陽に最も近い恒星である小型の赤色矮星 プロキシマ・ケンタウリは、このペアから0.2光年の距離を周回している。2016年には、プロキシマ・ケンタウリを周回する可能性のある居住可能な太陽系外惑星、プロキシマ・ケンタウリbが発見され、太陽に最も近いことが確認された太陽系外惑星となった。 [271]

太陽系は局部星間雲に囲まれていますが、それが局部星間雲に埋め込まれているのか、それとも雲の端のすぐ外側にあるのかは明らかではありません。[272]太陽から300光年以内の領域には、局部バブルとして知られる複数の星間雲が存在します。[272]後者の特徴は、星間物質内にある直径約300光年の砂時計型の空洞、またはスーパーバブルです。このバブルは高温のプラズマで満たされており、最近のいくつかの超新星爆発の産物である可能性を示唆しています。[273]

ローカルバブルは、隣接するより広いラドクリフ波状構造やスプリット線状構造（旧グールドベルト）と比較すると小さなスーパーバブルです。これらの構造はそれぞれ数千光年の長さがあります。[274]これらの構造はすべてオリオン腕の一部であり、オリオン腕には天の川銀河の肉眼で見える星のほとんどが含まれています。[275]

星の集団は星団として形成され、その後、共動する集団へと分解します。肉眼で見える著名な星団は、ローカルバブル内で約80光年離れたおおぐま座移動星団です。最も近い星団はヒアデス星団で、ローカルバブルの端にあります。最も近い星形成領域は、南の冠分子雲、へびつかい座ロ雲複合体、そしておうし座分子雲です。おうし座分子雲はローカルバブルのすぐ外側にあり、ラドクリフ波状構造の一部です。[276]

太陽から0.8光年以内を通過する恒星のフライバイは、およそ10万年に1回発生します。最もよく測定された接近はショルツ星で、約約7万年前、太陽から5万AUの距離まで接近し、おそらく外側のオールトの雲を通過したと考えられます。 [277] 10億年に1%の確率で恒星が太陽から5万AU以内を通過します太陽から100AUの距離にあり、太陽系を混乱させる可能性がある。[278]

参照：地球の位置、銀河年、太陽の軌道

Diagram of the Milky Way, with galactic features and the relative position of the Solar System labeled.

太陽系は、直径約10万 光年の棒渦巻銀河である天の川銀河に位置し、1000億個以上の恒星を擁しています。[279]太陽は、天の川銀河の外側の渦巻腕の一つで、オリオン座・白鳥座腕または局部腕として知られています。[280] [281]太陽は、銀河面近くを周回する薄い円盤状の恒星群の一員です。 [282]

銀河系の中心を回る速度は約220km/秒で、2億4000万年で1回転します。[279]この回転は太陽系の銀河年として知られています。[283]太陽の頂点、つまり星間空間を通る太陽の軌道の方向は、明るい星ベガの現在の位置の方向、ヘルクレス座の近くにあります。[284]黄道面は銀河面に対して約60°の角度をなしています。[c]

太陽は、銀河中心（超大質量ブラックホールいて 座A*が存在する場所）から26,660光年離れたほぼ円軌道を描いて公転しており、[286]渦巻き腕とほぼ同じ速度で公転しています。[287]太陽が中心近くを公転すると、近くの恒星からの重力によってオールトの雲の天体が乱され、多くの彗星が太陽系内に送り込まれ、地球上の生命にとって壊滅的な影響を与える可能性のある衝突が発生する可能性があります。このシナリオでは、銀河中心からの強力な放射線が複雑な生命の発達を妨げる可能性があります。[287]

太陽系が天の川銀河の中に位置していることは、地球上の生命の進化史における要因です。渦巻腕には、太陽系を混乱させる可能性のある超新星、重力不安定性、放射線がはるかに多く集中していますが、地球は局部的腕の中に留まり、渦巻腕を頻繁に通過しないため、生命が進化するための長い安定期間が与えられています。 [287]しかし、物議を醸しているシヴァ仮説によれば、天の川銀河の他の部分に対する太陽系の位置の変化は、地球上の周期的な絶滅現象を説明できる可能性があります。[288] [289]

発見と探査

空を横切る「光」の動きは、惑星の古典的な定義、すなわち流浪の星の基礎となっています

人類の太陽系に関する知識は、何世紀にもわたって着実に蓄積されてきました。中世後期からルネサンス期にかけて、ヨーロッパからインドに至るまでの天文学者たちは、地球が宇宙の中心に静止しており[290]、空を移動する神や霊的な物体とは全く異なる存在であると信じていました。ギリシャの哲学者サモス島のアリスタルコスは太陽中心説による宇宙の再編を提唱していましたが、ニコラウス・コペルニクスは、数学的に予測可能な太陽中心説を初めて提唱した人物として知られています[291] [292]。

地動説はすぐに天動説に打ち勝ったわけではありませんが、コペルニクスの研究にはヨハネス・ケプラーをはじめとする擁護者がいました。軌道を楕円形にすることでコペルニクスを改良した地動説モデルと、ティコ・ブラーエの正確な観測データを用いて、ケプラーはルドルフ表を作成しました。これにより、当時知られていた惑星の位置を正確に計算することが可能になりました。ピエール・ガッサンディは1631年に水星の太陽面通過を予測するためにこれを使用し、ジェレマイア・ホロックスは1639年に金星の太陽面通過を予測するために同じことを行いました。これは地動説とケプラーの楕円軌道の強力な根拠となりました。[293] [294]

17世紀、ガリレオは天文学における望遠鏡の使用を公表しました。彼とシモン・マリウスは独立して、木星の周りを4つの衛星が周回していることを発見しました[295] クリスティアーン・ホイヘンスはこれらの観察に続き、土星の衛星タイタンと土星の環の形を発見した。[296] 1677年、エドモンド・ハレーは水星の太陽面通過を観測し、惑星の太陽視差の観測（より理想的には金星の太陽面通過を使用）を使用して、地球、金星、太陽の距離を三角法で決定できることに気づきました。[297]ハレーの友人アイザック・ニュートンは、1687年に出版された傑作『プリンキピア・マテマティカ』で、天体は地球のものと本質的に異なるものではなく、地球と天空で同じ運動法則と重力法則が適用されることを示した。 [59] : 142 

1747年、エマニュエル・ボーエンによる太陽系図。当時は天王星、海王星、小惑星帯はまだ発見されていませんでした。惑星の軌道は縮尺どおりですが、衛星の軌道と天体の大きさは縮尺どおりではありません

「太陽系」という用語が英語に導入されたのは1704年で、ジョン・ロックが太陽、惑星、彗星を指すのにこの用語を使用したことがきっかけでした。[298] 1705年、ハレーは彗星の繰り返し観測が同一の天体によるものであり、75～76年に一度定期的に回帰していることに気づきました。これは、惑星以外の何かが太陽を繰り返し周回しているという最初の証拠でした。[ 299]セネカは1世紀に彗星についてこの理論を立てていました。[300] 1769年の金星の太陽面通過を注意深く観測した結果、天文学者たちは地球と太陽の平均距離を93,726,900マイル（150,838,800 km）と算出しました。これは現代の値よりわずか0.8%大きいだけです。[301]

天王星は1690年以降、おそらくは古代から時折観測されており、1783年までに土星の外側を周回する惑星であることが認識されました。 [302] 1838年、フリードリヒ・ベッセルは恒星視差（地球が太陽の周りを回ることによって生じる恒星の位置の見かけ上の変化）の測定に成功し、地動説の最初の直接的な実験的証拠となりました。 [303] 海王星は数年後の1846年に、その重力によって天王星の軌道にわずかながらも検出可能な変化が生じたため、惑星として特定されました。[304] 水星の軌道異常の観測は、水星内部の惑星であるバルカンの探索につながりましたが、これらの試みは1915年にアルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって打ち砕かれました。[305]

20世紀、人類は1960年代から宇宙に望遠鏡を設置することから始まり、太陽系の周りの宇宙探査を始めました。 [306] 1989年までに、8つの惑星すべてに宇宙探査機が訪れました。[307]探査機は彗星[308]や小惑星[309]からサンプルを持ち帰り、太陽のコロナ[310]を通過し、2つの準惑星（冥王星とケレス）を訪れました。[311] [312]燃料を節約するために、一部の宇宙ミッションでは重力アシスト操作が利用されています。例えば、2機のボイジャー探査機は太陽系の外縁部の惑星を通過する際に加速し[313]、パーカー・ソーラー・プローブは金星フライバイ後に太陽に近づく際に減速しました。[314]

人類は1960年代と1970年代のアポロ計画で月面に着陸し[315]、2020年代にはアルテミス計画で再び月面に着陸する予定です[316]。20世紀と21世紀の発見により、2006年に惑星という用語の再定義が行われ、冥王星は準惑星に降格しました[317] 。また、太陽系外縁天体への関心がさらに高まりました[ 318 ] 。

2024年に活動するすべての太陽系宇宙探査機（および今後打ち上げ予定の探査機のリスト）
太陽系の主要天体に直接（重力アシストなしで）移動するために必要なデルタvの地図（噴射は近点で行われ、傾斜角の変化は無視されると仮定）

参照

注釈

  1. ^ 小惑星帯、カイパーベルト、散乱円盤は、個々の小惑星が小さすぎて図に表示できないため、追加されていません。
  2. ^ abこの日付は、 隕石中にこれまでに発見された最古の包有物に基づいており、4568.2+0.2
    -0.4    百万年前のものであり、崩壊する星雲の中で最初の固体物質が形成された日付と考えられています。[18]
  3. ^ ab が黄道北極と銀河北極の間の角度である場合、 = 27° 07′ 42.01″ と= 12h 51m 26.282s は銀河北極の赤緯と赤経、[285]であり、 = 66° 33′ 38.6″ と= 18h 0m 00s は黄道北極の赤緯と赤経です。（どちらの座標もJ2000時代のものです。）計算結果は60.19°です
  4. ^ 名前の大文字の使い方は様々です。天文学の命名法に関する権威ある機関である国際天文学連合は、すべての個々の天体の名前を大文字で表記することを指定していますが、命名ガイドライン文書（2021年7月25日アーカイブ、Wayback Machine ）では「Solar System」と「solar system」の構造を混在させています。名前は一般的に小文字（「solar system」）で表記され、例えばオックスフォード英語辞典やメリアム・ウェブスター第11版大学辞典（2008年1月27日アーカイブ、 Wayback Machine）で使用されています
  5. 太陽系の規模は非常に大きいため、天文学者は距離を表すために独自の単位を使用しています。天文単位（AUと略記）は1億5000万km（9300万マイル）に相当します。これは、惑星の軌道が完全に円である場合の地球から太陽までの距離です。[13]
  6. ^ 国際天文学連合の小惑星センターは、2024年現在、オルクス、クワオアー、ゴンゴン、セドナを準惑星として正式にリストしていません。
  7. ^ 太陽系の天体の詳細な分類については、小惑星群のリストと彗星の分類を参照してください
  8. ^ ab 太陽、木星、土星を除いた太陽系の質量は、その最大の天体の質量をすべて加算し、オールトの雲（地球の約3倍と推定）[44] 、カイパーベルト（地球の0.1倍と推定）[45 ] 、小惑星帯（地球の0.0005倍と推定） [46]の大まかな計算値を使用することで決定でき、その合計は切り上げて約37地球質量、つまり太陽の周りを公転する質量の8.1%になります。天王星と海王星の合計質量（地球の約31倍）を差し引くと、残りの約6地球質量の物質は、公転する全質量の1.3%を構成します。

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