過去 地球やその他の太陽系天体が形成された、初期太陽系の原始惑星系円盤の図。 太陽系は少なくとも45億6800万年前に、巨大な分子雲 内の領域の重力崩壊によって形成された。[ b ] [ 22 ] 分子雲に典型的なように、この雲は主に水素で構成され、少量のヘリウムと、以前の世代の星によって融合された 少量の重元素が含まれていた。[ 23 ]
原始太陽系星雲 [ 23 ] 角運動量保存則 により回転速度が速くなった。質量の大部分が集積していた中心部は、周囲よりもますます高温になった[ 22 ] 原始惑星系円盤 へと平坦化し始めた。 AU [ 22 ] [ 24 ] 原始星。 [ 25 ] [ 26 ] 集積によって形成され、 [ 27 ] 小天体 が残った。[ 28 ] [ 29 ]
太陽系内惑星では、最初の100万年間、集積過程からの熱が炭化水素分子の沸点を超え、内惑星の炭素含有量が低くなりました。この過程の境界はすす線 と呼ばれています。[ 30 ] [ 31 ] 難揮発性 物質は太陽星雲のごく一部しか占めていなかったため、地球型惑星は大きく成長できませんでした。[ 28 ]
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 氷状化合物が固体のままでいられるほど物質が冷えている地点であ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であったため、最も軽くて最も豊富な元素である水素とヘリウム の大きな大気を捕らえるのに十分な質量に成長しました。[ 28 ] [ 28 ]
5000万年以内に 、原始星の中心部の水素の圧力と密度が核融合反応 を開始するのに十分な大きさになった。[ 32 ] [ 34 ] 反応速度 、圧力、密度は静水圧平衡 に達するまで増加し、熱圧が重力と釣り合った。この時点で、太陽は主系列星になった。 [ 35 太陽 から の 太陽圏を形成し、原始惑星系円盤に残って い [ 33 ]
原始惑星系円盤 の消滅後、ニースモデルは 、微惑星とガス惑星間の重力相互作用 により、それぞれが異なる軌道に移動し たと提唱している。これにより、システム全体の力学的不安定性が生じ、微惑星が散乱し、最終的にガス惑星が現在の位置に配置された。この期間中、グランドタック仮説 は、木星の最終的な内向き移動により小惑星帯の大部分が散乱し、内惑星の後期重爆撃 期につながったと示唆している。 [ 36 ] [ 37 ]
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たどることで、比較的安定した、ゆっくりと進化する状態を維持している。 [ 38 ] 混沌 としており、[ 39 ] 崩壊する 可能性がある。今後数十億年以内に別の恒星が太陽系を通過する可能性は低い。これはシステムを不安定化させ、数百万年後に惑星の弾き飛ばし、惑星の衝突、または惑星が太陽に衝突する原因となる可能性があるが、おそらく太陽系は現在とほとんど変わらないだろう。[ 40 ]
現在の太陽の大きさを、赤色巨星段階における最大の大きさと比較したもの 太陽の主系列段階は、開始から終了まで約 100 億年続きますが、太陽の残骸 以前の他のすべての段階を合わせた期間は約 20 億年です。[ 41 ] 億年後に起こります。これが太陽の主系列段階の終わりとなります。その時点で、太陽の中心部は収縮し、不活性ヘリウムを取り囲む殻に沿って水素核 融合が起こり、エネルギー出力は現在よりも大きくなります。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 になります。表面積が増加するため、太陽の表面は主系列段階よりも低温になります (最低で2,600 K (4,220 °F)) 。 [ 41 ]
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にする（地球も破壊する可能性がある）と予想されている。[ 42 ] [ 43 ] 白色矮星が残る。 [ 41 ] 惑星状星雲 を形成し、太陽を形成した物質の一部（ ただし、炭素などのより重い元素が濃縮されている ）を 星間物質 に戻す可能性がある。[ 44 ] [ 45 ]
一般的な特徴 月面 から撮影された、太陽系の様々な構成要素をカラーで強調した写真。左下にある3つの点は、左から順に土星 、火星 、水星を 表しており、写真の中央には、月の暗い縁の上に 太陽のコロナが 昇っている。月の縁は、右側から地球 照によって照らされている。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る。太陽系の内側には水星、金星、地球、火星、小惑星帯 の天体が含まれる。太陽系の外側には木星、土星、天王星、海王星、 カイパーベルト の天体が含まれる。[ 46 ] 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る。[ 47 ]
構成 太陽系の主要構成要素は太陽であり、太陽はG型主系列星 で、太陽系の既知の質量の99.86%を占め、重力的に太陽系を支配している。[ 48 ] 小惑星 、彗星を含む）は、太陽系全体の質量の0.002%未満を占める。
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。[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] 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、融点の高い元素で構成されています。太陽から遠い天体は、主に融点の低い物質で構成されています。[ 55 ] 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 倍の位置にあります。[ 3 ]
軌道 太陽系の内惑星 が公転する様子をアニメーションで表現しています。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 公転する様子をアニメーションで表示します。このアニメーションは、内惑星のアニメーションよりも100倍高速です。 太陽の周りを公転する惑星やその他の大きな天体は、太陽系の不変平面の 近くに位置しており、地球の軌道（黄道面 として知られる）も同様で、木星の軌道はこれに最も近く、黄道面に対する傾斜角は 0.3219° である。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] 同期回転し ており、片面が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、小さな粒子の薄い円盤があり、惑星の周りを一斉に公転している。[ 59 ]
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公転しています。つまり、地球の北極上空から見ると反時計回りです。[ 60 ] ハレー彗星 のような例外もあります。[ 61 ] 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、反対方向、つまり逆行方向に公転する最大の衛星です。[ 62 ] [ 63 ]
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しく記述しています。 [ 64 ] : 焦点とする 楕円軌道 に沿って移動し、その結果、天体の太陽からの距離が1年の間に変化することを示しています。天体が太陽に最も近づく点を近日 遠日点 [ 65 ] : 9-6 数値モデル を使用して説明できますが、[ 65 ] : 9-6 [ 66 ]
太陽系の角運動量は、その運動するすべての構成要素が持つ軌道運動量と回転運動量の合計を測る尺度である。[ 67 ] 太陽 は質量 [ 68 ] [ 69 ] [ 68 ]
距離とスケール 太陽系における相対的な軌道距離を、縮尺された長方形として視覚化した図。 太陽の半径は0.0047 AU (700,000 km; 400,000 mi) です。[ 71 ] ) を占めており、地球の体積は太陽の体積の約 100万分の 1 (10⁻⁶ ) です。最大の惑星である木星は 5.2 AUの距離にあり、半径は 71,000 km (0.00047 AU; 44,000 mi) であるのに対し、最も遠い惑星である海王星は 30AU 。 [ 54 ] [ 72 ]
いくつかの例外を除いて、惑星や小惑星帯が太陽から遠ければ遠いほど、その軌道と太陽に最も近い天体の軌道との距離は大きくなります。たとえば、金星は 水星よりも太陽から約 0.33 AU 遠く、土星は 木星から 4.3 AU 離れており、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 [ 73 ] ヨハネス・ケプラーの プラトン立体 に基づくモデル[ 74 ] など、これらの軌道距離の関係を解明しようとする試みが行われてきましたが、現在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[ 75 ] 。
太陽系の模型の 中には、太陽系の相対的なスケールを人間の言葉で表現しようとするものがある。スケールが小さいもの（機械仕掛けのものもあり、天体 儀 と呼ばれる）もあれば、 都市や地域にまたがるものもある。[ 76 ] スウェーデン太陽系 模型は、ストックホルムにある高さ110メートル（361フィート）のアヴィチー・アリーナを 太陽の代わりとして用いており、スケールに従って、木星は40 キロメートル（ 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）の球体であり、現在最も遠い天体であるセドナ は、912 キロメートル（567 マイル）離れた ルレオにある 10 センチメートル（4 インチ）の 球体である。[ 77 ] [ 78 ]
太陽と海王星の距離を100メートル（330 フィート） に縮尺すると、太陽の直径は約3cm （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 3mm （0.12 インチ） より小さく、地球 と他の地球型惑星の直径はこの縮尺ではノミ （0.3mm または0.012 インチ ）より小さくなる。[ 79 ]
惑星間の距離を比較した図。白い棒グラフは軌道の変動を示しています。惑星の大きさは縮尺通りではありません。
ケプラー [ 84 ]
多くの太陽系外惑星系と比較すると、太陽系は水星軌道の内側に惑星がない点で際立っています。[ 85 ] [ 86 ] [ 85 ]仮説 第9惑星が 存在するとすれば、それは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。[ 87 ] フレア星 であり、平均的には、スペクトル型、自転周期、年齢が太陽に似ている他の恒星と比較して、弱いフレアを示します。[ 88 ]
太陽系には珍しいことに、小さな地球型惑星と大きなガス惑星しか存在しない。他の惑星では、岩石 惑星とガス惑星の両方を 含む中サイズの惑星が一般的であるため、地球と海王星（半径が地球の3.8倍）の大きさの間に見られるような「ギャップ」はない。これらのスーパーアースの多くは、水星が太陽から離れている距離よりもそれぞれの恒星に近いため、すべての惑星系は多数の近接惑星から始まり、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が、太陽系の場合は衝突 によってそれらの惑星が破壊され、放出されたという仮説が立てられている。[ 85 ] [ 89 ]
太陽系の惑星の軌道はほぼ円形です。他の多くのシステムと比較すると、軌道離心率は 小さいです。[ 85 ] 視線速度検出法 の偏りや、かなり多くの惑星の長い相互作用によって部分的に説明しようとする試みがありますが、正確な原因は未だ解明されていません。[ 85 ] [ 90 ]
内太陽系 内太陽系は、地球型惑星と小惑星からなる領域である。 [ 104 ] 主に ケイ酸 内 太陽系の天体は、太陽に比較的近い位置にあり、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。この領域は霜線内にあり、霜線は 太陽 から 5AU 。 [ 57 ]
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する。ケンタウルス族 や多くの短周期彗星も この領域を公転している。太陽からの距離が大きいため、太陽系の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い。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 起こさずに固体状態を保つことができるためである。[ 28 ]
ケンタウロス ケンタウルス族は氷でできた彗星のような天体で、その長半径は 木星より長く、海王星より短い（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）であったが、外惑星によって太陽に近づき重力的に摂動を 受け、彗星になるか太陽系から弾き出されると予想されている。[ 50 ] 2060 キロンは 、彗星が太陽に近づくとコマを発達させるのと同じように、彗星（95P）に分類されている。 [ 208 ] 10199 カリクロは 直径が約250 km（160 mi） で、環系を持つ数少ない小惑星の1つである。[ 209 ] [ 210 ]
海王星以遠領域 海王星の軌道の外側には、「海王星以遠 領域」と呼ばれる領域があり、そこにはドーナツ型のカイパーベルト（冥王星や他のいくつかの準惑星が存在する）と、太陽系の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天体の重なり合った円盤が存在する。この領域全体はまだ ほとんど探査されていない 。この領域は、主に岩石と氷で構成された、数千個もの小さな天体（ 最大のものは地球の直径のわずか5分の1、質量は月の質量よりもはるかに小さい） で圧倒的に構成されているようだ。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る。[ 211 ]
カイパーベルト カイパーベルト 周辺の天体やその他の小惑星群の分布図。J、S、U、Nはそれぞれ木星、土星、天王星、海王星を表す。カイパーベルト天体の軌道分類。軌道共鳴 を起こしている一部の銀河団はマークされている。カイパーベルトは、小惑星帯に似た巨大な塵の環ですが、主に氷でできた天体で構成されています。[ 212 ] 太陽から30～50天文単位の範囲に広がっています。主に太陽系の小さな天体で構成されていますが、最大のものは準惑星になるほど大きいと考えられています。 [ 213 ] 50 km (30 mi) 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質量のわずか10分の1か100分の1程度と考えられています。[ 50 ] [ 214 ] [ 215 ]
カイパーベルトは、おおよそ「古典的 」ベルトと共鳴する海王星 以遠天体に分けられます。[ 212 ] AUまで広がっています。[ 216 ] 1992 QB 1 と命名され、その後アルビオンと命名された）にちなんで「キューブワノ」と呼ばれることもあります。これらは、ほぼ原始的な低離心率の軌道にあります。[ 217 ]
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 [ 213 ] [ 218 ] [ 219 ]
冥王星 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、黄道面 。冥王星は2:3の共鳴関係 プルティーノ と呼ばれます。 [ 220 ] 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 。 [ 221 ] カロンは、冥王星との 二重星系 の一部として説明されることがある。これは、2つの天体がそれぞれの表面上にある重心の周り を公転しているためである（つまり、互いに「公転している」ように見える）。オルクス （30.3～48.1 AU）は、冥王星と同じ2:3の軌道共鳴で海王星と共存しており、冥王星に次いで2番目に大きな天体である。[ 222 ] 位相は 冥王星の位相と逆であり、オルクスが遠日点にあるとき（最近では2019年）、冥王星が近日点にあるとき（最近では1989年）が、オルクスが遠日点にあるとき（最近では2019年）が、冥王星が近日点にあるときが遠日点にあるときである。[ 223 ] 反冥王星 と呼ばれている。[ 224 ] [ 225 ] オルクスにはヴァンス という衛星が1つ知られている。[ 226 ] ハウメア （34.6～51.6 AU）は2005年に発見されました。[ 227 ] [ 222 ] ヒイアカ とナマカ という2つの既知の衛星があり、非常に速く自転しているため（3.9時間ごとに1回）、楕円体 に引き伸ばされています。ハウメアは、類似した軌道を共有するカイパーベルト天体の衝突族 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、その破片が宇宙に放出されたことを示唆しています。[ 228 ] マケマケ （38.1～52.8 AU）は、冥王星より小さいものの、古典的な カイパーベルト（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）で知られている最大の天体です。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、2008年に正式に命名されました。[ 229 ] [ 230 ] [ 231 ] クワオアー （41.9～45.5 AU）は、マケマケに次いで、古典的なカイパーベルトで2番目に大きい既知の天体です。その軌道は、マケマケやハウメアの軌道よりも離心率と傾斜がかなり小さいです。[ 222 ] ウェイウォットという 既知の衛星を1つ持っています。[ 232 ]
散乱円盤 散乱円盤天体の軌道離心率と軌道傾斜角を、古典的および共鳴的なカイパーベルト天体と比較した。 散乱円盤はカイパーベルトと重なり合っているが、約500 AUまで広がっており、短周期彗星の発生源と考えられている。散乱円盤天体は、海王星の初期の外側への移動 による重力の影響で、不規則な軌道に摂動されたと考えられている。ほとんどの散乱円盤天体は、近日点がカイパーベルト内にあるが、遠日点ははるか外側（ 太陽から150 AU以上離れたものもある）にある。SDOの軌道は、黄道面から最大46.8°傾くことがある。[ 233 ] [ 234 ] [ 235 ]
現在、天文学者の間では、散乱円盤内の2つの天体は準惑星
エリス （38.3～97.5 AU）は、既知の散乱円盤天体の中で最大であり、既知の準惑星の中で最も質量が大きい。エリスの発見は、冥王星より25%質量が大きく、直径が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[ 236 ] 。エリスには、ディスノミア という衛星が1つ知られている。冥王星と同様に、エリスの軌道は非常に偏心しており、近日点は38.2 AU（太陽からの冥王星の距離とほぼ同じ）、遠日点は97.6 AUで、黄道面に対して44°の急傾斜をしている[ 237 ] 。 ゴンゴン （33.8–101.2 AU）は、エリスとほぼ同じ軌道を持つ準惑星ですが、海王星と3:10の共鳴関係にあります。[ D 10 ] シャンリュウのみ です。[ 238 ]
極端な太陽系外天体 セドナ 、2012 VP113 、レレアクホヌア （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、仮説上の第9惑星 の予測軌道（濃い青）太陽系には軌道が非常に大きい天体があり、そのため他の小惑星群に比べて既知の巨大惑星の影響をはるかに受けにくい。これらの天体は極端海王星横断天体、略してETNOと呼ばれる。[ 239 ] 軌道長半径 は少なくとも150～250AUである 。[ 239 ] [ 240 ] 541132 Leleākūhonuaは 太陽から 65～2000AUの距離で、約32,000年ごとに太陽を一周する。 [ D11 ]
この集団は天文学者によって 3 つのサブグループに分けられています。散乱 ETNO は近日点が 38〜45 AU 付近にあり、離心率 が 0.85 を超える非常に高い値を示します。通常の散乱円盤天体と同様に、これらは海王星の重力散乱 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。分離 ETNO は近日点が約 40〜45 AU と 50〜60 AU の間にあり、散乱 ETNO よりも海王星の影響は少ないものの、依然として海王星に比較的近い位置にあります。セドノイド またはオールトの雲内側の天体は 近日点が 50〜60 AU を超えており、海王星から遠すぎるため、海王星の影響を強く受けることはありません。[ 239 ]
現在、準惑星に分類されているETNOは1つあります。
セドナ （76.2–937 AU）は、最初に発見された極端な太陽系外天体です。これは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 、近日点が海王星の移動の影響を受けるには遠すぎるため、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。[ 241 ] の集団は セドナにちなんで名付けられました。[ 239 ] 極端な海王星以遠天体の軌道には統計的なばらつきが見られ、それらの太陽への最接近は主に1つのセクターに集中しており、互いに似たような軌道傾斜を示している。[ 242 ] [ 243 ] [ 244 ] プラネット・ナイン と呼ばれている。[ 245 ] 偶然によるもの だと考えている。[ 246 ]
オールトの雲
太陽系の影響圏内 にある領域、オールトの雲 を描いた想像図 。さらに内側のカイパーベルト （挿入図）も描かれている。天体の大きさは見やすくするために実際よりも大きく描かれている。 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状の殻であり、すべての長周期彗星の起源であると考えられています[ 247 ] [ 248 ]。 [ 249 ] 銀河潮汐 、天の川が及ぼす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 [ 247 ] [ 248 ] ボイジャー 1 号 は、300 年でオールト の [ 251 ] 。
オールトの雲は、太陽から約2,000 AUから最大で約200,000 AUまで太陽系を取り囲んでいると理論づけられている 。一方、オールトの雲の半径の低い推定値は、太陽から200,000 AUよりも遠くには位置づけていない。 AU[ 252 ] AU[ 253 ] ウェスト彗星 のような既知の最も遠い天体は、約100,000 AUの遠日点を持つ。 70,000 AU。 [ 254 ]
重力的に不安定な集団
惑星、黄道光、流星群（画像左上） 1メートル未満の固体物体は通常、流星体および微小流星体（粒状）と呼ばれ、この2つのカテゴリーの正確な区分については長年にわたって議論されてきた。[ 255 ] マイクロメートル から1メートルの間の固体物体を流星体と指定し、微小流星体の分類を廃止し、代わりにそれより小さい粒子を単に「塵粒子」と呼ぶようになった。[ 256 ]
流星物質の中には、彗星や小惑星の崩壊によって形成されたものもあれば、惑星から放出された衝突破片によって形成されたものもある。ほとんどの流星物質は、ケイ酸塩やニッケル や鉄 などの重金属でできている。[ 257 ] 、 これを流星 と呼ぶ。流星物質の列が平行な軌道で大気圏に突入すると、流星は空の一点から「放射状に」広がるように見えるため、この現象は流星群 と呼ばれる。[ 258 ]
太陽系内側には黄道塵雲が あり、暗く汚染されていない空では、かすんだ黄道光 として見ることができます。これは、惑星との重力相互作用によって引き起こされる小惑星帯内での衝突によって生成されると考えられています。より最近では、火星からの物質が起源であるという説も提唱されています。[ 259 ] AU AU[ 260 ] [ 261 ]
彗星 ヘール・ボップ彗星 の尾部にあるまばらなプラズマ（青色）と塵（白色）は、それぞれ太陽放射 と太陽風の圧力によって形作られている。彗星は太陽系の小さな天体 で、通常は直径がわずか数キロメートルで、主に揮発性の氷で構成されています。彗星の軌道は非常に偏心しており、一般的に近日点は内惑星の軌道の内側にあり、遠日点は冥王星のはるか外側にあります。彗星が太陽系の内側に入ると、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。[ 262 ]
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に由来する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に由来すると考えられています。クロイツ太陽接近彗星 のような多くの彗星群は、単一の母彗星の分裂によって形成されました。[ 263 ] 双曲線 軌道を持つ彗星の中には、太陽系の外に由来するものもあるかもしれませんが、その正確な軌道を決定することは困難です。[ 264 ] [ 265 ]
境界領域と不確実性 星間物質 中の太陽系（左図）。各領域とその距離を対数スケールで示した図。 [ 266 ] [ 267 ]
太陽の丘球は 、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、その重力影響の有効範囲はオールトの雲を包含し、[ 30 ] [ 268 ] 太陽から最大230,000AUまで広がっていると考えられている。 [ 8 ]
太陽圏 とヒル球 の境界、すなわち星間物質 に対する太陽の重力ポテンシャルと銀河の重力ポテンシャル、そしてオールトの雲 の端は、太陽系とそれが存在する銀河環境との境界を表している。
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