מערכת השמש

מערכת השמש היא מערכת כוכבי לכת, שבה מקיפים שמונה כוכבי לכת וגופים נוספים רבים את השמש בהתאם לכוחות הכבידה הרלוונטיים. הגופים הגדולים העיקריים שסובבים את השמש הם שמונת כוכבי הלכת, ואליהם מצטרפים כוכבי לכת ננסיים ומספר גדול של גופים קטנים כמו אסטרואידים, שביטים ומטאורואידים. לחלק מהגופים שסובבים את השמש, ובמיוחד לגדולים שבהם, יש ירחים משל עצמם, אשר מתלווים אליהם לאורך ההקפה.

מערכת השמש שנוצרה בששת ימי בראשית, נמצאת בבועה המקומית על זרוע אוריון, אחת משש הזרועות של גלקסיית שביל החלב. גלקסיית שביל החלב מכילה בין 200 ל־400 מיליארד כוכבים, והיא ממוקמת, יחד עם כ־35 גלקסיות נוספות, בתוך צביר גלקסיות המכונה בשם הקבוצה המקומית. הקבוצה המקומית היא רק אחת מצבירים רבים המרכיבים את צביר־על הבתולה, אחד מצבירי־על רבים ביקום. מעריכים שביקום כולו יש מאות מיליארדי גלקסיות, ולמעלה מ־‎10²²‎ כוכבים.

המרכיב הדומיננטי של מערכת השמש הוא השמש עצמה, שתופסת 99.86% מהמסה הידועה של המערכת כולה. במרחק הקצר ביותר לשמש נמצאים ארבעת "כוכבי הלכת הפנימיים", הקרויים גם "כוכבי הלכת הארציים": כוכב חמה, נוגה, כדור הארץ ומאדים. אחריהם נמצאת חגורת האסטרואידים המורכבת ממאות אלפי אסטרואידים, וביניהם כוכב לכת ננסי אחד - קרס. אחריהם ממוקמים ארבעת "כוכבי הלכת החיצוניים", המכונים "ענקי הגזים": צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון. ב"מערכת השמש החיצונית", מעבר לנפטון, נמצאים גופים המכונים "גופים טרנס־נפטוניים" שבנויים מסלעים וקרח. ניתן לחלק את מערכת השמש החיצונית לשלושה תחומים: חגורת קויפר, הדיסק המפוזר ועננת אורט. עד כה התגלו באזור זה למעלה מאלף עצמים, ובהם ארבעה גופים שמוגדרים ככוכבי לכת ננסיים: פלוטו, האומיה, מאקה־מאקה ואריס.

מערך

מסלולם של כוכבי הלכת במערכת השמש נמצא בקירוב על מישור אחד - "מישור המילקה" המוגדר בתור המישור שעליו נמצא מסלול כדור הארץ סביב השמש. לעומת זאת, מסלולם של שביטים וגופים בחגורת קויפר נמצא לעיתים בזווית משמעותית יחסית למישור זה. כל כוכבי הלכת, כוכבי הלכת הננסיים ומרבית הגופים הקטנים במערכת השמש סובבים את השמש באותו כיוון - נגד כיוון השעון אם מתבוננים מנקודה מעל הקוטב הצפוני של השמש.

בהתאם לחוק הראשון של קפלר, מסלולם של הגופים סביב השמש הוא אליפטי, כאשר השמש נמצאת באחד המוקדים של האליפסה, ולכן המרחק מהשמש משתנה במהלך ההקפה. המרחק הקטן ביותר בין כוכב לכת לשמש קרוי "פריהליון", והמרחק הגדול ביותר קרוי "אפהליון". לכוכבי הלכת מסלולים בעלי אקסצנטריות נמוכה, כלומר הם כמעט מעגליים. לעומת זאת, שביטים וחלק מהגופים הטרנס־נפטוניים נמצאים במסלולים אליפטיים בעלי אקסצנטריות גבוהה. החוק השני של קפלר והחוק השלישי שלו קובעים את הקשר בין המרחק מהשמש ומהירות התנועה של העצם סביבה. לדוגמה, כוכב חמה, הקרוב ביותר לשמש, נע במהירות הגבוהה ביותר מבין כוכבי הלכת (47.4 ק"מ לשנייה בממוצע) בעוד נפטון, כוכב הלכת הרחוק ביותר מהשמש, נע לאט מכל יתר כוכבי הלכת (5.4 ק"מ לשנייה בממוצע).

חוקי קפלר נובעים מכוח הכבידה הפועל בין השמש ובין העצמים הנוספים במערכת השמש, אולם העצמים השונים במערכת השמש מפעילים כוח כבידה גם זה על זה. על כן, תנועתם המדויקת של גופים אלו סביב השמש ותנועת הירחים סביבם דורשת הסבר מדויק ומורכב יותר משימוש בחוקי קפלר, ותו לא. בפועל מתקיימת תהודה מסלולית בין גופים שונים במערכת השמש. זו יכולה להיות תהודת מסלול־מסלול, כמו למשל התהודה בין איו, אירופה וגנימד, שלושה מירחיו של צדק, או התהודה בין מסלולו של נפטון למסלולו של פלוטו ולמסלולם של גופים נוספים בחגורת קויפר. התהודה יכולה להתבטא גם כתהודת סיבוב־מסלול, כמו התהודה בין פלוטו לכארון, בין כדור הארץ לירח, או בין סיבובו של כוכב חמה סביב צירו לסיבובו סביב השמש.

אסטרונומים מודדים מרחקים במערכת השמש ביחידות אסטרונומיות (AU). יחידה אסטרונומית אחת שווה למרחק הממוצע בין כדור הארץ לשמש, וגודלה 149,597,870 ק"מ. כך למשל, פלוטו נמצא במרחק של 49.3 יחידות אסטרונומיות מהשמש באפהליון ו־29.7 יחידות אסטרונומיות בפריהליון, ואילו צדק נמצא במרחק של 4.95 עד 5.46 יחידות אסטרונומיות במהלך ההקפה.

סיווג הגופים במערכת השמש

השמש, כוכבי הלכת וכוכבי הלכת הננסיים. הגדלים הם בקנה מידה, אך המרחקים לא

מערכת השמש מורכבת מגופים רבים, ומדי שנה מתגלים בה גופים חדשים. עד שנת 2006 היה מקובל לסווג תשעה מהגופים הגדולים שסובבים את השמש בתור כוכבי לכת. באוגוסט של אותה שנה החליט האיגוד האסטרונומי הבינלאומי לשנות את ההגדרה של כוכב לכת ולהוסיף סוג נפרד של גופים הקרוי כוכבי לכת ננסיים. שאר הגופים במערכת השמש קרויים גופים קטנים במערכת השמש. לכל כוכבי הלכת במערכת השמש, מלבד כוכב חמה ונוגה, יש ירחים משלהם אשר סובבים סביבם. נכון לספטמבר 2008, 335 גופים מסווגים כירחים, מתוכם 167 ירחים הסובבים את שמונת כוכבי הלכת, 6 ירחים הסובבים כוכבי לכת ננסיים, והשאר סובבים אסטרואידים וגופים אחרים במערכת השמש.

כוכבי לכת

כוכב לכת מוגדר כגוף העומד בשלושה תנאים:^[1]

נמצא במסלול סביב שמש, והוא עצמו לא מוגדר כשמש;
בעל מסה גדולה דיה על מנת שכוח הכבידה שלו ייצור צורה הקרובה לצורה כדורית;
הוא דומיננטי במסלולו, כלומר מפנה את מסלולו מעצמים אחרים.

בהתאם להגדרה החדשה, שמונת הגופים הגדולים במערכת השמש מסווגים ככוכבי לכת. הנתונים שלהם רשומים בטבלה הבאה:^[2]

	כוכב חמה	נוגה	כדור הארץ	מאדים	צדק	שבתאי	אורנוס	נפטון
סמל
מסה (10²⁴ ק"ג)	0.330	4.87	5.97	0.642	1899	568	86.8	102
מסה יחסית לכדור הארץ	0.055	0.816	1	0.107	318	95.1	14.5	17.1
קוטר (ק"מ)	4,878	12,104	12,756	6,794	142,984	120,536	51,118	49,528
קוטר ביחס לכדור הארץ	0.382	0.949	1	0.533	11.2	9.45	4.01	3.88
צפיפות (גרם לסמ"ק)	5.427	5.243	5.515	3.933	1.326	0.687	1.270	1.638
מהירות מילוט (ק"מ/שנייה)	4.3	10.4	11.2	5.0	59.5	35.5	21.3	23.5
משך הסיבוב סביב הציר (שעות)	1,407.6	5,832.5-	23.93	24.6	9.9	10.7	17.2-	16.1
אורך היממה (שעות)	4,222.6	2,802.0	24.0	24.7	9.9	10.7	17.2	16.1
מרחק מהשמש (10⁶ ק"מ)	57.9	108.2	149.6	227.9	778.6	1,433.5	2,872.5	4,495.1
מרחק מהשמש (AU)	0.39	0.72	1.00	1.52	5.20	9.58	19.20	30.05
משך הסיבוב סביב השמש (ימים)	87.9691	224.7	365.25636	687.0	4,331	10,747	30,589	59,800
מהירות מסלולית (ק"מ/שנייה)	47.9	35.0	29.8	24.1	13.1	9.7	6.8	5.4
נטיית מסלול יחסית למישור המילקה (°)	7.0	3.4	0.0	1.9	1.3	2.5	0.8	1.8
אקסצנטריות	0.205	0.007	0.017	0.094	0.049	0.057	0.046	0.011
נטיית ציר הסיבוב (°)	0.01	177.4	23.439281	25.2	3.1	26.7	97.8	28.3
טמפרטורה ממוצעת (מעלות צלזיוס)	167	464	15	65-	110-	140-	195-	200-
לחץ אוויר על פני השטח (בר)	0	92	1.014	0.01	?	?	?	?

ארבעת כוכבי הלכת צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון מכונים ענקי הגז. הם שונים משאר כוכבי הלכת בגודלם ובהרכבם. מסתם מהווה 0.133% מכלל מסת מערכת השמש, כך שביחד עם מסת השמש עצמה הם מהווים מעל ל־99.99% ממסת מערכת השמש.

כוכבי לכת ננסיים

כוכב לכת ננסי מוגדר כגוף העומד בשני הקריטריונים הראשונים של כוכב לכת, אבל אינו צריך לעמוד בקריטריון השלישי. בנוסף, אסור לכוכב לכת ננסי להיות ירח של עצם אחר. המניע הבלתי רשמי להוציא את פלוטו מרשימת כוכבי הלכת ופתיחת הקטגוריה החדשה היה גילוים של גופים בעלי גודל דומה לזה של פלוטו במערכת השמש החיצונית. כך למשל, בשנת 2003 התגלה העצם אריס שהיה גדול מפלוטו.

אסטרונומים רבים טענו כי יש להגדיל את מספר כוכבי הלכת ל־10, לעומתם טענו אחרים כי יש לשלול מפלוטו את מעמדו ולהותיר את מערכת השמש עם שמונה כוכבי לכת בלבד. הדבר עורר ויכוח על הגדרתו המדויקת של כוכב לכת שתוצאתו הייתה שלילת הסטטוס כוכב־לכת מפלוטו יחד עם פתיחת קטגוריה חדשה של כוכבי לכת ננסיים.

עם כניסת ההחלטה לתוקף, שני הגופים הטרנס־נפטוניים פלוטו ואריס, יחד עם האסטרואיד קרס, הם הגופים הראשונים שהוגדרו ככוכבי לכת ננסיים. בשנת 2008 גם הגופים הטרנס־נפטוניים מאקה־מאקה והאומיה קיבלו מעמד זהה. גופים נוספים עשויים להתווסף לרשימה בעתיד עם גילוי עצמים חדשים או סיווג מחודש של גופים מוכרים.

גופים קטנים במערכת השמש

גופים קטנים במערכת השמש הם גופים אשר אינם מתאימים להגדרת כוכב לכת, להגדרת כוכב לכת ננסי, ובנוסף הם אינם ירחים של עצם אחר במערכת השמש. כל אותם הגופים הקטנים הנותרים מסווגים על פי מיקומם במערכת השמש, והם מחולקים לשלוש קבוצות עיקריות:

כוכבי לכת מינורים - גופים שאינם כוכבי לכת, אינם כוכבי לכת ננסיים, אינם שביטים ואינם מטאורואידים.
- אסטרואידים - גופים קטנים במערכת השמש הפנימית, בעיקר בחגורת האסטרואידים שבין מאדים לצדק. בין האסטרואידים יש גם כאלו שחגים במסלול פנימי יותר, קרוב לכדור הארץ, למשל אפופיס.
- קנטאורים - גופים קטנים במערכת השמש התיכונה, בין צדק לנפטון.
- גופים טרנס־נפטוניים בחגורת קויפר ובדיסק המפוזר - כל הגופים מעבר לכוכב הלכת נפטון שנמצאים בחגורת קויפר ובדיסק המפוזר.
מטאורואידים - גופים הקטנים מאסטרואידים וגדולים מחומר בין־כוכבי.
שביטים - גופים קטנים שלפחות בחלק ממסלולם יש להם קומה (מעטפת עשויה מקרח ואבק) או "זנב". המסלול שלהם אליפטי בעל אקסצנטריות גבוהה, פרבולי או היפרבולי.

מבין הגופים הקטנים במערכת השמש ניתן להזכיר את האסטרואידים פאלאס, יונו ווסטה, את הקנטאור כיירון ואת הגופים הטרנס־נפטוניים סדנה, אורקוס, קווה־וואר וורונה הנמצאים בחגורת קויפר ובדיסק המפוזר. כל אלה כוכבי לכת מינוריים.

היווצרות

מערכת השמש נבראה בששת ימי בראשית.

מרכיבים עיקריים במערכת השמש

השמש

השמש () היא כוכב האם של מערכת השמש. רוב רובה של המסה במערכת השמש מרוכזת בשמש עצמה. השמש מסווגת בתור כוכב הסדרה הראשית מסוג G (ראו דיאגרמת הרצשפרונג־ראסל) בעלת סיווג ספקטרלי G2V. השמש נמצאת בערך במחצית חייה והיא מייצרת אנרגיה על ידי היתוך גרעיני של מימן.

כתוצאה מפעילות היתוך גרעיני פולטת השמש באופן קבוע זרם של חלקיקים טעונים (פלזמה) הידועה כרוח השמש במהירויות של בין 300 ל־600 קילומטרים בשנייה. הדבר יוצר מעין אטמוספירה הנקראת הליוספירה אשר מגיעה למרחק של עד 100 יחידות אסטרונומיות מהשמש. סביבה זו נקראת בשם התווך הבין־כוכבי. הסיבוביות של השמש משפיעה במקביל עם השדה המגנטי שלה על התווך הבין כוכבי ויוצרת את השדה המגנטי הבין כוכבי. שני הכוחות המנוגדים של הרוח הסולרית שדוחפת חומר החוצה וכוחות הכבידה המגנטיים של השמש שמושכים את החומר פנימה יוצרים מערכת כוכבי לכת יציבה.

השמש עשירה בחומר, הדבר המרמז על כך שהיא עצם גלקטי יחסית חדש שנולד בשלבים המאוחרים של אבולוציית היקום לפי תיאוריית המפץ הגדול. הואיל וכך, היא מכילה חומרים כבדים מהליום ומימן (משמע "מתכות" בניב האסטרונומי) בכמות רבה יותר, יחסית לכוכבים ותיקים יותר הנמצאים למשל בצבירים כדוריים. מאחר שההליום והמימן נוצרו בתהליך פיצוצם של הכוכבים העתיקים, הדור ההוא של הכוכבים היה צריך למות כדי שהיקום יעשיר את עצמו בחומרים כבדים. זו הסיבה מדוע כוכבים עתיקים מכילים מעט מתכות בעוד הכוכבים החדשים יותר מכילים הרבה יותר חומרים כבדים. בזמן היווצרות מערכת השמש, קיומם של החומרים הכבדים היה מרכיב מפתח בהתפתחות מערכת כוכבי הלכת מאחר שהכוכבים צמחו בעזרת החומרים האלה.

מערכת השמש הפנימית

מערכת השמש הפנימית מכילה ארבעה כוכבי לכת המסווגים בקבוצת כוכבי הלכת הארציים והם ארבעת כוכבי הלכת הראשונים במערכת השמש שנמצאים קרוב לשמש - כוכב חמה, נוגה, כדור הארץ ומאדים. הם מאופיינים בדחיסותם, הרכבם הסלעי, ובניגוד לענקי הגז יש להם בוודאות קרקע מוצקה. כוכבי הלכת הארציים מתאפיינים בהיעדר מערכת טבעות פלנטריות ומספר מועט של ירחים (או ללא ירחים כלל).

כוכבי הלכת הארציים מורכבים בעיקר ממינרלים בעלי נקודת רתיחה גבוהה אשר יוצרים את קרום כוכבי הלכת, חומרים חצי־נוזליים אשר יוצרים את מעטפת כוכבי הלכת, ומתכת כמו ברזל אשר יוצרים את ליבת כוכבי הלכת.

ארבעת כוכבי הלכת בעלי מכתשים שנוצרו מפגיעת מטאורים, ולכולם פרט לאחד יש מאפיינים של תנועת לוחות טקטוניים ופעילות הרי געש. מכנה משותף נוסף הוא האטמוספירה שלהם - לכולם יש "אטמוספירה משנית" שנוצרה לאחר שהשמש הוצתה ושרפה את "האטמוספירה הראשונית".

כוכב לכת חמה

כוכב חמה () הוא כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש. הוא נמצא במרחק ממוצע של 0.38709893 יחידות אסטרונומיות ממנה, והוא הכוכב הכי פחות מאסיבי במערכת השמש - מסתו היא רק 5.5% ממסת כדור הארץ וקוטרו 4,878± ק"מ לעומת 12,756 ק"מ של כדור־הארץ. הוא חסר ירחים. שמו בלועזית הוא מרקורי, על שמו של האליל הרומי מרקוריוס, אליל המסחר והרווח ופטרונם של הסוחרים והמטיילים.

לכוכב חמה יש ליבת ברזל והוא מורכב מכ־30% סיליקט וכ־70% ברזל. ליבת המתכת תופסת 42% מנפח כוכב הלכת (בהשוואה לליבת כדור הארץ התופסת רק 17%). את הליבה מקיפה מעטפת של 600 ק"מ. כוח המשיכה על פניו קטן פי 2.5 מאשר על פני כדור־הארץ. לכוכב חמה יש אטמוספירה דקה מאוד ובין שני צדדיו יש הבדלי טמפרטורה גבוהים, זאת מפאת קרבתו לשמש וסיבובו האטי סביב צירו (יממה כוכבית = 58.6462 ימי ארץ). יממתו השמשית היא 176 ימי ארץ, והקפת השמש אורכת 87.9691 ימי ארץ.

נוגה

נוגה () הוא כוכב הלכת השני מהשמש ונמצא במרחק ממוצע של 0.7 יחידות אסטרונומיות ממנה. נוגה הוא כוכב הלכת הקרוב ביותר לכדור הארץ ולשניהם דמיון בממדיהם, במסה שלהם ובצפיפותם. קוטרו של כוכב הלכת נוגה הוא 12,100 ק"מ, לעומת קוטרו של כדור־הארץ שהוא 12,800 ק"מ, ומסתו כ־81.5% ממסת כדור הארץ. בדומה לכוכב חמה, גם לנוגה אין ירחים. שמו בלועזית הוא ונוס, על שמה של האלילה הרומית ונוס שהייתה אלילת היופי והאהבה, שם המרמז על יופיו וזוהרו של כוכב הלכת.

לנוגה ליבה של מתכת המכילה ניקל וברזל. הרדיוס של ליבה זו הוא כ־3,000 ק"מ. ליבה זו מוקפת במעטפת סלעית ובקרום סלעי. קרוב ל־90% מפני השטח של נוגה נראים כמכילים לבה בזלתית ממוצקת חדשה יחסית ומעט מאוד מכתשים שנוצרו על ידי מטאורים. רוב מראות הנוף בנוגה הם תוצאה של התפרצויות געשיות וזרימה של לבה. פני השטח בנוגה מלאים במכתשים, בקעות, מישורים קטנים והרי געש נישאים.

האטמוספירה של נוגה צפופה מאוד, היא למעשה מסך כבד של עננים העוטף את פני השטח ויוצר אטמוספירה של כבשן לוהט שמורכב בעיקר מפחמן דו־חמצני וכמויות קטנות של חנקן. הלחץ בפני השטח הוא פי 90 מבכדור הארץ. הכמות העצומה של CO₂ באטמוספירה גורמת לאפקט חממה חזק שמעלה את טמפרטורת פני השטח בלמעלה מ־400°C וגורם לטמפרטורת פני השטח להגיע לטמפרטורת גבוהות של 500°C במקומות נמוכים סמוך לקו המשווה. כך פני השטח של נוגה לוהטים אף יותר משל כוכב חמה, אף שנוגה רחוק כמעט פי שניים מהשמש ומקבל רק 25% מהקרינה הסולרית.

כדור הארץ

כדור הארץ () הוא כוכב הלכת השלישי מהשמש ונמצא במרחק יחידה אסטרונומית אחת ממנה. כדור־הארץ הוא הכוכב הגדול ביותר מבין ארבעת כוכבי הלכת הפנימיים (קוטרו 12,756 ק"מ), הוא היחיד המראה פעילות געשית ודאית, היחיד שעדיין מקיים מערכת פועלת של לוחות טקטוניים, וחשוב מכל - הוא כוכב־הלכת הוודאי היחיד בכל מערכת השמש המקיים חיים.

אטמוספירת כדור הארץ צפופה באופן יחסי ומורכבת מכ־78% חנקן, 21% חמצן, 1% ארגון וכמויות קטנות של גזים אחרים ובראשם פחמן דו־חמצני. ההידרוספירה הנוזלית שלו ייחודית מבין כוכבי הלכת הארציים והיא מאפשרת תהליך של מחזור המים בתהליך מחזור הידרולוגי. האטמוספירה של כוכב הלכת גם כן שונה משאר כוכבי הלכת הארציים היות שהיא היחידה ששונתה על ידי החיים בו. בגובה של כ־20 ק"מ שוכנת לה שכבת האוזון של כדור הארץ המגנה עליו מפני הקרינה העל־סגולה המגיעה מהשמש.

לכדור הארץ אין מערכת טבעות פלנטריות אך יש לו לווין טבעי גדול - הירח הנמצא במרחק ממוצע של כ־384,405± ק"מ ממנו. לעיתים מקטלגים את הירח ככוכב לכת ארצי הנמצא במסלול משותף עם הארץ סביב השמש ^{^[^{דרוש מקור]}}, אך בניגוד לכוכבי הלכת הארציים האחרים חסרה לו ליבת ברזל ואטמוספירה בסיסית שתגן עליו.

מאדים

מאדים () הוא כוכב הלכת הרביעי מהשמש ונמצא במרחק ממוצע של 1.5 יחידות אסטרונומיות ממנה. מבין ארבעת הכוכבים הארציים, מאדים הוא השלישי בגודלו, מסתו כעשירית (10.7%) ממסת כדור הארץ וקוטרו 6,721 ק"מ לעומת 12,756 ק"מ של כדור־הארץ.

אטמוספירת מאדים דקה מאוד ומורכבת מ־95% פחמן דו־חמצני, 3% חנקן, 1.6% ארגון ומעט חמצן ומים. במאדים אין משקעים כבכדור־הארץ ולכן סופות החול המשתוללות על פניו עתירות אבק - דבר המקנה לו את צבעו האדום. פני שטחו מורכבים בעיקר מבזלת, הנוצרת מהתקררות מהירה של לבה, ולכן חוקרים משערים כי בעברו הלא רחוק כוכב הלכת היה פעיל מבחינה גאולוגית.

שמו של הכוכב בלועזית הוא מרס, על שמו של האליל הרומי מרס שהיה אליל המלחמה, שניתן לו בשל מראהו האדום בשמי הלילה, היות שהצבע האדום מתקשר לדם ולמלחמה. צבעו הקנה לו גם את הכינוי "כוכב הלכת האדום".

למאדים שני ירחים קטנים, פובוס ודימוס, בגלל צורתם המשונה משערים שהם אסטרואידים שמקורם בחגורת האסטרואידים - ונלכדו על ידי כוח המשיכה של כוכב הלכת.

חגורת האסטרואידים

אסטרואידים מוגדרים כ"גופים קטנים במערכת השמש" אשר מורכבים ברובם מסלעים וחומרים לא נדיפים אחרים. אסטרואידים בעלי קוטר הקטן מ־50 מטר מכונים מטאורואידים.

חגורת האסטרואידים נמצאת במסלול בין מאדים לבין צדק במרחק של 2.3 עד 3.3 יחידות אסטרונומיות מהשמש, והיא מפרידה בין כוכבי הלכת הפנימיים לבין כוכבי הלכת החיצוניים. האמונה הרווחת היא כי החגורה מורכבת משאריות של כוכב ארצי אשר קרס בגלל ההשפעות הכבידתיות המנוגדות של השמש ושל צדק. מנגד, יש תאוריה נוספת שאומרת כי האסטרואידים הם שאריות של הענן ההתחלתי של מערכת השמש אשר לא התמזגו לכדי גוף אחד בגלל השפעת כוח הכבידה של צדק.

גודלן של שאריות אלו משתנה ונע בין גודל של אבק כוכבי ואבנים קטנות ומגיע עד למאות קילומטרים. מספרם המדויק של האסטוראידים בחגורה אינו ידוע אך משערים שהוא עומד על כ־50,000. בגלל הגודל העצום של החגורה המרחק בין האסטרואידים השונים גדול מאוד וחגורת האסטראודים מדוללת מאוד. יתרה מזאת, מספרם הרב לא מעיד על מסה גבוהה - מסת כדור הארץ גדולה פי אלף מהמסה של כל האסטרואידים יחדיו.

אף על פי שהאסטרואידים מוגדרים כגופים קטנים במערכת השמש, הגדולים שבהם כמו וסטה והיגאה עשויים לעלות בדרגה לכוכב לכת ננסי אם יוכח כי הם כדוריים. כיום קרס הוא כוכב הלכת הננסי היחיד בחגורת האסטרואידים. בניגוד לגופים קרובי ארץ, הגופים בחגורת האסטרואידים אינם מסכנים את כדור הארץ.

קרס

קרס ( ) הוא האסטרואיד הגדול ביותר בחגורת האסטרואידים הנמצא במרחק ממוצע של 2.77 יחידות אסטרונומיות מהשמש וקרוי על שמה של האלה הרומית קרס. הגודל העצום של האסטרואיד מהווה 40% מהמסה הכוללת של כל האסטרואידים באזור זה של מערכת השמש. קוטרו עומד על 975 ק"מ, בהשוואה ל־12,756 ק"מ של כדור־הארץ.

האסטרואיד נתגלה ב־1 בינואר 1801 על ידי האסטרונום האיטלקי ג'וזפה פיאצי כאשר הלה חיפש כוכב לכת אחר, אך בגלל טעות בקואורדינטות הוא זיהה גוף דמוי כוכב לכת אך קטן בהרבה. תחילה חשבו שהוא "כוכב הלכת החסר" שבין מאדים לצדק, ובשנת 1807 הוא נרשם ככוכב לכת (יחד עם פאלאס, יונו ווסטה) והופיע בתואר זה בספרות המקצועית במשך חצי מאה - עד שהבינו החוקרים כי האזור כולו מכיל אלפי גופים קטנים ובשנת 1852 הם סווגו מחדש כ"אסטרואידים".

ייחודו של קרס הוא, שמאז שנת 2006 כבר אינו מסווג כגוף קטן במערכת השמש אלא בדרגה אחת מעל - כוכב לכת ננסי, זאת משום שמסתו גדולה מספיק כך שכבידתו הפכה את צורתו לכדורית. בגלל יחודו של הגוף ומבנהו הכדורי שסיקרן מדענים במשך עשורים, שיגרה נאס"א בשנת 2007 את הגשושית שחר (Dawn) שנכנסה למסלול סביבו ב־2015 והחלה לחקור את סביבתו.

מערכת השמש התיכונה

מערכת השמש התיכונה מכילה את ארבעת כוכבי הלכת הנותרים של מערכת השמש והם הנמצאים מעבר לחגורת האסטרואידים. אותם כוכבי הלכת מסווגים כענקי גזים. ענקי הגזים כל כך גדולים עד שהם מרכיבים כ־99% מהמסה שנמצאת במסלול סביב השמש.

שני הענקים הראשיים - צדק ושבתאי - גדולים במיוחד. המסה של צדק גדולה פי 318 מהמסה של כדור הארץ והמסה של שבתאי גדולה פי 95 מהמסה של כדור הארץ. הם מורכבים בעיקר ממימן ומהליום.

אורנוס ונפטון קטנים יותר: המסה של אורנוס גדולה פי 14 ממסת כדור הארץ והמסה של נפטון גדולה פי 17 ממסת כדור הארץ. האטמוספירות שלהם מכילות כמות קטנה של מימן והליום ואחוז גבוה של "קרח" המורכב ממים, אמוניה ומתאן. על כן, יש המכנים אותם ענקי קרח.

סביב ארבעת כוכבי הלכת הללו יש מערכות של טבעות פלנטריות המורכבות משברי סלעים ומקרח, ואולם רק בטבעות של שבתאי ניתן להבחין בקלות יחסית מכדור הארץ (עד לשנות ה־70 של המאה ה־20 לא ידעו על קיומן של טבעות פלנטריות סביב כוכבי הלכת האחרים). כמו כן ארבעתם מאופיינים בכמות גדולה יחסית של ירחים - לגדולים שבהם עשרות רבות של ירחים.

צדק

צדק () הוא כוכב הלכת החמישי מהשמש והוא ענק הגזים הראשי. צדק נמצא במרחק ממוצע של 5.2 יחידות אסטרונומיות מהשמש, והוא כוכב הלכת המאסיבי ביותר במערכת השמש - מסתו גדולה פי 318 מהמסה של כדור הארץ ופי 2.5 מהמסה הכוללת של שאר כוכבי הלכת. קוטרו של צדק הוא 142,990 ק"מ לעומת 12,800 ק"מ בלבד של כדור־הארץ. הגודל והמסה שלו זיכו אותו בכינוי "שואב אבק קוסמי" בגלל כוח המשיכה הרב שלו. שמו בלועזית הוא יופיטר, על שמו של האל הרומי יופיטר שהיה ראש האלים והוא היה ממונה על החוק, הצדק, שמירת הסדר הציבורי וכן על השמים, האור והרעם. מקבילו במיתולוגיה היוונית הוא האל זאוס.

לצדק מספר טבעות פלנטריות המחוברות על ידי חלקיקי אבק כאשר הטבעת החיצונית רחוקה ודלילה מאוד ומקיפה את צדק במהופך. לצדק יש עשרות ירחים, עד עתה זוהו בוודאות 63 ירחים, חלקם אסטרואידים שנלכדו בכוח המשיכה הרב שלו. ארבעת הירחים העיקריים והגדולים ביותר שלו - איו, אירופה, גנימד וקליסטו - מכונים הירחים הגליליאניים. קוטרו של גנימד גדול מקוטרו של כוכב הלכת הארצי הקרוב ביותר לשמש, כוכב חמה, 5,262 ק"מ לעומת 5,140 ק"מ.

שבתאי

שבתאי () הוא כוכב הלכת השישי מהשמש והוא ענק הגזים השני (אחרי צדק). שבתאי נמצא במרחק ממוצע של 9.5 יחידות אסטרונומיות מהשמש, והוא כוכב הלכת המאסיבי השני במערכת השמש כולה, אחרי צדק; מסתו גדולה פי 95 מהמסה של כדור הארץ. קוטרו של שבתאי 120,500 ק"מ לעומת 142,990 ק"מ של צדק ו־12,800 ק"מ בלבד של כדור הארץ. שמו בלועזית הוא סטורן, על שמו של האל הרומי סטורן שהיה אל הזמן, המקביל של קרונוס במיתולוגיה היוונית.

שבתאי בעל ליבה מברזל וסלע, מסביבה מצוי אזור של מימן מתכתי המשתרע עד למחצית הרדיוס של שבתאי, ומעבר לו מתחילה האטמוספירה שמורכבת מ־93% מימן ו־5% הליום. שבתאי מפורסם בזכות מערכת הטבעות הפלנטריות שמקיפה אותה. הטבעות, בעובי ק"מ, מורכבות מגושי קרח והן נטויות בזווית של 6.73 מעלות ביחסית למישור ההקפה סביב השמש.

לשבתאי כמה עשרות ירחים, מתוכם זוהו בוודאות 60. הירח הגדול ביותר טיטאן והירח השישי בגודלו אנסלדוס מראים סימנים של פעילות גאולוגית אף שהם מורכבים בעיקר מקרח. כמו כן, לטיטאן אטמוספירה סמיכה המכילה בעיקר מתאן וחנקן והוא הירח היחיד במערכת השמש בעל אטמוספירה משמעותית משלו. בדומה לגנימד, הירח של צדק, גם קוטרו של טיטאן גדול מקוטרו של כוכב הלכת הארצי הקרוב ביותר לשמש, כוכב חמה, 5,150 ק"מ לעומת 5,140 ק"מ.

אורנוס

אורנוס () הוא כוכב הלכת השביעי מהשמש והוא אחד משני ענקי הקרח (יחד עם נפטון). אורנוס נמצא במרחק ממוצע של 19.6 יחידות אסטרונומיות מהשמש. מסתו גדולה פי 14 מהמסה של כדור הארץ וקוטרו עומד על 51,118 ק"מ לעומת 12,800 ק"מ בלבד של כדור־הארץ. שמו של כוכב הלכת קרוי על שמו של השליט הראשון של היקום על פי המיתולוגיה היוונית - אורנוס - שהיה סמל היצירה והבריאה. שמו בעברית אורון על שם האור החיוור הנראה ממנו (שם זה הוא חדש).

אורנוס הוא ענק גזים המורכב גם מסוגים שונים של קרח ולכן הוא עולם קפוא עם טמפרטורה של 218°C-. יש לו ליבה מותכת של ברזל וסיליקטים המוקפת בשכבה עבה של "קרח" מתאן ואמוניה. מעבר לשכבות המוצקות משתרעת האטמוספירה העבה המורכבת מ־83% מימן, 15% הליום ו־2% מתאן. צבעו הכחלחל נובע מהספיגה של הצבע האדום על ידי המתאן באטמוספירה. בדומה לנוגה, הוא סובב סביב צירו בכיוון ההפוך לכיוון בו סובבים יתר כוכבי הלכת סביב צירם. והוא נטוי על צירו בזווית של 97.86 מעלות יחסית למישור הקפתו את השמש.

לאורנוס, כמו לשאר כוכבי הלכת במערכת השמש התיכונה, יש מערכת טבעות פלנטריות המורכבת מ־11 טבעות שונות ובגלל הנטייה המוזרה שלו הטבעות סובבות אותו מלמעלה למטה. את כוכב הלכת סובבים גם מספר ירחים ועד היום זוהו בוודאות 27 ירחים, הגדולים והמפורסמים שבהם הם טיטניה ואוברון.

נפטון

נפטון () הוא כוכב הלכת השמיני מהשמש והוא ענק הקרח השני (אחרי אורנוס). נפטון נמצא במרחק ממוצע של 30 יחידות אסטרונומיות מהשמש. מסתו גדולה פי 17 מהמסה של כדור הארץ, קוטרו עומד על 49,538 ק"מ לעומת 12,800 ק"מ בלבד של כדור־הארץ, והוא הקטן והמרוחק ביותר מבין ארבעת כוכבי הלכת החיצונים. נפטון קרוי על שמו של נפטון - אליל הים במיתולוגיה הרומית ומקבילו של פוסידון במיתולוגיה היוונית. שמו בעברית רהב על שם שר הים, כפי שמובא בתלמוד^[4]. שם זה הוא חדש.

במרכזו של נפטון ישנה ליבה של ברזל וסיליקטים ומסביבה שכבת קרח המכילה מים, מתאן ואמוניה וסביבה משתרעת האטמוספירה המכילה 80% מימן 19% הליום ו־1% מתאן. בדומה לאורנוס, גם נפטון מקבל גוון כחול בגלל הימצאות מתאן באטמוספירה אשר בולעת את הצבע האדום. וגם בעולם הקפוא הזה הטמפרטורה הממוצעת עומדת על פחות מ־218°C- בגלל המרחק הרב מהשמש. על נפטון יש את הרוחות החזקות ביותר במערכת השמש, יותר מ־2,000 קמ"ש ובדומה לצדק משתוללת על כוכב הלכת סופה ענקית המכונה הכתם האפל הגדול.

לטבעות הפלנטריות של נפטון מבנה מיוחד, הסיבה לכך עדיין אינה מובנת לאשורה אך ייתכן שהן מושפעות מכוח המשיכה של הירחים שנמצאים במסלול קרוב אליהם. לנפטון יש 13 ירחים ידועים, הגדול ביניהם הוא - טריטון - אשר מקיים פעילות גאולוגית והוא ניצפה על ידי הגשושית וויאג'ר 2 מעיף גייזרים של חנקן נוזלי לגובה של 8 ק"מ. אף על פי שישנם מספר ירחים קפואים במערכת השמש, טריטון דומה בגודלו, צפיפותו, הרכבו לפלוטו והערכה היא שטריטון היה גוף עצמאי עד שנלכד בכבידתו של נפטון. כבידה זו עשוייה לפורר את נפטון בתוך 1.4 עד 3.6 מיליארד שנה.

מערכת השמש החיצונית

מערכת השמש החיצונית היא המרחב החיצוני למערכת השמש, באזור שמעבר לנפטון. באזור זה שוכנים גופים המכונים גופים טרנס־נפטוניים הבנויים מסלעים וקרח. ניתן לחלק את מערכת השמש החיצונית לשלושה תחומים: חגורת קויפר, הדיסק המפוזר ועננת אורט. באזורים אלה התגלו אלפי עצמים, ובהם ארבעה גופים שמוגדרים ככוכבי לכת ננסיים: פלוטו, האומיה, מאקה־מאקה ואריס.

חגורת קויפר

חגורת קויפר הוא אזור מעבר לנפטון, במערכת השמש החיצונית, שנמצא במרחק 30 עד 50 יחידות אסטרונומיות מהשמש. הגופים המאכלסים חגורה זו עשויים מסלעים ומקרח. רובם מסווג כגופים קטנים במערכת השמש, ואילו הגדול שבהם, פלוטו, מסווג ככוכב לכת ננסי. שביטים בעלי זמן מחזור קצר, קטן מ־200 שנה, נמצאים בחגורת קויפר בחלק ממסלולם.

עד שנת 2006 התגלו בחגורת קויפר קרוב ל־1000 גופים בעלי קוטר גדול מ־50 קילומטר, אולם קרוב לוודאי שמספרם בפועל גדול הרבה יותר. ניתן לחלק אותם לשתי קבוצות בהתאם לאופי מסלולם: גופים שנמצאים בתהודה מסלולית עם נפטון וכאלו שמסלולם עם כוכב הלכת לא מסונכרן. פלוטו ושאר העצמים הקרויים פלוטינו הם דוגמה לעצמים בתהודה מחזורית עם נפטון; הם מבצעים 3 הקפות של השמש על כל 2 הקפות של נפטון (יחס 2:3). רוב העצמים שהתגלו בחגורת קויפר אינם נמצאים בתהודה עם נפטון, והם קרויים קובווינו. מסלולם נמצא בין המסלול של גופי הפלוטינו ובין המסלול של גופי הטווטינו, אשר נמצאים בתהודה של 1:2 עם נפטון.

פלוטו

פלוטו () אשר נמצא במרחק ממוצע של 39.5 יחידות אסטרונומיות מהשמש הוא הגוף הגדול ביותר מבין כל הגופים המוכרים בחגורת קויפר. יחד עם הירח הגדול שלו כארון הם מרכיבים מערכת כפולה שבה שני הגופים "נעולים" נעילת גאות ומפנים באופן קבוע אותו צד זה כלפי זה. בנוסף לפלוטו ולכארון, התגלו עוד ארבעה ירחים זעירים שסובבים את מרכז המסה של המערכת, שנמצא מחוץ לפלוטו.

מקור שמם של פלוטו וכארון בדמויות מיתולוגיות הקשורות לשאול - פלוטו הוא אל השאול במיתולוגיה הרומית ואילו כארון הוא משיט המעבורת אל השאול במיתולוגיה היוונית.

פלוטו מורכב מקרח, מתאן מוצק, חנקן מוצק ופחמן חד־חמצני מוצק. טמפרטורת פני השטח נעה בין 40 ל־60 קלווין, וסביבו נמצאת אטמוספירה דלילה, שהטמפרטורה בחלקה העליון מגיע עד 106 קלווין.

האומיה

האומיה הוא כוכב לכת ננסי הנמצא בחגורת קויפר במרחק ממוצע של 43 יחידת אסטרונומיות מהשמש וקוטרו מוערך ב־1,150 ק"מ. מקור שמו של העצם בשמה של אלת הלידה והפריון במיתולוגיה ההוואית.

שני צוותים טענו כי היו הראשונים לגלות את האומיה. גילוי האומיה הוכרז באופן רשמי ב־27 ביולי 2005 לאחר שיומיים קודם לכן צוות ספרדי בראשותו של גו'סה לואיס אורטיז מוראנו (José Luis Ortiz Moreno) סיים לנתח נתונים שהתקבלו בשנת 2003. במקביל, צוות אמריקאי בראשותו של מייקל בראון גילה את העצם ב־28 בדצמבר 2004 מתמונות שצילמו במאי 2004. האיגוד האסטרונומי הבינלאומי לא נתן באופן רשמי קרדיט לאף צד, אך בפרוטוקולים לא צויין מי גילה את הגוף אך צוין כי שנת הגילוי היא 2003 ומיקום הגילוי הוא מצפה כוכבים סיירה נבאדה - של הצוות הספרדי ; והזכות למתן שם, זכות ששומרה למגלים, ניתנה לצוות האמריקאי. בצורה זו האיגוד לא נקט עמדה שכן לא צוין מי גילה את האומיה, ומנגד ניתן קרדיט לשני הצדדים שכן שניהם קיבלו זכויות ששמורות למגלים.

מאקה־מאקה

מאקה־מאקה הוא כוכב לכת ננסי הנמצא בחגורת קויפר במרחק ממוצע של 52 יחידת אסטרונומיות מהשמש וקוטרו מוערך ב־1,500 ק"מ. מקור שמו של העצם בשמו של אליל מהמיתולוגיה של בני אי הפסחא, שמוגדר שם כ"בורא העולם".

אף על פי שהוא התגלה במרץ 2003, הוא קיבל את מעמדו ככוכב לכת ננסי רק ביוני 2008. למרות בהירותו הנראית, 16.7 לעומת 15 של פלוטו, מאקה־מאקה התגלה מאוחר יחסית לגופים דומים באותו אזור וזאת כנראה בגלל הנטייה הגבוהה של מסלולו.

תצפיות אינפרה אדומות מרמזות על נוכחות מתאן, דבר המעיד על אטמוספירה. למאקה־מאקה אין ירחים ידועים, אף על פי שלעשרה עד עשרים אחוזים מהגופים הטרנס־נפטוניים צופים שיהיה ירח אחד או יותר. היות שנוכחות ירח מאפשר למדוד ביתר דיוק את המאסה של העצם, העדר ירח מקשה על מדידת המאסה של מאקה־מאקה.

הדיסק המפוזר

הדיסק המפוזר הוא שם כולל לאזור רחב במערכת השמש החיצונית, שכולל את חגורת קויפר ומסתיים במרחק של מאות יחידות אסטרונומיות מהשמש. מסלולי הגופים בדיסק לא בהכרח יציבים, וייתכן שחלק מהגופים המרוחקים יותר נסחפו לשם מחגורת קויפר. בניגוד לעצמים בחגורת קויפר או עצמים קרובים יותר לשמש, זווית הנטייה של העצמים בדיסק המפוזר יחסית למישור המילקה יכולה להיות גבוהה מאוד.

אריס

אריס הוא כוכב לכת ננסי הנמצא במרחק ממוצע של 68 יחידת אסטרונומיות מהשמש וקוטרו מוערך ב־2,400 ק"מ, כלומר הוא מעט גדול יותר מפלוטו. הוא מורכב בעיקר מסלעים ומקרח, והוא הגוף הידוע הגדול ביותר מבין הגופים בדיסק המפוזר. סביב אריס סובב ירח בשם דיסנומיה.

הגילוי של אריס ומדידת קוטרו היו ה"זרז" להגדרת כוכבי לכת ננסיים כסוג חדש של גופים במערכת השמש, ולהוצאת פלוטו מרשימת כוכבי הלכת. מקור שמו של העצם בשמה של אלת חוסר ההרמוניה במיתולוגיה היוונית - אריס. השם משקף את המהומה בקהילה האסטרונומית שנוצרה בעקבות גילויו. ירחו של אריס מכונה דיסנומיה על שם בתה מפרת החוק של אריס.

עננת אורט

הנקודה בה מסתיימת מערכת השמש ומתחיל החלל הבין־כוכבי אינה מוגדרת במדויק מאחר שהגבול מורכב משני כוחות מנוגדים: הרוח הסולרית שמרחיבה את מערכת השמש ודוחפת את החומר החוצה וכוח המשיכה של השמש שמושך את החומר פנימה. יתרה מזאת, קיימות השפעות מחזוריות של זרוע אוריון של שביל החלב וגם השפעתה הכבידתית של הגלקסיה מתחילה להיות דומיננטית.

בעוד הרוח הסולרית של השמש מגיעה עד 130 יחידות אסטרונומיות, מעריכים כי הרדיוס של עננת אורט מגיע לכ־30,000 עד 50,000 יחידות אסטרונומיות - מרחק השווה לרבע מהמרחק בין השמש לכוכב הקרוב ביותר אלינו פרוקסימה קנטאורי.

עננת אורט, שיש המעריכים כי מורכבת מעד אלף מיליארד גופי קרח, היא המקור של שביטים ארוכי המחזור בעלי הזנב המוכר. קיומה הוצע לראשונה בשנת 1950 על ידי האסטרונום ההולנדי יואן אורט, שחישב את מסלוליהם ההתחלתיים של כ־20 שביטים ארוכי־מחזור, לפני שמסלולם הופרע על ידי כוכבי הלכת. כיום גופים שמקורם באזור זה מסווגים כגופים בעננת אורט (OCO) והם נחשבים כגופים הטרנס־נפטוניים הרחוקים ביותר במערכת השמש.

סדנה

סדנה הוא העצם הרחוק ביותר שהתגלה אי פעם במערכת השמש. מסלולו אליפטי ביותר, עם אפהליון שמוערך ב־942 יחידות אסטרונומיות ופריהליון של כ־76.1 יחידות אסטרונומיות. הקפתו את השמש אורכת 11,487 שנה.

מייקל בראון, החוקר אשר גילה את סדנה בשנת 2003, טוען כי מקורו של העצם לא בחגורת קויפר ולא בדיסק המפוזר, בגלל הפריהליון שלו. יתרה מזאת, האפהליון הגדול מרמז כי סדנה חוצה את עננת אורט ולכן הוא מוגדר כגוף טרנס־נפטוני בעננת אורט (OCO).

אף שגודלו וצורתו לא ידועים בצורה מדויקת, קוטרו של סדנה מוערך ב־1,180 עד 1,800 ק"מ בהשוואה ל־12,756 ק"מ של כדור הארץ ו־3,474 ק"מ של הירח. מעריכים שבסופו של דבר יוגדר העצם ככוכב לכת ננסי, היות שהוא גדול יותר מכוכב הלכת הננסי קרס, בעל קוטר של 975 ק"מ. סדנה כה רחוק מהשמש, עד שהטמפרטורות בו לעולם אינן עוברות את 240°C-, ותצפיות מראות כי זהו אחד העצמים האדומים ביותר במערכת השמש, אדום כמעט כמאדים.

במרץ 2014 פורסם כי התגלה עצם רחוק יותר מסדנה, 2012 VP113^[5]^[6].

כוכב לכת תשיעי משוער

ערך מורחב – כוכב לכת תשיעי (משוער)

ב־20 בינואר 2016 פרסמו אסטרונומים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה מאמר ובו טענו כי מצאו עדות לכוכב לכת תשיעי במערכת השמש. באמצעות מודלים מתמטיים ממוחשבים של מסלולים של גופים טרנס־נפטוניים מרוחקים, בעלי מאפיינים מיוחדים, הם הסיקו שהסבירות הגבוהה ביותר לכך היא שמסה פלנטרית כלשהי השפיעה על המסלולים הללו. לפי המודל שבנו הקפה אחת של כוכב הלכת אורכת כ־10–20 אלף שנים והפריהליון שלו, הנקודה הקרובה ביותר לשמש במסלולו סביבה, היא כ־200 יחידות אסטרונומיות. המסלול אקסצנטרי מאד והוא נמצא רוב הזמן רחוק הרבה יותר מהשמש, במרחק של בין 600–1200 יחידות אסטרונומיות. מסתו לפי המודל היא 5 עד 10 מסות ארץ והוא דומה בגודלו בערך לענק הגזים נפטון.^[7]

חקר מערכת השמש

השמש, הירח, כוכב חמה, נוגה, מאדים, צדק ושבתאי, אשר נראים בעין בלתי מזוינת, מוכרים לאנושות כבר אלפי שנה. האסטרונומים של יוון העתיקה היו הראשונים שחקרו באופן שיטתי את הטבע הפיזיקלי של גרמי השמים. לפי התאוריות המקובלות אז מקומו של כדור הארץ הוא במרכז היקום, ואילו כוכבי הלכת, השמש וכוכבי השבת סובבים סביבו. יוצא דופן היה אריסטרכוס מסמוס שהציע את המודל ההליוצנטרי.

האמונה הרווחת עד תחילתה של המהפכה המדעית במהלך המאה ה־16 הייתה כי כדור־הארץ נמצא במרכז היקום (המודל הגאוצנטרי) וכי הוא שונה משאר העצמים השמימיים. תאוריה זאת התיישבה עם הנתונים האמפיריים על תנועת הכוכבים ועל מה שנראה כנייחות הארץ, והיא גם זכתה לתמיכת הכנסייה הקתולית. מחקר אסטרונומי שהחל עם עבודתם של ניקולאוס קופרניקוס, גלילאו גליליי, טיכו ברהה, יוהנס קפלר ואייזק ניוטון הוביל בסופו של דבר לא רק לקבלת הרעיון שכדור־הארץ סובב את השמש אלא גם לדעה שכוכבי הלכת נשלטים על ידי אותם חוקים החלים על כדור הארץ ולכן הם יכולים להיות דומים לו במובנים שונים.

תצפיות טלסקופיות

גלילאו גליליי היה הראשון שהשתמש בטלסקופ לצורך תצפיות אסטרונומיות. הוא הבחין במכתשים על פני הירח, בכתמי שמש לא קבועים על פני השמש, בארבעת ירחיו של צדק, ובטבעותיו של שבתאי. ג'ובאני קאסיני וכריסטיאן הויגנס המשיכו את המחקר של גלילאו וגילו את הכתם האדום הגדול של צדק ואת טיטאן, ירחו הגדול של שבתאי. בשנת 1682, פרסם אדמונד היילי מחקר שלפיו תצפיות חוזרות ונשנות של שביט היו למעשה תיעוד של אותו גרם שמים אשר חוזר כל 76 שנה (קרוי כיום שביט היילי). הדבר תמך בטענה כי שביטים הם לא תופעה אטמוספירית, כפי שמקובל היה לחשוב, וכי גופים נוספים מלבד כוכבי הלכת סובבים את השמש.

חקר כוכבי הלכת קיבל תפנית בשנת 1781, כאשר ויליאם הרשל בחן מספר כוכבים וגילה שאחד מהם נע במהירות גדולה בשמים. גרם שמים זה קיבל את השם אורנוס תוך זמן קצר. בשנת 1801, ג'וזפה פיאצי גילה את קרס, גוף קטן בין מאדים לצדק שנחשב תחילה ככוכב לכת חדש. אולם, גילויים של אלפי גופים קטנים נוספים באותו אזור הוביל לסיווג של גופים אלו, וקרס בתוכם, בתור סוג חדש של עצמים הקרויים אסטרואידים. בשנת 1846, אי התאמות במסלולו של אורנוס הביאו מספר אסטרונומים לחשוד כי קיים כוכב לכת גדול נוסף ומרוחק יותר ששדה הכבידה שלו משפיע על מסלולו של אורנוס. חישוביו של אורבן לה ורייה הובילו בסופו של דבר לגילוי כוכב הלכת נפטון.

אי התאמות נוספות במסלולים של כוכבי הלכת הובילו את פרסיוול לוול להסיק כי קיים גוף נוסף במערכת השמש, שאותו הוא כינה "כוכב הלכת X". לוול עצמו לא מצא את כוכב הלכת הנוסף, אך החיפושים נמשכו גם אחרי מותו. בשנת 1930 גילה קלייד טומבו את פלוטו במיקום הנכון על פי החישובים. ברם, פלוטו היה קטן מכדי להשפיע על מסלולם של כוכבי הלכת החיצוניים ועל כן הגילוי שלו היה מקרי. לימים התברר כי אי ההתאמות במסלולים מקורן בהערכה לא נכונה של מסת נפטון. בעשור הראשון של המאה ה־21 התגלו גופים נוספים הדומים לפלוטו הן מבחינת מסלול הן מבחינת גודל, כאשר העיקרי שבהם היה אריס שהתגלה בשנת 2003 והיה מעט גדול יותר מפלוטו.

חקר באמצעות גשושיות

מאז תחילתו של עידן החלל, גשושיות מחקר משמשות לחקר מערכת השמש. גשושיות אלו, מצוידות במכשירי מדידה מגוונים, כמו מצלמות ורובוטים לאיסוף דגימות, סיפקו את רוב המידע הידוע כיום לגבי פני השטח של הגופים השונים במערכת השמש. הגוף הנחקר ביותר במערכת השמש, מלבד כדור הארץ, הוא הירח, וזה גם הגוף היחיד אליו הגיעו בני אדם (במסגרת תוכנית אפולו).

הגשושית הראשונה שצילמה מקרוב וחקרה כוכבי לכת במערכת השמש התיכונה הייתה פיוניר 10 שחלפה על פני צדק בשנת 1973. אחריה, פיוניר 11 הייתה הראשונה שחלפה על פני שבתאי בשנת 1979. הגשושיות של תוכנית וויאג'ר ביצעו סיור ארוך באזור כוכבי הלכת החיצוניים כאשר גם וויאג'ר 1 וגם וויאג'ר 2 חלפו על פני צדק בשנת 1979 ועל פני שבתאי בשנים 1981-1980. בעת המעבר ליד שבתאי, וויאג'ר 2 הוסטה לעבר אורנוס ועברה לידו בשנת 1986 ואחר־כך ליד נפטון בשנת 1989. שתי גשושיות וויאג'ר הפכו לגופים המלאכותיים הראשונים שעברו את ההליופאוזה, ויצאו ממערכת השמש. בספטמבר 2013 הודיעה נאס"א כי "וויאג'ר 1" הגיעה להליופאוזה, שהיא קצה הגבול המגנטי של מערכת השמש, וכך, לראשונה בתולדות האנושות, הגיע חפץ מעשה ידי אדם אל מעבר למערכת השמש^[8]. נכון ליוני 2024 ווי'אגר 1 ווויאג'ר 2 נמצאות במרחב הבין כוכבי. הגשושית הראשונה שנחתה על פני גוף אחר במערכת השמש הייתה לונה 2 הסובייטית שפגעה בפני הירח בשנת 1959. מאז, גופים מרוחקים יותר ויותר היו מטרה לגשושיות רובוטיות שונות. בין הנחיתות פורצות הדרך, ניתן לציין את הנחיתה בשנת 1966 של גשושית על פני נוגה (תוכנית ונרה), בשנות ה־70 של המאה ה־20 מספר גשושיות נחתו על פני מאדים (תוכנית מארס ותוכנית ויקינג), בשנת 2001 נחתה גשושית על פני האסטרואיד ארוס (NEAR Shoemaker), ובשנת 2005 נחתה גשושית (הויגנס) על פני טיטאן, ירחו של שבתאי.

גשושיות מחקר לא מאוישות הגיעו כבר לכל כוכבי הלכת במערכת השמש, והחלק היחיד שלה שטרם נחקר הוא האזור הטרנס־נפטוני. הגשושית ניו הוריזונס ששוגרה בשנת 2006 היא הגשושית הראשונה שתחקור גופים במערכת השמש החיצונית. היא חלפה על פני פלוטו ב־14 ביולי 2015, ותמשיך ולחקור גופים נוספים בחגורת קויפר, ובסופו של דבר תעזוב את מערכת השמש.

ראו גם

עיינו גם בפורטל:
	פורטל מדעי החלל

רשימת אסטרואידים
המחשת ממדי מערכת השמש
חוק טיטיוס־בודה - חוק המאפשר הערכה של מרחק כוכבי הלכת מהשמש.
חוקי קפלר - חוק המגדיר את תנועתו של לווין סביב כוכב או כוכב לכת.
יציבותה של מערכת השמש
מודל מערכת השמש בשוודיה

לקריאה נוספת

Carl D. Murray and Stanley F. Dermott, Solar System Dynamics, Cambridge, 1999. מסת"ב 0-521-57597-4

קישורים חיצוניים

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: מערכת השמש
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: מערכת השמש

מערכת השמש באתר "הכיתה האינטראקטיבית", אנציקלופדיה ynet
אשכול כתבות על מערכת השמש, באתר "הידען"
מסע במערכת השמש - באתר פרחי מדע
מערכת השמש, כתבות ומאמרים באתר סוכנות החלל הישראלית
מבוא אינטראקטיבי למערכת השמש - באתר מצפה הכוכבים ברקת במכבים
הערך מערכת השמש באתר אסטרופדיה
מערכת השמש - באתר נאס"א (באנגלית)
חקר מערכת השמש - באתר נאס"א (באנגלית)
סימולציה של מערכת השמש - באתר נאס"א (באנגלית)
היווצרות מערכת השמש - באתר Novan (באנגלית)
הדגמה באנימציה של תנועת מערכת השמש
הרצאות וידאו על היווצרות מערכת השמש וכוכבי הלכת במועדון האסטרונומי של אוניברסיטת תל אביב
אלמנך יומי - מיקום כוכבי הלכת בשמים וזמני זריחה ושקיעה מישראל
מאיר ברק, מה הצבע של כוכבי הלכת במערכת השמש?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 31 אוגוסט 2009
מאיר ברק, מהיכן קיבלו כוכבי הלכת את שמם העברי?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 31 אוגוסט 2009

הערות שוליים

^ האספה הכללית של האיגוד האסטרונומי הבינלאומי באוגוסט 2006: תוצאות ההצבעה על שינוי ההגדרה - IAU אוגוסט 2006. (באנגלית)
^ הנתונים של כוכבי הלכת באתר של נאס"א
^ בדומה למחליקה על הקרח שמצמידה את ידיה לגופה.
^ תלמוד בבלי, מסכת בבא בתרא, דף ע"ד .
^ אבי בליזובסקי, ‏התגלה העצם המרוחק ביותר במערכת השמש (כשהוא עוקף את סדנה בחלק ממסלולו) * החוקרים: יתכן שישנם בקצה מערכת השמש עצמים גדולים מכדה"א, באתר "הידען", 27 במרץ 2014
^ NASA Supported Research Helps Redefine Solar System's Edge
^ Astronomers say a Neptune-sized planet lurks beyond Pluto,באתר science, ‏20 בינואר 2016. המאמר המלא: EVIDENCE FOR A DISTANT GIANT PLANET IN THE SOLAR SYSTEM
^ Voyager 1 has reached interstellar space רון כהן, מגזין Nature 12 בספטמבר 2013

[הצבעה-1] האספה הכללית של האיגוד האסטרונומי הבינלאומי באוגוסט 2006: תוצאות ההצבעה על שינוי ההגדרה - IAU אוגוסט 2006. (באנגלית)

[2] הנתונים של כוכבי הלכת באתר של נאס"א

[3] בדומה למחליקה על הקרח שמצמידה את ידיה לגופה.

[4] תלמוד בבלי, מסכת בבא בתרא, דף ע"ד .

[5] אבי בליזובסקי, ‏התגלה העצם המרוחק ביותר במערכת השמש (כשהוא עוקף את סדנה בחלק ממסלולו) * החוקרים: יתכן שישנם בקצה מערכת השמש עצמים גדולים מכדה"א, באתר "הידען", 27 במרץ 2014

[6] NASA Supported Research Helps Redefine Solar System's Edge

[7] Astronomers say a Neptune-sized planet lurks beyond Pluto,באתר science, ‏20 בינואר 2016. המאמר המלא: EVIDENCE FOR A DISTANT GIANT PLANET IN THE SOLAR SYSTEM

[הליופאוזה-8] Voyager 1 has reached interstellar space רון כהן, מגזין Nature 12 בספטמבר 2013

[1]

[2]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]