태양계
태양계는 나선 은하인 우리 은하의 나선의 팔 부분에 위치하고 있고, 태양을 중심으로 돌고 있는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 8개의 행성과 세레스, 명왕성, 에리스 등의 왜소행성(dwarf planet) 및 각 행성들 주위를 돌고 있는 위성, 소행성, 그리고 혜성 등으로 이루어져 있다. 태양계 질량 중 약 99.85%를 태양이 차지하고 있으며, 행성들은 단지 약 0.135%밖에 되지 않는다. 그 외 질량은 위성, 소행성, 혜성 등이 채우고 있다.
태양
태양은 태양계에 있는 모든 생명체에게 있어서 어머니와 같은 천체이다. 사실상 인간이 사용하는 모든 연료는 그 근원이 태양으로부터 받은 에너지이며 여덟 개의 행성은 물론 그 위성들과, 소행성 그리고 수많은 혜성 등 태양계의 전 가족이 태양에너지를 받아 제 모습을 유지하고 있는 것이다. 태양의 무게는 지구 질량의 33만 배에 이르며 모든 행성들을 합쳐 놓은 질량의 750배 이상으로 태양계의 전체 질량의 99.85%를 차지한다. 태양은 태양계 내에서 스스로 빛을 내는 유일한 천체이지만 전 우주로 따지면 태양도 하나의 항성(별)에 불과하다.
수성
태양에서 가장 가까이 있는 행성인 수성은 언제나 태양 옆에 붙어 다니기 때문에 관측하기가 쉽지 않다. 수성을 볼 수 있는 때는 해가 진 직후 서쪽하늘과, 해가 뜨기 직전 동쪽 하늘에서만 볼 수가 있다. 그리고 망원경으로 수성을 보면 달과 같이 그 위상이 변하는 것을 알 수 있다. 그리고 표면의 모습도 달과 매우 비슷하다. 그렇다면 수성은 어떻게 만들어졌을까? 수성의 기원에 대해서 생각해볼 때에는 크기가 비슷한 달에 비해 상당히 높은 밀도를 가졌다는 점에 주목할 필요가 있다. 이는 중심부에 밀도가 높은 핵이 존재함을 보여준다.1987년에 시행된 컴퓨터 시뮬레이션에 의하면 수성은 형성 초기에 커다란 미행성과 충돌했던 것으로 추정하고 있다. 이 설에 의하면 충돌로 외부의 가벼운 물질들은 대부분 우주 공간으로 날아가고 중심부에 있던 철과 니켈이 남게 되었다는 것이다. 이 결과 수성의 평균밀도는 크게 증가하여 지금의 수성이 되었다는 것이다.
금성
금성은 우리가 흔히 '샛별' 이라고 부르는 행성으로 해 뜨기 전 동쪽 하늘이나 해진 후 서쪽 하늘에서 보인다. 금성은 그냥 보면 하나의 점처럼 보이지만, 망원경으로 보면 달처럼 그 모습이 변하는 위상을 가지고 있다. 금성의 대기는 두꺼운 이산화탄소로 덮여 있기 때문에 망원경으로는 표면이 보이지 않는다. 그래서 관측을 파장이 긴 전파를 사용하고 있다. 금성은 탄생한 직 후 미행성과 여러 번 충돌했을 것이다. 이로 인해 지표가 가열되고, 휘발성이 강한 수증기와 일산화탄소가 활발히 증발했고, 그 후 수증기와 일산화탄소를 주성분으로 한 금성의 원시 대기가 만들어진다.고온이 된 지표는 뜨거운 마그마의 바다로 뒤덮이게 된다. 미행성의 충돌이 끝나면 원시 대기와 지표는 식기 시작하고, 마그마의 바다 표면에는 지각이 형성되기 시작한다. 냉각은 계속 진행되면서 수증기가 응결되어 비가 내리고 바다가 형성된다. 이후 태양에 의해 금성의 지표면은 다시 뜨거워지고, 바다는 증발한다. 증발된 수증기는 태양 자외선에 의해서 수소와 산소로 분해된다.대부분의 수소는 금성에서 탈출하고, 결국 이산화탄소가 금성대기의 주성분이 된다.이후 이산화탄소의 대기로 인한 온실 효과로 지표는 고온 상태가 되고, 화산 활동이 활발해지면서 황산의 구름이 형성되어 현재의 금성과 비슷한 모양이 되는 것이다.
지구
우리가 살고 있는 푸른 행성이 바로 지구이다. 우주에서 봤을 때 푸른색의 바다와 녹색의 산과 갈색의 흙에 흰색의 구름이 조화를 이루고 있는 아름다운 행성이다. 현재 지구의 나이는 약 46억 년이라고 알려져 있으며, 원시 태양 주위에 있던 엄청난 수의 미행성이 충돌, 뭉쳐져서 원시 지구를 탄생시켰을 것이다. 탄생 직후의 지구는 고온의 마그마 바다였으나 미행성의 충돌이 잠잠해지면서 냉각하기 시작하고 얇은 지각이 형성되었다. 그리고 이산화탄소가 주성분이었던 원시 대기에 비가 내림으로써 바다가 형성되고, 이산화탄소가 바다에 녹아 하늘이 맑아졌을 것이다. 약 35억 년에서 25억 년 전쯤에 지표의 온도가 현재 지구 온도와 가까워졌고 지구 환경도 안정기에 접어들었다. 그리하여 35억 년 전에 비로소 지구에 원시 생명이 탄생한 것으로 추측하고 있다.
달
지구의 위성인 달은 그 형성에 대해 많은 설이 있다. 그 중 대표적인 네 가지는 분열모델(Fission Model) 또는 딸 모델(Daughter Model), 동반형성 모델(Co-creation Model) 또는 자매모델(Sister Model), 포획모델(Captured Model) 그리고 충돌모델(Collision Model)이다. 분열모델 또는 딸 모델이라 불리는 이 설은 과거 지구의 자전속도가 지금보다 빠를 때 일부분이 떨어져 나간 것이라는 설이다. 이 설은 달이 지구의 적도평면과 달리 황도와 가깝다는 오류가 있고, 또한 암석표본도 지구의 암석과 구성성분이 다르다는 것을 설명하지 못한다. 두 번째로 동반형성모델 또는 자매모델이라 불리는 이 설은 처음 지구가 생길 때 달이 동시에 같이 생겼다는 설이다. 이 가설 또한 달의 암석샘플의 구성성분이 지구와 다르다는 것을 설명하지 못한다. 세 번째 포획모델이라는 설은 지구와 다른 장소에서 형성되어 떠돌다가 지구의 중력에 붙잡혀 위성이 되었다는 설이다.하지만 이 설 또한 몇 가지의 문제점을 가지고 있다. 지구와 달의 구성성분이 다른 장소에서 만들어졌다기에는 너무나 유사하다는 것이다. 그리고 달은 포획하기에 상당히 큰 천체이므로 지구만으로는 지금의 시스템을 설명하기 힘들다. 하지만 이 설은 태양계 내의 다른 위성의 존재를 설명하는 데 매우 타당성이 있는 가설이다. 마지막 네 번째 충돌모델은 현재 가장 타당성이 있는 설로 알려졌다. 이것은 지구가 최초에 형성될 때 현재 화성 질량의 2배정도 되는 천체와 지구가 충돌하였고, 이때 지구의 일부분이 떨어져나가 현재 달이 되었다는 설이다. 충돌하기 이전에 지구는 충분한 시간을 두고 철과 같은 무거운 원소들이 내부로 가라앉아 달에는 철의 함유량이 적다는 것을 설명해준다. 그리고 충돌할 때의 고열 때문에 지구 지각의 휘발성물질은 대부분 증발하여 달에는 휘발성물질이 적다는 것 또한 설명이 가능하다. 따라서 이 모델은 이전 세 종류의 설들이 가지고 있던 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 여겨지며, 그리고 발표 이후 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 타당성도 입증되었다.
화성
화성은 영화와 소설의 소재로 많이 쓰이며, 태양계 행성 중 우리의 관심을 가장 많이 끈 행성이다. 지구에 가장 가까이 있고, 여러 가지 에피소드에 의해 생명의 존재 가능성이 제기되어 신비감과 공포감을 동시에 가져다 준 행성이 바로 화성이다.이러한 관심은 마리너 6, 7, 8, 9호, 바이킹 1, 2 호 등 많은 우주선들이 화성을 탐사를 이끌어 냈고, 현재 화성에는 생명체가 없다는 것으로 알려지기는 했지만, 계속되는 생명체에 대한 관심과 제2의 지구라는 생각으로 여러 우주선들의 화성 탐사를 유도했다.그리하여 화성에 대한 더 많은 자료를 확보함으로써 화성 연구에 많은 진척을 가져 왔고, 지금도 우주선들이 화성을 탐사하고 있다.
목성
태양계의 5번째 궤도를 돌고 있는 목성은 태양계에서 가장 거대한 행성이다.목성은 태양계 여덟 개 행성을 모두 합쳐 놓은 질량의 2/3이상을 차지하고 지름이 약 14만 3,000km로 지구의 약 11배에 이른다. 이 거대한 목성은 육안으로도 쉽게 발견할 수 있을 만큼 밝은데, 가장 밝을 때는 -2.5등급을 기록하기도 했다. 또한 목성은 엷은 고리를 가지고 있으며 유명한 네 개의 갈릴레이 위성을 포함해 많은 위성을 지니고 있다. 목성은 태양계의 모든 행성 중에 가장 거대한 구름의 소용돌이를 보여주기도 하는데 이를 대적점이라 한다. 그리고 목성의 표면에는 희거나 적갈색을 띤 띠가 있다.
토성
토성은 아름다운 고리를 가진 행성으로 많은 사랑을 받는 행성이다.토성의 고리는 1610년 갈릴레이에 의해 처음 관측되었다. 하지만 망원경의 해상도가 낮아 확실한 모양을 몰랐다. 훗날 그가 죽은 뒤 약 50년 후인 1656년 네덜란드의 천문학자인 호이겐스(Christiaan Huygens)에 의해 그것이 고리라는 것이 밝혀졌다. 토성의 신비는 태양계 탐사 우주선 보이저(voyager) 1,2호에 의해 많이 밝혀졌다. 지금까지 밝혀진 토성의 위성은 수십 개이며, 그 가운데 신비한 위성 타이탄(titan)이 있다. 이 위성은 태양계의 다른 위성 중에서는 보기 힘든 짙은 대기로 감싸여 있다. 그리고 토성은 목성에 이어 태양계에서 두 번째로 크며, 직경은 지구의 약 9.5배, 질량은 약 95배이다. 그리고 태양으로부터 14억km 정도 떨어진 거리에서 약 9.7km/s의 속도로 공전하는데, 이는 지구 시간으로 대략 29.6년이나 걸린다.
천왕성
토성의 궤도를 넘어서면 청녹색의 행성 천왕성이 존재한다.천왕성은 1781년 4월 천문학자이자 음악가인 허셜(William Herschel)에 의해 처음으로 발견되었다. 1781년 3월 그는 쌍둥이자리 근처에서 이상한 천체를 발견하였으나 이를 태양에서 멀리 떨어져 있어 꼬리가 아직 발달되지 않은 혜성일 것이라 생각했다. 이후 꾸준한 관측결과 이 천체가 태양을 중심으로 공전하는 행성인 것을 확인 하였다. 천왕성은 육안이 아닌 망원경으로 발견된 최초의 행성이며, 전 세계 아마추어 천문학자들에게 희망을 주었을 뿐 아니라 발견된 궤도위치가 독일의 천문학자 보데(Johann Elert Bode)가 주장한 보데의 법칙을 증명해주었다는 점에서 더 유명해졌다.천왕성은 반지름 25,559km의 구형으로서 토성의 지름의 약 1/2보다 조금 작고 목성 지름의 약 1/3에 해당한다. 그러나 지구보다는 약 4배나 크다.망원경으로 보아도 아주 작고 흐려 크기를 결정할 수 없었던 천왕성의 지름을 측정할 수 있었던 것은 1977년 어떤 행성이 다른 별의 표면을 통과하는 엄폐(掩蔽)현상이 이 천왕성에게 나타났기 때문이다.이 때 천왕성이 움직이는 속도와 별을 가리는 시간을 측정하여 계산한 결과 지금 우리가 알고 있는 천왕성의 지름을 계산할 수 있었던 것이다.천왕성의 질량은 목성, 토성보다 작긴 하지만 지구의 약 15배에 이르는 8.7×1025kg이다.
해왕성
허셜이 1781년 토성 궤도 밖에서 천왕성을 발견한 뒤 그 궤도를 추적하던 많은 천문학자들은 원인을 알 수 없는 섭동이 천왕성 궤도에 영향을 주는 것을 알았고, 이에 천왕성 넘어 다른 행성이 존재할 수 있다는 생각을 갖기 시작했다. 1843년 영국의 캠브리지 대학의 아담스(John Adams)는 졸업을 앞두고 천왕성 너머에 미지의 행성이 존재할 것이라고 주장했다.그러나 아직 어린 학생이라는 이유로 그의 의견은 영국의 왕립 천문학자들에 의해 무시되었고, 1845년 프랑스에서는 과학자인 르베리에(Urbain Leverrier)가 아담스와 같은 결론을 얻어 과학 잡지에 발표했다.1846년 독일의 갈레(Johann Galle)는 이들이 예측한 위치에서 8등급의 별을 발견하였으며, 이것은 행성이었다.당시 경쟁 국가였던 영국과 프랑스 사이에는 이 해왕성의 발견의 공로에 대해 치열한 논쟁이 오갔지만 결국 해왕성 발견의 최대 업적은 아담스와 르베리에에게 함께 돌아갔다.