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太陽系

太陽系は、太陽とその周りを回る天体からなる、重力で束縛された系です。46億年前、巨大な星間分子雲の重力崩壊によって形成されました。系の大部分（99.86%）の質量は太陽にあり、残りの大部分は木星に含まれています。太陽系には8つの惑星があります。太陽系内の4つの惑星（水星、金星、地球、火星）は地球型惑星であり、主に岩石と金属で構成されています。太陽系外縁部の4つの巨大惑星は、地球型惑星よりもかなり大きく、質量も大きいです。最も大きい2つの惑星、木星と土星はガス惑星で、主に水素とヘリウムで構成されています。次に大きい2つの惑星、天王星と海王星は氷惑星で、主に水、アンモニア、メタンなど、水素やヘリウムに比べて融点の高い揮発性物質で構成されています。 8 つの惑星はすべて、黄道と呼ばれる地球の軌道面の近くにあるほぼ円形の軌道を持っています。

太陽の周りを回る、数え切れないほどの小さな準惑星と無数の太陽系小天体があります。6つの主要惑星、考えられる最大の準惑星6つ、そして多くの小さな天体は、地球の月にちなんで「衛星」と呼ばれる天然衛星によって周回しています。木星の衛星ガニメデと土星の衛星タイタンという2つの天然衛星は、地球型惑星の中で最も小さい水星よりも質量は小さいものの、水星よりも大きく、木星の衛星カリストもほぼ同じ大きさです。巨大惑星といくつかの小さな天体は、氷、塵、小衛星からなる惑星環に囲まれています。火星と木星の軌道の間にある小惑星帯には、岩石、金属、氷で構成された天体が存在します。海王星の軌道の外側には、カイパーベルトと散乱円盤があり、これらは主に氷と岩石で構成された天体の集団です。

太陽系の外縁部には、分離天体と呼ばれる小惑星群が存在します。このような天体がどれくらい存在するかについては、多くの議論があります。これらの天体の中には、自身の重力で丸くなるほどの大きさのものもあり、準惑星に分類されます。天文学者は一般的に、小惑星ケレス、カイパーベルト天体の冥王星、オルクス、ハウメア、クワオアー、マケマケ、そして散乱円盤天体のゴンゴン、エリス、セドナの約9つの天体を準惑星とみなしています。彗星、ケンタウロス族、惑星間塵雲など、様々な小天体が太陽系の領域間を自由に移動しています。

太陽から外向きに流れる荷電粒子の流れである太陽風は、星間物質の中に太陽圏と呼ばれる泡状の惑星間物質領域を作り出します。太陽圏界面は、太陽風の圧力と星間物質の反対方向の圧力が等しくなる地点で、散乱円盤の端まで広がっています。長周期彗星の源と考えられているオールトの雲も、太陽圏のおよそ1000倍の距離に存在する可能性があります。太陽系は、夜空に見える星のほとんどを含むオリオン腕にあり、天の川銀河の中心から26,000光年離れています。太陽系に最も近い恒星は、いわゆる局部泡の中にあり、最も近いプロキシマ・ケンタウリでも4.2441光年離れています。

構造と構成

「太陽」という言葉は「太陽に関係する」という意味で、ラテン語の「太陽」を意味する「sol」に由来しています。太陽は太陽系において重力の支配的な要素であり、その惑星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した進化の状態に維持されています。

軌道

太陽の周りを公転する惑星やその他の大型天体は、地球の公転面である黄道付近に位置しています。彗星などの小型の氷天体は、この面に対してかなり大きな角度で公転することがよくあります。太陽系の惑星のほとんどは、衛星と呼ばれる天然衛星によって周回されている二次系を持っています。大型の天然衛星の多くは、一方の面が常に親惑星の方を向いている状態で同期自転しています。4つの巨大惑星には、惑星環と呼ばれる薄い帯状の微粒子が揃っており、惑星環は惑星の周りを一斉に公転しています。

太陽系の形成の結果、惑星をはじめとするほとんどの天体は、太陽の自転方向と同じ方向に太陽の周りを公転しています。つまり、地球の北極から見て反時計回りです。ハレー彗星のような例外もあります。大きな衛星のほとんどは、惑星の自転に合わせて順行方向に惑星の周りを公転しています。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。大きな天体のほとんどは、自身の自転軸の周りを公転しますが、金星の自転は逆行です。

ケプラーの惑星運動の法則は、太陽の周りを回る天体の軌道を概ね正確に記述しています。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します。天体が太陽に最も近づく点は近日点、太陽から最も遠い点は遠日点と呼ばれます。: 9-6 惑星の軌道はほぼ円ですが、多くの彗星、小惑星、カイパーベルト天体は非常に楕円に近い軌道を描きます。ケプラーの法則は、太陽の重力が天体に与える影響のみを考慮しており、異なる天体間の重力による影響は考慮していません。人間の時間スケールでは、これらの追加の摂動は数値モデルを用いて説明できます。: 9-6 しかし、惑星系は数十億年という時間軸で無秩序に変化し得ます。

太陽系の角運動量は、太陽系を構成するすべての運動要素が持つ公転運動量と自転運動量の総量を表す尺度です。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。残りの角運動量の大部分は、木星を中心とする惑星が占めています。これは、質量、軌道、そして太陽からの距離の組み合わせによるもので、彗星もかなりの寄与をしている可能性があります。

構成

太陽系の図に示された領域の全体構造は、太陽、主に岩石質の小惑星のベルトに囲まれた4つの小さな内惑星、そして主に氷質の天体からなるカイパーベルトに囲まれた4つの巨大惑星で構成されています。天文学者は、この構造を非公式に別々の領域に分割することがあります。内太陽系には、4つの地球型惑星と小惑星帯が含まれます。外太陽系は、4つの巨大惑星を含む小惑星の外側にあります。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と考えられています。

太陽系の主要構成要素は、太陽です。太陽は低質量の恒星であり、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。太陽の周りを回る4つの最大の天体、すなわち巨大惑星は、残りの質量の99%を占めており、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わずか0.002%未満しか占めていません。

太陽は、木星や土星と同様に、約98%が水素とヘリウムで構成されています。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、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。太陽系において、これらの揮発性物質が凝集できる境界は霜線と呼ばれ、地球から太陽までの距離の約5倍のところにあります。

太陽系内部の天体は、主にケイ酸塩、鉄、ニッケルなどの岩石物質で構成されています。木星と土星は、水素、ヘリウム、ネオンなど、融点が極めて低く蒸気圧の高い気体で主に構成されています。水、メタン、アンモニア、硫化水素、二酸化炭素などの氷は、融点が数百ケルビンに達します。これらは、太陽系の様々な場所で氷、液体、または気体として存在しています。氷物質は、巨大惑星の衛星の大部分、天王星と海王星（いわゆる「氷巨星」）の大部分、そして海王星の軌道外にある多数の小天体を構成しています。気体と氷を合わせて揮発性物質と呼ばれます。