Со́нячна систе́ма — планетна система, що включає центральну зорю Сонце і менші об'єкти, які обертаються навколо його орбіти — планети і їх супутники, карликові планети, астероїди, комети, метеорна речовина тощо. Сонце сформувалося шляхом гравітаційного стиснення газопилової хмари приблизно 4,567 млрд років тому. Сонячна система є частиною галактики Чумацький Шлях.
Сонце становить ≈99,85 % маси Сонячної системи, а газові планети-гіганти (Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун) становлять 99 % решти маси. Як і в інших зорях, у надрах Сонця ефективно відбуваються термоядерні реакції з виділенням енергії. Планети за фізичними характеристиками поділяють на дві групи планети земної групи та газові гіганти. Ближче до Сонця розташовані планети земної групи: Меркурій, Венера, Земля, Марс. Далі від Сонця розташовані набагато більші й масивніші газові планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун. Планети земної групи порівняно невеликі, їхня густина ≈5 г/см³; вони складаються переважно з важких хімічних елементів; мають гаряче металеве ядро, оточене мантією із силікатних порід, і верхній шар — кору. Газові гіганти не мають твердої поверхні, бо за хімічним складом (99 % водню і гелію) і густиною (≈1 г/см³) вони нагадують зорі, а їхня велика маса спричиняє нагрівання ядер до температури понад +10 000 °С. Найбільші газові гіганти, що входять до складу Сонячної системи — Юпітер і Сатурн — складаються переважно з водню і гелію; менші планети-гіганти — Уран і Нептун — крім водню і гелію, переважно містять воду, метан і аміак, такі планети виділяються в окремий клас «крижаних гігантів» . Шість планет із восьми та чотири карликові планети мають природні супутники. Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун оточені кільцями пилу та інших частинок.
У Сонячній системі є дві області, заповнені малими тілами. Пояс астероїдів, розташований між Марсом і Юпітером, схожий за складом із планетами земної групи, оскільки складається з силікатів та металів. Найбільшими об'єктами поясу астероїдів є карликова планета Церера та астероїди Паллада, Веста та Гігея. За орбітою Нептуна розташовуються транснептунові об'єкти, що складаються із замерзлої води, аміаку і метану, найбільшими з яких є Плутон, Седна, Гаумеа, Макемаке, Квавар, Орк та Еріда. У Сонячній системі існують й інші популяції малих тіл, як-от планетні квазісупутники й троянці, навколоземні астероїди, кентаври, дамоклоїди, а також комети, метеороїди та космічний пил.
Сонячний вітер (потік плазми від Сонця) створює бульбашку у міжзоряному середовищі, звану геліосферою, яка простягається до краю розсіяного диска і має форму схожу на круасан. Гіпотетична хмара Оорта, що служить джерелом довгоперіодичних комет, може простягатися на відстань приблизно в тисячу разів далі за геліосферу.
Загальний опис
Сонячна система складається з гравітаційно пов'язаних небесних тіл: масивного центрального тіла — Сонця — та численних об'єктів, що обертаються навколо нього. Це вісім великих планет (Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун), понад 100 їхніх супутників, пояс астероїдів та пояс Койпера, комети, метеороїди та космічний пил. Пояс Койпера, який містить близько 70—100 тис. об'єктів діаметром понад 100 км, виявлено у 1992—2000 рр. завдальшки 30—50 а. о. від Сонця. До нього належить, зокрема, Плутон, який 26-та Генеральна асамблея Міжнародного астрономічного союзу 2006 року перекласифікувала з планети на карликову планету.
Головна роль у Сонячній системі належить Сонцю. Його маса приблизно в 750 разів перевищує масу всіх інших тіл, що входять до системи. Гравітаційне тяжіння Сонця є визначальною силою для руху всіх тіл Сонячної системи. Середня відстань від Сонця до найдальшої від нього планети Нептун становить 30 а. о., тобто 4,5 млрд км, що дуже мало в порівнянні з відстанями до найближчих зір. Тільки деякі комети віддаляються від Сонця на 1015 а. о. і можуть відчувати істотний вплив тяжіння інших зір.
За сучасними уявленнями Сонце й Сонячна система утворилися близько 4,6 млрд років тому внаслідок гравітаційного стискання хмари міжзоряного газу й пилу.
Більша частина маси об'єктів, пов'язаних із Сонцем гравітацією, міститься у восьми відносно відокремлених планетах, що мають майже кругові орбіти й розташовані в межах майже плоского диска — площини екліптики. Чотири менші внутрішні планети: Меркурій, Венера, Земля та Марс, звані також планетами земної групи, складаються здебільшого з силікатів та металів. Чотири зовнішні планети: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун, звані також газовими гігантами, значною мірою складаються з водню та гелію та набагато масивніші, ніж планети земної групи.
У Сонячній системі є дві ділянки, заповнені малими тілами. Пояс астероїдів, що розташований між Марсом і Юпітером, за складом подібний до планет земної групи, оскільки складається переважно з силікатів і металів. Найбільшими об'єктами поясу астероїдів є Церера, Паллада та Веста. За орбітою Нептуна розташовано транснептунові об'єкти, що містять багато замерзлої води, аміаку та метану. Найбільшими з них є Плутон, Седна, Гаумеа, Макемаке та Ерида. Додатково до тисяч малих тіл у цих двох ділянках є інші популяції різноманітних дрібних тіл, як-от комети, метеороїди та космічний пил, що рухаються навколо Сонця.
Шість із восьми планет та три карликові планети мають природні супутники. Кожна з зовнішніх планет оточена кільцями пилу та інших частинок.
Сонячний вітер (потік плазми від Сонця) утворює в міжзоряному середовищі «міхур», який називається геліосферою і простягається до краю розсіяного диска. Гіпотетична хмара Оорта, що слугує джерелом довгоперіодичних комет, може сягати приблизно в тисячу разів більшої відстані.
Сонячна система входить до складу Чумацького Шляху.
Під час руху в Галактиці Сонячна система час від часу потрапляє до міжзоряних газопилових хмар. Внаслідок високої розрідженості речовини цих хмар занурення Сонячної системи в хмару може виявитися лише в невеликому поглинанні й розсіюванні сонячних променів. Вплив цього ефекту в історії Землі наразі не встановлений.
Сонячна система, як і будь-яка система, що обертається, має момент кількості руху (МКР). Головна частина його (близько 90 %) пов'язана з орбітальним рухом навколо Сонця масивних Юпітера й Сатурна. Осьове обертання Сонця становить лише 2 % МКР усієї Сонячної системи, хоча маса Сонця становить понад 99,8 % загальної маси. Такий розподіл МКР між Сонцем і планетами зумовлений повільним обертанням Сонця й величезними розмірами планетної системи — її поперечник у кілька тисяч разів більший, ніж поперечник Сонця.
Усі великі планети — Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун — обертаються навколо Сонця в одному напрямку (у напрямку осьового обертання самого Сонця), майже круговими орбітами, площини яких мають невеликий нахил одна до одної (і до площини сонячного екватора).
Площину земної орбіти — екліптику — вважають основною площиною для відліку нахилу орбіт планет та інших тіл, що обертаються навколо Сонця. Відстані в Сонячній системі зазвичай вимірюють в астрономічних одиницях — середня відстань від Землі до Сонця, що приблизно дорівнює 150 млн км.
Термінологія Іноді Сонячну систему поділяють на регіони. Внутрішня частина Сонячної системи включає чотири планети земної групи і пояс астероїдів. Зовнішня частина починається за межами поясу астероїдів і включає чотири газових гіганти. Після відкриття поясу Койпера найвіддаленішою частиною Сонячної системи вважають регіон, що складається з об'єктів, розташованих далі, ніж Нептун.
Усі об'єкти Сонячної системи, які обертаються навколо Сонця, офіційно поділяються на три категорії: планети, карликові планети і малі тіла Сонячної системи. Планета — будь-яке тіло на орбіті навколо Сонця, яке є достатньо масивним, щоб набути сферичної форми, але недостатньо масивне для початку термоядерного синтезу, і яке змогло очистити околиці своєї орбіти від планетезималей. Згідно з цим визначенням у Сонячній системі є вісім відомих планет: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Плутон не відповідає цьому визначенню, оскільки не очистив свою орбіту від навколишніх об'єктів поясу Койпера. Карликова планета — небесне тіло, яке обертається по орбіті навколо Сонця; яке є достатньо масивним, щоб під дією власних сил гравітації підтримувати близьку до кулястої форму; але яке не очистило простір своєї орбіти від планетозималей і не є супутником планети. За цим визначенням у Сонячній системі є п'ять визнаних карликових планет: Церера, Плутон, Гаумеа, Макемаке та Ерида. У майбутньому інші об'єкти можуть бути класифіковані як карликові планети, наприклад, Седна, Орк і Квавар. Карликові планети, орбіти яких розташовуються в регіоні транснептунових об'єктів, називають плутоїдами. Інші об'єкти, що обертаються навколо Сонця, — малі тіла Сонячної системи.
Терміни газ, лід і камінь використовують, щоб описати різні класи речовин, які зустрічаються у Сонячній системі. Камінь використовується, щоб описати сполуки з високими температурами конденсації чи плавлення, які залишалися в протопланетарній туманності у твердому стані майже за будь-яких умов. Кам'яні сполуки зазвичай включають силікати та метали, як-от залізо і нікель. Вони переважають у внутрішній частині Сонячної системи, формуючи більшість планет земної групи та астероїди. Гази — речовини з надзвичайно низькими температурами плавлення і високим тиском насиченої пари, як-от молекулярний водень, гелій та неон, які в туманності завжди були в газоподібному стані. Вони домінують у середній частині Сонячної системи, складаючи більшу частину Юпітера і Сатурна. Льоди таких речовин, як вода, метан, аміак, сірководень та вуглекислий газ мають температури плавлення до декількох сотень кельвінів, а їх термодинамічна фаза залежить від навколишніх тиску і температури. Вони можуть зустрічатися у вигляді льоду, рідини або газу в різних регіонах Сонячної системи, у туманності ж вони були в твердій або газовій фазі. Більшість супутників планет-гігантів містить крижані субстанції, також вони складають більшу частину Урана і Нептуна (так званих «крижаних гігантів») і численних малих об'єктів, розташованих за орбітою Нептуна. Гази і льоди разом класифікують як леткі речовини.
Склад
Сонце
Сонце — єдина зоря Сонячної системи та її головна складова. Його маса (332 900 мас Землі) досить велика для підтримання термоядерних реакцій синтезу в його надрах, внаслідок яких вивільняється велика кількість енергії, що випромінюється в простір здебільшого у вигляді електромагнітного випромінювання, максимум якого припадає на діапазон хвиль довжиною 400—700 нм, який відповідає видимому світлу.
За зоряною класифікацією Сонце — типова зоря головної послідовності класу G2. На головній послідовності перебуває більшість зір, а Сонце розташоване на ній приблизно посередині. Яскравіші та гарячіші від Сонця зорі досить рідкісні, а тьмяніші та холодніші червоні карлики становлять 85 % зір у Чумацькому Шляху.
Розташування Сонця на головній послідовності означає, що воно ще не вичерпало свій запас водню для ядерного синтезу й не досягло середини своєї еволюції. Зараз Сонце поступово стає яскравішим, на ранніх стадіях його яскравість становила лише 70 % теперішньої.
Сонце — зоря I типу зоряного населення, воно утворилося на порівняно пізньому етапі розвитку Всесвіту й характеризується значним вмістом елементів, важчих від водню та гелію (в астрономії такі елементи називають «металами»), ніж старші зорі II типу. Елементи, важчі за водень і гелій, утворилися в надрах перших зір, тому, перш ніж Всесвіт було збагачено цими елементами, мало проеволюціонувати перше покоління зір.
Вважається, що висока металічність була вкрай важлива для появи у Сонця планетної системи, тому що планети формуються акрецією «металів».
Міжпланетне середовище