太阳系架构

从恒星到奥尔特云，五层结构一览

恒星层
太阳
G2V型主序星
质量占比 99.86%
45.68亿年前形成
内太阳系
岩石行星
水星 · 金星 · 地球 · 火星
霜线内形成
外太阳系
巨行星
木星 · 土星 · 天王星 · 海王星
霜线外形成
柯伊伯带
柯伊伯带
30-50 AU
冥王星等矮行星
奥尔特云
奥尔特云
50,000-100,000 AU
长周期彗星来源
99.86%太阳质量占比
8标准行星
9+矮行星
45.68亿年系统年龄
758已知天然卫星
~5 AU霜线距离
行星系统概览

系统概述 太阳系的基本构成

太阳系由太阳和受到它引力束缚 而围绕着它公转的天体组成的行星系统 太阳质量占整个太阳系总质量的 99.86%，其余近90%的质量在木星和土星中
关键数据
5.2AU
木星距离
39AU
冥王星距离
120AU
日球层顶探测距离
4.2465光年
毗邻星距离
行星分类

八大行星 由内向外排列

四颗岩石行星：水星、金星、地球、火星 两颗气态巨行星：木星、土星 两颗冰巨行星：天王星、海王星
八大行星数据
水星
0.387 AU · 0卫星
金星
0.723 AU · 0卫星
地球
1.000 AU · 1卫星
火星
1.524 AU · 2卫星
木星
5.203 AU · 95卫星
土星
9.555 AU · 274卫星
天王星
19.22 AU · 28卫星
海王星
30.11 AU · 16卫星
G2V型主序星

太阳 我们的恒星

太阳是一颗G2V型主序星 通过在其核心处的氢聚变成氦的核聚变 来保持流体静力平衡 太阳约98%由氢和氦组成，并从光球层释放能量
太阳参数
333,400
地球质量倍数
G2V
光谱类型
~100亿年
主序星寿命（约50亿年后结束）
~98%
氢和氦含量
时间线

形成与演化从诞生到未来

太阳系至少形成于45.68亿年前，来自一个大分子云中一个区域的引力坍缩

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01 45.68亿年前

分子云坍缩

最初坍缩的云可能有几光年的宽度，并且可能诞生了几颗恒星

正如典型的分子云一样，这个主要由氢、一些氦和少量较重的元素融合组成，这些元素是前几代恒星的产物

原始分子云
几光年
云团宽度
02 坍缩过程

原行星盘形成

原行星盘
~200 AU
直径

随着收缩的星云旋转得更快，它开始变得扁平，在中心形成直径约为200 AU和炙热、致密的原恒星

从这个圆盘中由吸积形成的行星，尘埃和气体在重力作用下相互吸引，聚结形成更大的物体。早期太阳系中可能存在数百颗原行星

03 霜线内

岩石行星形成

水星
金星
地球
火星

由于它们的沸点较高，只有金属和硅酸盐可以以固体形式存在于靠近太阳的温暖内太阳系中（在霜线内，约5 AU）

因为这些难熔物质只占太阳星云的一小部分，所以类地行星不可能长得很大。它们最终形成了水星、金星、地球和火星

04 霜线外

巨行星形成

木星
土星
天王星
海王星

巨行星形成于霜线之外，火星和木星轨道之间的区域，在那里物质足够冷，可以使挥发性的冰化合物保持固态

形成这些行星的冰比形成类地行星的金属和硅酸盐更丰富，使它们能够长得足够大，并得以捕获氢和氦的大气层。从未成为行星的残余碎片聚集在小行星带、柯伊伯带和奥尔特云等地区

05 5000万年后

太阳成为主序星

足够大
核心压力和密度
氢 → 氦
核聚变开始
主序星
G型主序星

太阳变得越来越亮，在其主序生命的早期，它的亮度是现在的70%

温度、反应速率、压力和密度增加，直到达到流体静力平衡：热压力抵消重力。来自太阳的太阳风将原行星盘中剩余的气体和尘埃卷入星际空间

未来 50亿年后

红巨星与白矮星

红巨星阶段

太阳的外层将膨胀到其当前直径的大约260 倍，太阳将变成红巨星

由于表面积增加，表面温度可能降至2,600 K。膨胀的太阳将蒸发水星和金星，并使地球和火星无法居住

白矮星阶段

外层将被喷射到太空中，留下一颗致密的白矮星

质量仍有太阳原始质量的一半，但尺度只有现今地球的大小

喷出的外层可能会形成一个行星状星云，将一些形成太阳的物质返回到星际物质中

霜线以内（< 5 AU）

内太阳系 岩石行星的家园

类地行星：水星、金星、地球、火星 具有密集的岩石成分，由硅酸盐和金属组成 三颗行星（金星、地球、火星）有大气层，仅地球有磁场
内太阳系构成
类地行星
水星、金星、地球、火星
主要由硅酸盐和金属组成
小行星带
位于火星和木星之间
距离 2.3-3.3 AU，已知1,368,528颗
卫星
地球：月球（直径地球1/4）
火星：火卫一、火卫二
太阳风
带电粒子流以 90万-288万 km/h 扩散
形成太阳圈，边界约120 AU
类地行星

水星与金星 最靠近太阳的两颗行星

水星是最小的行星，几乎没有大气层 金星拥有主要由二氧化碳组成的高反射大气 两者都没有天然卫星，表面温度差异巨大
水星
Mercury · 0.387 AU
表面灰色，有广阔峭壁和明亮射纹。温度从夜间 −170°C 到白天 420°C。没有天然卫星。
赤道半径2,440 km
质量0.055 地球
公转周期87.97 天
卫星数0
金星
Venus · 0.723 AU
表面温度超过 400°C，大气压力是地球的 90 倍。缺乏保护性磁场，大气由火山活动维持。没有天然卫星。
赤道半径6,052 km
质量0.815 地球
公转周期225 天
卫星数0
类地行星

地球与火星 生命之星与红色星球

地球是宇宙中唯一已知存在生命和地表液态水的地方 火星因土壤中的氧化铁而呈红色，半径约为地球一半 地球拥有保护性磁层，火星则在40亿年前失去了磁层
地球
Earth · 1.000 AU
大气含 78% 氮和 21% 氧，板块构造塑造地表。拥有行星磁层保护地表免受辐射。卫星：月球（直径约为地球 1/4）。
赤道半径6,378 km
质量1.000 地球
公转周期365.26 天
卫星数1
火星
Mars · 1.524 AU
表面遍布火山和裂谷，极地覆盖水和二氧化碳冰盖。大气为二氧化碳，表面压力仅地球 0.6%。卫星：火卫一、火卫二。
赤道半径3,397 km
质量0.107 地球
公转周期687 天
卫星数2
霜线以外

外太阳系 巨行星的领域

气态巨行星：木星和土星，主要由氢和氦组成 冰巨行星：天王星和海王星，由水、甲烷、氨等冰物质组成 巨行星合计占围绕太阳运行质量的99%，木星和土星占90%以上
外行星数据
95
木星卫星数
274
土星卫星数
28
天王星卫星数
16
海王星卫星数
神秘边界

边界区域 海王星之外的世界

柯伊伯带：距离 30-50 AU，超过100,000颗天体 包含冥王星等9颗已知矮行星 奥尔特云：理论上延伸至 50,000-100,000 AU，含约一万亿个冰质物体
边界构成
柯伊伯带
距离：30-50 AU
包含冥王星、阋神星等9颗已知矮行星
离散盘
延伸至 500 AU 以上
包含阋神星（质量最大矮行星）和共工星
奥尔特云
理论上延伸至 50,000-100,000 AU
约一万亿个冰质物体，长周期彗星来源
日球层顶
太阳风停止之处
探测距离约 120 AU，希尔球半径 230,000 AU
气态巨行星

木星与土星 太阳系最大的两颗行星

木星是体积和质量最大的行星，拥有大红斑风暴 土星拥有独特的可见环系统，由冰和岩石碎片组成 两者主要由氢和氦组成，合称气态巨行星
木星
Jupiter · 5.203 AU · 95 卫星
太阳系最大行星，有橙白相间的云带和大红斑风暴。强大磁层能偏转电离辐射，在两极产生极光。拥有伽利略卫星等95颗卫星。
赤道半径71,492 km
质量317.8 地球
公转周期11.86 年
卫星数95
土星
Saturn · 9.555 AU · 274 卫星
拥有由冰和岩石碎片组成的独特可见环。两极有六边形风暴，内部有氦雨释放能量。磁层产生微弱极光。土卫六是太阳系唯一拥有大量大气的卫星。
赤道半径60,268 km
质量95.2 地球
公转周期29.46 年
卫星数274
冰巨行星

天王星与海王星 遥远的冰世界

天王星以 >90° 转轴倾角侧身绕太阳运行 海王星是距离最远的行星，有蓝色风暴和异常高温的热层 主要由水、甲烷、氨等冰物质组成，合称冰巨行星
天王星
Uranus · 19.22 AU · 28 卫星
独一无二的侧身运行姿态带来极端季节变化。外层为柔和的青色，内部有异常低的热量和不稳定的云形成。拥有28颗卫星和环系统。
赤道半径25,559 km
质量14.5 地球
公转周期84.01 年
卫星数28
海王星
Neptune · 30.11 AU · 16 卫星
已知最遥远的行星，有蓝色风暴和磁层强烈倾斜（47°）。海卫一是地质活跃的卫星，有喷发氮气的间歇泉，并以逆行轨道运行。
赤道半径24,764 km
质量17.2 地球
公转周期164.82 年
卫星数16
矮行星

矮行星 球形天体，未清空轨道

矮行星是球形天体，但未清空邻近轨道的小天体 2006年国际天文学联合会首次将冥王星排除在大行星之外 已知至少9颗矮行星分布在太阳系各区域
已知矮行星
谷神星
Ceres
半径 475 km · 质量 0.94×10²¹kg
轨道 2.77 AU · 小行星带
冥王星
Pluto
半径 1,185 km · 质量 13.05×10²¹kg
轨道 39.26 AU · 冥族小天体
阋神星
Eris
半径 1,163 km · 质量 16.7×10²¹kg
轨道 67.67 AU · 离散盘（最大质量）
鸟神星
Makemake
半径 715 km · 质量 3×10²¹kg
轨道 45.79 AU · 传统柯伊伯带（最亮）
妊神星
Haumea
半径 620 km · 质量 4.01×10²¹kg
轨道 43.13 AU · 自转 3.9 小时
共工星
Gonggong
半径 640 km · 质量 2×10²¹kg
轨道 67.21 AU · 离散盘
创神星
Quaoar
半径 555 km · 质量 1.4×10²¹kg
轨道 43.58 AU · 传统柯伊伯带
赛德娜
Sedna
半径 498 km · 质量 0.8×10²¹kg
轨道 518.57 AU · 离散盘/内奥尔特云
亡神星
Orcus
半径 460 km · 质量 0.64×10²¹kg
轨道 39.17 AU · 冥族小天体（反冥王星）
小天体

彗星与流星 太阳系的访客

彗星是含冰、尘埃和岩石的小天体，靠近太阳时形成可见彗尾 流星是进入地球大气层的小颗粒燃烧产生的光迹 大部分源自柯伊伯带和奥尔特云
小天体对比
彗星
Comet · 冰质小天体
由冰、尘埃和有机分子组成。接近太阳时，冰升华形成彗发和彗尾。两条彗尾：尘埃尾（黄色，弯曲）和离子尾（蓝色，笔直）。典型代表：哈雷彗星（76年周期）、海尔-波普彗星（2,533年周期）。
典型大小1-50 km
来源柯伊伯带 / 奥尔特云
轨道周期短周期 <200年 / 长周期
组成冰、尘埃、CO₂、NH₃
流星体与流星
Meteoroid / Meteor · 大气光迹
流星体是太空中的小岩石或金属碎片（沙粒到1米）。进入地球大气时摩擦燃烧产生流星（俗称"流星"）。落到地面的称为陨石。流星雨来自彗星轨道遗留的碎片带。
流星体沙粒 ~ 1 m
进入速度11-72 km/s
火流星亮度 > -4 等（金星）
著名流星雨英仙座、双子座、狮子座
宇宙坐标

银河系中的太阳系 我们在宇宙中的位置

太阳系位于银河系猎户臂内侧，距银心约26,000 光年 银河系是棒旋星系，直径约 100,000-200,000 光年，含 1000-4000亿颗恒星 太阳系绕银心旋转一周需 2.25-2.5 亿年（一个"银河年"）
银河系参数
类型SBbc 棒旋星系
直径~100,000-200,000 光年
恒星数1000-4000 亿
银心黑洞人马座 A*，430万太阳质量
盘面厚度~1000 光年（薄盘）
年龄~136 亿年
太阳系位置
距银心~26,000 光年
旋臂猎户臂内侧
轨道速度~220 km/s
银河年2.25-2.5 亿年
已绕银心~18-20 圈
邻星比邻星，4.2465 光年
宇宙层级结构
地球 → 太阳系 → 猎户臂 → 银河系 → 本星系群 → 室女座超星系团 → 可观测宇宙