太阳系是由太阳、8 颗大行星和 5 颗矮行星以及它们的卫星、众多的小天体——小行星、彗星以及大量的流星体和行星际物质组成的天体系统。太阳的质量占太阳系总质量的 99%以上,在它的引力作用下,其他成员基本上作绕太阳的公转运动。按行星离太阳的平均距离从近到远,8 颗大行星依次是 水星 、 金星 、 地球 、 火星 、 木星 、 土星 、 天王星 、 海王星 ,其中体积最大的是木星,其次是土星。已确认命名的 矮行星 有 谷神星 、 冥王星 、 阋神星 、 鸟神星 和 妊神星 等。太阳系中的主要天体及其大小对比如图 2.3 所示。
图 2.3 太阳系的行星、矮行星和部分卫星的相对大小 │图源:Kevin Gill, Wikipedia
除了水星和金星外,其余 6 颗大行星都有卫星,卫星在绕行星转动的同时又随行星绕太阳公转。地球有一颗天然卫星——月球。根据目前的认识,火星有 2 颗卫星,木星有超过 90 颗卫星,土星有超过 80 颗卫星,天王星有 27 颗卫星,海王星有 14 颗卫星。矮行星中,冥王星有 5 颗卫星,妊神星有 2 颗卫星,阋神星有 1 颗卫星。在已知卫星中,最大的是木卫三,其次是土卫六,很奇特的是木卫一上现在还常有活火山喷发。土星的美丽光环已被发现 400 年了,近些年来又发现木星、天王星和海王星也有暗的环系。行星环由宇宙尘和小颗粒组成,绕行星转动。
小行星 是绕太阳公转的固态小天体,它们比矮行星还小,在太阳系中的特定位置处集中分布。目前已知的小行星主要有处于火星轨道与木星轨道之间的 主带小行星 ,以及海王星轨道之外的 柯伊伯带 及弥散盘小天体。有趣的是,某些小行星也有伴星或卫星。
彗星 的本体是冰和尘冻结而成的“脏雪球”彗核,大小一般为几百米到几十千米。很多彗星沿着扁长椭圆轨道绕太阳公转。当彗星运行到离太阳较近之处时,彗核表层冰蒸发并带出尘埃而形成彗星大气——彗发,其尺度甚至可达千万千米,受太阳辐射作用而发出荧光,显得又大又亮。太阳辐射的斥力作用使彗发物质背离太阳方向而形成长长的彗尾,长度可达 1 天文单位以上。在太阳系的外围约一千到十万天文单位处有球壳状的彗星库—— 奥尔特彗星云 ,估计储存着上千亿颗彗星。它们偶尔因附近的恒星引力摄动而改变轨道并进入太阳系内区,才被我们看见。
图 2.4 2016 年英仙座流星雨 │图源:National Astronomical Observatory of Japan
比彗星及小行星更小的天体统称 流星体 ,其中微小的流星体又被称为 行星际尘埃 或 宇宙尘 。若流星体在绕太阳运行的过程中接近地球,就会高速闯入地球大气,烧蚀发光,呈现为明亮光迹划过长空的流星现象。流星(体)群闯入地球大气,会形成壮观的 流星雨 ,见图 2.4。大些的流星体在大气中没有烧蚀殆尽,其残骸陨落到地面则成为 陨石 。有的流星体在陨落过程中会发生爆裂而落下“ 陨石雨 ”,例如 1976 年 3 月 8 日的吉林陨石雨。