Tổng hợp tài liệu về các giả thuyết về nguồn gốc mặt trời và các hành tinh

Các giả thuyết về nguồn gốc Mặt Trời và các hành tinh

Việc giải thích nguồn gốc của Mặt Trời và các hành tinh là vấn đề quan trọng cảu con người thời thượng cổ,nhưng chỉ
đến thế kỉ 18, vấn đề này mới được đề cập trong các công trình nghiên cứu của Lomonosov, Bufon, Kant, Laplace.
Thế kỉ 19, các nhà khoa học hoàn toàn thiên về giả thuyết Laplace nhưng đến thế kỷ 20 giả thuyết này bộc lộ nhiều sai
lầm, mâu thuận không giải thích được. Đó cũng là nguyên nhân xuất hiện nhiều giả thuyết mới.M ột trong nhưng giả
thuyết nội tiếng đó là của nhà thiên văn học ng ười Anh Jeans. Nhưng từ giữa thế kỉ 20 đến nay người ta phát hiện giả
thuyết này cũng có nhiều chỗ sai lầm.
Năm 1943,viễn sĩ XôViết Otto Smith đề ra giả thuyết mới, giải quyết được một loạt vấn đề mà các giả thuyết trước
chưa giải quyết được.
I.Giả thuyết Kant - Laplace
Năm 1755 trong cuốn sách "Lịch sử khái quát về tự nhiên và học thuyết về mặt trời" nhà triết học Đức Kant đã dựa
vào môn cơ học thiên văn để giải thích sự hình thành các thiên thể và chuyển động ban đầu của chúng. Từ 1796- 1824
nhà toán học, thiên văn Pháp Laplace dựa vào ý kiến Kant xây dựng một giả thuyết mới. Giả thuyết này gọi Chung là
giả thuyết Kant Laplace
• Theo Kant, Mặt Trời và các hành tinh được hình thành từ một ( khối khí) đám mây bụi vũ trụ dày đặc, có thể là chất
khí hay vật chất rắn nguội đặc.
• Theo Laplace thì các hành tinh hình thành từ một khối khí loãng nóng xung quanh mặt trời. Vật chất gần Mặt Trời
do sức hút,va chạm nhau( theo Kant ) hoặc do nguồn lạnh đông đặc lại ( theo Laplace ) mà sinh ra sự vận động xoáy
ốc và hình thành các vành đai vật chất đặcquay xung quanh Mặt Trời.
Sau đó, Phần lớn khối lượng của mỗi vành đai kết tụ lại thành khối cầu đó là hành tinh, còn lại trở thành vệ tinh.
Đến thế kỉ 19 giả thuyết này bộc lộ nhiều thiếu sót vì không giải thích nổi một số vấn đề
- Tại sao vệ tinh các sao Mộc và sao Thổ có chiều quay ngược lại chiều quay của đa số thiên thể trong hệ Mặt Trời.
- Tại sao mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng quỷ đạo của cả 5 vệ tinh của Thiên Vương Tinh đều vuông gócvới mặt
phẳng hoàng đạo.
- Nếu theo sơ đồ của Laplace thì các vành đai vật chất phải tự quay theohướng xuôi kim đồng hồ nhưng thực tế chúng
lại quay ngược kim đồng hồ.
- Trong khi tự quay, tại sao không khí ở vành vật chất lại ngưng tụ lại thành hành tinh, trong khi kếtquả nghiên cứu
phải phân tán vào vũ trụ.
Đến cuối thế kỷ 19 lại tìm ra 1 sai lầm cơ bản của giả thuyết Laplace, đó là momen quay của Mặt Trời. Mặt Trời tự
quay 1 vòng quanh trục phải mất từ 25 - 27 ngày.Tốc độ tự quay chậm đó làm sao đủ sức tách 1phần vật chất ra thành

các hành tinh. Ngay cả độ dẹt do sức ly tâm sinh ra cũng ko quan sát thấy.Chính vì vậy các nhà thiên văn đã xây dựng
giản thuyết mới.


II.Giả thuyết Jeans: (hay là giả thuyết "tai biến" )
Theo Jeans thì việc tách 1 phần vật chất vũ trụ từ Mặt Trời để hình thành hành tinh lá do tác động của 1 ngôi sao lạ
nào đó, lớn tương tự Mặt Trời đã đi vào phạm vi hệ Mặt Trời một cách ngẫu nhiên và khoảng cách chúng chỉ còn
bằng bán kính Mặt Trời. Điều kiện đó, hiện tượng triều lực sẽ làm cho vật chất ở Mặt Trời sẽ lồi ra ở 2 phía đối diện
thành bướu vật chất nóng đỏ. Bướu hướng về phía (Mặt Trời) thiên thể lạ dày hơn nhiếu so với bướu đối diện. Nó tách
ra khỏi Mặt Trời, đứt ra từng đoạn sinh ra hành tinh. Giả thuyết giải quyết được vấn đề momen quay của hành tinh
không phụ thuộc vào động lượng Mặt Trơì.
Nhưng nó mắc một số sai lầm khác. Các nhà thiên văn tính:Khoảng cách giữa các thiên thể là rất lớn. Nếu giả sử
đường kính Mặt Trời bằng 1mm thì khoảng cách từ nó đến ngôi sao gần nhất phải bằng 20-25 km. Vậy trong sự
chuyển động hỗn độn đó làm sao một ngôi sao lạ lại có thể may mắn đi đến gần Mặt Trời với khoảng cách 1mm.
Về sau các nhà khoa học còn phát hiện giả thuyết này còn mắc thêm những sai lầm.
III. Giả thuyết Otto Smith
Theo giả thuyết này thì thiên thể trong vũ trụ được hình thành từ một đám mây bụi và khí. Đám mây bụi và khí này
ban đầu quay tương đối chậm. Trong quá trình chuyển động trong hệ ngân hà, sự vận động lộn xộn ban đầu của các
hạt bụi đã dẫn đến sự va chạm làm cho động năng chuyển thành nhiệt năng. kết quả hạt bụi nóng lên, dính với nhau,
khối lượng đám bụi giảm đi, và tốc độ quay nhanh hơn và quỹ đạo hạt bụi là quỹ đạo trung hình của chúng. Sự
chuyển động đi vào trật tự. Đám mây bụi có dạng dẹt hình đĩa với các vành xoắn ốc. Khối lượng lớn nhất ở trung tâm,
nơi nhiệt độ tăng lên rất cao và các phản ứng hạt nhân bắt đầu xảy ra. Mặt Trời được hình thành. Những vành xoắn ốc
ở phía ngoài cùng cũng dần kết tụ lại dưới tác dụng của trọng lực trở thành hành tinh. Sự giả thuyết đó được xảy ra
cách đây 10 tỉ năm.
- Trong quá trình hình thành các hành tinh, do tác dụng bữc xạ nhiệt và ánh sáng Mặt Trời những vành vật chất ở gần
trung tâm bị hun nóng nhiều nhất. Thành phần khí và một số chất rắn vành này bị bốc hơi và bị áp lực ánh sáng đẩy ra
phía ngoài. Rút cuộc ở những vành này chỉ còn khối lượng nhỏ vật chất nhưng nặng và có độ bốc hơi kém là Fe và Ni.
Điều này giải thích được tại sao các hành tinh thuộc nhóm Trái Đất có kích thước nhỏ nhưng tỉ trọng lớn.
- Các vành đai vật chất ở xa Mặt Trời, ít chịu tác dụng bức xạ của Mặt Trời, các hành tinh được hình thành từ vật chất
nguyên thuỷ chưa phân đi và vật chất bốc hơi từ vành bên trong ra, gồm chủ yếu là chất khí nhẹ như Hidro nên có

khối lượng lớn, tỉ trọng nhỏ.
- Hình dạng đĩa của đám mây bụi ban đầu cũng giải thích tại sao quỹ đạo các hành tinh lại sắp xếp trên cùng một mặt
phẳng. Các quỹ đạo đó ít nhiều đều có hình elip do tác động phức tạp của các thiên thể.
- Sao Thuỷ có khối lượng và tốc độ tự quay nhỏ nhất vì nó ở gần Mặt Trời nhất: bức xạ mạnh của Mặt Trời làm giảm
khối lượng và sự ma sát lớn của triều lực làm giảm tốc độ tự quay của nó.
- Tính chất đặc biệt sao Hoả về mặt khối lượng cũng là do tác động của sao Mộc. Sao này cướp đi một phần vật chất
của sao Hoả, một phần còn lại tạo nên vành đai tiểu hành tinh.


- Bộ phận vật chất giữa các vành vật chất bên trong có khối lượng lớn làm xuất hiện hành tinh đôi - Trái Đất + Mặt
Trăng. Vì momen quay lớn nên vật chất ở đây không thể tập trung vào một tâm mà phải có tâm thứ hai là Mặt Trăng.
- Gần đây các nhà vật lý, thiên văn cho rằng: vấn đề phân bố momen động lượng là do từ trường của Mặt Trời nguyên
thuỷ và các hành tinh phôi thai sinh ra. Từ trường này kìm hãm sự chuyển động của các thiên thể ở bên trong và thúc
đẩy sự chuyển động thiên thể bên ngoài hình thành nên hành tinh.
- Cuối thời kì nhưng tụ, Trái Đất đã có khối lượng lớn gần như hiện nay thì nội bộ diễn ra quá trình tăng nhiệt. Lúc
đầu là nhiệt của quá trình di chuyển vật chất do Photpho sau đó là quá trình phóng xạ của vật chất. Sự tăng nhiệt dẫn
đến sự nóng chảy của vật chất bên trong sắp xếp thành nhân, bao manti và vỏ như hiện nay.
- Trái Đất lúc đầu nguội lạnh sau đó nóng dần lên. Lịch sử hình thành mới bắt đầu cách đây 4,5-4,6 tỉ năm, còn lớp vỏ
thì cách 3 tỉ năm.
• Kết luận:
- Do cấu trúc của hệ Mặt Trời và vị trí của Trái Đất, sự xuất hiện lớp vỏ địa lý và sự sống trên hành tinh là hợp lý với
quy luật phát triển của tự nhiên, không phải do thượng đế sáng tạo.
- Mặt Trời là nguồn năng lượng vô tận, có vai trò rất lớn trong lịch sử hình thành Trái Đất và lớp vỏ địa lý. Cũng ở
trong lớp vỏ địa lý, chỉ 1 phần nhỏ năng lượng của Mặt Trời tích luỹ lại đảm bảo cho sự phát triển của toàn bộ thiên
nhiên trên Trái Đất. Ở đây, sự tồn tại của sinh quyển đã làm cho chúng ta khác hành tinh khác
Hệ Mặt Trời
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Hệ Mặt Trời (cũng được gọi là Thái Dương Hệ) là một hệ hành tinh có Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể nằm
trong phạm vi lực hấp dẫn của Mặt Trời, gồm 8 hành tinh chính quay xung quanh, 7 trong số các hành tinh này có vệ
tinh riêng của chúng, cùng một lượng lớn các vật thể khác gồm các hành tinh lùn (như Diêm Vương Tinh), tiểu hành

tinh, sao chổi, bụi và plasma.

So sánh kích thước của các hành tinh hệ Mặt Trời.
Cấu trúc
Từ trong ra ngoài, Hệ Mặt Trời gồm
•
•

Mặt Trời
Các hành tinh là Thủy Tinh, Kim Tinh, Trái Đất, Hỏa Tinh, Mộc Tinh, Thổ Tinh, Thiên Vương Tinh, Hải
Vương Tinh.


•
•

Ba hành tinh lùn là Ceres, Diêm Vương Tinh và Eris (được chính thức xếp loại hành tinh lùn kể từ tháng 8
năm 2006).
Ngoài cùng là Vòng đai Kuiper và Đám Oort.

Các hành tinh còn có các vật thể bay quanh chúng như các vệ tinh tự nhiên, các vòng đai của vài hành tinh (như vành
đai Sao Thiên Vương, vành đai Sao Thổ, ...), các vệ tinh nhân tạo. Các tiểu hành tinh cũng có các vệ tinh của chúng.
Xen kẽ giữa các hành tinh có các thiên thạch và bụi cùng các sao chổi. Ngoài ra còn có nhật quyển (heliosphere), cấu
trúc lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, được tạo thành từ ảnh hưởng của từ trường quay của Mặt Trời trên plasma, gọi là gió
Mặt Trời, choán đầy không gian trong hệ Mặt Trời. Nó hình dạng hình cầu với giới hạn ngoài cũng chính là giới hạn
của Hệ Mặt Trời.
Kích thước quỹ đạo

Cấu trúc hệ Mặt Trời
Khoảng cách trong Hệ Mặt Trời thường được đo bằng các đơn vị thiên văn. Một đơn vị thiên văn, viết tắt là AU, là

khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, hay 149.598.000 kilômét.
Đa số các vật thể trên quỹ đạo quanh Mặt Trời đều nằm trong mặt phẳng quỹ đạo gần nhau, và gần mặt phẳng hoàng
đạo, và cùng quay một hướng. Kích thước của quỹ đạo các hành tinh và cả vành đai tiểu hành tinh tuân gần đúng theo
quy luật Titius-Bode, một quy luật gần đúng và có thể chỉ là trùng hợp ngẫu nhiên.
Các vật thể trong Hệ Mặt Trời được chia thành ba vùng. Các hành tinh Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, vành đai các tiểu
hành tinh chính và Sao Hỏa nhóm thành các hành tinh vòng trong, gọi là vùng I. Các hành tinh còn lại cùng các vệ
tinh của chúng tạo các hành tinh vòng ngoài, vùng II. Vùng III gồm vùng của các vật thể bên kia của Hải Vương Tinh
(Trans-Neptunian) như vành đai Kuiper, Đám Oort và vùng rộng lớn ở giữa.
Phân bố khối lượng
Mặt Trời, một sao thuộc dãy chính G2, chiếm 99,86% khối lượng hiện được biết đến của cả hệ. Hai vật thể có đường
kính lớn nhất của hệ, Sao Mộc và Sao Thổ, chiếm 91% phần còn lại (khoảng 0.1274% khối lượng cả hệ). Đám Oort
có thể chiếm một phần đáng kể, nhưng hiện nay sự hiện diện của nó còn chưa được xác định.


Gió Mặt Trời

Gió Mặt Trời tiếp xúc với từ quyển của Trái Đất
Xem bài chính Gió Mặt Trời
Mặt Trời phát ra một nguồn tia liên tục gồm các hạt có khối lượng, ở dạng plasma được biết đến như gió Mặt Trời. Nó
tạo thành một vùng có áp suất thấp thâm nhập vào không gian giữa các hành tinh ở mọi hướng, vươn tới khoảng cách
ít nhất là mười tỷ dặm tính từ Mặt Trời. Các lượng nhỏ gồm bụi cũng có mặt trong không gian giữa các hành tinh và
gây ra hiện tượng ánh sáng hoàng đạo. Một số bụi có lẽ đến từ bên ngoài Hệ Mặt Trời. Sự ảnh hưởng của từ trường
quay của Mặt Trời đối với không gian giữa các hành tinh tạo nên kết cấu lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, gọi là nhật
quyển.
Gió Mặt Trời tạo ra nhiều ảnh hưởng đến khí quyển Trái Đất, tạo ra bão từ, cực quang
Các hành tinh vòng trong

Các hành tinh vòng trong: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa
Xem bài chính Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa
Bốn hành tinh kiểu Trái Đất (terrestrial planet) ở vòng trong có đặc trưng ở sự rắn đặc của chúng, được tạo thành từ

đá. Chúng được tạo thành trong những vùng nóng hơn gần Mặt Trời, nơi các vật liệu dễ bay hơi hơn đã bay mất chỉ
còn lại những thứ có nhiệt độ nóng chảy cao, như silicate, tạo thành vỏ rắn của các hành tinh và lớp phủ bán lỏng bên
ngoài, và như sắt, tạo thành lõi của các hành tinh này. Tất cả đều có các hố tạo ra bởi va chạm và nhiều đặc trưng kiến
tạo bề mặt, như các thung lũng nứt rạn và các núi lửa. Chúng tự quay quanh trục chậm chạp và có rất ít hoặc không có
vệ tinh nào cả. Tổng cộng cả nhóm chỉ có 3 vệ tinh.
Với tính chất lí hóa gần như Trái Đất, nhóm hành tinh bên trong đều có bề mặt là đá (nên lưu giữ được nhiều dấu vết
những vụ va chạm với các thiên thạch), nhưng chỉ trên Trái Đất mới có mặt các hợp chất hữu cơ.
Sao Thuỷ, cách Mặt Trời 0,39 AU, là hành tinh nằm gần Mặt Trời nhất và cũng là hành tinh nhỏ nhất, không điển hình
nhất trong nhóm. Nó không có khí quyển và hiện nay vẫn chưa quan sát được các hoạt động địa chất. Cái lõi sắt to của
nó gợi ý rằng nó từng có vỏ to lớn bên ngoài và cái vỏ đó đã bị lấy đi trong giai đoạn hình thành đầu tiên bởi trọng lực
của Mặt Trời.
Sao Kim, cách Mặt Trời 0,72 AU, là hành tinh kiểu Trái Đất thực sự. Giống như Trái Đất, Sao Kim có lớp vỏ silicate
dày bao bọc bên ngoài lõi sắt, cũng như một khí quyền đáng kể và bằng chứng về hoạt động địa chất bên trong từng
xảy ra trước kia, như các núi lửa. Nó khô hơn Trái Đất, và khí quyển của nó đậm đặc hơn Trái Đất 90 lần, tuy nhiên,
chứa chủ yếu thán khí và axít sunfuric.
Trái Đất, cùng vệ tinh tự nhiên Mặt Trăng, cách Mặt Trời 1 AU, là hành tinh lớn nhất trong nhóm bên trong. Trái Đất
cũng là nơi duy nhất cho thấy những minh chứng rõ ràng về hoạt động địa chất đang diễn ra. Nó là hành tinh duy nhất


có thủy quyển, kích thích sự hình thành các kiến tạo địa chất nhiều tầng. Khí quyền của nó khác biệt căn bản so với
các hành tinh trong nhóm, nó đã biến đổi với sự hiện diện của sự sống và chứa 21% ôxi. Vệ tinh của Trái Đất, Mặt
Trăng, thỉnh thoảng được coi là một hành tinh kiểu Trái Đất trong cùng quỹ đạo, bởi vì quỹ đạo của nó quay quanh
Mặt Trời không bao giờ khép lại tròn một vòng khi quan sát từ bên trên. Mặt Trăng có nhiều đặc tính chung của
những hành tinh kiểu Trái Đất khác, mặc dù nó không có lõi sắt bên trong.
Sao Hoả, cách Mặt Trời 1,5 AU, nhỏ hơn Trái Đất và Sao Kim, có khí quyển loãng gồm thán khí. Bề mặt của nó, lỗ
chỗ các núi lửa lớn và các rãnh thung lũng như các thung lũng Marineris, cho thấy rằng nó từng có các hoạt động địa
chất và chứng cứ hiện nay cho thấy rằng có thể nó còn tiếp tục đển rất gần đây (Trái Đất). Sao Hoả có hai mặt trăng
nhỏ được cho là các tiểu hành tinh bị nó tóm được.
Vành đai tiểu hành tinh
Xem bài chính Vành đai tiểu hành tinh, Ceres

Tiểu hành tinh cũng là thiên thể chuyển động quanh Mặt Trời nhưng do có kích thước khá bé (vài chục đến vài trăm
km) nên lực hấp dẫn tạo ra không đủ để làm chúng có dạng hình cầu. Trong hệ Mặt Trời có khoảng 100.000 tiểu hành
tinh, trong đó khoảng 10% đã được đặt tên. Đại đa số tập trung vào khoảng giữa sao Hỏa và sao Mộc.
Các hành tinh vòng ngoài
Xem bài chính Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương
Các hành tinh vòng ngoài còn được gọi là những "ông khổng lồ khí" (gas giant), do chúng rất to lớn và chiếm đến
99% khối lượng bay quanh Mặt Trời. Kích thước khổng lồ của chúng và khoảng cách của chúng đến Mặt Trời có
nghĩa là chúng có thể giữ lại đa phần hydro và heli bị đẩy ra từ vòng trong do quá nhẹ.
Sao Mộc, cách Mặt Trời 5,2 AU, là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời. Nó có khối lượng gấp 318 lần Trái Đất, lớn
gấp 2,5 lần khối lượng của tất cả các hành tinh khác gộp lại. Thành phần của nó gồm phần lớn gồm hydro và heli,
không khác nhiều so với Mặt Trời. Ba trong số 63 vệ tinh của nó, Ganymede, Io và Europa, có các yếu tố chung với
các hành tinh, như có núi lửa và nguồn nhiệt bên trong. Sao Mộc có một vành đai đá mờ.
Sao Thổ, cách Mặt Trời 9,5 AU, nổi tiếng vì hệ thống vành đai rộng của mình, có nhiều tính chất chung giống với Sao
Mộc, như thành phần khí quyển, mặc dù khối lượng của nó nhỏ hơn nhiều, chỉ gấp 95 lần khối lượng Trái Đất. Hai
trong số 49 vệ tinh của nó, Titan và Enceladus, có các dấu hiệu hoạt động địa chất, mặt dù chúng được tạo thành chính
từ băng. Titan là vệ tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời có sự hiện diện của một khí quyển đáng kể.
Sao Thiên Vương, cách Mặt Trời 16,9 AU, và Sao Hải Vương, cách Mặt Trời 30 AU, trong khi vẫn có nhiều đặc tính
chung với các "ông khổng lồ khí" khác nhưng chúng giống nhau hơn so với Sao Mộc và Sao Thổ. Cả hai đều nhỏ, chỉ
gấp 14 và 17 lần Trái Đất. Khí quyển của chúng chứa một phần trăm nhỏ hơn hydro và heli, và một phần lớn hơn
"băng", như nước, amoniắc và mêtan. Vì lý do này một số nhà thiên văn cho rằng chúng thuộc đặc tính riêng của
chúng, "các hành tinh kiểu Sao Thiên Vương", hay "các ông khổng lồ băng". Cả hai hành tinh đều có hệ vành đai tối
và mỏng. Vệ tinh lớn nhất của Sao Hải Vương là Triton, có hoạt động địa chất.
Vòng ngoài còn có các vật thể kiểu sao chổi có quỹ đạo kỳ lạ nằm trong vùng giữa Sao Thiên Vương và Sao Hải
Vương, gọi là centaur. Centaur đầu tiên được khám phá là 2060 Chiron, đã được cho là sao chổi vì nó cho thấy một
cái đuôi đang phát triển, hay đầu sao chổi, giống như các sao chổi thường thể hiện khi nó đến gần Mặt Trời.
Ngoài Hải Vương
Vùng bên ngoài Sao Hải Vương chứa các thiên thể ngoài Hải Vương Tinh, phần lớn còn chưa được khám phá.


Vành đai Kuiper

Sự biểu diễn tưởng tượng của vành đai Kuiper và xa hơn là đám mây Oort.
Xem bài chính Vành đai Kuiper
Vùng này, thực tế bắt đầu bên trong quỹ đạo Sao Hải Vương, là một vành đai gồm những mảnh vỡ, giống với vành
đai các tiểu hành tinh nhưng được tạo thành chủ yếu từ băng và rộng lớn hơn. Nó nằm ở khoảng giữa 30 AU và 50
AU tính từ Mặt Trời. Vùng này được cho là nơi khởi nguồn của những sao chổi ngắn hạn, như sao chổi Halley. Mặc
dù người ta ước tính có khoảng 70.000 vật thể ở vành đai Kuiper có đường kính lớn hơn 100km, tổng khối lượng của
vành đai Kuiper rất nhỏ, có lẽ tương đương hay hơi lớn hơn khối lượng Trái Đất.
Nhiều vật thể ở vành đai Kuiper có quỹ đạo bên ngoài mặt phẳng hoàng đạo. Sao Diêm Vương được coi là một phần
của vành đai Kuiper. Giống như những vật thể khác trong vành đai, nó có quỹ đạo lệch tâm nghiêng 17 độ so với mặt
phẳng hoàng đạo và ở khoảng cách từ 29,7 AU ở điểm cận nhật đến 49,5 AU ở điểm viễn nhật. Các vật thể thuộc vành
đai Kuiper có quỹ đạo giống với Sao Diêm Vương được gọi là thiên thể kiểu Diêm Vương Tinh. Một số vật thể có quỹ
đạo tương tự nhau cũng được gộp thành nhóm. Những vật thể còn lại của vành đai Kuiper với các quỹ đạo "truyền
thống" hơn, được xếp vào loại thiên thể ngoài Sao Hải Vương (Cubewanos).
Vành đai Kuiper có một khoảng trống rất rõ ràng. Ở khoảng cách 49 AU, số lượng các vật thể được quan sát thấy
giảm sút, tạo thành "Vách đá Kuiper" và hiện vẫn chưa biết nguyên nhân của nó. Một số người cho rằng một thứ gì đó
phải tồn tại ở phía ngoài vành đai và đủ lớn tới mức quét sạch mọi mảnh vỡ còn lại, có lẽ lớn như Trái Đất hay Sao
Hoả. Tuy nhiên, quan điểm này vẫn còn gây tranh cãi.
Sao Diêm Vương và Charon
Sao Diêm Vương là một hành tinh lùn nằm trong vành đai Kuiper. Hiện vẫn còn đang tranh cãi liệu Charon có còn là
một vệ tinh của Sao Diêm Vương hay được xếp loại thành một hành tinh lùn vì đây là một hệ kép.
Đĩa phân tán
Trải rộng hơn ra phía bên ngoài của Vành đai Kuiper là đĩa phân tán. Các vật thể của đĩa phân tán được cho rằng có
cùng nguồn gốc với Vành đai Kuiper nhưng bị bắn vào các quỹ đạo thất thường hơn ở ngoài rìa.
Một vật thể đặc biệt của đĩa phân tán là 2003 UB313, được tìm ra vào năm 2003 nhưng được khẳng định hai năm sau
đó bởi Mike Brown (Caltech), David Rabinowitz (Đại học Yale) và Chad Trujillo (Gemini Observatory), đã khởi động
lại cuộc tranh cãi cũ về cái gì tạo nên một hành tinh bởi vì nó lớn hơn Sao Diêm Vương tới 30%, với đường kính ước
tính khoảng 1864 dặm. Hiện nay nó không có tên, nhưng được trao cho cái tên tạm là 2003 UB313; nó cũng được gọi
là "Xena" bởi những người tìm ra nó, lấy tên một nhân vật truyền hình. Nó có nhiều điểm tương đồng với Sao Diêm
Vương: quỹ đạo của nó rất lệch tâm, với điểm cận nhật là 38,2 AU (gần bằng khoảng cách của Sao Diêm Vương tới

Mặt Trời) và điểm viễn nhật 97,6 AU, và nó rất nghiêng so với mặt phẳng hoàng đạo, tới 44 độ, hơn nhiều so với bất
kỳ vật thể nào được biết đến trong Hệ Mặt Trời, trừ một vật thể mới được khám phá gần đây là 2004 XR190. Giống
như Sao Diêm Vương, nó được tin rằng được cấu thành phần lớn từ đá và băng, và có một mặt trăng. Tuy nhiên, việc
nó và các vật thể lớn nhất trong vành đai Kuiper phải được coi là hành tinh hay Sao Diêm Vương phải bị xếp hạng lại
là một thiên thể ngoài Hải Vương Tinh vẫn còn là vấn đề chưa được giải quyết.


Eris
Bài chi tiết: Eris (hành tinh lùn)
Eris là hành tinh lùn lớn nhất trong Thái Dương hệ và là thiên thể thứ chín quay quanh Mặt Trời (tính theo khoảng
cách).
Khả năng về một vùng mới
Sedna, vật thể kiểu sao Diêm Vương mới được tìm thấy với một quỹ đạo khổng lồ, hình elip với thời gian quay quanh
Mặt Trời là 10.500 năm cùng điểm cận nhật và viễn nhật vào cỡ 76 AU và 928 AU. Ở điểm cận nhật nó là một thành
viên của vành đai Kuiper và có thể là thành viên đầu tiên của một vùng mới. 2000 CR105 cũng được cho là một thành
viên của vùng này.
Các sao chổi
Xem bài chính Sao chổi
Các sao chổi phần lớn được tạo thành từ băng dễ bay hơi và có quỹ đạo rất lệch tâm, thường điểm cận nhật ở bên
trong quỹ đạo của các hành tinh vòng trong và điểm viễn nhật xa bên ngoài Sao Diêm Vương. Các sao chổi chu kỳ
ngắn có điểm viễn nhật ở gần hơn, tuy nhiên, một sao chổi già thường bị bay hơi hết những gì có thể bay được khi đi
qua gần Mặt Trời thường có nhiều đặc tính của tiểu hành tinh. Các sao chổi chu kỳ dài có chu kỳ kéo dài hàng nghìn
năm. Một số sao chổi có quỹ đạo hình hyperbol có thể có nguồn gốc bên ngoài Hệ Mặt Trời.
Các vùng ở xa hơn

Các tàu Voyager đi vào nhật bao
Điểm kết thúc của Hệ Mặt Trời và là điểm khởi đầu của không gian giữa các sao vẫn chưa được định nghĩa chính xác.
Biên giới này là nới bằng hai áp suất đẩy ra của gió Mặt Trời cân bằng với lực hấp dẫn từ bên trong Hệ Mặt Trời.
Nhật quyển trải rộng ra phía ngoài tạo thành một hình cầu vĩ đại có bán kính khoảng 95 AU, hay gấp ba lần bán kính
quỹ đạo của Sao Diêm Vương. Rìa ngoài của hình cầu là điểm mà ở đó gió Mặt Trời va chạm với các loại gió đối

nghịch khác của không gian giữa các sao. Ở đó gió đi chậm lại, đặc lại và trở nên rối loạn hơn, tạo thành một kết cấu
hình bầu dục vĩ đại được gọi là nhật bao (heliosheath) có hình dáng và tính chất rất giống đuôi một sao chổi; trải dài
ra bên ngoài thêm 40 AU nữa về phía gió sao, nhưng có đuôi về hướng ngược lại dài hơn rất nhiều lần. Biên giới bên
ngoài của vỏ, là nhật mãn (heliopause), là điểm mà tại đó gió Mặt Trời cuối cùng cũng kết thúc, và tiến vào không
gian liên hành tinh. Phía bên kia của heliopause, ở khoảng 230 AU, có hình cung, là một "đường rẽ nước" do Mặt Trời
để lại khi nó di chuyển trong Ngân Hà.

Nhật mãn

Đường rẽ hình vòng cung


Nhưng cả điểm này cũng không được cho là bên ngoài Hệ Mặt Trời, vì lực hấp dẫn của Mặt Trời vẫn thống trị thậm
chí cho tới Mây Oort. Đám mây Oort là một khối to lớn những vật thể đóng băng, hiện vẫn chỉ có tính giả thuyết,
được cho là nguồn gốc của những sao chổi thời gian dài và bao quanh Hệ Mặt Trời giống như là một cái vỏ ở khoảng
cách 50.000 đến 100.000 AU phía ngoài Mặt Trời, hay thậm chí là nửa đường đến hệ sao khác. Vì thế, đa phần của Hệ
Mặt Trời vẫn còn chưa được nghiên cứu.
trong dải Ngân Hà
Hệ Mặt Trời là một phần của thiên hà có tên gọi là Ngân Hà (Sông sao) hay Milky Way (dòng sữa) (trong văn chương
còn gọi là sông Ngân), đây là một thiên hà xoắn ốc với đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng chứa khoảng 200 tỷ
ngôi sao, trong đó Mặt Trời của chúng ta là một ngôi sao thông thường điển hình.
Hệ Mặt Trời nằm trong Bông Địa phương ở cánh tay của chòm sao Lạp Hộ thuộc Ngân Hà. Khoảng cách từ Hệ Mặt
Trời tới tâm của Ngân Hà khoảng từ 25.000 đến 28.000 năm ánh sáng. Vận tốc của hệ Mặt Trời trên quỹ đạo là
khoảng 220 km trên s, và nó hoàn thành một chu kỳ quay khoảng 226 triệu năm. Tại vị trí của Hệ Mặt Trời trong dải
Ngân Hà thì vận tốc vũ trụ cấp bốn là khoảng 1.000 km/s (tính theo người quan sát ở Trái Đất).

Các sao trong khoảng cách 15 năm ánh sáng
Xem thêm: Danh sách các sao gần nhất
Xung quanh hệ Mặt Trời, trong vòng bán kính cách chúng ta (Trái Đất) 5 parsec (khoảng dưới 17 năm ánh sáng) hiện
các nhà khoa học đang thống kê được 49 hệ sao, trong đó có 65 sao sáng và 4 sao lùn nâu

Proxima Centari
Ngôi sao gần hệ Mặt Trời nhất trong dải Ngân Hà là sao lùn đỏ Proxima Centauri trong chòm sao Bán Nhân Mã, cách
chúng ta khoảng 4.243±0.002 năm ánh sáng. Cạnh đó là sao đôi Alpha Centauri 4.365±0.007 năm ánh sáng. Sau đó là
sao Barnard với khoảng cách 5.98 ± 0.003 năm ánh sáng.
Xem thêm: :en:List of nearest stars
Hệ Mặt Trời có quỹ đạo rất không bình thường trong dải Ngân Hà. Nó vừa rất gần với quỹ đạo tròn vừa gần với
khoảng cách chính xác mà từ đó vận tốc quỹ đạo phù hợp với vận tốc của các bước sóng nén tạo ra các nhánh xoắn
ốc. Hệ Mặt Trời thuộc về nhánh trong các nhánh xoắn ốc có thể tạo thành sự sống giống như trên Trái Đất. Bức xạ từ
các siêu tân tinh trong các nhánh xoắn ốc trên lý thuyết có thể tiêu diệt hay ngăn cản mọi sự sống trên bề mặt các hành


tinh. Khác với các phần còn lại của các nhánh xoắn ốc, Trái Đất có thể là một sự khác thường do nó có khả năng tạo
thành các hình thái khác nhau của sự sống trên bề mặt của nó.
Nguồn gốc và sự tiến hoá
Xem thêm bài Lịch sử Hệ Mặt Trời
Lịch sử Hệ Mặt Trời bắt đầu từ cách đây khoảng 5 tỷ năm, với sự hình thành từ một đám mây thể khí gọi là đám bụi
Mặt Trời, theo giả thuyết được đưa ra lần đầu tiên năm 1755 bởi Immanuel Kant và được trình bày một cách độc lập
bởi Pierre-Simon Laplace.
Để tính ra tuổi Hệ Mặt Trời, có thể đo lượng còn lại của các đồng vị phóng xạ không bền vững không có nguồn sinh
ra liên tục sau khi Hệ Mặt Trời hình thành. Bằng cách quan sát xem các đồng vị này đã suy giảm đến mức độ nào,
đồng thời biết được chu kỳ bán rã của chúng, có thể tính ra tuổi của chúng. Những hòn đá cổ nhất trên Trái Đất ước
tính 3,9 tỷ năm tuổi, tuy nhiên rất khó để tìm được những hòn đá đó vì Trái Đất đã hoàn toàn thay đổi bề mặt của nó.
Các thiên thạch, vốn được hình thành trong giai đoạn ban đầu của đám bụi mặt trời, được tìm thấy có tuổi già nhất là
4.6 tỷ năm, suy ra Hệ Mặt Trời đã được hình thành từ cách đây ít nhất 4.6 tỷ năm.
Đám bụi Mặt Trời ban đầu có hình dáng gần giống hình cầu, đường kính 100 AU và có khối lượng bằng 2 đến 3 lần
khối lượng Mặt Trời. Theo thời gian, một sự nhiễu loạn, có thể một sao siêu mới bên cạnh, gây sóng hấp dẫn xung
kích vào không gian của đám bụi, làm nén đám bụi này, đẩy vật chất của nó sâu vào bên trong, tới lúc lực hấp dẫn
vượt qua áp suất khí bên trong và nó bắt đầu sụp đổ.
Khi đám bụi sụp đổ, nó giảm kích thước, điều này làm nó xoay tròn nhanh hơn để giữ mô men động lượng bảo toàn.

Các định luật cơ học cho thấy kết quả của các lực hấp dẫn, áp suất khí, và lực ly tâm trong chuyển động quay khiến
cho đám bụi bắt đầu trở nên dẹt thành hình một cái đĩa quay tròn với một chỗ phình lên ở giữa, gọi là đĩa bụi Mặt
Trời. Mặt phẳng trung bình của đĩa bụi này rất gần với mặt phẳng hoàng đạo sau này.
Khi đĩa bụi Mặt Trời trở nên đặc hơn, một hình thức đầu tiên của sao trung tâm (tức Mặt Trời sau này) được tạo thành
ở giữa, gọi là tiền Mặt Trời. Hệ này được sự ma sát của các viên đá va chạm vào nhau làm nóng lên. Những nguyên tố
nhẹ hơn như hydro và heli thoát khỏi phần tâm và tràn ra phía rìa ngoài của đĩa, để lại các nguyên tố nặng tập trung
bên trong, hình thành bụi và đá ở trung tâm. Các nguyên tố nặng hơn kết thành khối với nhau để tạo thành các tiểu
hành tinh và các tiền hành tinh. Ở vùng ngoài của tinh vân này, băng và các khí dễ bay hơi còn tồn tại, và như một kết
quả, các hành tinh bên trong là đá và các hành tinh bên ngoài có đủ khối lượng để giữ lại lượng lớn các khí nhẹ, như
hydro và heli.
Sau 100 triệu năm, áp suất và sự cô đặc hydrô ở trung tâm của đĩa bụi sụp đổ trở lên đủ lớn để tiền Mặt Trời duy trì
các phản ứng nhiệt hạch. Kết quả của việc này, hydro bị biến thành heli trong các phản ứng đó, và một lượng lớn nhiệt
được toả ra.
Trong thời gian đó, tiền Mặt Trời biến thành Mặt Trời và các tiền hành tinh và tiền tiểu hành tinh biến thành các hành
tinh thông qua sự tập trung dần dần khối lượng. Tất cả các hành tinh được hình thành trong một thời gian ngắn,
khoảng vài triệu năm. Chúng đều có quỹ đạo nằm gần mặt phẳng trung bình của đĩa bụi ban đầu; nghĩa là mặt phẳng
hoàng đạo (mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất) cũng nằm gần mặt phẳng trung bình này và gần với các mặt phẳng quỹ
đạo của các hành tinh khác.
Khám phá và thám hiểm
Lịch sử
Các hành tinh bên trong Sao Thổ từng được các nhà thiên văn ngày xưa biết đến, 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 Thuỷ vốn đã được quan sát là hai vật
thể riêng biệt dù có khó khăn trong việc kết nối "Sao hôm" và "Sao mai". Họ cũng biết rằng hai vật thể không phải
một điểm, Mặt Trời và Mặt Trăng, di chuyển trên cùng một cái nền đứng im. Tuy nhiên, sự hiểu biết về trạng thái của
những vật thể đó hoàn toàn thiếu chính xác.
Trạng thái và cấu trúc của Hệ Mặt Trời vẫn còn bị hiểu biết chưa chính xác vì ít nhất là hai lý do. Trái Đất đã bị coi là
đứng im, và sự di chuyển của các vật thể trên trời vì thế cũng chỉ là bên ngoài. Mặt Trời đã bị coi là quay quanh Trái
Đất, giống như các hành tinh hay thiên thể khác. Quan niệm này về vũ trụ, với Trái Đất ở trung tâm, được goi là hệ

địa tâm. Nhiều vật thể trong hệ mặt trời và các hiện tượng không được nhận thức đầy đủ nếu không có trợ giúp của kỹ
thuật.
Trong vài trăm năm qua, các tiến bộ về nhận thức và kỹ thuật đã giúp con người hiểu thêm nhiều về hệ mặt trời. Sự
nhận thức đầu tiên và có tính nền tảng là cuộc cách mạng của Nicolaus Copernicus cho rằng các hành tinh quay quanh
Mặt Trời - hệ nhật tâm - với Mặt Trời ở trung tâm. Điều đã gây sốc nhất và gây ra nhiều tranh cãi nhất không phải là
việc Mặt Trời ở trung tâm mà là Trái Đất thuộc ngoại biên, và có quỹ đạo. Các hành tinh vốn chỉ bị coi đơn giản là các
điểm trên bầu trời, nhưng nếu chính Trái Đất là một hành tinh, có lẽ những hành tinh khác, giống như Trái Đất, chỉ là
những hình cầu to lớn và cứng chắc.
Về mặt triết học, có một số sự chống đối thuyết nhật tâm. Tình trạng tự nhiên của các vật khoáng, nặng giống như
Trái Đất được tin rằng sẽ nằm im. Các hành tinh được cho rằng được cấu tạo từ vật liệu riêng biệt, phù du (sớm nở tối
tàn) và nhẹ. Mọi người 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.
Sự phát minh ra kính viễn vọng cho phép một sự tiến bộ căn bản về kỹ thuật trong việc khám phá Hệ Mặt Trời, với
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 bốn vệ tinh lớn của Sao Mộc. Điều này cho thấy tất cả các vật thể trong vụ trụ không quay
quanh Trái Đất. Tuy nhiên, có thể phát minh lớn nhất của Galileo là việc hành tinh Sao Kim có các pha giống như Mặt
Trăng, chứng minh rằng nó phải quay quanh Mặt Trời.
Sau đó, vào năm 1678, Isaac Newton dùng định luật vạn vật hấp dẫn của mình giải thích lực vừa giữ Trái Đất quay
quanh Mặt Trời vừa giữ không khí không bị cuốn đi mất.
Cuối cùng, năm 1838, nhà thiên văn Friedrich Wilhelm Bessel đã thành công trong việc đo đạc thị sai của ngôi sao
61Cygni, chứng minh một cách thuyết phục rằng Trái Đất đang chuyển động.
Ngày nay
Với sự khởi đầu thời đại vũ trụ, một thời đại vĩ đại trong thám hiểm đã được thực hiện bởi các chuyến thăm dò vũ trụ
không người lái được tổ chức và thực hiện bởi nhiều cơ quan vũ trụ. Tàu thăm dò vũ trụ đầu tiên hạ cánh xuống một
vật thể trong Hệ Mặt Trời là tàu thám hiểm Luna 2 của Liên Xô, nó hạ cánh xuống Mặt Trăng năm 1959. Từ đó, ngày
càng có nhiều hành tinh khác ở xa hơn được khám phá, với việc tàu vũ trụ đáp xuống Sao Kim năm 1965, Sao Hoả
năm 1976, tiểu hành tinh 433 Eros năm 2001, và vệ tinh Titan của Sao Thổ năm 2005. Các tàu vũ trụ cũng đã tiến gần
tới các hành tinh khác như Mariner 10 đi qua Sao Thuỷ năm 1973.
Tàu vũ trụ đầu tiên khám phá các hành tinh vòng ngoài là Pioneer, bay qua Sao Mộc năm 1973. Pioneer 11 là tàu đầu

tiên đến Sao Thổ năm 1979. Các tàu vũ trụ Voyager đã làm một cuộc hành trình vĩ đại đến các hành tinh vòng ngoài
sau khi chúng được phòng lên năm 1977, với hai tàu bay qua Sao Mộc năm 1979 và Sao Thổ năm 1980-1981.
Voyager 2 sau đó tiến sát đến Sao Thiên Vương năm 1986 và Sao Hải Vương năm 1989. Các tàu Voyager hiện đang ở
bên ngoài quỹ đạo của Sao Diêm Vương, và đến tháng 6 năm 2006, tàu Voyager 1 đã vượt qua ranh giới của Hệ Mặt
Trời.
Sao Diêm Vương vẫn chưa được thăm viếng bởi một tàu vũ trụ nào của con người dù việc NASA phóng tàu New
Horizons vào tháng 1 năm 2006 có thể làm thay đổi điều này. Tàu dự tính sẽ bay qua Sao Diêm Vương vào tháng 7
năm 2015 và sau đó sẽ nghiên cứu thêm càng nhiều càng tốt về các vật thể trong vành đai Kuiper.

Thông qua những vụ khám phá không người lái đó, con người đã có thể có những ảnh chụp gần hơn về đa số các hành
tinh và trong trường hợp có thể hạ cánh, tiến hành các xét nghiệm về đất đá và khí quyển của chúng. Các cuộc thám
hiểm có người lái, dù sao, cũng chỉ đưa con người tới được Mặt Trăng, trong chương trình Apollo. Lần cuối con người
đáp tàu lên Mặt Trăng là vào năm 1972, nhưng những sự khám phá gần đây về băng trong những miệng núi lửa sâu ở
các 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 phòng tàu vũ trụ có người lái đến Sao Hoả đã được dự đoán từ nhiều thế hệ
những người yêu thích thiên văn. Châu Âu (ESA) hiện đang đặt kế hoạch phóng tàu có người lái khám phá Mặt Trăng


và Sao Hoả như một phần của Chương trình thám hiểm Aurora được xác nhận vào năm 2001. Hoa Kỳ cũng có một
chương trình tương tự gọi là Tầm nhìn Thám hiểm Vũ trụ năm 2004.
Giả thuyết sao đôi
Có giả thuyết cho rằng Mặt Trời có thể là một phần trong một hệ sao đôi, với một ông bạn đồng hành được gọi là
Nemesis. Nemesis được cho là có thể giải thích một số trạng thái đều đặn về thời gian của sự tuyệt chủng của cuộc
sống trên Trái Đất. Các lý thuyết cho rằng Nemesis tạo ra các xáo trộn định kỳ trong đám mây Oort gồm các sao chổi
bay quanh Hệ Mặt Trời, gây ra các "cơn mưa sao chổi". Một số chúng va chạm với Trái Đất, gây ra sự huỷ diệt sự
sống. Lý thuyết này không còn được nhiều nhà khoa học cho là nghiêm túc, phần lớn bởi vì các quan sát hồng ngoại
không thể tìm thấy bất kỳ một vật thể nào như vậy, vốn phải dễ nhận thấy với các bước sóng đó.
Xem thêm
Theo giả thuyết về sự hình thành Hệ Mặt trời được thừa nhận rộng rãi , khoảng 4,6 tỉ năm về trước, Hệ Mặt trời ra đời
từ một đám mây bụi khí.Lúc đầu các mảnh vụn vật chất nhỏ tích tụ lại , kết hợp với các mảnh vụn khác tạo thành các

hành tinh. Sao chổi và tiểu hành tinh là những mảnh vụn còn sót lại . Phần lớn, các tiểu hành tinh di chuyển trong
vùng không gian nằm giữa quỹ đạo sao Hoả và sao Mộc. Ngược lại , các sao chổi bay lượn trong một vùng bên ngoài
ranh giới của Hệ Mặt trời .
Hệ Mặt trời phôi thai chứa đầy các vật thể có kích thước từ vài trăm km xuống dưới 1km hay nhỏ hơn, tất cả được gọi
là những vật thể nhỏ. Các vật chất khác nhau cô đặc lại từ đám tinh vân Mặt trời , tuỳ theo khoảng cách của chúng với
mặt trời sơ sinh.Trong vùng bên trong của Hệ Mặt trời , các chất khí không bị nguội lại và các vật thể nhỏ tích tụ lại từ
những khoáng vật có nhiệt độ cao như sắt- kền và đá silicat. Lần lượt Trái đất và các hành tinh rắn được tạo nên từ
những vật thể nhỏ này. Vùng bên ngoài quỹ đạo sao Hoả , cách Mặt trời khoảng trên 2,5 AU (khoảng cách Trái đất
-Mặt trời khoảng 150 triệu km được dịnh nghĩa là 1 AU ) thì nhiệt độ thấp hơn, cho phép các loại vật chất khác đông
lại . Đó là băng tuyết rất sáng có màu trắng và các vật chất rất đen giàu nguyên tố cacbon có độ phản xạ ánh sáng Mặt
trời rất thấp ( từ 2 đến 10%) .
Trong những năm 70 các nhà thiên văn quan sát cho rằng , sao Chổi quả là những Anúi băng tuyết dơ bẩn và từ đó
nhận định sao chổi phải có bề mặt sáng như những núi băng, hoàn toàn khác với các tiểu hành tinh có bề mặt bằng
đá . Nhưng trong những năm 80, các hình ảnh và số liệu do các vệ tinh viễn thám cung cấp xác nhận sao chổi là
những vật thể có màu đen. Trên thực tế , tất cả các vật thể được quan sát bên ngoài quỹ đạo sao Mộc có bề mặt đen
được tạo thành từ những khoáng vật giàu cacbon.
Ngược lại, các vật thể ở bên trong vành đai tiểu hành tinh là những vật thể có độ phản xạ ánh sáng cao (từ 10 đến 20%
). Các đặc trưng này cho thấy các vật chất cùng họ đó – khoáng vật silicat- được tạo thành chủ yếu trong vùng gần
Mặt trời .
Tiểu hành tinh trong vành đai là những tảng đá nhỏ còn sót lại trong vùng bên trong của Hệ Mặt trời , phần lớn chúng
được tạo thành trong vùng không gian giữa quỹ đạo sao Hoả và sao Mộc và bị giữ lại đó cho đến ngày nay. Nhưng
chúng chỉ là thiểu số , phần lớn các vật thể nhỏ đã bị lôi cuốn vào quá trình hình thành các hành tinh lớn hay bị đẩy ra
khỏi Hệ Mặt trời bởi lực hấp dẫn của các hành tinh.. Đặc biệt sao Mộc khổng lồ làm nhiễu loạn quỹ đạo của chúng và
đẩy chúng vào trong hay ra ngoài vành đai tiểu hành tinh. Trong vùng bên ngoài Hệ Mặt trời , một số vật thể băng
tuyết nhỏ tiến đến quá gần các hành tinh lớn và bị đẩy ra ngoài theo các quỹ đạo êlip kéo dài, nhưng chúng không
thoát hẳn lực hấp dẫn của Mặt trời . Thỉnh thoảng chúng bị hút vào vùng bên trong của Hệ Mặt trời và xuất hiện như
những sao chổi.
Cà hai, tiểu hành tinh và sao chổi , có thể có các quỹ đạo bị thay đổi khi chúng đến quá gần các hành tinh khác. Một
sao chổi có thể có quỹ đạo tương tự như một tiểu hành tinh , một tiểu hành tinh cũng có thể có một quỹ đạo giống sao
chổi.

Tổng Quan Hệ Mặt Trời - Jupiter - 10-04-2009 08:44 AM
Sự ra đời của hệ Mặt Trời.
1. Khái quát
Lý thuyết cho rằng hệ Mặt Trời khi mới hình thành chỉ là một đám mây hình cầu với những khí liên hành tinh rất lạnh,
tinh vân mặt trời, có đường kính khoảng 100 AU và có khối lượng lớn bằng từ 2 đến 3 lần khối lượng Mặt Trời. Đó
chính là một phần của một đám mây phân tử lớn hơn. Thành phần của tinh vân mặt trời tương tự như thành phần của
mặt trời ngày nay: khoảng 98% (theo khối lượng) là hydro và heli đã hiện diện từ Vụ Nổ Lớn, và 2% những nguyên tố
nhẹ hơn được tạo ra từ các thế hệ sao trước đó đã chết và phóng chúng ra ngoài khoảng không liên sao (xem xu hướng
tổng hợp hạt nhân).


In this artist's conception, of a planet spins through a clearing in a nearby star's dusty, planet-forming disc
1. 1. Khởi động
Muốn tinh vân mặt trời có mật độ đủ lớn để bị nén lại dưới sức ép của sức hấp dẫn của chính nó, cần có áp suất nén
đến từ một sự kiện xảy ra gần đó, ví dụ như một sóng xung kích từ một siêu tân tinh xô vào đám mây phân tử. Một
khi đã xảy ra, sự nén ép trọng lực của tinh vân mặt trời chậm chạp tăng lên và không thể đảo ngược được.
Khi nó sụp đổ, ba quá trình vật lý ảnh hưởng tới hình dáng của tinh vân: nó nóng lên, nó quay nhanh thêm, và nó
phẳng ra.
Thứ nhất, tinh vân bị nóng lên bởi vì các nguyên tử chuyển động nhanh thêm khi chúng bị ảnh hưởng lớn hơn của
trọng lực và ngày càng trở nên đặc, khi va chạm thường xảy ra hơn: thế năng của lực hấp dẫn được chuyển thành
động năng của các nguyên tử, hay nhiệt năng.
Thứ hai, dù ban đầu là không thể nhận thấy, tinh vân có một vận tốc góc trung bình nhỏ, và bởi vì mô men động lượng
được bảo toàn, tinh vân quay nhanh hơn khi mô men quán tính giảm do kích thước co lại.
Cuối cùng, tinh vân phải phẳng ra thành một cái đĩa, gọi là đĩa tiền hành tinh, khi những vụ va chạm và liên kết của
các vật chất khí vượt khỏi mức trung bình mà động lượng của chúng có thể giữ được hướng theo mô men động lượng
thực tế.
1. 2. Tiền Mặt Trời
Ở trung tâm, trọng tâm của tinh vân mặt trời, tiền mặt trời ngày càng có mật độ lớn hơn. Tiền mặt trời dần đặc hơn,
cho tới khoảng 10-15 triệu năm trước, cuối cùng nó đạt tới các điều kiện về nhiệt độ và áp suất cần thiết để bắt đầu
khởi động quá trình tổng hợp hạt nhân, và Mặt Trời ra đời. Giống như các tiền sao hay những ngôi sao trẻ (một ngôi

sao kiểu T Tauri), Mặt Trời trẻ tạo ra gió mặt trời mạnh hơn ở thời điểm hiện tại, cuối cùng nó đã thổi bay các khí ra
bên ngoài vành đĩa, và kết thúc quá trình tăng tốc (đặc biệt đối với các sao khí). Giống như đa số các quá trình trong
cuộc đời một ngôi sao, thời gian của giai đoạn tiền sao phụ thuộc vào khối lượng: các ngôi sao lớn sụp đổ nhanh
chóng hơn.
1. 3. Tiền hành tinh
Khí trong đĩa tiền hành tinh, lúc ấy, dần lạnh đi do bức xạ, sau khi đã bị nóng lên vì thế năng trọng lực khi nó sụp đổ,
và khi nó lạnh đi, bụi (các kim loại và silicate) và băng (các hợp chất hydro như nước, methan và amoniắc) kết thành


chất rắn. Những hạt đó va chạm với những hạt xung quanh và dính vào với nhau bởi lực tĩnh điện, bắt đầu quá trình
tăng tốc. Các nguyên tử khí và các phân tử hiện diện với số lượng lớn, nhưng không thể được tăng tốc, bởi vì chúng
chuyển động quá nhanh để có thể giữ lại bằng lực tĩnh điện. Hydro và heli, 98% khối lượng của đĩa, vẫn thuộc thể khí
trong toàn bộ đĩa tinh vân mặt trời, và không bao giờ chuyển thành chất rắn.
Ban đầu ‘các hạt giống’ vật chất cứng dần tăng lên về kích thước và trở thành những tiền hành tinh. Khi chúng lớn
thêm, trên thực tế, chúng to ra rất nhanh: các vật thể lớn có diện tích bề mặt lớn dẫn tới tỷ lệ va chạm với các vật thể
nhỏ và tích gộp chúng tăng thêm nữa, lực hấp dẫn giúp chúng ngày cảng thu hút được nhiều vật thể nhỏ.
Tuy nhiên, những tiền hành tinh tốn khá nhiều thời gian để đạt tới kích thước lớn hơn vài trăm km. Khi đã có khối
lượng lớn, những tiền hành tinh có sự tương tác lẫn nhau qua lực hấp dẫn, thay đổi quỹ đạo bay từ đường tròn thành
quỹ đạo lệch tâm hơn, đặc biệt đối với các tiền hành tinh có khối lượng nhỏ. Bởi vì các quỹ đạo đó cắt lẫn nhau, thỉnh
thoảng các tiền hành tinh lại va chạm mãnh liệt, và lại bị tan vỡ thành các mảnh. Các tiểu hành tinh được cho là những
phần còn sót lại của các tiền hành tinh, lúc ấy lại tiếp tục đâm vào nhau để ngày càng vụn ra thành những mảnh nhỏ
hơn nữa. Vì vậy, các thiên thạch là những hình mẫu của các tiền hành tinh và chúng cung cấp cho chúng ta một lượng
thông tin to lớn về sự thành tạo hệ Mặt Trời của chúng ta. Những thiên thạch kiểu nguyên thuỷ là phần rắn chắc của
những mảnh hành tinh khối lượng nhỏ còn sót lại sau khi va đập, và không hề có sự can thiệp của lực hấp dẫn, trong
khi những thiên thạch kiểu tiến hoá là những phần rắn chắc còn lại sau khi va chạm của các mảnh hành tinh có khối
lượng lớn. Chỉ những tiền hành tinh to lớn nhất còn tồn tại sau những vụ va chạm năng lượng lớn đó với những mảnh
nhỏ hơn, và tiếp tục phát triển to thêm.
1. 3. 1. Kiểu Trái Đất
Tuy nhiên, nhiệt độ của đĩa tiền hành tinh không đồng đều, và đây là nguyên nhân chính giải thích sự khác biệt giữa
sự tạo thànhhành tinh kiểu Trái Đất và hành tinh kiểu Sao Mộc.

Bên trong đường lạnh giá, nhiệt độ quá cao (trên 150 độ K) để các hợp chất hydro có thể tụ đặc lại: chúng vẫn ở thể
khí. Vì thế, những hạt giống duy nhất của quá trình bồi tụ là các kim loại nặng và các hạt giống bụi silicate. Các tiền
tiền hành tinh trong vùng này gồm toàn đá và kim loại giống như các tiểu hành tinh, và tạo nên những hành tinh kiểu
Trái Đất.
1. 3. 2. Kiểu Sao Mộc
Bên ngoài đường lạnh giá, các hợp chất hydro như nước, methan và amôniắc có thể đặc lại thành những hạt giống
‘băng’, và lớn dần lên. Các hạt giống đá và và kim loại cũng có, nhưng các hợp chất hydro nhiều hơn (và nặng hơn)
rất nhiều so với chúng, bởi vì các hợp chất này hiện diện ở khắp mọi nơi. Vì thế các mảnh tiền hành tinh ở vùng này là
các vật thể băng với một lượng nhỏ đá và kim loại trộn lẫn. Các vật thể ở vành đai Kuiper và mây Oort, các sao chổi,
vệ tinh tự nhiên vĩ đại của Sao Hải Vương và có lẽ cả Sao Diêm Vương và vệ tinh tự nhiên của nó là Charon, đều là
những ví dụ về các tiền hành tinh kiểu ‘quả cầu băng trộn’ đó. Những vụ va chạm ở vòng ngoài ít xảy ra hơn vì các
thiên thể có quỹ đạo lớn hơn. Những mảnh lớn nhất trong số các mảnh hành tinh đó rất to lớn (khoảng 10 lần lớn hơn
khối lượng của Trái Đất) sức hút hấp dẫn của chúng bắt đầu thu thập và giữ lại khí heli và sau đó là các khí hydro.
Một khi quá trình này đã xảy ra, các mảnh đó lớn lên nhanh chóng, bởi vì hydro và heli chiếm tới 98% khối lượng đĩa,
và thu hút cá khí đó sẽ làm tăng khối lượng dẫn tới tăng sức hút hấp dẫn.
Các tiền hành tinh kiểu Sao Mộc nhanh chóng trở nên khác biệt so với những vật thể băng nguồn gốc của chúng. Việc
chúng chứa ít hay nhiều hydro và heli phụ thuộc vào số khí chúng hấp dẫn được. Chúng dần trở thành những đám
mây khí to lớn với nhân đặc. Sau đó, các quả cầu khí kiểu Sao Mộc đó, tương tự như hệ Mặt Trời, dần sụp đổ vì lực
hấp dẫn, nóng lên, quay nhanh thêm và phẳng ra. Các vệ tinh tự nhiên của những hành tinh khí khổng lồ đó được tạo
nên theo những quá trình giống như các hành tinh, hợp nhất lại từ những hạt giống đặc trong đĩa được tạo ra khi đám
khí tiền hành khổng lồ đó sụp đổ. Điều này giải thích tại sao mọi hành tinh kiểu Sao Mộc đều có nhiều vệ tinh tự
nhiên và vành đai trên cùng bề mặt ngang với nó, và tại sao các hành tinh kiểu Sao Mộc lại quay nhanh. Quá trình
phát triển của các hành tinh kiểu sao mộc kết thúc khi gió mặt trời từ Mặt Trời trẻ tuổi thổi bay những khí và bụi còn
lại ra ngoài đĩa bay vào trong không gian liên sao.
Sự khác biệt giữa các hành tinh kiểu Sao Mộc cũng được giải thích theo kiểu này. Mảnh hành tinh kiểu Sao Mộc đầu
tiên có đủ khối lượng để thu hút khí heli và sao đó là khí hydro là mảnh ở trong cùng. Bởi vì tốc độ quỹ đạo nhanh
hơn, độ đặc của đĩa cũng cao hơn và sự sụp đổ diễn ra nhanh hơn. Sao Mộc là hành tinh lớn nhất vì nó hấp thụ khí
trong khoảng thời gian dài hơn, tiếp theo là Sao Thổ. Các thành phần cấu tạo của hai hành tinh này phần lớn là hydro

và heli (khoảng 97 và 90% theo khối lượng). Các tiền hành tinh của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương đạt tới kích
cỡ tới hạn muộn hơn, vì thế cũng hấp thu được ít khí heli và hydro hơn, nên chúng chỉ chiếm khoảng 1/3 khối lượng.
1. 4. Giai đoạn bắn phá
Cuối cùng, một thời gian dài sau khi gió mặt trời đã thổi bay khí ra khỏi đĩa, các hành tinh kiểu Sao Mộc (đặc biệt là
Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương) dần quét sạch nốt các mảnh tiền hành tinh ra bên ngoài tới phạm vi mây Oort
(khoảng 50.000 đơn vị thiên văn), bằng cách thổi bay chúng hay tác động vào quỹ đạo của chúng dẫn tới chúng va
chạm vào kia hành tinh (hay tạo cho chúng một quỹ đạo ổn định hơn như vành đai tiểu hành tinh). Giai đoạn “bắn phá
dữ dội” này kéo dài khoảng vài trăm triệu năm, và bằng chứng còn để lại là những miệng hố thiên thạch tới nay còn
quan sát được trên các vật thể đã chết về mặt địa chất (không có hoạt động địa chất bên trong) trong Hệ Mặt Trời. Các
tiền hành tinh tạo nên Trái Đất được cho là đã mang tới cho Trái Đất nước và các hợp chất hydro khác. Mặc dù không
được chấp nhận rộng rãi, một số người tin rằng chính sự sống cũng đã tới Trái Đất theo cách này (được gọi là thuyết
tha sinh).
Quan trọng hơn, sự bắn phá và những vụ va chạm của các mảnh hành tinh và các tiền hành tinh có thể giải thích
những vệ tinh tự nhiên không bình thường, những quỹ đạo vệ tinh tự nhiên, những trục hành tinh nghiêng, và những
sự khác biệt về chuyển động so với chuyển động nguyên thuỷ rất có trật tự. Một lý thuyết va chạm khổng lồ của một
tiền hành tinh có kích thước bằng Sao Hoả được cho là nguyên nhân hình thành Mặt Trăng lớn bất thường của Trái
Đất, thành phần và độ đặc chắc của nó tương đương với lớp vỏ Trái Đất và có thể đồng thời làm cho trục quay của
Trái Đất nghiêng ở mức độ hiện nay là 23.5° so với mặt phẳng quỹ đạo cũ của nó.
Trong mô hình tinh vân mặt trời, các hành tinh kiểu Trái Đất có thể có vệ tinh tự nhiên nhờ vào lực hấp dẫn chúng.
Hai mặt trăng nhỏ bé của Sao Hoả rõ ràng là các tiểu hành tinh, và những ví dụ hấp dẫn vệ tinh khác có rất nhiều
trong các hệ kiểu Sao Mộc.
Các tương tác hấp dẫn thông thường của Sao Mộc (xem cộng hưởng quỹ đạo) cũng là nguyên nhân khiến cho các vật
chất từng tồn tại ở vành đai tiểu hành tinh không thể dần lớn lên để có thể đạt tới kích cỡ hành tinh kiểu Trái Đất. Đa
số các vật chất đó từ lâu đã bị ném vào các quỹ đạo lệch tâm và va chạm với những vật chất khác; tổng khối lượng
của vành đai tiểu hành tinh hiện nay chưa bằng một phần mười khối lượng Mặt Trăng của Trái Đất
1. 5. Tổng kết
Lý thuyết tinh vân giải thích một cách hiệu quả mọi đặc điểm chính của hệ Mặt Trời của chúng ta:
1.
những chuyển động đều của các hành tinh và các vệ tinh tự nhiên (tất cả đều quay gần mặt phẳng
hoàng đạo, với các quỹ đạo gần tròn, cùng hướng quay của Mặt Trời, và hầu như tất cả cũng cùng chuyển

động theo một hướng).
2.
tất cả những khác biệt căn bản giữa các hành tinh kiểu Trái Đất và kiểu Sao Mộc (khối lượng, khoảng
cách từ Mặt Trời, vệ tinh tự nhiên và những hệ thống vành đai)
3.
các vật thể nhỏ (tiểu hành tinh và sao chổi, cả sao chổi ngắn hạn và dài hạn)
4.
những sự loại trừ đối với phương hướng (các vệ tinh tự nhiên kiểu Trái Đất, các trục nghiêng, các vệ
tinh tự nhiên kiểu Sao Mộc không đồng phẳng, Triton)
Những thách thức hiện nay đối với thuyết tinh vân mặt trời là phải giải thích:
1.
2.
3.
4.

sự mất khối lượng trong vành đai Kuiper
quá trình bắt giữ Triton
sự phát hiện hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, các “Sao Mộc nóng”
sự phát hiện các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời trong các hệ sao đôi và sao ba

2. Ý nghĩa của sự bồi đắp dần
Sử dụng thuật ngữ đĩa bồi đắp dần cho đĩa tiền hành tinh dẫn tới sự lộn xộn trong quá trình bồi đắp hành tinh.
Thỉnh thoảng đĩa tiền hành tinh được coi là một đĩa bồi đắp, bởi vì trong khi sao trẻ T Tauri kiểu tiền mặt trời vẫn
đang nén ép lại, các vật chất khí có thể vẫn tiếp tục rơi vào, và làm bồi thêm, bề mặt của nó bờ bên trong của đĩa.


Tuy nhiên, ý nghĩa đó không nên bị lầm lẫn với quá trình thành tạo theo kiểu bồi đắp của các hành tinh. Trong trường
hợp này, bồi đắp được quy cho quá trình lạnh đi, các hạt giống bụi và băng đặc chắc quay quanh tiền mặt trời trong
đĩa tiền hành tinh, va chạm vào nhau và hấp thụ lẫn nhau để dần lớn lên, cho tới khi đủ khả năng (phát triển thành
hành tinh) và gồm cả những va chạm năng lượng cao giữa các mảnh hành tinh cỡ lớn.

Nếu điểu này cũng không phải là lầm lẫn lớn, các hành tinh kiểu Sao Mộc, có thể có đĩa bồi đắp của riêng chúng, theo
đúng nghĩa ban đầu của từ này. Các đám mây gồm hydro và heli đã bị hấp dẫn và đặc lại, quay nhanh thêm, phẳng ra,
và làm lắng khí vào trong bề mặt của mỗi tiền hành tinh kiểu Sao Mộc, trong khi các hạt giống rắn chắc bên trong đĩa
đó tụ vào với nhau thành các tiền hành tinh và cuối cùng tạo nên các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh kiểu Sao Mộc.
3. Lịch sử các lý thuyết về sự hình thành hệ mặt trời
Cuối thế kỷ 19 lý thuyết tinh vân Kant-Laplace bị James Clerk Maxwell chỉ trích. Ông cho rằng nếu vật chất của các
hành tinh đã được biết từng được phân phối xung quanh Mặt Trời dưới dạng một cái đĩa, các lực quay chênh lệch sẽ
ngăn cản không cho quá trình đặc lại của riêng từng hành tinh diễn ra. Một phản đối khác là Mặt trời có mô men động
lượng nhỏ hơn so với kiểu hệ của Kant-Laplace đưa ra. Trong nhiều thập kỷ, đa số các nhà thiên văn học đều ủng hộ
giả thuyết va chạm gần, theo đó các hành tinh được coi là đã được tạo nên nhờ sự xích lại gần của một số ngôi sao về
hướng Mặt trời. Sự trượt qua ở khoảng cách gần này có thể đã khiến cho một khối lượng lớn vật chất của mặt trời và
ngôi sao kia bị bắn ra vì các lực thuỷ triều ảnh hưởng lẫn nhau của chúng, những vật chất này sau đó đặc lại thành các
hành tinh.
Những sự phản đối dành cho giả thuyết va chạm gần này cũng xuất hiện nhiều trong thập kỷ 1940, hình thức tinh vân
đã được cải tiến tới mức nó đã được chấp nhận rộng rãi. Trong những hình mẫu đã được cải tiến sau này, khối lượng
nguyên thuỷ của tiền hành tinh được giả định lớn hơn, và sự khác biệt về động lượng góc được quy cho các lực từ
tính. Có nghĩa là, Mặt trời trẻ chuyển một số động lượng góc của nó cho đĩa tiền hành tinh và các mảnh hành tinh
thông qua các sóng Alven, giống như được cho rằng là xảy ra ở những ngôi sao T Tauri.
Lý thuyết tinh vân sửa đổi được phát triển dựa hoàn toàn trên các quan sát hệ mặt trời của riêng chúng ta, bởi ví nó là
hệ duy nhất được biết tới cho đến tận giữa thập kỷ 1990. Nó không được chấp nhận rộng rãi là có thể đem áp dụng
vào những hệ hành tinh khác, mặc dù các nhà khoa học rất muốn kiểm tra lý thuyết tinh vân bằng cách tìm kiếm các
đĩa tiền hành tinh hay thậm chí là các hành tinh bay xung quanh các ngôi sao khác, được gọi là các hành tinh bên
ngoài hệ mặt trời.
Tinh vân mặt trời hay đĩa tiền hành tinh hiện đã được quan sát thấy ở tinh vân Orion, và một số vùng thành tạo sao,
khi các nhà khoa học sử dụng kính thiên văn vũ trụ Hubble. Một số chúng có đường kính lên tới 1000 AU.
Và sự khám phá ra hơn 180 hành tinh ngoài hệ mặt trời vào tháng 1, 2006, đã gây ra nhiều ngạc nhiên, và lý thuyết
tinh vân phải được sửa đổi để thích hợp với các hệ hành tinh mới được khám phá đó, hay những lý thuyết mới sẽ phải
được đưa ra. Không có sự nhất trí về việc làm cách nào để giải thích ‘những Sao mộc nóng’ đã được phát hiện, nhưng
một ý tưởng hiện đang được số đông chấp nhân là sự di cư hành tinh. Ý tưởng này cho rằng các hành tinh phải có
khả năng di trú từ quỹ đạo nguyên thuỷ của nó tới một quỹ đạo khác gần ngôi sao hơn, thông qua một số quá trình vật

lý có thể xảy ra, như va chạm quỹ đạo khi đĩa tiền hành tinh vẫn còn đầy khí hydro và heli.
Trong những năm gần đây, một lý thuyết khác giải thích sự hình thành hệ mặt trời là Lý thuyết bắt giữ. Lý thuyết này
đã được phát triển và có thể giải thích được các đặc điểm của hệ mặt trời mà Lý thuyết tinh vân mặt trời không thể
giải thích được. Lý thuyết này đã được đề cập dưới đây: