Hệ Mặt Trời hình thành như thế nào? Tất cả về Hệ Mặt Trời

 Hệ Mặt Trời hình thành như thế nào? Tất cả về Hệ Mặt Trời

Nhìn Mặt Trời trên cao, bạn đoán được kích thước của nó bao nhiêu?

Cùng tìm hiểu về Mặt trời với mình thông qua bài viết này nhé. Nguồn bài viết tổng hợp từ Wikipedia, các nguồn báo lớn khác.

Giới thiệu Hệ Mặt trời

Hệ Mặt trời là hệ hành tinh trong đó Mặt trời là trung tâm còn có các sao, vật khác quay xung quanh. Theo nghiên cứu, hệ Mặt trời được hình thành cách đây gần 4,6 tỷ năm, từ một đám mây phân tử khổng lồ tan ra, sụp xuống.  (hệ hành tinh là tên gọi chỉ tập hợp các thiên thể liên kết hấp dẫn với nhau trong quỹ đạo quanh một ngôi sao hoặc hệ sao).

Phần lớn các thiên thể quay quanh mặt trời trong đó khối lượng tập trung vào 8 hành tinh với quỹ đạo gần tròn, mặt phẳng quỹ đạo gần trùng với nhau gọi là mặt phẳng hoàng đạo. Trước đây hệ có tính 9 hành tinh là sao Diêm Vương nữa nhưng sau này theo nghiên cứu mới thì chỉ tính đến sao Hải Vương.

Vòng trong có 4 hành tinh nhỏ là Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, sao Hỏa – được gọi là hành tinh đá do có thành phần chủ yếu từ đá và kim loại. Vòng ngoài là hành tinh lớn có khối lượng lớn rất nhiều trong đó Sao Mộc và Thổ là hành tinh nằm ngoài cùng, thành phần chủ yếu là Heli-hidro, hai hành tinh nằm ngoài cùng là Sao Thiên viên và Sao Hải Vương có thành phần từ Băng như nước, methan, amonia (vì thế đôi khi người ta chia chúng thành hành tinh băng khổng lồ). Bên cạnh đó có 6 hành tinh và 3 hành tinh lùn có các vệ tinh tự nhiên quay quanh. Những vệ tinh này gọi là Mặt Trăng như tên gọi Mặt Trăng trong Trái Đất. Mỗi hành tinh vòng ngoài có những vành đai hành tinh chứa bụi, hạt và vật thể nhỏ quay quanh.

Tên gọi tiếng Anh của các sao trong hệ Mặt Trời:



Sao Thủy: Mercury

Sao Kim: Venus

Trái Đất: Earth

Sao Hỏa: Mars

Sao Mộc: Jupiter

Sao Thổ: Saturn

Sao Thiên Vương: Uranus

Sao Hải Vương: Neptune

Ngoài phần thiên thể chính trên, trong hệ Mặt Trời có 2 vùng tập trung các thiên thể nhỏ hơn. Vị trí vành đai tiểu hành tinh nằm giữa sao Hỏa và sao Mộc, thành phần chủ yếu là đá và kim loại, tương tự các hành tinh đá. Vị trí bên ngoài quỹ đạo sao Hải Vương được gọi là vật thể ngoài Sao Hải Vương với thành phần chủ yếu là từ băng như nước, methan, amonia. Khu vực giữa hai vùng này chứa 5 thiên thể điển hình về kích cỡ được phân loại là hành tinh lùn mang tên Ceres, Pluto, Haumea, Makemake và Eris, được xem đủ lớn để có dạng hình cầu dưới ảnh hưởng của chính lực hấp dẫn của chúng. Bên cạnh đó có hàng nghìn thiên thể nhỏ nằm giữa hai vùng này, kích thước linh hoạt thay đổi như sao chổi, centaurs, bụi liên hành tinh di chuyển tự do.

Mặt Trời phát ra các dòng vật chất plasma – gọi là gió Mặt Trời. Dòng vật chất này tạo ra một bong bóng gió sao trong môi trường liên sao được gọi là nhật quyển. Nhật quyển mở rộng ra đến tận biên giới của đĩa phân tán. Giả thuyết đám mây Oort được doi là nguồn cho các sao chổi chu kỳ dài, có thể tồn tại ở khoảng cách gần 1.000 lần xa hơn nhật quyển.

Cấu trúc hệ Mặt Trời

Hệ Mặt trời có thiên thể chính là Mặt Trời. Nó là một ngôi sao kiểu G2, thuộc dãy chính chứa 99,86% khối lượng của cả hệ, vượt trội về lực hấp dẫn. 4 hành tinh khí khổng lồ của hệ chiếm 99% trong tổng khối lượng còn lại. Nhà thiên văn học xác định khối lượng Sao Mộc + Sao Thổ chiếm hơn 90% so với khối lượng các thiên thể khác cộng lại.

Đa số các thiên thể lớn của hệ có mặt phẳng quỹ đạo gần trùng mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất được gọi là mặt phẳng hoàng đạo. Mặt phẳng quỹ đạo của các hành trinh nằm rất gần với mặt phẳng hoàng đạo, còn các sao chổi và vật thể trong vành đai Kuiper ( là các vật thể của hệ Mặt Trời nằm trải rộng từ phạm vi quỹ đạo của Hải Vương Tinh (khoảng 30 AU) tới 44 AU từ phía Mặt Trời, quỹ đạo nằm gần với mặt phẳng hoàng đạo.) thường có mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 1 góc lớn so với mặt phẳng hoàng đạo. Mọi hành tinh và phần lớn những thiên thể khác quay quanh Mặt Trời theo chiều tự quay của Mặt Trời, chiều này tính ngược chiều kim đồng hồ, nhìn từ trên cực Bắc Mặt Trời. Một số khác ngoại lệ quay theo chiều ngược lại như sao chổi Halley.

Bạn có thể xem cấu trúc tổng thể của các phân vùng trong hệ Mặt Trời được vẽ ở hình dưới, có chưa Mặt trời, 4 hành tinh tương đối nhỏ vòng trong được bao quanh bởi 1 vành đai các tiểu hành tinh đá, 4 hành tinh khí khổng lồ được bao quanh bởi vành đai Kuiper chứa các thiên thể băng đá. Những nhà thiên văn học đôi khi không chính thức chia cấu trúc hệ Mặt trời thành các vùng tách biệt. Vùng hệ bên trong có 4 hành tinh đá và vành đai tiểu hành tinh chính. Hệ vùng bên ngoài thì vị trí nằm ngoài vành đai tiểu hành tinh chính, gồm 4 hành tinh khí lớn. Kể từ khi tìm ra vành đai Kuiper thì phần bên ngoài của hệ Mặt Trời được xem là vùng riêng biệt chứa các vật thể bên ngoài sao Hải Vương.

Những định luật của Kepler về chuyển động thiên thể miêu tả quỹ đạo của những vật thể xoay quanh Mặt Trời. Theo định luật này, mỗi vật thể chuyển động theo quỹ đạo hình elip với Mặt trời được tính 1 tiêu điểm. Những vật thể có vị trí gần Mặt Trời hơn (bán trục lớn nhỏ hơn) thì chuyển động sẽ nhanh hơn vì chúng chịu nhiều ảnh hưởng của trường hấp dẫn Mặt Trời hơn. Trên quỹ đạo elip, khoảng cách từ thiên thể tới Mặt Trời thay đổi trong khoảng 1 chu kỳ quỹ đạo. Thiên thể có vị trí gần nhất với Mặt Trời được gọi là cận điểm quỹ đạo, còn điểm xa nhất là viễn điểm quỹ đạo. Trong hệ Mặt Trời quỹ đạo của những hành tinh gần tròn, trong khi đó thì đa số sao chổi, tiểu hành tinh, các vật thể thuộc vành đai Kuiper có quỹ đạo hình elip rất dẹt.

Khoảng cách giữa các hành tinh trên thực tế là rất lớn nhưng nhiều minh họa về Hệ Mặt Trời thường vẽ khoảng cách quỹ đạo của các hành tinh đều nhau. Thực tế, những hành tinh hay vành đai có vị trí nằm càng xa Mặt Trời thì khoảng cách giữa quỹ đạo của chúng càng lớn. Ví dụ như Sao Kim đến Mặt Trời có khoảng cách lớn hơn 0,33 đơn vị thiên văn (AU) so với Sao Thủy đến Mặt Trời. Trong khi đó thì Sao Thổ có khoảng cách xa hơn 4,3 AU so với Sao Mộc, Sao Hải Vương xa 10,5 AU so với Sao Thiên Vương. Hiện có nhiều nghiên cứu để nhằm xác định tương quan khoảng cách giữa quỹ đạo của các hành tinh như quy luật Titius-Bode (là một giả thuyết cho rằng các thiên thể quay quanh một thiên thể khác, như quay quanh Mặt Trời, sẽ quay trên quỹ đạo có bán trục lớn miêu tả bởi công thức truy hồi. Quy luật này tiên đoán đúng quỹ đạo của Ceres và Sao Thiên Vương, nhưng không còn đúng với quỹ đạo của Sao Hải Vương.) nhưng chưa có lý thuyết nào hoàn toàn chính xác và được chấp nhận. 

Phần lớn các hành tinh thuộc Hệ Mặt Trời sở hữu một hệ thứ cấp riêng và có các vệ tinh tự nhiên hoặc vành đai hành tinh quay quanh. Những vệ tinh này được gọi là Mặt Trăng. Có hai vệ tinh tự nhiên Ganymede của Sao Mộc và Titan của Sao Thổ còn có kích thước lớn hơn sao Thủy. Những hành tinh khí lớn như sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương và sao Hải Vương và 1 vệ tinh của Sao Thổ còn có những vành đai hành tinh là những dải mỏng chứa các hạt vật chất nhỏ quay quanh chúng. Phần lớn những vệ tinh tự nhiên lớn nhất đều quay đồng bộ với một mặt bán cầu luôn hướng về hành tinh chính.

Các thiên thể vòng trong có thành phần nhiều chủ yếu là đá, tên gọi chung cho các hợp chất có điểm nóng chảy cao, như silicat, sắt hay nikel, tất cả duy trì ở trạng thái rắn từ khi trong giai đoạn tinh vân tiền hành tinh. Thành phần chủ yếu của Sao Mộc và sao Thổ là khí – thuật ngữ chỉ những vật liệu có điểm nóng chảy rất thấp và áp suất hơi cao như hidro, neon, hely và chúng luôn ở pha khí trong những tinh vân. Băng cụ thể như nước, ammoniac, methan, hidro sulfide và cacbon dioxide có điểm nóng chảy lên tới hơn vài trăm độ K, trong khi pha của chúng lại phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất môi trường xung quanh. Chúng thường được tìm thấy dưới các dạng băng, chất lỏng hoặc khí trong nhiều nơi thuộc hệ Mặt Trời, trong khi ở phía trong những tinh vân thì chúng ở trạng thái băng rắn hoặc khí. Các chất băng đá là thành phần chiếm lượng lớn trên các Mặt Trăng của những hành tinh khí khổng lồ. Trong sao Thiên Vương – Hải Vương (các hành tinh băng đá khổng lồ) và trong nhiều vật thể nhỏ ngoài quỹ đạo của sao Hải Vương cũng là thành phần chủ yếu chất băng đá. Các chất băng và khí trong thiên văn học được gọi tên chung là chất dễ bay hơi (volatiles).

Mặt Trời

Trong Thái Dương Hệ thì Mặt trời là ngôi sao trung tâm, nổi bật nhất, lớn nhất. Khối lượng của nó lớn gấp 332.900 lần so với Trái Đất, tạo ra nhiệt độ và mật độ đủ lớn ở phần lõi để xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân. Từ phản ứng đó giải phóng một lượng năng lượng siêu khủng, phát xạ vào không gian dưới dạng bức xạ điện từ là chủ yếu với cực đại trong dải quang phổ 400-700 nm mà được gọi tên là ánh sáng khả kiến.

So với phần lớn các sao trong dải Ngân Hà thì Mặt Trời là ngôi sao lớn và sáng. Nên mặc dù được phân thành sao lùn vàng kiểu G2 nhưng Mặt Trời thuộc top sao sáng và nóng. Đa phần các sao trong dải thiên hà là mờ hơn, lạnh hơn gọi là sao lùn đỏ, chiếm 85% số lượng sao. Biểu đồ thể hiện độ sáng của sao so với nhiệt độ bề mặt được gọi là biểu đồ Hertzsprung-Russell  – dùng để phân loại các ngôi sao theo độ sáng và nóng. Mặt Trời sáng và nóng với phần vị trí nằm ở bên phải của đoạn giữa một dải gọi là dải chính trên biểu đồ này.

So với buổi đầu trong sự tiến hóa thì hiện Mặt Trời đang sáng hơn (trước đây nó chỉ sáng khoảng bằng 70% hiện tại). Người ta tin rằng Mặt Trời chưa bị cạn kiệt nguồn nhiên liệu hidro cho các phản ứng tổng hợp hạt nhân nên nó là ngôi sao đang trong cuộc sống mãnh liệt, được xếp vị trí trên dải chính của biểu đồ độ sáng.

Về đặc tính kim loại thì Mặt Trời được xếp là sao loại I, do được sinh ra trong giai đoạn muộn của sự tiến hóa vũ trị và chứa nhiều nguyên tố nặng hơn hidro và heli (trong thiên văn học nguyên tố kim loại là tên gọi chung những nguyên tố nặng hơn hidro và heli) so với các ngôi sao già loại II. Những nguyên tố kim loại nặng này được hình thành tại phần lõi của các sao già và sao nổ tung vì thế thế hệ sao đầu tiên đã chết trước khi vũ trị được làm giàu bởi các nguyên tố này. Các sao già nhất chứa rất ít kim loại nhưng sao sinh muộn thì có nhiều hơn. Do các hành tinh được hình thành từ sự bồi tụ các nguyên tố kim loại nên tính kim loại cao được giả thuyết là yếu tố quan trọng cho sự phát triển thành một hệ hành tinh quay quanh Mặt Trời.

Môi trường liên hành tinh

Bên cạnh ánh sáng thì Mặt trời phát ra một dòng liên tục các hạt tích điện (lasma) được gọi tên là gió Mặt Trời. Dòng hạt này trải rộng ra bên ngoài với vận tốc gần 1,5 triệu km/h, tạo ra vùng khí quyển loãng (Nhật quyển) thấm vào toàn bộ Hệ Mặt Trời đến khoảng cách ít nhất 100AU. Đây gọi là môi trường liên hành tinh.Những bão từ trên bề mặt của Mặt Trời như bùng nổ Mặt Trời và sự giải phóng vật chất ở vành nhật hoa Các bão từ trên bề mặt Mặt Trời, như bùng nổ Mặt Trời (solar flare) và sự giải phóng vật chất ở vành nhật hoa (coronal mass ejection), gây nhiễu loạn nhật quyển, tạo ra thời tiết không gian. Cấu trúc lớn nhất bên trong nhật quyển là 1 dạng xoắn ốc được tạo ra do hoạt động của từ trường quay của Mặt trời lên môi trường liên hành tinh gọi là dải dòng điện nhật quyển (heliospheric current sheet).

Từ trường Trái Đất bảo vệ bầu khí quyển của nó không bị gió Mặt Trời đưa đi. Sao Kim và Sao Hỏa thì có từ trường rất nhỏ hoặc không có nên gió Mặt Trời dần dần đã thổi bay bầu khí quyển của chúng. Sự kiện đại giải phóng vật chất ở vành nhật hoa và các sự kiện tương tự như thế đã đẩy một lượng lớn vật chất từ bề mặt Mặt Trời vào không gian. Tưng tác của dải dòng điện nhật quyển cùng gió Mặt Trời với từ trường của Trái Đất tạo nên các va chạm của dòng các hạt tích điện đến phía trên của bầu khí quyển Trái Đất từ đó tạo ra các hiện tượng cực quang ở các vùng gần những cực từ địa lý.

Tia vũ trụ có nguồn gốc từ phía ngoài của hệ Mặt Trời. Nhật quyển là lá chắn bảo vệ một phần cho hệ và từ trường của các hành tinh ngăn chặn bớt các tia vũ trụ cho hành tinh. Trong môi trường liên hành tinh, mật độ tia vũ trị và cường độ của từ trường Mặt Trời thay đổi theo thời gian vì thế mức độ các tia vũ trụ trong hệ Mặt Trời thay đổi mặc dù không biết rõ lượng thay đổi là bao nhiêu.

Thường có ít nhất 2 vùng bụi vũ trụ có hình đĩa trong môi trường liên hành tinh. Đĩa số 1 là đám mây bụi liên hành tinh nằm ở hệ Mặt Trời bên trong và gây ra ánh sáng hoàng đạo. ĐĨa này có khả năng được tạo thành bên trong vành đai tiểu hành tinh được gây ra từ sự va chạm các hành tinh. Đĩa số hai nằm trong khoảng 10-40 AU và được giả thuyết tạo ra từ sự va chạm tương tự với phía trong vành đai Kuiper.

Vòng trong Hệ Mặt Trời 

Vòng trong Hệ Mặt Trời gồm những hành tinh đá + vành đai tiểu hành tinh, với thành phần chủ yếu từ silicat và các kim loại. Những thiên thạch thuộc vùng vòng trong này nằm ở vị trí khá gần Mặt Trời, bán kính của vùng này được tính nhỏ hơn khoảng cách giữa Sao Thổ và sao Mộc.

4 hành tinh vòng trong

Thuật ngữ hành tinh vòng trong không nên nhầm với hành tinh bên trong – chỉ những hành tinh gần Mặt Trời hơn Trái Đất như Sao Kim và Sao Thủy. Hành tinh vòng trong là hành tinh đá, có trọng lượng riêng khá là cao với thành phần chính từ đá, không có hệ vành đai quay quanh như các hành tinh vòng ngày và có ít hoặc không có Mặt Trăng. Thành phần chính của 4 hành tinh này khoáng vật khó nóng chảy như silicat tạo thành lớp vỏ và lớp phủ cùng những kim loại như sắt và niken tạo nên lõi của chúng. 3 hành tinh Sao kim, Trái Đất, Sao Hỏa có bầu khí quyển đủ dày để sinh ra các hiện tượng thời tiết. 3 hành tinh này đều có các hố va chạm và sự kiến tạo bề mặt như thung lũng tách giãn và núi lửa. 

Sao Thủy (Mercury) 

Vị trí cách Mặt Trời khoảng 0,4 AU, Sao Thủy là hành tinh gần nhất Mặt Trời và nhỏ nhất trong hệ Mặt Trời. Khối lượng của nó = 0.055 lần khối lượng Trái Đất ( một đơn vị khối lượng dùng trong thiên văn học, nó bằng chính khối lượng của Trái Đất. 1 M🜨 = 5,9722 × 1024 kg).

Sao Thủy không có vệ tinh tự nhiên và chỉ có những đặc trưng địa chất bên cạnh các hố va chạm là những sườn, vách núi, được giả thuyết có thể được hình thành trong giai đoạn co lại đầu tiên trong lịch sử của sao. Sao Thủy hầu như không có khí quyển do những nguyên tử trong bầu khí quyển của sao đã bị gió Mặt Trời thổi bay ra ngoài không gian. Sao này có lõi sắt tương đối lớn, lớp phủ khá mỏng hiện vẫn chưa được giải thích đầy đủ. Một giải thuyết cho rằng lớp phủ bên ngoài của hành tinh đã bị tước đi sau một vụ va chạm khổng lồ. Bên cạnh đó quá trình bồi tụ vật chất của hành tinh này bị chặn bởi năng lượng của Mặt Trời.

Sao Kim Venus

Hành tinh này có vị trí cách Mặt Trời khoảng 0,7 AU với khối lượng bằng 0,815 lần khối lượng Trái Đất, kích thước thì khá gần với kích thước Trái Đất. Đặc điểm cấu tạo của Sao Kim giống Trái Đất với 1 lớp phủ silicat dày bao quanh một lõi sắt. Nó có 1 bầu khí quyển dày và có chứng cứ cho thấy hành tinh này vẫn còn sự hoạt động của địa chất phía bên trong. Tuy vậy, Sao Kim khô hơn Trái Đất rất nhiều và mật độ bầu khí quyển thì gấp 90 lần mật độ bầu khí quyển Trái Đất. Hành tinh này không có vệ tinh tự nhiên. Trong hệ Mặt Trời Sao Kim là hành tinh nóng nhất với bầu khí quyển trên 400 độ C bởi vì tác động của hiệu ứng nhà kính của bầu khí quyển. Gần đây không có dấu hiệu cụ thể về hoạt động địa chất được phát hiện trên Sao Kim (một kts do là vì bầu khí quyển của nó quá dày), mặt khác nó không có từ trường để ngăn chặn sự suy giảm đáng kể của bầu khí quyển và điều này giả thuyết rằng bầu khí quyển của hành tinh này thường xuyên được bổ sung bởi những vụ phun trào núi lửa.

Trái Đất Earth

Vị trí cách Mặt Trời 1 Au, Trái Đất là hành tinh lớn nhất và có mật độ lớn nhất trong số 4 hành tinh vòng trong. Trái Đất là hành tinh duy nhất trong vũ trị được biết đến có sự sống tồn tại cũng là hành tinh duy nhất hiện được phát hiện còn có các hoạt động địa chất gần đây. Trái Đất cũng là hành tinh đá duy nhất có thủy quyển lỏng, là nơi có quá trình kiến tạo mảng ( từ mô tả chuyển động quy mô lớn của thạch quyển TĐ) đã được quan sát. Bầu khí quyển của Trái Đất cũng khác so với những hành tinh khác với thành phần phân tử oxy tự do thiết yếu cho sự sống chiếm 21% bầu khí quyển. Vệ tinh tự nhiên của Trái Đất là Mặt Trăng – vệ tinh tự nhiên lớn nhất trong số các vệ tinh của những hành tinh đá trong hệ Mặt Trời.

Sao Hỏa Mars

Vị trí Sao Hỏa cách Mặt Trời khoảng 1,5 AU, khối lượng khoảng bằng 0,107 lần khối lượng Trái Đất. Hành tinh này có bầu khí quyển chứa thành phần chủ yếu là là cacbon dioxide (CO2) với áp suất khí quyển tại bề mặt bằng 6,1 millibar (gần bằng 0,6% áp suất khí quyển tại bề mặt của Trái Đất). Hành tinh đỏ này trên bề mặt có các ngọn núi khổng lồ như Olympus Mons (cao nhất trong hệ Mặt Trời) và những rặng thung lũng như Valles Marineris với hoạt động địa chất được giả thuyết có thể đã tồn tại cho đến cách đây 2 triệu năm về trước. Hành tinh có bề mặt màu đỏ do trong đất có nhiều sắt oxide (gỉ). Sao Hỏa có hai sao vệ tinh rất nhỏ là Deimos và Phobos, được cho là các tiểu hành tinh bị Sao Hỏa bắt giữ. Trong số các sao thuộc hệ Mặt Trời Sao Hỏa được cho là hành tinh có cấu tạo gần giống với Trái Đất nhất.

Vành đai tiểu hành tinh

Tiểu hành tinh chủ yếu là những vật thể nhỏ trong hệ Mặt Trời có thành phần chủ yếu là khoáng vật kim loại và đá khô nóng chảy.

Vành đai tiểu hành tinh chính nằm ở giữa quỹ đạo của Sao Mộc và sao Hỏa, khoảng cách từ 2,3-3, AU tính từ Mặt Trời. Các nhà nghiên cứu cho rằng vành đai này là tàn dư từ sự hình thành hệ Mặt Trời, do sự giao thoa hấp dẫn với Sao Mộc mà không thể hợp lại thành 1 thiên thể.

Kích cỡ các tiểu hành tinh khoảng từ vài trăm kilomet đến kích cỡ vi mô. Tất cả tiểu hành tinh, trừ Ceres được phân loại thành các thiên thể nhỏ trong hệ Mặt Trời, nhưng một số tiểu hành tinh  như Vesta và Hygieia có thể được chia là hành tinh lùn nếu chúng được xác định hiện đã trải qua trạng thái cân bằng thủy tĩnh.

Vành đai tiểu hành tinh có chứa khoảng vài chục nghìn hoặc lên tới vài triệu các vật thể có đường kính trên 1km. Mặc dù vậy, tổng khối lượng của vành chính chỉ lớn hơn 1/1000 khối lượng Trái Đất. Vành đai chính có các tiểu hành tinh phân bố khá thưa thớt, những tàu thám hiểm không gian dễ vượt qua vành đai mà không bị va chạm với những vật thể. Tiểu hành tinh có đường kính từ 10−4 – 10 m được phân loại thành thiên thạch.

Ceres là thiên thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh, được phân loại là hành tinh lùn, khoảng cách đến Mặt Trời là 2,77 AU. Đường kính của thiên thể này nhỏ hơn 1000km và có khối lượng đủ lớn để cho lực hấp dẫn của chính nó kéo các vật liệu trên Ceres về tâm, tạo thành hình cầu. Ceres từng được xếp là hành tinh khi được phát hiện vào thế kỷ XIX nhưng sau đó vào thập niên 1850 được xếp loại lại thành tiểu hành tinh khi các nhà thiên văn quan sát kỹ hơn đã cho thấy có thêm nhiều tiểu hành tinh khác. Đến năm 20006 thì Ceres được xếp là hành tinh lùn.

Nhóm tiểu hành tinh

Các tiểu hành tinh trong vành đai chính được phân chia thành nhóm tiểu hành tinh và họ tiểu hành tinh dựa theo những đặc tính quỹ đạo của chúng. Mặt Trăng tiểu hành tinh là các tiểu hành tinh quay quanh tiểu hành tinh lớn hơn và không được phân biệt rõ rành như Mặt Trăng của các hành tinh, có khi Mặt Trăng tiểu hành tinh còn có kích thước lớn bằng tiểu hành tinh mà nó đang quay quanh. Vành đai tiểu hành tinh còn chứa sao chổi mà có khả năng những sao chổi từ đây có thể là nguồn cung cấp nước cho Trái Đất.

Các tiểu hành tinh Troia thuộc vùng lân cận với các điểm Lagrange L4 và L5 của Sao Mộc (những vùng ổn định về hấp dẫn, có thể đi trước hay theo sau hành tinh trên quỹ đạo của nó). Thuật ngữ thiên thể Troia cũng dùng cho các vật thể nhỏ đối với những hành tinh khác hoặc những vệ tinh nhân tạo của Trái Đất. Những tiểu hành tinh Hilda có cộng hưởng quỹ đạo 2:3 với Sao Mộc, chuyển động quanh Mặt Trời được 3 vòng thì Sao Mộc quay được 2 vòng quỹ đạo quanh Mặt Trời.

Vòng trong hệ Mặt Trời còn có những tiểu hành tinh gần Trái Đất chuyển động hỗn loạn và hầu hết trong số chúng có quỹ đạo cắt với quỹ đạo của những hành tinh vòng trong.

Vòng ngoài hệ Mặt Trời

Vòng phía bên ngoài của hệ bao gồm những hành tinh khí khổng lồ và các vệ tinh tự nhiên của chúng. Nhiều sao chổi có chu kỳ ngắn, gồm những tiểu hành tinh centaur cũng thuộc trong vùng này. Khoảng cách từ vòng ngoài đến Mặt Trời lớn nên các thiên thể lớn thuộc vùng này chứa tỉ lệ cao các chất dễ bay hơi như nước, amonia, methan so với vật liệu đá thành phần các hành tinh phía vòng trong. Ở đây, khi nhiệt độ càng thấp thì cho phép những hợp chất dễ bay hơi tồn tại được ở dạng rắn.

Hành tinh vòng ngoài

Chiếm tới 99% khối lượng của hệ thống thiên thể quay quanh Mặt Trời, 4 hành tinh vòng ngoài là 4 hành tinh khí khổng lồ (hoặc các hành tinh kiểu Mộc Tĩnh). Sao Thổ và Sao mộc là lớn nhất và chứa phần lớn hidro, heli. Sao Hải Vương và Sao Thiên vương khối lượng nhỏ hơn, ước tính dưới 20 lần khối lượng Trái Đất thì chứa nhiều băng trong thành phần hơn. Vì điều đó, một số nhà thiên văn học giả thuyết rằng chúng thuộc về một lớp hành tinh băng đá khổng lồ. 4 hành tinh này đều có hệ vành đai tuy nhiên chỉ có vành đai của Sao Thổ là có thể dùng kính thiên văn nghiệp dư quan sát được từ Trái Đất. Tương tự như nói về hành tinh vòng trong, không nên nhầm lẫn hành tinh vòng ngoài với hành tinh bên ngoài ( chỉ các hành tinh bên ngoài quỹ đạo của Trái Đất trong đó có Sao Hỏa và hành tinh thuộc vòng ngoài).

Sao Mộc Jupiter

Khoảng cách từ Sao Mộc đến Mặt Trời là 5,2 AU. Khối lượng hành tinh này bằng 318 lần khối lượng Trái Đất và 2,5 lần tổng khổi lượng của 7 hành tinh còn lại trong hệ Mặt Trời. Sao Mộc có thành phần chiếm đa số là hidro và heli. Phần nhiệt lượng khổng lồ từ bên trong Mộc Tinh tạo ra một số đặc trưng bán vĩnh cửu trong bầu khí quyển của hành tinh, như những dải mây và vết đỏ lớn.

Số vệ tinh của sao Mộc lên tới 63 trong đó 4 vệ tinh lớn nhất là Ganymede, Callisto, Io, và Europa (các vệ tinh Galileo) có những đặc trưng tương tự như hành tinh đá, như núi lửa và nhiệt lượng từ bên trong. Vệ tinh tự nhiên lớn nhất Ganymede cũng lớn nhất trong hệ Mặt Trời, có kích thước còn lớn hơn Sao Thủy.

Sao Thổ (Saturn)

Khoảng cách của Thổ Tinh đến Mặt Trời 9,5 AU, thể tích bằng 60% thể tích của Sao Mộc, khối lượng bằng ⅓ so với sao Mộc và gấp 95 lần khối lượng Trái Đất. Đây được xem là hành tinh có mật độ nhỏ nhất trong Thái Dương hệ, nhỏ hơn cả mật độ của nước lỏng. Sao Mộc có đặc trưng khác biệt là hệ vành đai kích thước rất lớn, có đặc điểm giống với Sao Mộc, như về thành phần bầu khí quyển và từ quyển. Vành đai Sao Thổ chứa bụi, các hạt băng và đá nhỏ.

Hiện có 62 vệ tinh tự nhiên được xác nhận quay quanh Sao Thổ mà Titan và Enceladus, được nghiên cứu cho thấy có những  dấu hiệu của hoạt động địa chất, mặc dù đó là những núi lửa băng. Titan là  vệ tinh tự nhiên lớn thứ 2 trong hệ Mặt Trời có kích thước lớn hơn Sao Thủy và là vệ tinh duy nhất trong hệ Mặt Trời có tồn tại 1 bầu khí quyển đáng kể.

Sao Thiên Vương (Uranus)

Sao Thiên Vương là hành tinh vòng ngoài nhẹ nhất với khoảng cách từ hành tinh này đến Mặt Trời là 19,6 AU, khối lượng bằng 14 lần khối lượng Trái Đất. Trục tự quay của hành tinh này có độ nghiêng trục quay >900 so với mặt phẳng hoàng đạo, đặc trưng lạ thường duy nhất so với những hành tinh khác. Hành tinh này có lõi lạnh hơn so với những hành tinh khí khổng lồ khác và nhiệt lượng bức xạ vào không gian cũng nhỏ.

Có 27 vệ tinh tự nhiên đã được tìm thấy quay quanh Thiên Vương tinh trong đó lớn nhất là Titania, Oberon, Umbriel, Ariel và Miranda.

Sao Hải Vương (Neptune)

Khoảng cách của sao Hải Vương đến Mặt Trời là 30 AU, kích cỡ nhỏ hơn sao Thiên Vương nhưng khối lượng bằng 17 lần khối lượng của Trái Đất nên khối lượng riêng của nó lớn hơn sao Thiên Vương. Hành tinh này cũng bức xạ nhiều nhiệt lượng hơn tuy nhiên không lớn bằng Sao Thổ hay Sao Mộc.

Sao Hải Vương đã được phát hiện có 13 vệ tinh tự nhiên. Trong đó, vệ tinh lớn nhất là Triton cũng là vệ tinh tự nhiên duy nhất có quỹ đạo nghịch hành. Triton còn sự hoạt động địa chất với những mạch phun nito lỏng. Trên cùng quỹ đạo của Hải Vương tinh cũng có một số hành tinh vi hình (minor planet), gọi là các thiên thể Troia của Sao Hải Vương, chúng cộng hưởng quỹ đạo 1:1 với hành tinh này.

Sao Chổi Comet

Sao Chổi là những vật thể nhỏ trong hệ Mặt Trái, đường kính điển hình vài km, thành phần chủ yếu của chúng là những hợp chất băng dễ bay hơn. Chúng có độ lệch tâm quỹ đạo tương đối lớn, chủ yếu có điểm cận nhật nằm phía trong quỹ đạo của các hành tinh vòng trong và điểm viễn nhật nằm phía ngoài Pluto. Khi một sao chổi đi vào vùng hệ Mặt Trời bên trong, do đến gần mặt Trời làm cho bề mặt băng của nó sẽ chuyển tới trạng thái thăng hoa và ion hóa, từ đó tạo ra một dải bụi và khí dài thoát ra từ nhân, hay gọi là đuôi sao chổi mà có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Sao chổi chu kỳ dài thì chu kỳ lên tới hàng nghìn năm còn sao chổi chu kỳ ngắn với chu kỳ <200 năm. Sao chổi chu kỳ dài như Hale-Bopp được cho là có nguồn gốc từ đám mây Oort, sao chổi chu kỳ ngắn được cho là có nguồn gốc từ vành đai Kuiper. Nhiều nhóm sao chổi như nhóm Kreutz được cho là hình thành từ sự tách vỡ của sao chổi lớn hơn. Một số sao chổi xác định có quỹ đạo hyperbol có nguồn gốc từ ngoài Thái Dương hệ và để xác định chu kỳ quỹ đạo của chúng thì khá khó. Một số sao chổi trước đây có những chất dễ bay hơi ở bề mặt bị thổi ra ngoài bởi gió Mặt Trời ấm được xếp loại vào tiểu hành tinh.

Centaur – hành tinh vi hình

Centaur là các vật thể băng đá có tính chất tương tự sao chổi và tiểu hành tinh, có bán trục lớn thì nhỏ hơn bán kính quỹ đạo sao Thiên Vương (30 AU) và lớn hơn bán kính quỹ đạo của sao Mộc (5,5 AU). Centaur đầu tiên được phát hiện là 2060 Chiron được xếp loại thành sao chổi (95P) do nó phát ra những dải bụi (đuôi bụi) khi nó đến gần Mặt Trời. Centaur lớn nhất được biết đến ngày nay là 10199 Chariklo có đường kính khoảng 250 km. 

Vùng bên ngoài Sao Hải Vương

Đây là vùng chứa các vật thể ngoài Sao Hải Vương, chưa được thám hiểm nhiều. Vùng này gồm phần lớn các vật thể nhỏ ( trong đó thiên thể lớn nhất có đường kính bằng ⅕ so với đường kính của Trái Đất, khối lượng nhỏ hơn nhiều so với Mặt Trăng) có thành phần chính là đá và băng. Vùng này cũng thi thoảng được gọi là hệ Mặt Trời phía ngoài nhưng thuật ngữ này thường được hiểu là vùng bên ngoài vành đai tiểu hành tinh hơn.

Vành đai Kuiper

Đây là vùng hình thành đầu tiên – một vành đai lớn chứa các mảnh vụn tương tự như vành đai tiểu hành tinh nhưng thành phần chủ yếu nó chứa là băng. Vành đai Kuiper mở rộng từ 30-50 AU từ Mặt Trời. Vùng này có ít nhất 3 hành tinh lùn còn lại là các vật thể nhỏ trong hệ Mặt Trời. Nhiều vật thể lớn nhất trong vành đai Kuiper, như Quaoar, Varuna, và Orcus có thể sẽ được phân loại lại thành các hành tinh lùn. Theo ước lượng của các nhà thiên văn học thì có >100000 vật thể trong vành đai Kuiper có đường kính lớn hơn 50km nhưng tổng khối lượng của vành đai  chỉ bằng khoảng 1/10 hoặc thậm chí 1/100 khối lượng của Trái Đất. Đa số vật thể thuộc vành đai có những vệ tinh quay quanh và nhiều vật thể có mặt phẳng quỹ đạo nằm bên ngoài mặt phẳng hoàng đạo.

Người ta chia sơ bộ vành đai Kuiper thành vành đai chính và vành đai cộng hưởng. Vành đai cộng hưởng đầu tiên nằm trong cùng quỹ đạo của Sao Hải Vương. Vành đai cộng hưởng có quỹ đạo liên kết với Sao Hải Vương (ví dụ chúng quay trên quỹ đạo được 2 lần thì Sao Hải Vương đã quay trên quỹ đạo được 3 lần, hoặc 1 lần đối với 2 lần vòng quay của Sao Hải Vương). Các vật thể trong vành đai “chính” thì không có quỹ đạo cộng hưởng với Sao Hải Vương, vị trí nằm trong phạm vi gần 39,4-47,7 AU. Các vật thể trong vành đai “chính” còn được gọi là cubewanos, dựa theo vật thể đầu tiên trong vùng này được phát hiện, (15760) 1992 QB1, và nó vẫn còn ở trạng thái gần nguyên thủy với độ lệch tâm quỹ đạo nhỏ.

Sao Diêm Vương Pluto và Charon

Khi được phát hiện vào năm 1930, sao Diêm Vương được xem là hành tinh thứ 9 trong Thái Dương hệ nhưng vào năm 2006 với định nghĩa mới về hành tinh, nó được xem là hành tinh lùn và là thiên thể lớn nhất được biết tới trong vành đai Kuiper. Nó có khoảng cách trung bình đến Mặt Trời là 39 Au. Pluto có quỹ đạo với độ lệch tâm lớn và nghiêng 170 so với mặt phẳng hoàng đạo với điểm viễn nhật cách Mặt Trời 49,5 AU và điểm cận nhật cách Mặt Trời 29,7 AU (nằm bên trong quỹ đạo của Sao Hải Vương). 

Sao Diêm Vương cộng hưởng quỹ đạo 3:2 với sao Hải Vương. Những vật thể trong vành đai Kuiper mà quỹ đạo có cùng đặc điểm cộng hưởng này được gọi là các vật thể Plutino. 

Charon là vệ tinh lớn nhất của Pluto, đôi khi người ta miêu tả nó là một phần của hệ đôi với Pluto, do 2 thiên thể quay quanh 1 khối tâm hấp dẫn bên trên bề mặt của chúng (do vậy chúng hiện lên như là quay quanh nhau). 2 vệ tinh nhỏ hơn rất nhiều, xa hơn Charon là Nix và Hydra quay quanh hành tinh này.

Haumea và Makemake

Khoảng cách trung bình đến Mặt Trời của Haumea là 43,34 AU  và Makemake là 45,79 AU. Khoảng cách này tuy nhỏ hơn Pluto, nhưng chúng là hai vật thể lớn nhất trong vành đai Kuiper chính (chúng không có quỹ đạo cộng hưởng với Sao Hải Vương). Haumea là 1 vật thể được quan sát có hình quả trứng với 2 vệ tinh quay quanh. Makemake là vật thể sáng nhất trong vành đai Kuiper sau Pluto.  Ban đầu chúng được gán tên lần lượt là 2003 EL61  và 2005 FY9 nhưng vào năm 2008 thì được đặt tên và phân loại thành hành tinh lùn. Độ nghiêng quỹ đạo của hai vật thể này lớn hơn rất nhiều so với của Pluto, lần lượt là 28° và 29°.

Đĩa phân tán

Đĩa phân tán nằm chồng lên vành đai Kuiper và mở rộng ra khoảng cách xa hơn được giả thuyết là nơi xuất phát của nhiều sao chổi có chu kỳ ngắn. Các vật thể bên trong đĩa phân tán được giải thuyết là do ảnh hưởng của lực hấp dẫn của sự di cư ra bên ngoài của Sao Hải Vương đã bị đẩy vào quỹ đạo bất thường. Đa số các vật thể trong đĩa phân tán (SDOs) có điểm cận nhật nằm trong vành đai Kuiper nhưng điểm viễn nhật cách xa 150 AU so với Mặt Trời. Quỹ đạo của SDOs cũng có độ nghiêng lớn so với mặt phẳng hoàng đạo, và thường vuông góc với nó. Một số nhà thiên văn học xác định đĩa phân tán chỉ là 1 vùng khác của vành đai Kuiper  và họ miêu tả những vật thể thuộc đĩa phân tán là “vật thể phân tán trong vành đai Kuiper.” Một số nhà thiên văn khác phân loại những vật thể centaur như là những vật thể thuộc vành đai Kuiper phân tán bên trong cùng với những vật thể phân tán bên ngoài của đĩa phân tán.

Eris

Khoảng cách trung bình của Eris đến Mặt Trời 68 AU. Đây là vật thể lớn nhất từng được biết trong đĩa phân tán, với đường kính bằng với đường kính của Sao Diêm Vương nhưng khối lượng lớn hơn 25%. Eris là hành tinh lùn có khối lượng lớn nhất trong tổng số hành tinh lùn đã biết. Nó có 1 vệ tinh là Dysnomia. Cũng như Sao Diêm Vương, quỹ đạo của nó có độ lệch tâm lớn với điểm cận nhật cách Mặt Trời 38,2 AU (gần bằng khoảng cách từ Mặt Trời đến Pluto) và điểm viễn nhật cách Mặt Trời 97,6 AU, mặt phẳng quỹ đạo của nó nghiêng 1 góc lớn so với mặt phẳng hoàng đạo.

Những vùng xa nhất

Hiện vẫn chưa có định nghĩa chính xác điểm mà hệ Mặt Trời kết thúc và môi trường liên sao bắt đầu, biên giới này được giải thuyết là nơi áp suất đẩy ra của gió Mặt Trời cân bằng với trường hấp dẫn từ Mặt Trời. Giới hạn ảnh hưởng bên ngoài của gió Mặt Trời gần bằng 4 lần khoảng cách từ Sao Diêm Vương đến Mặt Trời; vùng nhật mãn này được xem là sự bắt đầu của môi trường liên sao. Mặc dù vậy, mặt cầu Roche của Mặt Trời, phạm vi ảnh hưởng của trường hấp dẫn của nó, được giả thuyết là mở rộng xa hơn hàng nghìn lần.

Nhật quyển

Có hai vùng được chia riêng biệt trong nhật quyển. Vùng phía bên trong được giới hạn bởi biên giới kết thúc sốc (termination shock). Vùng phía bên ngoài giới hạn bởi biên giới kết thúc sốc và nhật mãn gọi là nhật bao. Gió Mặt Trời chuyển động với vận tốc gần 400 km/s đến khi nó va chạm với gió liên sao hay là dòng plasma trong môi trường liên sao. Biên giới kết thúc sốc (termination shock) là vị trí tại điểm mà gió Mặt Trời có vận tốc nhỏ hơn vận tốc của âm thanh, cách Mặt Trời gần 80-100 AU theo hướng ngược với hướng gió Mặt Trời (ngược với hướng chuyển động của Mặt Trời trong môi trường liên sao) và <200 AU theo hướng gió Mặt Trời. Ở vùng này vận tốc gió Mặt Trời giảm xuống rõ ràng, tập trung dòng plasma đậm đặc hơn và trở lên nhiễu loạn hơn, tạo thành 1 cấu trúc hình bầu dục khổng lồ gọi là nhật bao. Cấu trúc này ban đầu được xem là giống như đuôi sao chổi, nó mở rộng về phía trước khoảng 40 AU và kéo thành 1 đuôi rất dài về phía sau; nhưng các dữ liệu mới thu thập từ tàu Cassini và Interstellar Boundary Explorer cho thấy do sự tác động của từ trường liên sao thì nhật bao lại có hình dáng bong bóng. Cả Voyager 1 và Voyager 2 đều đã vượt qua biên giới kết thúc sốc và đi vào nhật bao, ở các khoảng cách tương ứng 94 và 84 AU tính từ Mặt Trời. Biên giới phía ngoài cùng của nhật quyển gọi là nhật mãn – vị trí mà gió Mặt Trời hầu như không còn và là điểm bắt đầu cho môi trường liên sao.

Các nhà thiên văn cho rằng, ảnh hưởng bởi tương tác kiểu thủy động lực học của gió Mặt Trời với môi trường liên sao là nguyên nhân hình thành và tạo nên hình dáng của biên giới nhật quyển. Bên ngoài nhật mãn, ở khoảng cách 230 AU, giả thuyết tồn tại vùng sốc hình cung (bow shock), vùng plasma hình thành do Mặt Trời chuyển động trong Ngân Hà.

Hiện chưa có tàu không gian nào vượt qua biên giới nhật mãn cho nên các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết những đặc tính cụ thể trong môi trường liên sao địa phương. Trong vài thập kỉ tới, dự kiến các tàu Voyager của NASA sẽ vượt qua nhật mãn và gửi về Trái Đất các thông tin giá trị về mức độ bức xạ và đặc điểm môi trường liên sao. Hiện tại thì hiểu biết về vấn đề làm thế nào mà lá chắn nhật quyển bảo vệ Hệ Mặt Trời khỏi tia vũ trụ vẫn còn rất ít. 1 nhóm nghiên cứu được NASA hỗ trợ ngân sách đã phát triển sơ bộ dự án “Vision Mission” nhằm gửi 1 tàu thám hiểm đến vùng nhật quyển xa xôi này để nghiên cứu thêm.

Đám mây Oort

Đây là đám mây giả thuyết có dạng cầu, chứa tới 1.000 tỉ vật thể cấu tạo từ băng. Đám mây này được cho rằng là nơi xuất phát của những sao chổi chu kỳ dài và đám mây có vị trí cách Mặt Trời khoảng 50.000 AU (gần 1 năm ánh sáng (LY)), và có khả năng cách xa tới 100.000 AU (1,87 LY). Có thể đám mây này được hình thành từ những vật thể và sao chổi mà đã bị đẩy ra từ hệ Mặt Trời phía bên trong do tương tác hấp dẫn với những hành tinh vòng ngoài. Những vật thể trong đám mây Oort chuyển động rất chậm, bị nhiễu loạn bởi các va chạm, ảnh hưởng hấp dẫn của những sao ở gần hay lực thủy triều có nguồn gốc từ Ngân Hà hoặc các sự kiện khác thường xuyên xảy ra.

Sedna

90377 Sedna có khoảng cách trung bình đến Mặt Trời 525,86 AU. Đây là 1 thiên thể quay trên 1 quỹ đạo elip khổng lồ với điểm cận nhật cách 76 AU và điểm viễn nhật cách 928 AU, kích cỡ Sao Diêm Vương màu đỏ. Thiên thể này mất khoảng 12.050 năm để hoàn thành 1 vòng quỹ đạo.Người đã phát hiện ra nó vào năm 2003, Mike Brown cho rằng thiên thể này có điểm viễn nhật của nó quá xa để có thể chịu ảnh hưởng của sự di trú Sao Hải Vương nên không thể là một phần của đĩa phân tán hay vành đai Kuiper. Brown và các nhà thiên văn khác xem nó là vật thể đầu tiên trong 1 lớp các vật thể mới, bao gồm cả vật thể 2000 CR105 có điểm cận nhật 45 AU và điểm viễn nhật 415 AU với chu kỳ quỹ đạo của nó là 3.420 năm. Họ xếp những vật thể này vào “Đám mây Oort bên trong” do đám mây này có thể được hình thành thông qua 1 quá trình tương tự với đám mây Oort mặc dù nó gần hơn rất nhiều so với Mặt Trời. Sedna được nhận định có khả năng là 1 hành tinh lùn tuy nhiên hình dạng của vật thể này vẫn chưa được xác định rõ ràng.

Biên giới

Hiện vẫn chưa xác định được rõ ràng biên giới hay rìa của Thái Dương hệ. Có thể định nghĩa biên giới của hệ bằng ảnh hưởng của trường hấp dẫn của Mặt Trời. Hiện các nhà thiên văn ước lượng lực hấp dẫn Mặt Trời vượt trội so với lực hấp dẫn của các ngôi sao ở gần là khoảng 2 năm ánh sáng (125.000 AU). Ngược lại, có các đánh giá thấp cho bán kính của đám mây Oort không lớn hơn 50.000 AU. Tuy rằng có các vật thể như Sedna được khám phá, nhưng vùng giữa vành đai Kuiper và đám mây Oort, vùng có bán kính vài chục nghìn AU, vẫn chưa được phác họa đầy đủ. Cũng có một số nghiên cứu, tìm hiểu hiện nay về vùng nằm giữa Sao Thủy và Mặt Trời. Người ta cho rằng, vẫn còn nhiều vật thể có lẽ chưa được phát hiện trong vùng xa xôi của Hệ Mặt Trời.

Trong dải Ngân Hà

Hệ Mặt Trời thuộc dải Ngân Hà – thiên hà xoắn ốc có thanh với đường kính 100.000 năm ánh sáng, chứa khoảng 200 tỷ ngôi sao. Vị trí của Mặt Trời ở 1 trong các nhánh xoắn ốc rìa ngoài của Ngân Hà, được gọi với tên là nhánh Lạp Hộ hay Móng Địa phương (Local Spur). Khoảng cách từ Mặt Trời đến trung tâm thiên hà rơi vào khoảng 25.000 và 28.000 năm ánh sáng. Hệ chuyển động với vận tốc 220 km/s, và hoàn tất 1 chu kỳ quanh tâm trong khoảng 225-250 triệu năm. Chu kỳ này được đặt tên là năm thiên hà của hệ Mặt Trời. Điểm chỉ hướng di chuyển của Mặt Trời trong không gian liên sao gọi là Nhật đỉnh (solar apex) có vị trí nằm gần chòm sao Hercules theo hướng của vị trí hiện tại của ngôi sao sáng Vega.So với mặt phẳng thiên hà, mặt phẳng chứa đường hoàng đạo của hệ Mặt Trời (mặt phẳng hoàng đạo) nghiêng 1 góc khoảng 60°.

Vị trí của hệ Mặt Trời trong thiên hà được xem là 1 nhân tố quan trọng trong sự tiến hóa của sự sống trên Trái Đất. Người ta xác định quỹ đạo của hệ có hình gần tròn và hệ quay với vận tốc bằng với vận tốc của các nhánh xoắn ốc, điều này có thể suy ra khả năng hệ Mặt Trời đi xuyên qua nhánh xoắn ốc là rất hiếm. Mặt khác những siêu tân tinh nguy hiểm tiềm tàng ở trong nhánh xoắn ốc vị trí cũng nằm ở xa hệ Mặt Trời, điều này cho phép Trái Đất có được 1 chu kỳ dài về sự ổn định của môi trường liên sao giúp cho sự sống tiến hóa. 

Vị trí của hệ Mặt Trời cũng nằm ở phía bên ngoài của vùng tập trung đông đúc những ngôi sao trong trung tâm Ngân Hà. Ở vị trí gần trung tâm thiên hà, lực kéo hấp dẫn từ các sao ở gần gây nhiễu loạn những vật thể thuộc đám mây Oort và đẩy số lượng lớn sao chổi về phía hệ Mặt Trời bên trong, từ đó làm tăng khả năng xảy ra nhiều va chạm thảm họa giữa Trái Đất và những vật thể gây hủy hoại sự sống. Bức xạ với cường độ mạnh từ vị trí trung tâm thiên hà cũng tác động mạnh đến sự phát triển của các tổ chức sống phức tạp. Ngay cả với vị trí của hệ Mặt Trời hiện tại, một số nhà khoa học giả thuyết là những vụ nổ siêu tân tinh gần đây cũng ảnh hưởng đến sự sống trong quá khứ 35.000 năm trước do những mảnh vụn từ siêu tân tinh, hạt bụi chứa phóng xạ mạnh và các sao chổi kích thước lớn hướng về phía Mặt Trời.

Môi trường lân cận

Môi trường lân cận của Thái Dương hệ trong thiên hà còn được gọi tên là Đám mây liên sao địa phương hay Bông Địa phương. Có 1 vùng đám mây đậm đặc nằm bên trong 1 vùng thưa thớt hơn gọi là Bong bóng địa phương – 1 hốc có hình như chiếc đồng hồ cát trong môi trường liên sao với kích cỡ gần 300 năm ánh sáng. Các nhà nghiên cứu thấy rằng bong bóng này bị xáo trộn bởi plasma nhiệt độ cao nên có thể nó là sản phẩm của một vài vụ nổ siêu tân tinh gần đây.

Trong vòng 10 năm ánh sáng (95 nghìn tỷ km) so với Mặt Trời có tương đối ít các ngôi sao. Các sao gần nhất là hệ 3 ngôi sao Alpha Centauri, vị trí cách xa 4,4 năm ánh sáng. Cặp sao có kích cỡ gần bằng Mặt Trời nằm gần nhau có tên là Alpha Centauri A và B và một sao lùn đỏ nhỏ gần Mặt Trời nhất tên là Alpha Centauri C (còn gọi là Proxima Centauri) quay quanh cặp sao này ở khoảng cách 0,2 năm ánh sáng. Các ngôi sao gần tiếp theo là sao lùn đỏ Barnard (nằm cách xa 5,9 năm ánh sáng), Wolf 359 (7,8 ly) và Lalande 21185 (8,3 ly). Trong vòng bán kính 10 năm ánh sáng thì ngôi sao lớn nhất là Sirius, 1 ngôi sao sáng trong dãy chính với khối lượng gần bằng 2 lần khối lượng Mặt Trời và có sao lùn trắng Sirius B quay quanh. Hệ sao đôi này nằm ở vị trí cách Mặt Trời 8,6 năm ánh sáng. Còn lại là hệ sao đôi lùn đỏ Luyten 726-8 (8,7 ly) và 1 sao lùn đỏ Ross 154 (9,7 ly). Nằm cách xa 11,9 năm ánh sáng là ngôi sao đơn giống Mặt Trời gần hệ nhất là sao Tau Ceti, có khối lượng bằng 80 % khối lượng nhưng độ sáng chỉ bằng 60 % so với độ sáng của Mặt Trời. Nằm cách hệ Mặt Trời 10,5 năm ánh sáng là 1 ngôi sao đỏ hơn và mờ hơn so với Mặt Trời. Đây là ngôi sao gần nhất có hành tinh ngoại hệ quay quanh là sao Epsilon Eridani. Ngôi sao này có một hành tinh quay quanh được xác nhận là Epsilon Eridani b, với khối lượng bằng 1,5 lần khối lượng của Sao Mộc và quay quanh ngôi sao mất 6,9 năm.

Sự hình thành và tiến hóa

Thái Dương hệ được hình thành cách đây khoảng 4,568 tỷ năm trước, từ sự suy sụp hấp dẫn của một đám mây phân tử khổng lồ. Đám mây tổ tiên này có kích thước vài năm ánh sáng và có khả năng là một vài ngôi sao đã sinh ra từ đám mây này. Tinh vân Mặt Trời có khả năng được hình thành từ mảnh vụn của vụ nổ sao siêu mới thế hệ trước.

Theo định luật bảo toàn động lượng khi tinh vân tiền Mặt trời (vùng mà trong tương lai sẽ trở thành hệ Mặt Trời) suy sụp, thì đĩa tinh vân này sẽ quay nhanh hơn. Nơi tập trung nhiều khối lượng nhất, vùng trung tâm sẽ trở nên nóng hơn so với đĩa quay xung quanh. Thời điểm tinh vân này co lại, quay nhanh hơn thì nó trở nên phẳng hơn, hình thành đĩa tiền hành tinh quay quanh tâm với đường kính gần 200 AU và 1 vùng trung tâm nóng, đậm đặc chứa tiền sao. Vào thời điểm này trong sự tiến hóa của nó, người ta cho rằng Mặt Trời là ngôi sao thuộc kiểu sao T Tauri. Từ việc nghiên cứu sao T Tauri cho thấy chúng thường đi kèm với một đĩa tiền hành tinh với khối lượng đĩa bằng 0,001-0,1 khối lượng Mặt Trời, và phần lớn khối lượng của tinh vân thuộc về ngôi sao. 

Trong vòng thời gian 50 triệu năm, áp suất và mật độ của hiđrô trong lõi của tiền sao trở nên đủ lớn để bắt đầu thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân. Tất cả yếu tố từ nhiệt độ, tốc độ phản ứng, áp suất và mật độ tăng cho đến khi đạt đến sự cân bằng thủy tĩnh, trong đó nhiệt năng cân bằng với lực hút hấp dẫn của chính ngôi sao. Vào thời điểm này này, Mặt Trời trở thành 1 ngôi sao thuộc dãy chính. 

Thái Dương hệ như chúng ta biết ngày nay được xác định sẽ còn tồn tại cho đến khi Mặt Trời kết thúc sự tiến hóa của nó trong dãy chính của biểu đồ Hertzsprung-Russell. Thời điểm Mặt Trời bị giảm hidro nhiên liệu thì nhiệt năng từ các phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ bị giảm khiến cho Mặt Trời bắt đầu bị suy sụp. Sự suy sụp này làm tăng áp suất tại lõi, giúp cho quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra nhanh hơn. Kết quả là Mặt Trời tăng độ sáng với tốc độ khoảng 10% trong mỗi 1,1 tỷ năm.

Người ta cho rằng, trong vòng khoảng 5,4 tỷ năm tới, hiđrô tại lõi Mặt Trời sẽ bị biến đổi toàn bộ thành heli và Mặt Trời sẽ kết thúc giai đoạn ở dãy chính. Thời điểm phản ứng tổng hợp hiđro ngừng lại, lõi sẽ tiếp tục co lại, làm tăng áp suất và nhiệt độ từ đó gây ra phản ứng tổng hợp heli. Heli bị tổng hợp trong 1 lõi nóng hơn và năng lượng giải phóng từ quá trình tổng hợp này sẽ lớn hơn so với quá trình tổng hợp hiđro. Vào giai đoạn này, lớp bên ngoài của Mặt Trời sẽ mở rộng ra gấp 260 lần so với đường kính hiện tại; Mặt Trời sẽ trở thành sao khổng lồ đỏ. Vì sự tăng diện tích bề mặt khổng lồ của nó, bề mặt Mặt Trời sẽ lạnh hơn nhiều so với khi nó ở dãy chính (lạnh nhất với nhiệt độ 260 0C).

Riêng heli tại lõi cũng sẽ cạn kiệt với tốc độ nhanh hơn so với hiđro và thời gian Mặt Trời tổng hợp heli chỉ bằng một phần nhỏ so với thời gian của giai đoạn tổng hợp hiđro. Mặt Trời có khối lượng không đủ lớn để tiếp tục thực hiện phản ứng tổng hợp những nguyên tố nặng hơn từ đó phản ứng hạt nhân tại lõi sẽ tắt. Phần các lớp bên ngoài sẽ bị thổi vào không gian, để lại sao lùn trắng, 1 thiên thể rất đậm đặc, có khối lượng bằng 1/2 khối lượng Mặt Trời nhưng kích thước chỉ bằng kích thước của Trái Đất. Các lớp vật chất bị thổi vào không gian sẽ hình thành tinh vân hành tinh, trả lại môi trường liên sao vật liệu đã hình thành nên hệ Mặt Trời.

Khám phá và thám hiểm

Các nhà thiên văn ngày xưa đã từng biết đến các hành tinh tính từ Sao Thổ đến Mặt Trời. Họ quan sát sự di chuyển của những vật thể đó so với những vùng có vẻ đứng im gồm các ngôi sao. Sao Kim và Sao Thủy vốn đã được quan sát là 2 vật thể riêng biệt dù có khó khăn trong việc kết nối “Sao hôm” và “Sao mai”. Các nhà thiên văn học xưa cũng biết rằng 2 vật thể không phải 1 điểm, Mặt Trời và Mặt Trăng, di chuyển trên cùng một cái nền đứng im. Mặc dù vậy,, sự hiểu biết về trạng thái của các vật thể đó hoàn toàn thiếu chính xác.

Có hai lý do khiến trạng thái và cấu trúc của Hệ Mặt Trời vẫn còn bị hiểu biết chưa chính xác thời xưa vì họ coi là: 

  • Trái Đất đứng im và sự di chuyển của những vật thể trên trời vì thế cũng chỉ là bên ngoài. 
  • Mặt Trời quay quanh Trái Đất, giống như các hành tinh hay thiên thể khác. 

Quan niệm này về vũ trụ lấy Trái Đất ở trung tâm, được goi là hệ địa tâm. Vì sự nhận biết quan niệm này mà nhiều vật thể trong hệ mặt trời và các hiện tượng không được nhận thức đầy đủ cho đến thời điểm hiện tại.

Những tiến bộ về nhận thức và kỹ thuật trong vài trăm năm qua đã giúp con người hiểu thêm nhiều về hệ mặt trời. Cuộc cách mạng của Nicolaus Copernicus cho rằng các hành tinh quay quanh Mặt Trời – với Mặt Trời ở trung tâm gọi là hệ nhật tâm được xác định là sự nhận thức đầu tiên và có tính nền tảng thay đổi quan niệm xưa. Trong đó điều đã gây sốc và gây ra nhiều tranh cãi nhất không phải việc Mặt Trời ở vị trí trung tâm mà Trái Đất thuộc ngoại biên, và có quỹ đạo. Những hành tinh vốn chỉ bị coi đơn giản là các điểm trên bầu trời, nhưng nếu xem Trái Đất là 1 hành tinh thì có lẽ các hành tinh khác sẽ giống như Trái Đất, chỉ là những hình cầu to lớn và cứng chắc.

Về mặt triết học thì có \ một số sự chống đối thuyết nhật tâm. Với tình trạng tự nhiên của các vật khoáng, nặng giống như Trái Đất được tin rằng sẽ nằm im. Những hành tinh được coi là được cấu tạo từ vật liệu riêng biệt, phù du (sớm nở tối tàn) và nhẹ. Có thời điểm người ta từng tin rằng sự chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời làm cho không khí biến mất khỏi bề mặt. Nếu Trái Đất đang chuyển động, các nhà thiên văn học đã có thể quan sát thị sai của các ngôi sao, như việc các ngôi sao xuất hiện và thay đổi vị trí so với các vật thể ở xa hơn vì lý do Trái Đất thay đổi vị trí.

Đến thời điểm phát minh ra kính viễn vọng đã thay đổi và mở ra sự tiến bộ căn bản về kỹ thuật trong việc khám phá Hệ Mặt Trời. Kính viễn vọng đã được cải tiến của Galileo Galilei đã cho phép nhiều lợi ích trong việc khám phá các vệ tinh của các hành tinh khác, đặc biệt là 4 vệ tinh lớn của Sao Mộc. Từ điều này cho thấy toàn bộ các vật thể trong vụ trụ không quay quanh Trái Đất. Mặc dù vậy, có thể phát minh lớn nhất của Galileo là việc hành tinh Sao Kim có các pha tương tự  như Mặt Trăng, chứng minh rằng nó phải quay quanh Mặt Trời.

Vào năm 1678, Isaac Newton dùng định luật vạn vật hấp dẫn của mình để giải thích lực vừa giữ Trái Đất quay quanh Mặt Trời vừa giữ không khí không bị cuốn đi mất. Đến năm 1838, nhà thiên văn Friedrich Wilhelm Bessel đã thành công trong việc đo đạc thị sai của ngôi sao 61 Cygni, chứng minh một cách thuyết phục rằng Trái Đất đang chuyển động.

Ngày nay, với sự khởi đầu thời đại vũ trụ, các chuyến thăm dò vũ trụ không người lái được tổ chức và thực hiện bởi nhiều cơ quan vũ trụ mở ra thời đại thám hiểm vĩ đại trong thám hiểm. Tàu thám hiểm Luna 2 của Liên Xô là tàu thăm dò vũ trụ đầu tiên hạ cánh xuống 1 vật thể ngoài Trái Đất trong Hệ Mặt Trời. Tàu này đã hạ cánh xuống Mặt Trăng vào năm 1959. Từ đó, ngày càng có nhiều hành tinh khác ở xa hơn được khám phá với các cột mốc như năm 1965 tàu vũ trụ đáp xuống Sao Kim, năm 1976 đáp xuống Sao Hoả, năm 2001 đến tiểu hành tinh 433 Eros, năm 2005 đến vệ tinh Titan của Sao Thổ. Các tàu vũ trụ cũng đã tiến gần tới các hành tinh khác như Mariner 10 đi qua Sao Thuỷ năm 1973.

Pioneer 10 là tàu vũ trụ đầu tiên khám phá các hành tinh vòng ngoài. Nó bay qua Sao Mộc vào năm 1973. Năm 1979, Pioneer 11 là tàu đầu tiên đến Sao Thổ. Sau khi được phóng lên năm 1977, các tàu vũ trụ Voyager đã làm một cuộc hành trình vĩ đại đến các hành tinh vòng ngoài với 2 tàu bay qua Sao Mộc vào năm 1979 và Sao Thổ năm 1980-1981. Voyager 2 sau đó tiến sát đến Sao Thiên Vương vào năm 1986 và Sao Hải Vương năm 1989. Các tàu Voyager hiện đang ở phía bên ngoài quỹ đạo của Sao Diêm Vương và đến tháng 6/2006, tàu Voyager 1 đã vượt qua ranh giới của Hệ Mặt Trời.

Sao Diêm Vương hiện vẫn chưa được khám phá bởi 1 tàu vũ trụ nào dù việc NASA phóng tàu New Horizons vào tháng 1/2006 có thể làm thay đổi điều này. Tàu được dự tính sẽ bay qua Sao Diêm Vương vào tháng 7/2015 và sau đó sẽ nghiên cứu thêm càng nhiều càng tốt về các vật thể trong vành đai Kuiper.

Thông qua các vụ khám phá không người lái đó, con người đã có thể có những ảnh chụp gần hơn về phần lớn các hành tinh và trong trường hợp có thể hạ cánh, tiến hành các xét nghiệm về đất đá và khí quyển của chúng. Những cuộc thám hiểm có người lái, trong chương trình Apollo dù sao cũng mới chỉ đưa con người tới được Mặt Trăng. Lần cuối con người đáp tàu lên Mặt Trăng là vào năm 1972, nhưng với các khám phá mới gần đây về băng trong các miệng núi lửa sâu ở những vùng cực của Mặt Trăng đã gợi nên ý tưởng suy đoán rằng tàu vũ trụ có người lái có thể quay lại Mặt Trăng trong thập kỷ tới hoặc sau đó. Chương trình phóng tàu vũ trụ có người lái đến Sao Hỏa đã được dự đoán có thể thực hiện trong thời gian tới. Châu Âu (ESA) hiện đang đặt kế hoạch phóng tàu có người lái khám phá Mặt Trăng và Sao Hỏa như một phần của Chương trình thám hiểm Aurora được xác nhận vào năm 2001. Mỹ cũng có 1 chương trình tương tự gọi là Tầm nhìn Thám hiểm Vũ trụ năm 2004.

Sau 10 năm 8 tháng du hành, năm 2014, tàu Rosetta đã tiếp cận sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko và thả tàu thăm dò robot Philae xuống đó ngày 12/11, trở thành lần đầu tiên thiết bị của con người chạm sao chổi ngoài vũ trụ.

Tổng kết

Trên đây là những thông tin về hệ Mặt Trời. Vẫn còn những điểm chưa đầy đủ sẽ được bổ sung thêm trong thời gian tới. Các bạn có thể cmt bên dưới để cùng trao đổi nhé.

Nguồn tham khảo từ Wikipedia.

Digiqole Ad

Related post

Leave a Reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *