Általánosságban fogalmazva a Naprendszeren értjük a Napot a körülötte keringő kisebb-nagyobb testek összességével együtt. A Naprendszer alatt azt a tartományt is értjük, amelyben a Nap gravitációs tere dominál. Ez körülbelül 2 fényév sugarú gömb, amelynek határán a Nap vonzása már csak akkora nagyságrendű mint a szomszédos csillagoké.
A nagybolygók, kisbolygók, üstökösök és meteorok
Kepler törvényeinek megfelelően közelítőleg körpályán keringenek a Nap körül. Mozgásuk annál lassúbb minél távolabb vannak a Naptól. A bolygók közül határozottan elliptikus pályán a Merkúr és a Plútó keringenek 0,206 illetve 0,250
excentricitással.
A Naprendszer bolygói
A bolygók naptávolságuk sorrendjében: Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz, Plútó.
A Naprendszer vizsgálatakor távolságegységként a csillagászati egységet (CSE) használjuk.
Mivel a bolygók a csillagokhoz képest "közel" vannak, távcsőben a képük nem pontszerű, hanem a távolság függvényében kisebb vagy nagyobb korongnak látszanak. A legtávolabbi bolygó a Plútó 100-szor messzebb van a Naptól, mint a legközelebbi, a Merkúr.
Valamennyi bolygó azonos irányban kering a Nap körül és mozgásukat direkt irányúnak nevezzük. A Vénusz az Uránusz és a Plútó kivételével a tengelyforgásuk is direkt irányú. Ugyanebben az irányban forog a Nap is (a Nap északi pólusából tekintve az óramutató járásával ellentétes irányban). Így a Naprendszernek jelentős összimpulzus-momentuma van, amelynek csak 200-ad része esik a Napra, a többi a bolygók Nap körüli keringéséből ered.
bolygókat a Nap tömegvonzása tartja ellipszispályájukon.
Nemcsak a Nap és a körülötte keringő égitestek vonzák egymást kölcsönösen, hanem ilyen kölcsönhatás áll fenn maguk között a keringő égitestek között is. A Naprendszer tagjainak mozgásában módosító szerepet a Nap után elsősorban a nagybolygók és azok holdjai kapnak.
A bolygók és holdjaik, valamint a kisbolygók csaknem stabil rendszert alkotnak, amelyekben azonban hosszú időtartamú szakaszos és igen lassú változások lehetnek. Például a Föld pályaelemeinek változása miatt változik a Földnek a Naphoz viszonyított helyzete, ami éghajlatváltozásokat von maga után (gondoljunk a jégkorszakokra Milankovics-Bacsák elmélet).
A Naprendszer viszonylagos méreteinek áttekintéséhez a legjobb módszer az, ha egy erősen kicsinyített modellt képzelünk el. Kicsinyítsük képzeletben ötmilliárdod részére a Naprendszert. Ez azt jelenti, hogy a modell 20 centimétere 1000000 kilométerrel lesz egyenlő a világban.
Ebben a modellben a Nap akkora lesz mint egy futball labda, nagyjából 30 cm átmérőjű gömb. A Föld akkorának tűnik mint egy borsszem, s mintegy 30 méterre kering a mini-Nap körül. A Föld pályáján belül kering a Vénusz és a Merkúr, amelyek közül az első ugyancsak borsszem méretű, míg az utóbbi csak akkora mint egy mustármag. E két kis golyóbis 12 illetve 21 méterre kering a futball labdától. A Mars amely nem sokkal nagyobb a Merkúrnál, majdnem 50 méterre kering a modellbeli Naptól. A legnagyobb bolygó, a Jupiter akkorának tűnik mint egy golflabda (kb. 3 cm átmérőjű), és jó 150 méterre helyezkedik el a futball labdától. A Szaturnusz akkora mint egy jókora cseresznye, híres gyűrűjével 300 méterre van a Naptól. A megtermett borsószemhez hasonló Uránusz és Neptunusz 600 illetve 900 méterre keringenek a középponttól. Végül a Plútó amely ugyancsak mustármag méretű 1,2 kilométerre esik a Naptól. Ne feledkezzünk meg a kisbolygókról sem, amelyekből sok ezernyi kering a Mars és a Jupiter pályája között, mint megannyi porszem. A Hold amely egy újabb mustármagocska, csupán fél arasznyi sugarú pályán kering a Föld körül. Amikor erre a modellre, a központi labda körül aránytalanul nagy távolságokban keringő piciny golyócskákra tekintünk, önkéntelenül is felmerül bennünk a gondolat, milyen üres is a bolygórendszer. Ezek a távolságok tényleg óriásiak, de a Nap és más csillagok közöttiek még sokkal hatalmasabbak. Ha a modellünkön fel akarjuk tüntetni a legközelebbi fényes csillagot (amely egyébként az Alfa Centauri kettőscsillag, és a Proxima Centauri vörös törpe csillag) az körülbelül 8000 km távolságban lenne.
Sajnálatos módon azonban kiderült, hogy a Naprendszer ennél jóval bonyolultabb. Számos Plútónál nagyobb hold van, kettő pedig nagyobb mint a Merkúr. Számos olyan holdacska van, amely valószínűleg befogott kisbolygó. Az üstökösök néha széthullanak és nem lehet megkülönböztetni az aszteroidáktól. A Kuiper-öv objektumai és a Chironhoz hasonló égitestek nem igazán illenek bele ebbe a sémába. A Föld/Hold és Plútó/Charon rendszereket (tömegarányuk 81:1 illetve 9:1) néha "kettősbolygónak" vagy "ikerbolygónak" tekintik. Más osztályozások alapjául a kémiai összetétel és/vagy az eredet szolgálhat, melyek fizikailag megalapozottabbak lennének, de ezek rendszerint vagy túl sok osztállyal, vagy túl sok kivétellel járnának. A legvégső kategória az, hogy az égitestek nagy része a maga nemében egyedülálló. Jelenlegi tudásunk nem elegendő ahhoz, hogy tiszta kategóriákat építsünk fel.
A következőkben csak a bolygók osztályozásáról lesz szó.
A Merkúr és a Vénusz kivételével valamennyi bolygó körül természetes kísérők vagy holdak keringenek. Ezek mérete igen változatos, a Merkúrral is összehasonlítható bolygó méretű testektől egészen a néhány kilométer átmérőjű, kisbolygónyi méretű szabálytalan, aprócska testekig terjed. A holdak közül legalaposabban a Föld körül keringő Holdat tárták fel.
Anyaguk különböző kőzet összetételű, de vannak jégből álló égitestek is. A holdak felszíne hasonlóképpen változatos: egyeseket kráterek borítanak, mások tükörsimák. A négy óriásbolygó átmérője fölött kis és közepes méretű részecskékből és anyagtörmelékekből álló gyűrűrendszerek keringenek. A Szaturnusz nagyszerű rendszere még földi távcsöveken keresztül is feltűnik. A Jupiter és Uránusz vékony és halvány gyűrűi már sokkal szerényebbek.
A holdak különféle kölcsönhatásokban állnak bolygóikkal, aminek következményei vannak, például az árapály keletkezése a Földön.
A bolygóra egy hold csak akkor képes érdemi hatást kifejteni, ha tömege a bolygóénak jelentős hányadát teszi ki. Bolygójuk tömegéhez képest a legnagyobb holdak a Hold (a Föld tömegének 1/81-ed része) és a Charon (tömege a Plútó tömegének 1/9-e). Ezzel ellentétben a Jupiter legnagyobb holdjának a tömege a bolygó tömegének 1/10000 része alatt marad.
A Föld típusú bolygók közül a Földnek nagy holdja van, a Marsnak pedig két aprócska, amelyek közel kör alakú pályán keringenek a bolygó egyenlítője fölött. A Jupiter 16 holdja közül legnagyobb a Ganymede, átmérője a Jupiterének nagyjából 1/27-e. Nyolc legbelső holdja közel kör alakú pályán kering a bolygó egyenlítőjének síkjában, a következő négynek az egyenlítő síkjával kis szöget bezáró, elliptikus pályája van, a legkülső négy pedig retrográd pályán kering. A Szaturnusz 18 holdja közül a Titán óriáshold átmérője a Szaturnuszénak 1/23-a. A holdak többsége közel kör alakú pályán, a bolygó egyenlítőjének síkja közelében kering, de a Iapetus pályasíkja e síkkal szöget zár be, a Phoebéé pedig retrográd irányú. Az Uránusznak 15 holdja közül 10 kicsinyt 1986-ban fedezett fel a Voyager-2. Ezek a Miranda pályáján belül keringenek. Az Uránusz legnagyobb holdja a Titania, átmérője a bolygóénak 1/32 része. A Neptunusz 8 holdja közül legnagyobb a Triton, átmérője a Neptunuszénak 1/18-a. A hold retrográd pályán kering. A Nereida pályája feltűnően elnyúlt. További hat apró holdat a Voyager-2 1989-ben fedezett fel. A Plútó egyetlen holdja a Charon, amelynek átmérője kicsit több mint a Plútó átmérőjének a fele. Különlegességük a kötött keringés: mind a Plútó, mind a Charon tengelyforgási ideje megegyezik az egymás körüli keringési idejükkel.
A holdak közül négyről sikerült kimutatni, hogy állandó légkörrel rendelkeznek. Ezek a következők: Titán, Europa, Triton, Io.
A nehézségi erőnek számos figyelemre méltó következménye is van. Mindaddig például, amíg a súrlódási erők nem jutnak szerephez a Világmindenség pontosan úgy "működne" előre, mint visszafelé az idők folyamán. Ha például egy olyan bolygón élnénk amely a Sirius csillag körül kering, és egyik űrhajósunk a Naprendszer mozgásáról készített filmmel jönne vissza hozzánk, nem tudnánk megmondani, hogy melyik e film vetítésének helyes iránya. Pusztán a bolygók mozgásának tanulmányozása révén nem tudnánk megkülönböztetni egymástól a múltat és a jövőt. A melegebb testek mindig arra törekszenek, hogy energiájuk egy részét kisugározzák a hidegebbek felé. A Hold gravitációs ereje naponta végigvonszolja a dagályokat a Föld körül. A tengervíz és a tengerfenék súrlódása, amely különösen a kontinensek körül húzódó sekély zónában érvényesül, lelassítja a Föld tengely körüli forgását, ugyanakkor azonban gyorsítja a Hold keringését, és ezáltal a Hold fokozatos eltávolodását is előidézi. A súrlódás hőfejlődéssel jár, amely kisugárzódik az űrbe. Így azután a hőtani megfigyelések alapján dönthetjük el, hogy melyek a múltbeli események, és melyik a jövő iránya.
... A Naprendszer általános áttekintése
... Nap
... Merkúr
... Vénusz
... 