太陽系新風貌(The Solar System)

      太陽與所有環繞其運行之星球及物體稱之為太陽系。宇宙由目前科學觀測估計約有數千億個星系，而構成這些星系的物質僅佔目前所知宇宙的4%左右的質量，其他大部份構成物質是目前人類仍未完全了解的黑暗物質與黑暗能量。 而太陽系只位在其中的一個環形銀河系，即所謂之天河中佔極微小之部分，銀河系中類似太陽的G型恆星約占8%(不包含已經死亡的白矮星與將死亡的紅巨星)，太陽系約兩億兩千五百萬年繞行銀河中心一圈。且銀河系只是目前已知宇宙的ㄧ個普通星系，銀河系直徑約十萬光年，中心處厚約一萬六千光年，包含兩千多億顆恆星。太陽系位於銀河系的獵戶座懸臂上約形成於四十五億餘年前，距銀河系中心約三萬光年，每二億年環繞中心一周。目前觀測到的恆星系多有兩顆恆星，像太陽系一樣只有一顆恆星的星系所佔比例並不高，距離太陽最近的南門二則是三合星系統，目前則發現白羊座30為四合星系統。
      太陽系在形成之初估計約有一百顆行星左右，經過一連串的碰撞合併很多行星因此毀滅，最後太陽系才達成穩定狀態，而太陽系僅有兩顆巨型氣體行星也是協助太陽系達成現在穩定狀態的主因之一，目前太陽系共發現有一恆星、八行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星與海王星加172顆衛星。)(一開始冥王星也被歸類為行星，但在凱柏帶與離散盤陸續發現大小接近甚至有更大的天體後，加上冥王星比月球還小，而且估計凱柏帶可能含有上千顆冥王星大小的天體只是因為距離地球太遠還有很多沒被發現的，所以自2008年就被歸類為矮行星了。這些凱柏帶的矮行星或許更像太陽系形成初期內太陽系的微行星。)、五矮行星(穀神星、冥王星、鳥神星、妊神星與鬩神星)、慧星、小行星等以及不少陸續被發現的衛星、類矮行星與慧星等等。而天文觀測發現結果推測太陽系可能尚存在一顆至少為迷你海王星大小的X行星，只是因為距離地球太過於遙遠尚未被實際觀測到。

      太陽是一顆光譜分類為G2V的主序星，不過太陽在宇宙中甚至是整個銀河系都不是ㄧ顆顯眼的恆星，只不過它提供目前人類生存的地球所需的大部分能源，除了核能與地熱外，人類與地球生物賴以生存的食物與水力風力以及石化燃料等能源來源皆直接或間接來自於太陽產生的光和熱(也是一種核能)。因此對人類而言它是除了地球外提供目前人類生存條件的最重要星體。太陽主要由氫與氦所組成中心溫度達1.571x10⁷K，產生核融合(四個氫原子結合成一個氦原子)以產生能量，每秒消耗6億5千萬公噸氫為燃料，產生4x10²⁶W的能量，表面溫度約6,000K，黑子溫度則大約為4,500K，擁有磁場，南北磁性每11年對換，佔了目前太陽系已知的99%以上質量。
直徑：1,390,000 km
質量：1.989x1030 kg
溫度：5800 K (表面) 15,600,000 K (核心) 

內太陽系

內太陽系在傳統上是類地行星和小行星帶區域的名稱，主要是由矽酸鹽和金屬組成的。這個區域擠在靠近太陽的範圍內，半徑比木星與土星之間的距離還短。

內行星

四顆內行星或是類地行星的特點是高密度、由岩石構成、只有少量或沒有衛星，也沒有環狀系統。它們由高熔點的礦物，像是矽酸鹽類的礦物組成表面固體的地殼和半流質的地函，以及由鐵、鎳構成的金屬組成核心。四顆中的三顆(金星、地球、和火星)有實質的大氣層，全部都有撞擊坑和地質構造的表面特徵(地塹和火山等)。

水星

水星是最靠近太陽也是最小的行星(0.055地球質量，0.054地球體積)。它沒有天然的衛星，僅知的地質特徵除了撞擊坑外，只有大概是在早期歷史與收縮期間產生的皺摺山脊。水星，包括被太陽風轟擊出的氣體原子，只有微不足道的大氣。目前有一說法是太陽系形成初期有一顆小型行星撞掉了水星的主要外殼因此殘留相當巨大的鐵質核心和薄薄的地函，而該行星則因此毀滅了。
軌道半徑：57,910,000 km (0.38 AU)
直徑：4,880 km
質量：3.30 x1023kg
密度：5.427g/cm3
赤道重力：3.7m/s2
自轉週期：58.646日
公轉週期：87.97日
軌道離心率：0.20563069
表面溫度：-173~427度
自轉方向：由西向東 

金星

金星的體積尺寸與地球相似(0.86地球質量，0.88地球體積)，也和地球一樣有厚厚的矽酸鹽地函包圍著核心，還有濃厚的大氣層和內部地質活動的證據。但是，它的大氣密度比地球高90倍而且非常乾燥，也沒有天然的衛星。它是顆炙熱的行星，表面的溫度超過400°C，很可能是大氣層中有大量的溫室氣體造成的。沒有明確的證據顯示金星的地質活動仍在進行中，但是沒有磁場保護的大氣應該會被太陽風吹拂而分解耗盡，目前認為金星現存的大氣是經由火山的爆發補充的，而且極高的表面溫度甚至會讓金星表面的金屬融化蒸發到空氣中然後降下金屬雨。金星的自轉週期與公轉週期接近且自轉方向跟其他行星相反的主因可能是遭受不算小的行星或本身曾擁有的衛星撞擊所致。
軌道半徑： 108,200,000 km (0.72 AU)
直徑：12,103.6 km
質量：4.869 x1024kg
密度：5.24g/cm3
赤道重力：8.87m/s2
自轉週期：243日
公轉週期：224.7日
軌道離心率：0.0068
表面溫度：420~485度
自轉方向：由東向西

地球

地球是內行星中最大且密度最高的，也是唯一地質活動仍在持續進行中並被人類承認擁有生命的行星。它也擁有類地行星中獨一無二的水圈和被觀察到的板塊結構。地球的大氣也與其他的太陽系行星完全不同，被存活在地球的生物改造成含有21%的自由氧氣。 只有一顆衛星，即月球；月球也是類地行星中唯一的大衛星。關於月球的成因目前傾向於是由於在太陽系形成初期，有ㄧ顆跟火星大小相近的行星撞擊地球 ，並由此巨大撞擊形成了現在的地球與月球系統的雛型。而且月球夠大足以穩定地球的自轉軸維持較穩定狀態對地球的氣候以及生命的形成應該都有相當大的幫助。
足夠數量的生物存在也幫助改變地球的表面環境，原始地球剛開始有生物時甲烷為主要的大氣成分，但後來演化出藍綠藻類生物行光合作用並放出氧氣才漸漸改變地球大氣成分，最後地球的大氣才轉變成目前以氧氣跟氮氣為主要大氣成分且保持穩定的循環。
目前人類活動每年所排放的大量二氧化碳等溫室效應氣體也已經開始影響到地球的氣候變化，造成全球暖化的現象。
軌道半徑：149,600,000 km (1.00 AU)
直徑：12,756.3 km
質量：5.972 x1024 kg
密度：5.515g/cm3
赤道重力：9.766m/s2
自轉週期：0.99726968日
公轉週期：365.24日
軌道離心率：0.01671022
表面溫度：-88~58度
自轉方向：由西向東 
主要衛星：Moon 

火星

火星比地球和金星小(0.17地球質量，0.15地球體積)，只有以二氧化碳為主的稀薄大氣，它的表面，有密集與巨大的火山，例如奧林帕斯山為目前太陽系所發現最大火山，水手號峽谷有深邃的地塹，顯示以前有劇烈的地質活動，火星的地函早在幾十億年前就已凝結，但近期發現火星有整個行星級的大型地震，目前的推論是火星核心仍未凝固且會不定期收縮，但詳細情況仍有待發射新的探測器探測才能確認。火星有兩顆天然的小衛星，戴摩斯(Deimos)和福伯斯(Phobos)，可能是被捕獲的小行星。
經由電腦模擬的情況會得到火星的質量在目前所在的位置應該會有現在的十倍大小，由觀測其他星系所得到的推論是木星在剛形成時比現在距離太陽更近，後來經過躍遷才穩定在目前位置，而原本該構成火星的物質有很多是被木星所吸收了。
近年來好奇號探測車在火星地表發現有固定的液態鹽水流動，改變了火星是相當乾燥的行星概念。
軌道半徑：227,940,000 km (1.52 AU)
直徑：6,794 km
質量：6.4219 x1023 kg
密度：3.94g/cm3
赤道重力：3.693m/s2
自轉週期：1.026日
公轉週期：686.93日
軌道離心率：0.0934
表面溫度：-87~-5度
自轉方向：由西向東 
主要衛星：Deimos and Phobos 

小行星帶

小行星是太陽系小天體中最主要的成員，主要由岩石與不易揮發的物質組成。主要的小行星帶位於火星和木星軌道之間，距離太陽2.3至3.3天文單位，它們被認為是在太陽系形成的過程中，受到木星引力擾動而未能聚合的殘餘物質。
小行星的尺度從大至數百公里、小至微米的都有。除了最大的穀神星(Ceres)已被歸類矮行星之外，所有的小行星都被歸類為太陽系小天體，但是有幾顆小行星，像是灶神星、健神星，如果能被證實已經達到流體靜力平衡的狀態，可能會被重分類為矮行星。小行星帶擁有數萬顆，甚至可能多達數百萬顆小行星，直徑在一公里以上的小天體。 儘管如此，小行星帶的總質量仍然不可能達到地球質量的千分之一。小行星主帶的成員依然是稀稀落落的，所以至今還沒有太空船在穿越時發生意外。

中太陽系

太陽系的中部地區是氣體巨星和它們有如行星大小尺度衛星的家，許多短週期彗星，包括半人馬群也在這個區域內。此區沒有傳統的名稱，偶爾也會被歸入「外太陽系」，雖然外太陽系通常是指海王星以外的區域。在這一區域的固體，主要的成分是「冰」(水、氨和甲烷)，不同於以岩石為主的內太陽系。

外行星

在外側的四顆行星，也稱為類木行星，囊括了環繞太陽99%的已知質量。木星和土星的大氣層都擁有大量的氫和氦，天王星和海王星的大氣層則有較多的「冰」，像是水、氨和甲烷。有些天文學家認為它們該另成一類，稱為「天王星族」或是「冰巨星」。這四顆氣體巨星都有行星環，但是只有土星的環可以輕鬆的從地球上觀察。「外行星」這個名稱容易與「外側行星」混淆，後者實際是指在地球軌道外面的行星，除了外行星外還有火星。

木星

木星主要由氫和氦組成，質量是地球的318倍，1316倍地球體積，也是太陽系其他行星質量總和的2.5倍。雖然木星很大，不過其整體質量仍未達到可以引發氫的核融合反應的大小，但木星的豐沛內熱在它的大氣層造成一些近似永久性的特徵，例如雲帶和大紅斑。木星已經被發現的衛星有63顆，最大的四顆，加尼米德(Ganymede)、卡利斯多(Callisto)、伊奧(Io)和歐羅巴(Europa)，亦稱伽利略衛星，顯示出類似類地行星的特徵，像是火山作用和內部的熱量。整個木星系可以視為一個具體而微的太陽系，差別僅在於木星不會自己發光，很多紅矮星系統的大小反而只比木星系略大。加尼米德比水星還要大，是太陽系內最大的衛星。 歐羅巴表面有一層很厚的冰層，而在冰層下很多科學家認為底下可能有一個巨大的海洋，且底下可能有海底火山，裏面可能生存著比單細胞生物更高等的生物，不過這只是推測，詳細狀況必須發射探測器或者開發出足以從地球透視其厚重冰層的儀器或人造衛星去做進ㄧ步確認。
軌道半徑：778,330,000 km (5.20 AU)
直徑：142,984 km (赤道)
質量：1.900 x1027kg
密度：1.33g/cm3
赤道重力：20.87m/s2
自轉週期：0.41354日
公轉週期：11.8565年
軌道離心率：0.04839
表面溫度：-148度
自轉方向：由西向東 
主要衛星Metis, Adrastea, Amalthea and Thebe Io Europa Ganymede Callisto Leda, Himalia, Lysithea, Elara, Ananke, Carme, Pasiphae and Sinope 

土星

土星因為有明顯的環系統而著名，它與木星非常相似，例如大氣層的結構。土星不是很大，質量只有地球的95倍，763.6倍地球體積，且密度比水小，如果有足夠大的水池，它會浮在上面，共有62顆已知的衛星，泰坦(Titan)和恩塞拉都斯(Enceladus)，擁有巨大的冰火山，顯示出地質活動的標誌。 泰坦比水星大，而且是太陽系中唯一發現實際擁有大氣層的衛星，且目前的探測結果發現其底下存在著液態的甲烷湖泊或海洋跟早期地球生成時的環境很相似，有很多科學家也覺得它可能存在簡單生物。 至於土星環的成因目前的理論是在土星系形成初期有一顆靠近土星內側的衛星因受到慧星撞擊而進入土星更內側的軌道，因而被土星巨大引力扯碎，其碎片便伴隨撞上它的慧星殘骸而形成大大小小的石塊與冰塊所組成的土星環。
軌道半徑：1,429,400,000 km (9.54 AU)
直徑：120,536 km (赤道)
質量：5.68 x1026kg
密度：0.7g/cm3
赤道重力：10.4m/s2
自轉週期：0.44401日
公轉週期：29.448年
軌道離心率：0.0541506
表面溫度：-178度
自轉方向：由西向東 
主要衛星：Pan and Atlas Prometheus and Pandora Epimetheus Janus Mimas Enceladus Tethys, Telesto and Calypso Dione and Helene Rhea Titan Hyperion Iapetus Phoebe 

天王星

天王星是最輕的外行星，質量是地球的14倍，63.1地球體積。它的自轉軸對黃道傾斜達到90度，因此是橫躺著繞著太陽公轉，在太陽系行星中非常獨特，這是由於天王星在形成初期可能跟ㄧ顆大小與地球相近的星體撞擊所造成。在氣體巨星中，它的核心溫度最低，只輻射非常少的熱量進入太空中。天王星已知的衛星有27顆，最大的幾顆是泰坦尼亞(Titania)、奧伯隆(Oberon)、烏姆柏里厄爾(Umbriel)、艾瑞爾(Ariel)和米蘭達(Miranda)。
軌道半徑：2,870,990,000 km (19.218 AU)
直徑：51,118 km (赤道)
質量：8.683 x1025kg
密度：1.3g/cm3
赤道重力：8.43m/s2
自轉週期：0.718日
公轉週期：84.02年
軌道離心率：0.047168
表面溫度：-216度
自轉方向：由西向東 
主要衛星：Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda and Puck Miranda Ariel Umbriel Titania Oberon Caliban, Sycorax, Prospero, Setebos, Stephano, and Trinculo 

海王星

海王星(30 天文單位)雖然看起來比天王星小，但密度較高使質量仍有地球的17倍，57.7地球體積。雖然輻射出較多的熱量，但遠不及木星和土星多。海王星已知有13顆衛星，最大的崔頓(Triton)仍有活躍的地質活動，有著噴發液態氮的間歇泉， 它也是太陽系內唯一逆行的大型衛星，可能是海王星所捕獲的矮行星。在海王星的軌道上有一些1:1軌道共振的小行星，組成海王星特洛伊群。
軌道半徑：4,504,000,000 km (30.06 AU)
直徑：49,532 km (赤道)
質量：1.0247 x1026kg
密度：1.76g/cm3
赤道重力：10.71m/s2
自轉週期：0.67125日
公轉週期：164.79年
軌道離心率：0.00859
表面溫度：-214度
自轉方向：由西向東 
主要衛星：Naiad, Thalassa, Despina and Galatea Larissa Proteus Triton Nereid

彗星

彗星歸屬於太陽系小天體，通常直徑只有幾公里，主要由具揮發性的冰組成。 它們的軌道具有高離心率，近日點一般都在內行星軌道的內側，而遠日點在冥王星之外。當一顆彗星進入內太陽系後，與太陽的接近會導致她冰冷表面的物質昇華和電離，產生彗髮和拖曳出由氣體和塵粒組成，肉眼就可以看見的彗尾。短週期彗星是軌道週期短於200年的彗星，長週期彗星的軌週期可以長達數千年。短週期彗星，像是哈雷彗星，被認為是來自古柏帶；長週期彗星，像海爾·波普彗星，則被認為起源於歐特雲。有許多群的彗星，像是克魯茲族彗星，可能源自一個崩潰的母體。有些彗星有著雙曲線軌道，則可能來自太陽系外，但要精確的測量這些軌道是很困難的。揮發性物質被太陽的熱驅散後的彗星經常會被歸類為小行星。 

半人馬群

半人馬群是散佈在9至30 天文單位的範圍內，也就是軌道在木星和海王星之間，類似彗星以冰為主的天體。半人馬群已知的最大天體是 10199 Chariklo，直徑在200至250 公里。第一個被發現的是小行星2060，因為在接近太陽時如同彗星般的產生彗髮，目前已經被歸類為彗星。有些天文學家將半人馬族歸類為柯伊伯帶內部的離散天體，而視為是外部離散盤的延續。 

外太陽系

在海王星之外的區域，通常稱為外太陽系或是外海王星區，仍然是未被探測的廣大空間。這片區域似乎是太陽系小天體的世界(最大的直徑不到地球的五分之一，質量則遠小於月球)，主要由岩石和冰組成。

古柏帶

古柏帶，最初的形式被認為是由與小行星大小相似，但主要是由冰組成的碎片與殘骸構成的環帶，擴散在距離太陽30至50 天文單位之處。這個區域被認為是短週期彗星，像是哈雷彗星的來源。它主要由太陽系小天體組成，但是許多古柏帶中最大的天體，例如創神星、伐樓拿、2003 EL61、2005 FY9和厄耳枯斯等，可能都會被歸類為矮行星。估計古柏帶內直徑大於50公里的天體會超過100,000顆，但總質量可能只有地球質量的十分之一甚至只有百分之一。許多古柏帶的天體都有兩顆以上的衛星，而且多數的軌道都不在黃道平面上。
古柏帶大致上可以分成共振帶和傳統帶兩部分，共振帶是由與海王星軌道有共振關係的天體組成的(當海王星公轉太陽三圈就繞太陽二圈，或海王星公轉兩圈時只繞一圈)，其實海王星本身也算是共振帶中的一員。傳統帶的成員則是不與海王星共振，散佈在39.4至47.7天文單位範圍內的天體。傳統的古柏帶天體以最初被發現的三顆之一的1992 QB1為名，被分類為類QB1天體。古柏帶有三顆矮行星，分別為冥王星(Pluto)、妊神星(Haumea)及鳥神星(Makemake)。

離散盤

離散盤與古柏帶是重疊的，但是向外延伸至更遠的空間。離散盤內的天體應該是在太陽系形成的早期過程中，因為海王星向外遷徙造成的引力擾動才被從古柏帶拋入反覆不定的軌道中。多數黃道離散天體(scattered disk object)的近日點都在古柏帶內，但遠日點可以遠至150 天文單位；軌道對黃道面也有很大的傾斜角度，甚至有垂直於黃道面的。有些天文學家認為黃道離散天體應該是古柏帶的另一部分，並且應該稱為「古柏帶離散天體」。
鬩神星(Eris)(平均距離68天文單位)是已知最大的黃道離散天體，且為目前離散盤內唯一的矮行星。

行星與矮行星判別式

Body	Mass (ME*)	Λ/ΛE**	µ***
Mercury	0.055	0.01	9.1 × 104
Venus	0.815	1.08	1.35 × 106
Earth	1.00	1.00	1.7 × 106
Mars	0.107	0.0061	1.8 × 105
Ceres	0.00015	8.7×10−9	0.33
Jupiter	317.7	8510	6.25 × 105
Saturn	95.2	308	1.9 × 105
Uranus	14.5	2.51	2.9 × 104
Neptune	17.1	1.79	2.4 × 104
Pluto	0.0022	1.95 × 10−8	0.077
Haumea	0.00067	1.72 × 10–9	0.02
Makemake	0.00067	1.45 × 10–9	0.02
Eris	0.0028	3.5 × 10−8	0.1

*M_E 地球質量。
**Λ/ΛE = M²/P, 是質量(地球質量＝1)平方除以公轉周期(年)之比值。
***µ = M/m，M 是天體的質量，m是共享軌道的其他天體的質量總和。

候選矮行星
名稱 分類 直徑 質量
死神星 冥族小天體 840-1880公里 6.2-7.0×1020千克
塞德娜 黃道離散天體 1180–1800公里 1.7-6.1 × 1021千克
創神星 類QB1天體  989-1346公里(？) 1.0-2.6 × 1021千克
2002 TC302 黃道離散天體 ≤1200公里 不詳
伐樓拿 類QB1天體 ~936公里 ~5.9×1020千克
2002 UX25 類QB1天體 ~910公里 ~7.9×1020千克
2002 TX300 類QB1天體 <900公里 不詳
伊克西翁 冥族小天體 <822公里 不詳

最遠的區域

太陽系於何處結束，以及星際介質開始的位置沒有明確定義的界線，因為這需要由太陽風和太陽引力兩者來決定。太陽風能影響到星際介質的距離大約是冥王星距離的四倍，但是太陽的洛希球，也就是太陽引力所能及的範圍，應該是這個距離的千倍以上。 

日球層頂

太陽圈可以分為兩個區域，太陽風傳遞的最大速度大約在95 天文單位，也就是冥王星軌道的三倍之處。此處是終端震波的邊緣，也就是太陽風和星際介質相互碰撞與衝激之處。太陽風在此處減速、凝聚並且變得更加紛亂，形成一個巨大的卵形結構，也就是所謂的日鞘，外觀和表現得像是彗尾，在朝向恆星風的方向向外繼續延伸約40 天文單位，但是反方向的尾端則延伸數倍於此距離。太陽圈的外緣是日球層頂，此處是太陽風最後的終止之處，外面即是恆星際空間。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)。在日球層頂之外，在大約230天文單位處，存在著弓激波，它是當太陽在銀河系中穿行時產生的。還沒有太空船飛越到日球層頂之外，所以還不能確知星際空間的環境條件。而太陽圈如何保護在宇宙射線下的太陽系，目前所知甚少。為此，人們已經開始提出能夠飛越太陽圈的任務。 

歐特雲

理論上的歐特雲有數以兆計的冰冷天體和巨大的質量，在大約5,000 天文單位，最遠可達10,000天文單位的距離上包圍著太陽系，被認為是長週期彗星的來源。它們被認為是經由外行星的引力作用從內太陽系被拋至該處的彗星。歐特雲的物體運動得非常緩慢，並且可以受到一些不常見的情況的影響，像是碰撞、或是經過天體的引力作用、或是星系潮汐。 

疆界

我們的太陽系仍然有許多未知數。考量鄰近的恆星，估計太陽的引力可以控制2光年(125,000天文單位)的範圍。歐特雲向外延伸的程度，大概不會超過50,000天文單位。儘管發現的塞德娜，範圍在古柏帶和歐特雲之間，仍然有數萬天文單位半徑的區域是未曾被探測的。水星和太陽之間的區域也仍在持續的研究中。在太陽系的未知地區仍可能有更多新發現。


2018/1/20 第一次更新。