Ainda não se sabe, ao certo, como o sistema solar foi formado. Existem várias teorias, mas apenas uma é atualmente aceita. Trata-se da Teoria Nebular ou Hipótese Nebular.
O Sol começou a brilhar quando o núcleo atingiu 10 milhões de graus Celsius, temperatura suficiente para iniciar reações de fusão nuclear. A radiação acabou por gerar um vento solar muito forte, conhecido como "onda de choque", que espalhou o gás e poeira restantes das redondezas da estrela recém-nascida para os planetas que se acabaram de formar a partir de enormes colisões entre os protoplanetas.
Formação e evolução
Dá-se geralmente como precisa a formação do Sistema Solar há mais de 4,5 bilhões de anos a partir de uma nuvem de gás e poeira que formou uma estrela central e um disco circum-estelar em que, pela união das partículas menores, primeiro haviam se formado pouco a pouco, partículas maiores, posteriormente planetesimais, depois protoplanetas para chegar aos atuais planetas.
Investigação e exploração
Dada a perspectiva geocêntrica com a que é percebido no Sistema Solar pelos humanos, sua natureza e estrutura foram durante muito tempo desconhecidos. Os movimentos aparentes dos corpos do Sistema Solar, observados desde a Terra, eram considerados os movimentos reais destes corpos ao redor de uma Terra estacionária. Grande parte dos corpos do Sistema Solar não são observáveis sem a ajuda de instrumentos, como o telescópio. Com a invenção deste começa uma era de descobrimentos (Luas de Galileu; fases de Vênus), onde finalmente o sistema geocêntrico é abandonado, sendo substituído pela visão copérnica do sistema heliocêntrico.
Na atualidade, o Sistema Solar é estudado por telescópios terrestres, observatórios e missões espaciais capazes de chegar até alguns destes distantes mundos. Os corpos do Sistema Solar em que se têm pousado sondas espaciais terrestres são Vênus, a Lua, Marte, Júpiter e Titã (satélite de Saturno). Todos os corpos maiores hão sido visitados por missões espaciais, incluindo cometas, como o Halley, e excluindo Plutão.
Os planetas
Os principais elementos celestes que orbitam em torno do Sol são os oito planetas principais conhecidos atualmente cujas dimensões vão do gigante de gás Júpiter até ao pequeno e rochoso Mercúrio, que possui menos da metade do tamanho da Terra.
Até agosto de 2006, quando a União Astronómica Internacional alterou a definição oficial do termo planeta, Plutão era considerado o nono planeta do Sistema Solar. Hoje é considerado um planeta anão, ou um planetoide, por ser muito pequeno.
Próximos do Sol encontram-se os quatro planetas telúricos, que são compostos de rochas e silicatos, são eles Mercúrio, Vénus, Terra e Marte. Depois da órbita de Marte encontram-se quatro planetas gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno), que são uma espécie de planetas colossais que se podem dividir em dois subgrupos: Júpiter-Saturno e Urano-Neptuno.
Mercúrio é o mais próximo do Sol, a uma distância de apenas 57,9 milhões de quilômetros, enquanto Neptuno está a cerca de 4,5 bilhões de quilômetros.
Os planetas do sistema solar são os oito astros que tradicionalmente são conhecidos como tal: Mercúrio (☿), Vénus (♀), Terra (♁), Marte (♂), Júpiter (♃), Saturno (♄), Urano (♅) e Neptuno (♆). Todos os planetas receberam nomes de deuses e deusas da mitologia greco-romana.
Estrutura do Sistema Solar
As órbitas dos planetas do Sistema Solar se encontram ordenadas a distâncias do Sol crescentes de modo que a distância de cada planeta é aproximadamente o dobro do que o planeta imediatamente anterior. Esta relação vem expressada matematicamente através da Lei de Titius-Bode, uma fórmula que resume a posição dos semieixos maiores dos planetas em unidades astronômicas (UA). Em sua forma mais simples se escreve:
a= 0,4 + 0,3\times k\,\! onde k \,\! = 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, ainda que pode chegar a ser complicada.
Nesta formulação, a órbita de Mercúrio se corresponde com (k=0) e semieixo maior 0,4 UA, e a órbita de Marte (k=4) se encontra em 1,6 UA. Na realidade, as órbitas se encontram em 0,38 e 1,52 UA. Ceres, o maior asteroide, encontra na posição k=8. Esta lei não se ajusta a todos os planetas (por exemplo, Netuno, que está mais acerca do que prediz esta lei). No momento não há uma explicação da Lei de Titius-Bode e muitos científicos consideram que se trata tão só de uma coincidência.
A dimensão astronômica das distâncias no espaço
Para uma noção da dimensão astronômica das distâncias no espaço deve-se fazer cálculos e usar um modelo que permita uma percepção mais clara do que está em jogo. Por exemplo, um modelo reduzido em que o Sol estaria representado por uma bola de futebol (de 22 cm de diâmetro). A essa escala, a Terra ficaria a 23,6 metros de distância e seria uma esfera com apenas 2 mm de diâmetro (a Lua ficaria a uns 5 cm da Terra, e teria um diâmetro de uns 0,5 mm). Júpiter e Saturno seriam berlindes com cerca de 2 cm de diâmetro, respectivamente a 123 e a 226 metros do Sol. Plutão ficaria a 931 metros do Sol, com cerca de 0,36 mm de diâmetro. Quanto à estrela mais próxima, a Proxima Centauri, essa estaria a 6332 km do Sol, enquanto a estrela Sírio a 13 150 km.
Se o tempo de uma viagem da Terra à Lua, a cerca de 257 000 km/hora, fosse de uma hora e um quarto, levaria-se cerca de três semanas terrestres para se ir da Terra ao Sol, 3 meses se ir a Júpiter, sete meses para Saturno e cerca de dois anos e meio a chegar a Plutão e deixar o nosso sistema solar. A partir daí, a essa velocidade, levar-se-ia 17 600 anos até chegar à estrela mais próxima, e 35 000 anos até Sírio.
Os planetas anões
Planeta anão é um corpo celeste muito semelhante a um planeta, dado que orbita em volta do Sol e possui gravidade suficiente para assumir uma forma com equilíbrio hidrostático (aproximadamente esférico), porém não possui uma órbita desimpedida, orbitando com milhares de outros pequenos corpos celestes.
Ceres, que até meados do século XIX era considerado um planeta principal, orbita numa região do sistema solar conhecida como cinturão de asteroides. Por fim, nos confins do sistema solar, para além da órbita de Netuno, numa imensa região de corpos celestes gelados, encontram-se Plutão e o recentemente descoberto Éris. Até 2006, considerava-se, também, Plutão como um dos planetas principais. Hoje, Plutão, Ceres, Éris, Makemake e Haumea são considerados como "planetas anões".
As luas e os anéis
Satélites naturais ou luas são objetos de dimensões consideráveis que orbitam os planetas. Compreendem pequenos astros capturados da cintura de asteroides, como as luas de Marte e dos planetas gasosos, até astros capturados da cintura de Kuiper como o caso de Tritão no caso de Neptuno ou até mesmo astros formados a partir do próprio planeta através do impacto de um protoplaneta, como o caso da Lua da Terra.
Os planetas gasosos têm pequenas partículas de pó e gelo que os orbitam em enormes quantidades, são os chamados anéis planetários, os mais famosos são os anéis de Saturno.
Corpos menores
A classe de astros chamados "corpos menores do sistema solar" inclui vários objetos diferenciados como são os asteroides, os transneptunianos, os cometas e outros pequenos corpos.
Asteroides
Os asteroides são astros menores do que os planetas, normalmente em forma de batata, encontrando-se na maioria na órbita entre Marte e Júpiter e são compostos por partes significativas de minerais não-voláteis. A região em que orbitam é conhecida como Cintura de asteroides. Nela localiza-se também um planeta anão, Ceres, que tem algumas características próprias de asteroide, mas não é um asteroide. Estes são subdivididos em grupos e famílias de asteroides baseados em características orbitais específicas. Nota-se que existem luas de asteroides, que são asteroides que orbitam asteroides maiores, que, por vezes, são quase do mesmo tamanho do asteroide que orbitam.
Os asteroides troianos estão localizados nos pontos de Lagrange dos planetas, e orbitam o Sol na mesma órbita que um planeta, à frente e atrás deste.
As sementes das quais os planetas se originaram são chamadas de planetésimos: são corpos subplanetários que existiram durante os primeiros anos do sistema solar e que não existem no sistema solar recente. O nome é também usado por vezes para referir os asteroides e os cometas em geral ou para asteroides com menos de 10 km de diâmetro.
Centauros
Os centauros são astros gelados semelhantes a cometas que têm órbitas menos excêntricas e que permanecem na região entre Júpiter e Netuno, mas são muito maiores que os cometas. O primeiro a ser descoberto foi Quíron, que tem propriedades parecidas com as de um cometa e de um asteroide.
Transneptunianos
Os transneptunianos são corpos celestes gelados cuja distância média ao Sol encontra-se para além da órbita de Neptuno, com órbitas superiores a 200 anos e são semelhantes aos centauros.
Pensa-se que os cometas de curto período sejam originários desta região. Os planetas anões Plutão e Éris encontram-se, também, nesta região.
O primeiro transnetuniano foi descoberto em 1992. No entanto, Plutão, que já era conhecido há quase um século, orbita nesta região do sistema solar.
Cometas
A maioria dos cometas tem três partes: 1. um núcleo sólido ou centro; 2. uma cabeleira, ou cabeça redonda que envolve o núcleo e consiste em partículas de poeira misturadas com água, metano e amoníaco congelados; e 3. uma longa cauda de poeira e gases que escapam da cabeleira.
Os cometas são compostos largamente por gelos voláteis e com órbitas bastante excêntricas, geralmente com um periélio dentro das órbitas dos planetas interior e com afélio para além de Plutão. Cometas com pequenos períodos também existem; contudo, os cometas mais velhos que perderam todo o seu material volátil são categorizados como asteroides. Alguns cometas com órbitas hiperbólicas podem ter sido originados de fora do sistema solar.
De momento, os astros da nuvem de Oort são hipotéticos e encontram-se em órbitas entre os 50 000 e os 100 000 UA, e pensa-se que esta região é a origem dos cometas de longo período.
O novo planetoide Sedna com uma órbita bastante elíptica que se estende por cerca de 76 a 928 UA, não entra como é óbvio nesta categoria, mas os seus descobridores argumentam que deveria ser considerado parte da nuvem de Oort.
Meteoroides
Os meteoroides são astros com dimensão entre 50 metros até partículas tão pequenas como pó. Astros maiores que 50 metros são conhecidos como asteroides. Controversa continua a dimensão máxima de um asteroide e mínima de um planeta. Um meteoroide que atravesse a atmosfera da Terra passa a se denominar meteoro; caso chegue ao solo, chama-se meteorito.
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