ระบบสุริยะ (อังกฤษ: Solar System) ประกอบด้วยดวงอาทิตย์และวัตถุอื่นๆ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ได้แก่ ดาวเคราะห์ 8 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 166 ดวง[1] ดาวเคราะห์แคระ 5 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 4 ดวง กับวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ อีกนับล้านชิ้น ซึ่งรวมถึง ดาวเคราะห์น้อย วัตถุในแถบไคเปอร์ ดาวหาง สะเก็ดดาว และฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งย่านต่างๆ ของระบบสุริยะ นับจากดวงอาทิตย์ออกมาดังนี้คือ ดาวเคราะห์ชั้นในจำนวน 4 ดวง แถบดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่รอบนอกจำนวน 4 ดวง และแถบไคเปอร์ซึ่งประกอบด้วยวัตถุที่เย็นจัดเป็นน้ำแข็ง พ้นจากแถบไคเปอร์ออกไปเป็นเขตแถบจานกระจาย ขอบเขตเฮลิโอพอส (เขตแดนตามทฤษฎีที่ซึ่งลมสุริยะสิ้นกำลังลงเนื่องจากมวลสารระหว่างดวงดาว) และพ้นไปจากนั้นคือย่านของเมฆออร์ต กระแสพลาสมาที่ไหลออกจากดวงอาทิตย์ (หรือลมสุริยะ) จะแผ่ตัวไปทั่วระบบสุริยะ สร้างโพรงขนาดใหญ่ขึ้นในสสารระหว่างดาวเรียกกันว่า เฮลิโอสเฟียร์ ซึ่งขยายออกไปจากใจกลางของแถบจานกระจาย ดาวเคราะห์ชั้นเอกทั้ง 8 ดวงในระบบสุริยะ เรียงลำดับจากใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดออกไป มีดังนี้คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน นับถึงกลางปี ค.ศ. 2008 วัตถุขนาดย่อมกว่าดาวเคราะห์จำนวน 5 ดวง ได้รับการจัดระดับให้เป็นดาวเคราะห์แคระ ได้แก่ ซีรีสในแถบดาวเคราะห์น้อย กับวัตถุอีก 4 ดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ในย่านพ้นดาวเนปจูน คือ ดาวพลูโต (ซึ่งเดิมเคยถูกจัดระดับไว้เป็นดาวเคราะห์) เฮาเมอา มาคีมาคี และ อีรีส มีดาวเคราะห์ 6 ดวงและดาวเคราะห์แคระ 3 ดวงที่มีดาวบริวารโคจรอยู่รอบๆ เราเรียกดาวบริวารเหล่านี้ว่า "ดวงจันทร์" ตามอย่างดวงจันทร์ของโลก นอกจากนี้ดาวเคราะห์ชั้นนอกยังมีวงแหวนดาวเคราะห์อยู่รอบตัวอันประกอบด้วยเศษฝุ่นและอนุภาคขนาดเล็ก สำหรับคำว่า ระบบดาวเคราะห์ ใช้เมื่อกล่าวถึงระบบดาวโดยทั่วไปที่มีวัตถุต่างๆ โคจรรอบดาวฤกษ์ คำว่า "ระบบสุริยะ" ควรใช้เฉพาะกับระบบดาวเคราะห์ที่มีโลกเป็นสมาชิก และไม่ควรเรียกว่า "ระบบสุริยจักรวาล" อย่างที่เรียกกันติดปาก เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับคำว่า "จักรวาล" ตามนัยที่ใช้ในปัจจุบัน

ระบบสุริยะถือกำเนิดขึ้นจากการแตกสลายด้วยแรงโน้มถ่วงภายในของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์เมื่อกว่า 4,600 ล้านปีมาแล้ว เมฆต้นกำเนิดนี้มีความกว้างหลายปีแสง และอาจเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์อื่นอีกจำนวนมาก

เมื่อย่านเนบิวลาก่อนสุริยะ ซึ่งน่าจะเป็นจุดกำเนิดของระบบสุริยะเกิดแตกสลายลง โมเมนตัมเชิงมุมที่มีอยู่ทำให้มันหมุนตัวไปเร็วยิ่งขึ้น ที่ใจกลางของย่านซึ่งเป็นศูนย์รวมมวลอันหนาแน่นมีอุณหภูมิเพิ่มสูงมากขึ้นกว่าแผ่นจานที่หมุนอยู่รอบๆ ขณะที่เนบิวลานี้หดตัวลง มันก็เริ่มมีทรงแบนยิ่งขึ้นและค่อยๆ ม้วนตัวจนกลายเป็นจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางราว 200 AU พร้อมกับมีดาวฤกษ์ก่อนเกิดที่หนาแน่นและร้อนจัดอยู่ ณ ใจกลาง เมื่อการวิวัฒนาการดำเนินมาถึงจุดนี้ เชื่อว่าดวงอาทิตย์ได้มีสภาพเป็นดาวฤกษ์ชนิด T Tauri ผลจากการศึกษาดาวฤกษ์ชนิด T Tauri พบว่ามันมักมีแผ่นจานของมวลสารดาวเคราะห์ก่อนเกิดที่มีมวลประมาณ 0.001-0.1 เท่าของมวลดวงอาทิตย์กับมวลของเนบิวลาในตัวดาวฤกษ์เองอีกเป็นส่วนใหญ่จำนวนมหาศาล ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากแผ่นจานรวมมวลเหล่านี้

ภายในช่วงเวลา 50 ล้านปี ความดันและความหนาแน่นของไฮโดรเจนที่ใจกลางของดาวฤกษ์ก่อนเกิดก็มีมากพอจะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นขึ้นได้ ทั้งอุณหภูมิ อัตราการเกิดปฏิกิริยา ความดัน ตลอดจนความหนาแน่นต่างเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งถึงสภาวะสมดุลอุทกสถิต โดยมีพลังงานความร้อนที่มากพอจะต้านทานกับการหดตัวของแรงโน้มถ่วงได้ ณ จุดนี้ดวงอาทิตย์จึงได้วิวัฒนาการเข้าสู่แถบลำดับหลักอย่างสมบูรณ์

ภาพวาดโดยศิลปินแสดงให้เห็นวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์
ซ้าย: ดวงอาทิตย์ของเราในปัจจุบันซึ่งอยู่ในแถบลำดับหลัก
กลาง: ดาวยักษ์แดง
ขวา: ดาวแคระขาว

ระบบสุริยะจะดำรงสภาพอย่างที่เรารู้จักกันในปัจจุบันนี้ไปตราบจนกระทั่งดวงอาทิตย์ได้วิวัฒนาการจนออกพ้นจากแถบลำดับหลักบนไดอะแกรมของเฮิร์ตสปรัง-รัสเซลล์ เมื่อดวงอาทิตย์เผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนภายในไปเรื่อยๆ พลังงานที่คอยค้ำจุนแกนกลางของดาวอยู่ก็จะลดน้อยถอยลง ทำให้มันหดตัวและแตกสลายลงไป การหดตัวจะทำให้แรงดันความร้อนในแกนกลางเพิ่มมากขึ้น และทำให้มันยิ่งเผาผลาญเชื้อเพลิงเร็วขึ้น ผลที่เกิดคือดวงอาทิตย์จะส่องสว่างมากยิ่งขึ้นโดยมีอัตราเพิ่มขึ้นประมาณ 10% ในทุกๆ 1,100 ล้านปี

ในอีกประมาณ 5,400 ล้านปีข้างหน้า ไฮโดรเจนในแกนกลางของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนไปเป็นฮีเลียมทั้งหมด ซึ่งเป็นอันจบกระบวนการวิวัฒนาการบนแถบลำดับหลัก ในเวลานั้น ชั้นผิวรอบนอกของดวงอาทิตย์จะขยายใหญ่ขึ้นประมาณ 260 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในปัจจุบัน ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวยักษ์แดง การที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์ขยายตัวขึ้นอย่างมหาศาล ทำให้อุณหภูมิที่พื้นผิวของมันเย็นลงยิ่งกว่าที่เคยเป็นเมื่ออยู่บนแถบลำดับหลัก (ตำแหน่งเย็นที่สุดคือ 2600 K)

สิ่งที่เกิดขึ้นตามมาก็คือ ชั้นผิวนอกของดวงอาทิตย์จะแตกสลาย กลายไปเป็นดาวแคระขาว คือวัตถุที่มีความหนาแน่นอย่างยิ่งยวด มวลประมาณครึ่งหนึ่งของมวลดั้งเดิมของดวงอาทิตย์จะอัดแน่นอยู่ในพื้นที่ของวัตถุขนาดประมาณเท่ากับโลก การแตกสลายของชั้นผิวรอบนอกของดวงอาทิตย์จะทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า เนบิวลาดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นการส่งคืนสสารต่างๆ อันประกอบขึ้นเป็นดวงอาทิตย์กลับคืนให้แก่นสารระหว่างดาว

องค์ประกอบหลักที่สำคัญของระบบสุริยะคือ ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักประเภท G2 ซึ่งมีมวลคิดเป็น 99.86% ของมวลรวมทั้งระบบเท่าที่เป็นที่รู้จัก และเป็นแหล่งแรงโน้มถ่วงหลักของระบบ โดยมีดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ซึ่งเป็นวัตถุในวงโคจรใหญ่ที่สุดสองดวงครอบครองมวลอีก 90% ของมวลส่วนที่เหลือ

วัตถุใหญ่ๆ ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่อยู่บนระนาบใกล้เคียงกับระนาบโคจรของโลก ที่เรียกว่า ระนาบสุริยวิถี ดาวเคราะห์ทั้งหมดจะเคลื่อนที่ใกล้เคียงกับระนาบนี้ ขณะที่ดาวหางและวัตถุในแถบไคเปอร์มักเคลื่อนที่ทำมุมกับระนาบค่อนข้างมาก

ดาวเคราะห์ทั้งหมดและวัตถุส่วนใหญ่ในระบบยังโคจรไปในทิศทางเดียวกับการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ (ทวนเข็มนาฬิกา เมื่อมองจากมุมมองด้านขั้วเหนือของดวงอาทิตย์) มีเพียงบางส่วนที่เป็นข้อยกเว้นไม่เป็นไปตามนี้ เช่น ดาวหางฮัลเลย์ เป็นต้น

ตามกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ อธิบายถึงลักษณะการโคจรของวัตถุต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ กล่าวคือ วัตถุแต่ละชิ้นจะเคลื่อนที่ไปตามแนวระนาบรอบดวงอาทิตย์โดยมีจุดโฟกัสหนึ่งจุด วัตถุที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า (มีค่ากึ่งแกนเอกน้อยกว่า) จะใช้เวลาโคจรน้อยกว่า บนระนาบสุริยวิถีหนึ่งๆ ระยะห่างของวัตถุกับดวงอาทิตย์จะแปรผันไปตามเส้นทางบนทางโคจรของมัน จุดที่วัตถุอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดเรียกว่า "จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด" (perihelion) ขณะที่ตำแหน่งซึ่งมันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ที่สุด เรียกว่า "จุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุด" (aphelion) วัตถุจะเคลื่อนที่ได้ความเร็วสูงที่สุดเมื่ออยู่ในตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำสุดเมื่ออยู่ในตำแหน่งไกลดวงอาทิตย์ที่สุด ลักษณะของวงโคจรของดาวเคราะห์มีรูปร่างเกือบจะเป็นวงกลม ขณะที่ดาวหาง ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุในแถบไคเปอร์ มีวงโคจรค่อนข้างจะเป็นวงรี

เมื่อศึกษาถึงระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์ในที่ว่างมหาศาลของระบบ เราพบว่า ยิ่งดาวเคราะห์หรือแถบต่างๆ อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เท่าไร มันก็จะยิ่งอยู่ห่างจากวัตถุอื่นใกล้เคียงมากเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ดาวศุกร์มีระยะห่างจากดาวพุธประมาณ 0.33 หน่วยดาราศาสตร์ ส่วนดาวเสาร์อยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีไป 4.3 หน่วยดาราศาสตร์ และดาวเนปจูนอยู่ห่างจากดาวยูเรนัสออกไปถึง 10.5 หน่วยดาราศาสตร์ เคยมีความพยายามศึกษาและอธิบายถึงระยะห่างระหว่างวงโคจรของดาวต่างๆ (ดูรายละเอียดใน กฎของทิเทียส-โบเด) แต่จนถึงปัจจุบันยังไม่มีทฤษฎีใดเป็นที่ยอมรับ

ดาวเคราะห์ส่วนมากในระบบสุริยะจะมีระบบเล็กๆ ของตัวเองด้วย โดยจะมีวัตถุคล้ายดาวเคราะห์ขนาดเล็กโคจรไปรอบตัวเองเป็นดาวบริวาร หรือดวงจันทร์ ดวงจันทร์บางดวงมีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์เสียอีก ดาวบริวารขนาดใหญ่เหล่านี้จะมีวงโคจรที่สอดคล้องกันเป็นส่วนใหญ่ คือจะหันหน้าด้านหนึ่งของดาวเข้าหาดาวเคราะห์ดวงแม่ของมันเสมอ ดาวเคราะห์ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ 4 ดวงยังมีวงแหวนดาวเคราะห์อยู่รอบตัวด้วย เป็นแถบบางๆ ที่ประกอบด้วยเศษชิ้นส่วนเล็กๆ โคจรไปรอบๆ อย่างเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน

 ดวงอาทิตย์ คือดาวฤกษ์ดวงแม่ที่เป็นหัวใจของระบบสุริยะ มีขนาดประมาณ 332,830 เท่าของมวลของโลก ด้วยปริมาณมวลที่มีอยู่มหาศาลทำให้ดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นภายในที่สูงมากพอจะทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันอย่างต่อเนื่อง และปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา โดยมากเป็นพลังงานที่แผ่ออกไปในลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสง

ดวงอาทิตย์จัดว่าเป็นดาวแคระเหลืองขนาดใหญ่ปานกลาง ทว่าเมื่อเปรียบเทียบกับดาวฤกษ์อื่นๆ ที่อยู่ในดาราจักรของเรา ถือได้ว่าดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่และสว่างมาก การจัดประเภทของดาวฤกษ์นี้เป็นไปตามไดอะแกรมของเฮิร์ตสปรัง-รัสเซลล์ ซึ่งเป็นแผนภูมิของกราฟระหว่างความสว่างของดาวฤกษ์เทียบกับอุณหภูมิพื้นผิว โดยทั่วไปดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิสูงกว่ามักจะสว่างกว่า ซึ่งดาวฤกษ์ใดๆ ที่มีคุณสมบัติเป็นไปดังที่ว่ามานี้ก็จะเรียกว่าเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ในแถบลำดับหลัก ดวงอาทิตย์ของเราก็อยู่บนแถบลำดับหลักโดยอยู่ในช่วงกึ่งกลางทางด้านขวา แต่มีดาวฤกษ์จำนวนไม่มากนักที่จะสว่างกว่าและมีอุณหภูมิสูงกว่าดวงอาทิตย์ของเรา ส่วนมากจะอ่อนแสงกว่าและมีอุณหภูมิต่ำกว่าทั้งนั้น

เชื่อว่าตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนแถบลำดับหลักนั้นจัดได้ว่าอยู่ใน "ช่วงรุ่งโรจน์ของยุค" ของอายุดาวฤกษ์ มันยังมีไฮโดรเจนมากเพียงพอที่จะสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันไปอีกนาน ดวงอาทิตย์กำลังเพิ่มพูนความสว่างมากขึ้น ในอดีตดวงอาทิตย์เคยมีความสว่างเพียงแค่ 70% ของความสว่างอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์ชนิดดารากร 1 ถือกำเนิดขึ้นในช่วงปลายๆ ของวิวัฒนาการของเอกภพ มีองค์ประกอบธาตุหนักที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม (ในภาษาดาราศาสตร์จะเรียกว่า "โลหะ") มากกว่าดาวฤกษ์ชนิดดารากร 2 ซึ่งมีอายุมากกว่า ธาตุหนักเหล่านี้ก่อกำเนิดขึ้นจากแก่นกลางของดาวฤกษ์โบราณที่ระเบิดออก ดังนั้นดาวฤกษ์ในยุคแรกเริ่มจึงต้องแตกดับไปเสียก่อนจึงจะทำให้เอกภพเต็มไปด้วยอะตอมธาตุเหล่านี้ได้ ดาวฤกษ์ที่มีอายุเก่าแก่มากๆ จะไม่ค่อยมีองค์ประกอบโลหะมากนัก ขณะที่ดาวฤกษ์ที่เกิดในยุคหลังจะมีโลหะมากกว่า สันนิษฐานว่า การมีองค์ประกอบโลหะจำนวนมากนี้น่าจะเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ดวงอาทิตย์สามารถสร้างระบบดาวเคราะห์ของตัวเองขึ้นมาได้ เพราะดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นมาจากการรวมตัวกันของธาตุหนักเหล่านั้น

สสารระหว่างดาวเคราะห์

ภาพจำลองโครงสร้าง แผ่นกระแสเฮลิโอสเฟียร์

นอกเหนือจากแสง ดวงอาทิตย์ยังแผ่รังสีที่ประกอบด้วยกระแสของประจุอนุภาคจำนวนมากต่อเนื่องกัน (เป็นพลาสมาชนิดหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อ ลมสุริยะ) กระแสประจุนี้แผ่ออกไปด้วยความเร็วประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ทำให้เกิดชั้นบรรยากาศบางๆ ขึ้น เรียกว่า เฮลิโอสเฟียร์ ที่แผ่ปกคลุมทั่วระบบสุริยะออกไปเป็นระยะทางอย่างน้อย 100 หน่วยดาราศาสตร์ (ดูเพิ่มที่ เฮลิโอพอส) ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่เรียกกันว่าสสารระหว่างดาวเคราะห์ พายุแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวดวงอาทิตย์เช่น โซลาร์แฟลร์ หรือลำอนุภาคโคโรนา จะทำให้เกิดการรบกวนต่อเฮลิโอสเฟียร์ และสร้างสภาวะที่เรียกว่า space weather ขึ้น สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ที่หมุนวนไปสร้างผลกระทบต่อสสารระหว่างดาวเคราะห์ ทำให้เกิดแผ่นกระแสเฮลิโอสเฟียร์ (heliospheric current sheet) ขึ้น ซึ่งถือเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ

สนามแม่เหล็กของโลกช่วยป้องกันชั้นบรรยากาศเอาไว้มิให้เกิดปฏิกิริยากับลมสุริยะ ขณะที่ดาวศุกร์กับดาวอังคารไม่มีสนามแม่เหล็ก ลมสุริยะจึงขับไล่ชั้นบรรยากาศของดาวทั้งสองจนสูญหายไปหมด การปะทะระหว่างลมสุริยะกับสนามแม่เหล็กของโลกทำให้เกิดปรากฏการณ์ออโรรา หรือแสงเหนือ-แสงใต้ ที่พบเห็นบริเวณใกล้ขั้วโลก

รังสีคอสมิก มีกำเนิดมาจากห้วงอวกาศอื่นนอกระบบสุริยะ เฮลิโอสเฟียร์ทำหน้าที่ปกป้องระบบสุริยะเอาไว้ส่วนหนึ่ง โดยสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ (สำหรับดวงที่มี) ก็ช่วยทำหน้าที่ป้องกันรังสีด้วยอีกส่วนหนึ่ง ความหนาแน่นของรังสีคอสมิกในสสารระหว่างดาวกับความเข้มของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเวลาผ่านไปนานๆ ดังนั้นระดับของการแผ่รังสีคอสมิกในระบบสุริยะจึงไม่แน่ไม่นอน แต่จะมีอยู่เป็นปริมาณเท่าใดไม่อาจระบุได้

สสารระหว่างดาวเคราะห์เป็นแหล่งกำเนิดของย่านแผ่นจานฝุ่นคอสมิกอย่างน้อย 2 แห่ง แห่งแรกคือเมฆฝุ่นจักรราศี ซึ่งอยู่ในระบบสุริยะชั้นในและเป็นต้นเหตุการเกิดแสงจักรราศี โดยมากเป็นเศษชิ้นส่วนในแถบดาวเคราะห์น้อยที่เกิดขึ้นจากการปะทะกับดาวเคราะห์ แผ่นจานฝุ่นแห่งที่สองแผ่ครอบคลุมพื้นที่ตั้งแต่ระยะ 10 หน่วยจนถึง 40 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นจากการปะทะในลักษณะเดียวกันในแถบไคเปอร์

ระบบสุริยะชั้นใน

ระบบสุริยะชั้นใน เป็นชื่อดั้งเดิมของย่านอวกาศที่ประกอบด้วยกลุ่มดาวเคราะห์ใกล้โลกและแถบดาวเคราะห์น้อย มีส่วนประกอบหลักเป็นซิลิเกตกับโลหะ เทหวัตถุในระบบสุริยะชั้นในจะเกาะกลุ่มอยู่ด้วยกันและใกล้กับดวงอาทิตย์มาก รัศมีของย่านระบบสุริยะชั้นในนี้ยังสั้นกว่าระยะห่างจากดาวพฤหัสบดีไปดาวเสาร์เสียอีก

ดาวเคราะห์ชั้นใน

ดาวเคราะห์ชั้นในหรือดาวเคราะห์ใกล้โลก มี 4 ดวง โดยมากประกอบด้วยส่วนประกอบหิน มีความหนาแน่นสูง มีดวงจันทร์น้อยหรืออาจไม่มีเลย และไม่มีระบบวงแหวนรอบตัวเอง สสารที่เป็นองค์ประกอบมักเป็นแร่ธาตุที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่นซิลิเกตที่ชั้นเปลือกและผิว หรือโลหะ เหล็ก นิเกิล ที่เป็นแกนกลางของดาว สามในสี่ของดาวเคราะห์กลุ่มนี้ (ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร) มีชั้นบรรยากาศที่เห็นได้ชัด พื้นผิวมีร่องรอยของหลุมบ่อที่เกิดจากการปะทะโดยชิ้นส่วนจากอวกาศ และมีความเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาที่พื้นผิวด้วยเช่น การแยกตัวของร่องหุบเขาและภูเขาไฟ

ภาพเปรียบเทียบขนาดของดาวเคราะห์ใกล้โลก สัดส่วนเปรียบเทียบเป็นไปตามขนาดจริง

ดาวพุธ

ดาวพุธ (0.4 AU) คือดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด และเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กที่สุด (0.055 เท่าของมวลโลก) ดาวพุธไม่มีดาวบริวารของตัวเอง สภาพพื้นผิวที่มีนอกเหนือจากหลุมบ่อจากการปะทะ ก็จะเป็นสันเขาสูงชัน ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นในช่วงยุคการก่อตัวในช่วงเริ่มแรกของประวัติศาสตร์ ชั้นบรรยากาศของดาวพุธเบาบางมากจนแทบจะเรียกได้ว่าไม่มีบรรยากาศ ประกอบด้วยอะตอมที่ถูกลมสุริยะพัดพาขับไล่ไปจนเกือบหมด แกนกลางของดาวเป็นเหล็กที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่มาก ต่อมาเป็นชั้นเปลือกบางๆ ที่ยังไม่สามารถอธิบายได้อย่างชัดเจน ทฤษฎีเกี่ยวกับชั้นเปลือกของดาวจำนวนหนึ่งอธิบายถึงชั้นผิวรอบนอกที่ถูกฉีกออกด้วยการปะทะครั้งใหญ่ บ้างก็ว่ามันถูกกีดกันจากการพอกรวมของชั้นผิวเนื่องจากพลังงานมหาศาลของดวงอาทิตย์อันเยาว์

[แก้]ดาวศุกร์

ดาวศุกร์ (0.7 AU) มีขนาดใกล้เคียงกับโลก (0.815 เท่าของมวลโลก) และมีลักษณะคล้ายโลกมาก มีชั้นเปลือกซิลิเกตอย่างหนาปกคลุมรอบแกนกลางของดาวซึ่งเป็นเหล็ก มีชั้นบรรยากาศ และมีหลักฐานแสดงถึงความเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาภายในของดาว ทว่าดาวศุกร์แห้งแล้งกว่าโลกมาก ชั้นบรรยากาศของมันก็หนาแน่นกว่าโลกถึงกว่า 90 เท่า ดาวศุกร์ไม่มีดาวบริวารของตัวเอง กล่าวได้ว่า ดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์ที่ร้อนที่สุด ด้วยอุณหภูมิพื้นผิวสูงถึงกว่า 400 °C ซึ่งเป็นผลจากปริมาณแก๊สเรือนกระจกที่มีอยู่เป็นจำนวนมากในชั้นบรรยากาศ ในปัจจุบันไม่มีการตรวจพบการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาใหม่ๆ บนดาวศุกร์อีกแล้ว แต่ดาวศุกร์ไม่มีสนามแม่เหล็กของตัวเองที่จะช่วยป้องกันการสูญเสียชั้นบรรยากาศ ดังนั้นการที่ดาวศุกร์ยังรักษาชั้นบรรยากาศของตัวเองไว้ได้จึงคาดว่าน่าจะเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ

[แก้]โลก

โลก (1 AU) เป็นดาวเคราะห์ที่ค่อนข้างใหญ่และมีความหนาแน่นมากที่สุดในกลุ่มดาวเคราะห์ชั้นใน เป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่พบว่ายังมีปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาอยู่ และเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวเท่าที่ทราบว่ามีสิ่งมีชีวิต โลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีน้ำมาก เป็นเอกลักษณ์ที่แตกต่างจากกลุ่มดาวเคราะห์ใกล้โลกทั้งหมด และยังเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่ยังมีการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกอยู่ ชั้นบรรยากาศของโลกค่อนข้างจะแตกต่างกับดาวเคราะห์ดวงอื่น เนื่องจากการที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ในบรรยากาศจึงมีออกซิเจนอิสระอยู่ถึง 21% โลกมีดาวเคราะห์บริวารหนึ่งดวง คือ ดวงจันทร์ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์บริวารขนาดใหญ่เพียงดวงเดียวในเขตระบบสุริยะชั้นใน

[แก้]ดาวอังคาร

ดาวอังคาร (1.5 AU) มีขนาดเล็กกว่าโลกและดาวศุกร์ (0.107 เท่าของมวลโลก) มีชั้นบรรยากาศเจือจางที่เต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ พื้นผิวของดาวอังคารระเกะระกะด้วยภูเขาไฟจำนวนมาก เช่น Olympus Mons และหุบเขาลึกชันมากมายเช่น Valles Marineris แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาที่เคยเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ สีของดาวอังคารที่เราเห็นเป็นสีแดง เป็นเพราะสนิมที่มีอยู่ในพื้นดินอันเต็มไปด้วยเหล็ก ดาวอังคารมีดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กสองดวง (คือ ไดมอส กับ โฟบอส) ซึ่งคาดว่าน่าจะเป็นดาวเคราะห์น้อยที่บังเอิญถูกแรงดึงดูดของดาวอังคารจับตัวเอาไว้

[แก้]แถบดาวเคราะห์น้อย

แผนภาพแถบดาวเคราะห์น้อยหลักกับดาวเคราะห์น้อยตระกูลทรอย

ดาวเคราะห์น้อย คือวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะที่ประกอบด้วยหินและธาตุโลหะที่ไม่ระเหย

แถบดาวเคราะห์น้อยหลักกินพื้นที่วงโคจรที่อยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี ประมาณ 2.3 ถึง 3.3 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ เชื่อกันว่าน่าจะเป็นเศษชิ้นส่วนจากการก่อตัวของระบบสุริยะในช่วงแรกที่ก่อตัวไม่สำเร็จเนื่องจากแรงโน้มถ่วงรบกวนจากดาวพฤหัสบดี

ดาวเคราะห์น้อยมีขนาดต่างๆ กันตั้งแต่หลายร้อยกิโลเมตรไปจนถึงเศษหินเล็กๆ เหมือนฝุ่น ดาวเคราะห์น้อยทั้งหมดนอกเหนือจากดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่สุด คือซีรีส จัดว่าเป็นวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ แต่ดาวเคราะห์น้อยบางดวงเช่น เวสต้า และ ไฮเจีย อาจจัดว่าเป็นดาวเคราะห์แคระได้ ถ้ามีหลักฐานว่ามันมีความสมดุลของความกดของน้ำมากเพียงพอ

แถบดาวเคราะห์น้อยมีเทหวัตถุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 1 กิโลเมตรเป็นจำนวนหลายหมื่นดวง หรืออาจจะถึงล้านดวง ถึงกระนั้น มวลรวมทั้งหมดของแถบหลักก็ยังมีเพียงประมาณหนึ่งในพันของมวลโลกเท่านั้น แถบหลักมีประชากรอยู่อย่างค่อนข้างเบาบางยานอวกาศหลายลำได้เดินทางผ่านแถบนี้ไปได้โดยไม่มีอุบัติเหตุเกิดขึ้นเลย ดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 10 ถึง 10^-4 เมตร จะเรียกว่า สะเก็ดดาว^[54]

[แก้]ซีรีส

ซีรีส (2.77 AU) เป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่สุดในแถบดาวเคราะห์น้อย และได้รับการจัดประเภทให้เป็นดาวเคราะห์แคระ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณเกือบๆ 1,000 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่พอจะสร้างแรงโน้มถ่วงของตัวเองเพื่อสร้างรูปทรงให้เป็นทรงกลมได้ ในตอนที่ค้นพบครั้งแรกในคริสต์ศตวรรษที่ 19 ซีรีสถูกคิดว่าเป็นดาวเคราะห์ แต่ต่อมาถูกจัดประเภทใหม่ให้เป็นดาวเคราะห์น้อยในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1850 เมื่อการสังเกตการณ์เพิ่มเติมพบดาวเคราะห์น้อยดวงอื่นๆ อีก ครั้นถึงปี ค.ศ. 2006 จึงได้รับการจัดประเภทใหม่ให้เป็นดาวเคราะห์แคระ

[แก้]ตระกูลดาวเคราะห์น้อย

ดาวเคราะห์น้อยในแถบหลักจะแบ่งออกเป็นกลุ่มและตระกูลต่างๆ โดยพิจารณาจากคุณลักษณะการโคจรของพวกมัน ดวงจันทร์ดาวเคราะห์น้อย คือดาวเคราะห์น้อยที่โคจรรอบดาวเคราะห์น้อยดวงอื่นที่ใหญ่กว่า มันไม่ได้ถูกจัดประเภทให้เป็นดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์ เพราะบางครั้งมันมีขนาดใหญ่เกือบเท่าดาวเคราะห์น้อยดวงแม่ของมันด้วยซ้ำ ในบริเวณแถบดาวเคราะห์น้อยยังมีดาวหางในแถบหลักซึ่งอาจเป็นต้นกำเนิดของน้ำมหาศาลบนโลกก็ได้

ดาวเคราะห์น้อยโทรจันตั้งอยู่ใกล้เคียงกับตำแหน่งลากรองจ์ L₄ หรือ L₅ ของดาวพฤหัสบดี (คือย่านที่แรงโน้มถ่วงค่อนข้างเสถียร ทำให้ดาวเคราะห์น้อยในบริเวณนี้สามารถอยู่ในวงโคจรได้) คำว่า "โทรจัน" หรือ "แห่งทรอย" นี้ยังใช้กับวัตถุขนาดเล็กในระบบดาวเคราะห์หรือระบบบริวารอื่นที่อยู่ในตำแหน่งลากรองจ์ด้วย ดาวเคราะห์น้อยตระกูลฮิลดาอยู่ที่ระยะการสั่นพ้อง 2:3 กับดาวพฤหัสบดี นั่นหมายถึง มันจะโคจรรอบดวงอาทิตย์ 3 รอบ ต่อการโคจรของดาวพฤหัสบดี 2 รอบ

ระบบสุริยะชั้นในนี้ยังหมายรวมถึงวัตถุอื่นๆ เช่น ดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก ซึ่งดาวเคราะห์น้อยในกลุ่มนี้จำนวนมากมีวงโคจรที่ตัดกับวงโคจรของดาวเคราะห์ชั้นในด้วย

ระบบสุริยะชั้นนอก

บริเวณรอบนอกของระบบสุริยะเป็นถิ่นที่อยู่ของดาวแก๊สยักษ์และบรรดาดาวบริวารของมันที่มีขนาดใหญ่พอจะเป็นดาวเคราะห์ได้ นอกจากนี้ยังมีดาวหางคาบสั้น และเซนทอร์ ที่โคจรอยู่ในย่านนี้เช่นกัน วัตถุตันที่อยู่ในย่านนี้จะมีองค์ประกอบของสสารที่ระเหยง่าย (เช่น น้ำ แอมโมเนีย มีเทน ในทางวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จะเรียกว่าเป็น น้ำแข็ง) ไม่ค่อยมีส่วนประกอบของสสารประเภทหินเหมือนอย่างเทหวัตถุในระบบสุริยะชั้นใน

[แก้]ดาวเคราะห์ชั้นนอก

ภาพดาวเคราะห์ชั้นนอกทั้ง 4 ดวง จากบนลงล่าง ดาวเนปจูน ดาวยูเรนัส ดาวเสาร์ และดาวพฤหัสบดี (ไม่ใช่สัดส่วนจริง)

ดาวเคราะห์ชั้นนอก 4 ดวง หรือดาวแก๊สยักษ์ (บางครั้งเรียกว่า ดาวเคราะห์โจเวียน) มีมวลรวมกันถึงกว่า 99% ของมวลสารทั้งหมดที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์มีองค์ประกอบเต็มไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม ดาวยูเรนัสกับดาวเนปจูนมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง นักดาราศาสตร์จำนวนหนึ่งเห็นว่าดาวสองดวงหลังนี้ควรจัดเป็นประเภทเฉพาะของมันเอง คือ "ดาวน้ำแข็งยักษ์" ดาวแก๊สยักษ์ทั้งสี่มีวงแหวนอยู่รอบตัว แม้เมื่อมองจากโลกจะเห็นได้ชัดแต่เพียงวงแหวนของดาวเสาร์เท่านั้น

[แก้]ดาวพฤหัสบดี

ดาวพฤหัสบดี (5.2 AU) มีมวลประมาณ 318 เท่าของมวลโลก นับเป็นมวลมหาศาลถึง 2.5 เท่าของมวลรวมทั้งหมดของดาวเคราะห์ที่เหลือรวมกัน ประกอบด้วยก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมจำนวนมาก ความร้อนที่สูงมากภายในของดาวทำให้เกิดคุณลักษณะแบบกึ่งถาวรหลายประการในสภาพบรรยากาศของดาว เช่นแถบเมฆ และจุดแดงใหญ่ ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวารที่รู้จักแล้วทั้งสิ้น 63 ดวง ดวงที่ใหญ่ที่สุด 4 ดวงคือ แกนิมีด คาลลิสโต ไอโอ และยูโรปา มีลักษณะคล้ายคลึงกับลักษณะของดาวเคราะห์ใกล้โลก เช่นมีภูเขาไฟ และมีกระบวนการความร้อนภายในของดาว ดวงจันทร์แกนิมีดเป็นดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธเสียอีก

[แก้]ดาวเสาร์

ดาวเสาร์ (9.5 AU) เป็นดาวเคราะห์ที่โดดเด่นเนื่องจากระบบวงแหวนขนาดใหญ่ที่เห็นได้ชัด ลักษณะของดาวรวมถึงสภาพบรรยากาศคล้ายคลึงกับดาวพฤหัสบดี แต่มีมวลน้อยกว่ามาก โดยมีมวลโดยประมาณ 95 เท่าของมวลโลก ดาวเสาร์มีดวงจันทร์บริวารที่รู้จักแล้ว 60 ดวง (มีอีก 3 ดวงยังไม่ได้รับการรับรอง) ในจำนวนดวงจันทร์ทั้งหมดมีอยู่ 2 ดวงคือ ไททันและเอนเซลาดัส แสดงให้เห็นสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา แม้ว่าองค์ประกอบส่วนใหญ่จะเป็นน้ำแข็งก็ตาม ดวงจันทร์ไททันมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ และเป็นดวงจันทร์บริวารเพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีชั้นบรรยากาศ

[แก้]ดาวยูเรนัส

ดาวยูเรนัส (19.6 AU) มีขนาดประมาณ 14 เท่าของมวลโลก เป็นดาวเคราะห์มวลน้อยที่สุดในระบบสุริยะชั้นนอก ลักษณะการโคจรของดาวยูเรนัสไม่เหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่น มันจะโคจรรอบดวงอาทิตย์แบบตะแคงข้าง โดยมีความเอียงของแกนมากกว่า 90 องศาเมื่อเทียบกับระนาบสุริยวิถีแกนกลางของดาวค่อนข้างเย็นกว่าดาวแก๊สยักษ์ดวงอื่นๆ และแผ่ความร้อนออกมาสู่อวกาศภายนอกเพียงน้อยนิด ดาวยูเรนัสมีดวงจันทร์บริวารที่รู้จักแล้ว 27 ดวง กลุ่มของดวงจันทร์ขนาดใหญ่ได้แก่ ไททาเนีย โอบิรอน อัมเบรียล เอเรียล และมิรันดา

[แก้]ดาวเนปจูน

ดาวเนปจูน (30 AU) แม้จะมีขนาดเล็กกว่าดาวยูเรนัส แต่มีมวลมากกว่า คือประมาณ 17 เท่าของมวลโลก ดังนั้นมันจึงเป็นดาวที่มีความหนาแน่นมาก ดาวเนปจูนแผ่รังสีความร้อนจากแกนกลางออกมามาก แต่ก็ยังน้อยกว่าดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์ เนปจูนมีดวงจันทร์บริวารที่รู้จักแล้ว 13 ดวง ดวงที่ใหญ่ที่สุดคือ ไทรทัน มีสภาพการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาอยู่ เช่นมีน้ำพุร้อนไนโตรเจนเหลว^[62] และเป็นดาวบริวารขนาดใหญ่เพียงดวงเดียวที่มีวงโคจรย้อนถอยหลัง ดาวเนปจูนยังส่งดาวเคราะห์เล็กๆ จำนวนหนึ่งหรือเนปจูนโทรจัน เข้าไปในวงโคจรของดวงจันทร์ไทรทันด้วย โดยมีการสั่นพ้องของวงโคจรแบบ 1:1 กับดวงจันทร์

[แก้]ดาวหาง

ดาวหางเฮล-บอปป์

ดูบทความหลักที่ ดาวหาง

ดาวหาง เป็นวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ โดยมากมีขนาดเพียงไม่กี่กิโลเมตรในแนวขวาง ประกอบด้วยสสารจำพวกน้ำแข็งระเหยง่ายเป็นส่วนใหญ่ วงโคจรของดาวหางจะเบี้ยวมาก จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดมักเข้าไปถึงชั้นวงโคจรของดาวเคราะห์ชั้นใน ส่วนจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดอาจออกไปไกลพ้นจากดาวพลูโต เมื่อดาวหางโคจรผ่านเข้ามาในระบบสุริยะชั้นใน ผลกระทบจากดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวน้ำแข็งของมันระเหยและแตกตัวเป็นประจุ ทำให้เกิดเป็นโคมา คือหางขนาดยาวประกอบด้วยแก๊สและฝุ่นที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

ดาวหางคาบสั้นมีวงโคจรประมาณไม่ถึง 200 ปี ส่วนดาวหางคาบยาวมีวงโคจรนานถึงหลายพันปี เชื่อว่าดาวหางคาบสั้นมีกำเนิดมาจากแถบไคเปอร์ ขณะที่ดาวหางคาบยาวเช่นดาวหางเฮล-บอปป์ น่าจะมีกำเนิดมาจากแถบเมฆออร์ต มีตระกูลของดาวหางอยู่หลายตระกูล เช่น ดาวหางเฉียดดวงอาทิตย์ตระกูล Kreutz เกิดขึ้นจากการแตกตัวออกมาของดาวหางดวงแม่ ดาวหางบางดวงที่มีวงโคจรแบบไฮเพอร์โบลิกอาจจะมีกำเนิดมาจากห้วงอวกาศภายนอกของระบบสุริยะ แต่การคำนวณเส้นทางโคจรที่แน่นอนของพวกมันทำได้ยากมาก ดาวหางโบราณที่องค์ประกอบอันระเหยได้ได้ถูกขับออกไปจนหมดเนื่องจากความร้อนของดวงอาทิตย์ อาจกลายสภาพไปเป็นดาวเคราะห์น้อยได้

[แก้]เซนทอร์

เซนทอร์ คือวัตถุน้ำแข็งคล้ายดาวหางที่มีค่ากึ่งแกนเอกมากกว่าดาวพฤหัสบดี (5.5 AU) แต่น้อยกว่าดาวเนปจูน (30 AU) เซนทอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่รู้จัก คือ 10199 ชาริโคล มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 250 กิโลเมตร เซนทอร์ชิ้นแรกที่ค้นพบคือ 2060 ไครอน ซึ่งเมื่อแรกถูกจัดประเภทว่าเป็นดาวหาง (95P) เพราะมันมีหางโคมาเหมือนกับที่ดาวหางเป็นเมื่อเคลื่อนเข้าใกล้ดวงอาทิตย์. นักดาราศาสตร์บางกลุ่มจัดประเภทเซนทอร์ให้เป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่กระจายตัวอยู่รอบใน โดยมีวัตถุแถบไคเปอร์อีกจำนวนหนึ่งกระจายตัวทางรอบนอกออกไปจนถึงแถบหินกระจาย