行星(环绕恒星的天体) - 知识百科yizesci.com

行星（Planet）通常指自身不发光，环绕着恒星的天体，其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同，并且行星自身不能像恒星那样发生核聚变反应。2006年，国际天文学联合会将行星定义为：在环绕太阳的轨道上运行；具有足够质量来克服刚体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球体)；必须足够大，以至于它的引力能够清除其轨道附近的近邻天体。“行星”（Planet）一词，来自希腊语，意思为“游荡”。

行星起源于太阳周围散布的尘埃颗粒，它们经过不断碰撞、合并融合最后形成行星。太阳系中的行星可分为类地行星（近日行星）和气态巨行星（远日行星）。类地行星富含岩石、金属；类木行星则是气体（氢气、氦气等）占比更高。行星以椭圆轨道绕太阳运行，其周期的平方与其距太阳平均距离的立方成正比。大多数行星都有大气层。类地行星的岩石表面上有相对稀薄的大气层，气态巨行星的大气层则非常深厚。八个行星中，木星的磁场最强，土星、海王星以及天王星也拥有比地球强的磁场，水星磁场非常微弱，火星几乎没有磁场。类木行星由于自身引力较大，所以卫星数量比类地行星多。

科学家采用了多普勒效应探测法以及相互关技术对行星进行探测。在探测器方面，有金星一号、勇气号火星探测器、航行者号、卡西尼号、新野号等。它们不仅收集了有关行星的地质、磁性和化学成分等数据，还发现了许多矮行星，以及太阳系外行星。历史上发生过许多与行星有关的事件（水星凌日、火星大冲、小行星爆炸、行星对齐等）。研究行星可以帮助人们更进一步了解地球以及寻找其他可以支持生命存在的星球。

定义

行星的定义

国际天文学联合会于2003年第25届大会之后，执行委员会组建了一个由7人组成的行星定义专业委员会。这个新建的组织经过两年的研讨，于2006年7月向第26届大会郑重提交了一份《行星定义》决议草案，并于8月24日大会通过了 “行星系科学委员会 ”修订的《行星定义》和《冥王星定义》共两个决议。

《行星定义》包含了行星的定义、矮行星的定义和太阳系小天体的定义：

《冥王星定义》：根据行星的定义，冥王星是矮行星, 又是外海王星天体的一个新类型中的原型。

系外行星的定义

国际天文学联合会于2001年颁布了系外行星的定义，并在2003年进行了修改。其表述如下：

命名

“行星”这个词可以追溯到古希腊人，他们相信地球静止在宇宙的中心，而天空中的物体则围绕地球旋转。希腊语“asters Planetai”的意思是“流浪的星星”，它描述了与数周和数月相比，在天空中移动的微小光线比星星更引人注目。当时，这些流浪之星相当于水星、金星、火星、木星和土星。原本的行星一词还包括月亮和太阳，但不包括地球；现代科学意义上的“行星”源自1630年代的英语。

第一批行星是由大约5000年前生活在美索不达米亚地区（今伊拉克）的苏美尔人首次命名的。后来人们根据每个行星的特性用罗马和希腊众神的名字为其命名。地球是太阳系中唯一一颗不以希腊罗马神命名的行星。文艺复兴时期西方学术界使用的名字是Tellus Mater或Terra Mater，拉丁语为“大地母亲”，即古罗马宗教和神话中的大地女神。

一些罗马人遵循从美索不达米亚传入希腊化埃及的信仰，巴比伦人选择将一周中的每一天分配给公认的古代七颗行星之一（后来希腊人和罗马人也采用了同样的制度），因此，他们以火星、水星、木星、金星和土星，以及月亮和太阳（最初被认为是行星）的名字来命名这七天。

天文学家用非常古老的符号来表示太阳、月亮以及其他行星，水星的符号来自神话中水星的保护神商业之神墨丘利的拄杖；金星的符号是维纳斯的手镜，代表着爱和美；火星的符号是战神玛尔斯的矛和盾，他是火星的保护神；木星的符号来源于其保护神朱庇特，朱庇特的希腊名字为宙斯（Zeus），于是木星的符号为Zeus第一个字母Z的草写；土星的符号是命运之神的传统属性“时间镰刀”的扭曲图像。这些符号从9世纪起开始使用。天王星、海王星的符号要晚很久，因为这两颗颗行星中最早被发现的天王星也是在18世纪才被发现。天王星的符号是在一个圆上画出一个H，以纪念其发现者威廉·赫歇尔（Herschel）；海王星的符号是海神波塞冬的三股叉。

七曜又称七政、七纬、七耀，是中国古代对日（太阳）、月（太阴）与金 (太白）、木（岁星）、水（水星）、火（荧惑）、土（填星、镇星）七大星座的一种总称，是古人观测天文现象的重要指标。这七个星球在《黄帝内经》中亦常有出现。以日、月为阴阳，其它五星代表五行。这五颗星不是随便定义和命名的，古人仰首观天时，这五颗星在人头顶均衡的分面在东、南、西、北和中五个位置，相应于地上五行，并相互影响，其演变规律相同，因此得名。《史记 ·天官书》中记载："天有五星，地有五行。"

《尚书·舜典》记载：“在璇玑玉衡以齐七政。”孔颖达注疏：“七政，其政有七。于玑衡察之，必在天者，知七政谓日月与五星也。”

西汉时代，《史书·历书》记载：盖皇帝考定星历，建立五行，起消息，正闰余，于是有天地神祇物类之官，是谓五官。

发现历史

早期发现

巴比伦文明

对于行星的发现，已知的最早 (公元前1600年，巴比伦)文字记录，内容涉及行星观测及其运行轨道，日、月全食发生的时间，以及其他天文现象。人们发现天空中的绝大多数星星仿佛构成一幅固定不变的图画，随天穹周而复始地转动着。这些固定的星星叫作“恒星”。同时有5颗亮星却总是在众星构成的图形间游移不定，沿着复杂的路径在群星之间自西向东徐徐穿行。古人所知的5颗行星，就是水星、金星、火星、木星和土星。

古希腊罗马天文学

根据古希腊天文学家的说法，地球是宇宙的中心。月球、太阳、恒星和五颗已知的行星——水星、金星、火星、木星和土星——绕地球旋转。这种宇宙观被称为“地心宇宙论”。希腊人还发现行星并不总是朝同一个方向移动。有时它们会放慢速度、停下来，甚至向西移动一段时间（几周到几个月），然后再恢复通常的向东方向。他们将这种向后运动称为“逆行运动”。

为了解释行星的运动，佩尔加的阿波罗尼乌斯提出了本轮和均圆的理论：每颗行星都围绕一个称为本轮的圆运行，而本轮的中心在另一个称为均轮的圆上围绕地球运行。这两种运动都以均匀的速度进行，当行星靠近地球时，在本轮的内部，就会发生逆行。

中世纪天文学

公元前300年左右，萨摩斯岛的天文学家阿里斯塔克斯第一个提出日心宇宙论：太阳是宇宙的中心而不是地球。但是在那个时期有关地心说的已知证据与该理论相悖，所以很少受到关注。直到16世纪，波兰天文学家尼古拉·哥白尼重新审视了这个想法。哥白尼注意到水星和金星总是在太阳附近的某个地方，而火星、木星和土星则可以在半夜看到。于是提出“日心说”：行星都绕着太阳转动，地球也是一颗绕着太阳运转的行星；月亮是地球的卫星，直接绕着地球转。行星离太阳由近到远的次序为：水星、金星、地球、火星、木星和土星。太阳同它的全部“随从”一起构成了太阳系。但大多数中世纪晚期和文艺复兴早期的天文学家不接受哥白尼的日心说。

快速发展

16世纪末，站在哥白尼一边的伽利略·伽利雷用望远镜观测木星，发现了四个明显围绕木星而不是地球运行的卫星。他还发现金星有相位，而且新月相位的金星比凸月相位的金星大得多——这与地心说的观点相悖。1610 年，他在《星空信使》上发表了他的发现。

17世纪初，德国天文学家约翰尼斯·开普勒（Johannes Kepler ）发现了行星运动三定律，然而开普勒并不明白行星为什么会这样运动。半个多世纪后，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）又在探究这些定律的基础上发现了万有引力定律。原来，行星之所以像开普勒描述的那样运动，是由于它们与太阳之间的万有引力在起作用。

1781年，威廉·赫歇尔(William Herschel)发现了天王星。约翰 ·柯西 ·亚当斯(John Couch Adams)是英国的一位天文学家和数学家，他在1843年预言了海王星的存在。1846年，德国天文学家约翰 ·戈特弗里德 ·伽勒 (Johann Gottfried Galle), 根据法国数学家奥本 · 尚 ·约瑟夫 ·奥本·勒维耶( Urbain Jean Joseph Le Verrier)的计算，证实了海王星确实存在。

鼎盛时期

小行星的发现

1801年元旦之夜，意大利天文学家朱塞普·皮亚齐（Giuseppe Piazzi）发现了 “谷神星”（这是第一颗被发现的小行星），并根据提丢斯-博德定律定义其为行星。谷神星比其他七颗行星小得多，即使是当时最强大的望远镜也无法观测到其视圆面。后来随着海王星的发现，提丢斯-波德定律被推翻。天文学家威廉·赫歇尔于1802年首次创造了“小行星”一词后，人们又相继发现了3颗小行星智神星、灶神星和朱诺星。到1845年，柏林的业余天文学家卡尔·亨克 (Karl Hencke) 又发现了第五颗小行星义神星（Astrea），其视星等为10等。1847年又发现了三颗小行星，此后每年都有新的发现。整个19世纪发现了数百个小行星。后来天文学家根据“行星爆炸论”将这些小天体与彗星、行星卫星归为一类。

1930年初，美国的洛厄尔天文台的员工汤博发现了冥王星，21世纪以前，冥王星都被算作大行星，随着柯伊伯带区域的发现，人们对冥王星的身份提出了质疑。2006年国际天文学联合会发布了冥王星为矮行星。

荷兰裔美国天文学家杰拉德·柯伊伯（Gerard Peter Kuiper）于1951年推测从海王星轨道外侧直到离太阳上百天文单位处，还散布着巨量的小天体。这个区域称为“柯伊伯带”。2002年研究人员发现一个直径可能超过600千米的外海王星天体，取名 Quaoar。最后被划归为小行星一族，编号为50000，中文名定为 “创神星 ”。 2003 年，又观测到另一个海外天体，暂时名2003UB12 ，后取名“塞德娜 ”(Sadna)。直径估计超过1000千米，轨道十分扁椭，近日距76天文单位，远日距960天文单位，公转周期11500地球年，经过争议后，可能归属是柯伊伯带天体。同年，又发现一个暂时名为2003UB313的天体，发现者于2005宣布，根据初步测定，直径约2400千米，近日距38天文单位，远日距97天文单位，公转周期560地球年。同时宣称，它是第十行星，并取名 “齐娜 ” (Xena)。但是究竟如何归属，说法不一。2006年9月13日，国际天文学联合会将其正式命名为Eris（汉语为阅神星）。到此确定的矮行星有冥王星、阅神星、谷神星、妊神星和鸟神星。

系外行星的发现

20世纪90年代，随着太空望远镜的出现，天文学家通过对一些恒星进行观测研究，发现了疑似系外行星的“伴星”，天文学家认为这些伴星可能是围绕恒星公转的太阳系外行星。1992年，亚历山大·沃尔兹森与弗里尔探测到脉冲星PSR1257+12 脉冲到达时间存在周期性的变化，从而发现了围绕着这颗毫秒脉冲星公转的2颗质量分别为4.3M⊕ (M⊕ 表示地球质量)和3.9M⊕的伴星PSR 1257+12c、 d；在后续的观测中，亚历山大·沃尔兹森又发现了另外1颗质量为0.02M⊕的行星PSR1257+12b。1995年，梅厄与迪迪埃·奎洛兹通过监测一批K型和G型矮行星的视向速度变化，发现了第一颗围绕类太阳恒星公转的太阳系外行星飞马座51b；这项重大的发现意味着系外行星探索时代的开始。

2000年，亨利等人与沙博诺等人分别独立发现了存在凌星现象的系外行星HD 209458b，这颗与飞马座51b类似的系外行星，同样也是围绕一颗类太阳恒星公转。但由于系外行星距离地球太远而且本身不发光，地基望远镜对系外行星的探测能力有限，自1992年发现首颗太阳系外行星，到2009年开普勒望远镜发射前，人类仅发现400余颗系外行星。2009年开普勒太空望远镜的发射使太阳系外行星发现的数量提高了1个量级，扩充了系外行星的研究样本。开普勒式望远镜在2018年11月结束了探测系外行星的使命。同年4月，凌星法系外行星搜寻卫星凌日系外行星勘探卫星发射升空。截止到2020年11月10日，通过采用不同的探测仪器与方法，天文学家共发现并确认了4301颗系外行星。

形成与演化

原始星云团演化成以恒星—太阳为中心的星云盘后，星云盘中的气态物质和尘埃，在太阳的引力与惯性离心力的合力作用下，克服气体阻力，向赤道面沉降；同时，各尘埃颗粒之间还会因为随机地运动发生碰撞而结合成较大的颗粒，这个过程叫“碰撞吸积”。就这样，颗粒一边沉降，一边长大，经过约10⁴ ~106年的时间，颗粒沉降到赤道面的附近，在星云盘内形成薄薄的“尘层”。

当尘层物质密度足够大时，在局部扰动下，会出现引力不稳定性，物质很快向密度大的地方集聚。于是尘层瓦解为许多粒子团。当各粒子团的密度使得团内粒子间的引力大于太阳的潮汐瓦解力时，各粒子团就可以靠自吸引而收缩，很快集聚成固体物块—星子。星子间的碰撞结合，以及因星子引力足够强而可以吸积周围更多的颗粒物时，星子便迅速成长，最大的星子便成为“星胚(星胎)"。

星胚形成后，小的星子和其他的固体颗粒形成小的天体，在或多或少有些规则的轨道上，绕着星胚运转。它们经常交叉，频繁碰撞。根据冲击的猛烈程度，小天体或被击碎，或又聚合。之后就是一个竞争的时期。其间，星胚依靠自己的引力优势，不断地吸引小天体；而某些天体的质量也不断增加，最大的吸引最小的。随着质量的增加，其各自的重力场也在不断增加，以致星胚和最大的小天体上发生大量的流星体坠落。最终，星胚形成行星，最大的小天体形成绕行星运转的卫星。

当太阳膨胀后，它会吞掉水星，很可能一并吞掉金星。太阳会吞噬地球的现在的轨道，但由于太阳的质量损失和更弱的引力，会使行星的轨道向外移动。如果仅仅如此，金星和地球可能会逃离火海，但最近的研究认为，地球可能还是会因为与太阳的散逸层潮汐作用而被吞噬。

随着太阳风的风速巨幅增加，行星物质丢失使其轨道发生混乱：部分行星彼此相撞，另一部分被抛离太阳系，剩下的则会被潮汐作用而撕裂。这时，太阳成为一颗白矮星，一种非常致密的天体，由简并态的碳和氧组成，是其最初质量的54%，但只有地球大小。最初的光度约为现在太阳光度的100倍，由于达不到碳和氧的核聚变温度，它将逐渐冷却。随着太阳的衰亡，它的引力随着它的质量丢失而减弱。如果金星、地球和火星在这时候还存在，它的轨道会大约位于1.4、1.9和 2.8AU，速度减慢。所有的行星将成为昏暗的和寒冷的，没有任何形式的生命。

性质与特征

物理性质

行星中气态巨行星质量体积都比较大，一般为地球的几十倍到几百倍，密度为地球的1/5左右，没有固体的表面，外层主要是由汽态物质组成． “类地行星”质量体积密度都跟地球差不多或比地球小，都有一层坚硬的外壳。其具体参数如下：

轨道性质

行星以椭圆轨道绕太阳运行，这表明行星与太阳之间的距离在其轨道上略有变化。行星到太阳的距离与地球到太阳的距离进行比较：内行星（水星到火星）都非常接近。外行星（木星及更远的行星）更加分散。行星周期的平方与其距太阳平均距离的立方成正比，这意味着行星距离太阳越近，绕太阳运行所需的时间就越少。行星在椭圆轨道上运行时会改变其速度：根据开普勒第二定律，当它越接近太阳时，它的移动速度就越快。行星通常在几乎同一平面上围绕太阳旋转，除了水星（以及柯伊伯带天体、冥王星）之外，行星绕太阳运行的速度与地球轨道的距离只有几度。轨道性质具体如下：

大气层

大多数行星都有大气层。类地行星的岩石表面上有相对稀薄的大气层，水星仅有微量大气。气态巨行星的大气层非常深，并且没有真正的固体表面，大气更浓稠。大气主要成分如下

磁场

地球的磁场保护地球免受来自太阳的高能带电粒子的轰击。如果没有了磁场，臭氧层将会受到来自太阳的粒子的严重破坏，大气层会被逐渐剥离而逃逸到外层空间。人们能够在地球磁北极和磁南极看到太阳风的影响，当这些来自太阳的高能带电粒子与空气中的分子发生碰撞时，就会产生极光。水星有一个非常微弱的磁场。金星几乎没有磁场，并且在太阳风的影响下持续缓慢地失去其厚重的大气。火星同样没有全球性的磁场。尽管火星相比于金星处于与太阳更安全的距离，但前者的大气仍持续受到太阳风的破坏。地质学研究表明，火星曾经拥有过像地球那样的磁场，但磁场随着火星内核的冷却而逐渐消失了。后来火星表面只有一些小面积的、中等强度的磁场。其它四颗气态巨行星拥有最强的磁场：其中为首的是木星，其磁场强度几乎是地球的20000倍；土星、天王星和海王星的磁场强度则是地球上的几十到几百倍不等。

卫星

类地行星中，水星和金星没有卫星，地球有一颗卫星，火星有两颗卫星。类木行星由于自身引力较大，卫星数量相对较多。如果把已经确认和有待确认的都算在内，木星有27颗卫星，土星有62颗卫星，天王星有27颗卫星，海王星有13颗卫星。这些卫星大小不一，形态各异。火星的卫星并非球体，其呈现不规则形状。太阳系中最大的卫星是木星的卫星木卫三。

太阳系中的其他天体

太阳系中其他天体包括矮行星（已知有的谷神星、冥王星、阅神星、妊神星、鸟神星等）和小行星（灶神星、健神星、554、中国星、小行星1125星等以及其他柯伊伯带分布的巨量小天体）。

矮行星

矮行星因不具有可以清除相似轨道上其他天体的特点而被归纳为矮行星。冥王星直径约2300km, 比月球略小一些，位于柯伊伯带，到太阳的平均距离约5×10⁹km, 几乎是地球到太阳距离的40倍。由于轨道呈椭圆形，它的远日点距离会大于39.5AU, 近日点距离29.7AU。它环绕太阳运行的速度只有地球的1/6，加上远离太阳，因而要花248个地球年才能围绕太阳一圈。冥王星表面温度为～230°C左右。表面主要含有氮气和一氧化碳。

谷神星位于木星与火星之间，其距太阳2.77AU, 公转周期为4.60 a, 直径为948km, 自转周期为9.075h, 质量约8.7×1020kg 。通过哈勃空间望远镜观测，推测其具有由岩石组成的内核和细尘埃构成的外层。阅神星比冥王星稍大，根据哈勃空间望远镜的观测结果显示：其直径约(2398±97) km,但到太阳的平均距离是冥王星距日距离的3倍，约97AU, 轨道周期为558年，表面有甲烷冰。

鸟神星直径大约是冥王星的四分之三，远日距为53.074AU, 近日距为38.509AU, 属于传统柯伊伯带天体，轨道倾角为28.96°,轨道偏心率为0.159。光谱特征显示鸟神星的表面有甲和乙烷存在，可能还覆盖有固态氮。妊神星位于经典柯伊伯带典型轨道，轨道周期为285年，形状奇特，呈长椭球状，类似于丰满的大雪茄，椭球直径分别为1960 km, 1518km,996km, 具有罕见的高速自转、高密度和高反照率等特点。光谱观测资料表明，妊神星表面66%～80%被结晶水覆盖，可能还含有氢氰酸或层状硅酸盐等物质，从而使之具有高反照率特征。

小行星

形成与演化

关于小行星的形成有很多假说：

现在小行星所在的宇宙空间，即所谓的小行星带，大体上是2.1~3.6天文单位，相当于3~5亿多千米的范围，在这区域中的物质，在其早期演化的过程中，由于种种原因，不存在形成大行星的条件，只形成了小行星。

现在是小行星带的“原始星云”的这部分空间，所包含的物质大概比其他地方少，甚至要少的多，它缺乏自行凝聚成行星的条件，同时却成为“补充”木星质量的天然和良好物质“仓库”。在木星强大引力的作用下，这部分空间中的物质，就为木星作了贡献。这里原本就不丰富的物质损失达99.9%，剩下的少量物质，由于缺乏成为大行星的基本条件，就只能一直以为数众多、但都不大的“半成品”呈现。

科学家从最初发现几颗小行星开始，提出多种行星爆炸为众多小行星的假说，但都难以成立：若小行星来自爆炸的行星，那么各小行星的轨道应交于爆炸点，但实际上并非如此，而且爆炸碎块也不会是谷神星那样的球形；如果沿着行星爆炸、小行星、石陨石母体这一演化过程，则陨石的岩石矿物应跟严重演化的地球物质相似，但实非如此，陨石物质一般呈现的演化相当小；主带小行星的总质量远小于一颗行星质量，如果大的行星爆炸把大量物质转移远处(如抛出太阳系),那么无法说明所需的能量；为什么火星—木星轨道之间的行星爆炸，而其他行星不爆炸呢。

彗星的挥发物损失掉，留下残核成为小行星。这种可能性是有的。如(944)Hidago、(2060)Chiron 可能是彗星残核。但是，绝大多数彗星都是质量比一般小行星小的，而且彗星轨道如何演化成小行星轨道的没有得到证实。

戴文赛的太阳系起源学说论证了小行星是行星形成过程的半成品。星云盘的温度分布决定了木星区发生冰物质凝聚，而小行星形成区处于冰物质从不凝聚过渡到凝聚，因为木星区的固态原料多，形成的初始星子就较大且生长快，这些星子之间的引力摄动使得部分大星子的轨道变为穿过小行星形成区，吸积而带走小行星区的物质及小星子。于是，小行星区的原料大大减少了，使得星子生长停顿在半成品状态，不能形成大的行星，而仅残留下半成品的小行星。穿过小行星区的大星子也摄动那里的小行星而使它们的轨道变为多样化，更容易发生相互碰撞而碎裂成小的小行星。

性质

小行星不仅数量庞大，其物理性质也非常复杂多样。随着大行星的迁移和摄动作用，原始小行星历经撞击演化过程, 质量逐渐分散于不同轨道位置。轨道周期与木星轨道周期成整数比的小行星轨道在木星轨道共振作用下变得不稳定, 形成小行星轨道半长轴分布的稀薄带。这些不稳定的小行星轨道偏心率增大，被驱逐出主带，迁移至近地轨道, 成为近地小行星。而与大行星的轨道共振也可产生稳定的轨道区域，例如位于日木系统L4、L5稳定拉格朗日点附近的木星特洛伊小行星，与木星轨道成3：2平运动共振的希尔达家族小行星。

主带小行星的等效直径分布从数米到数百千米。其中，直径大于100km的小行星仍保留着原始小行星的结构和物理性质, 直径小于100km的小行星则被认为是原始小行星撞击演化的产物。从同一原始小行星分裂的碎片具有着相似的化学组成和轨道分布。小行星撞击后生成碎片的非主轴方向的旋转角速度分量将在其后的演化过程中衰减, 最终形成绕最大惯量主轴自旋的小行星。

系外行星

形成与演化

主要参考太阳系形成理论—恒星星云假说：一般认为，行星就是在原恒星盘中孕育诞生的。同时，围绕类似木星的巨行星的形成，有两种比较流行的模型：引力不稳定模型和核吸积模型。

性质

太阳系外行星系统不仅和太阳系有很大的差别，系外行星之间也是千差万别的。2011年凯普勒卫星观测到的Kepler-11行星系统是一个与太阳系有着很大共同点的行星系统。该行星系统是由6颗行星围绕着一个质量约为太阳质量0.95倍的恒星组成的，它的行星轨道与太阳系行星一样是近共面的，但不同的是它们的轨道都比较靠近主星，几乎都在水星轨道以内。HD80606行星系统中的HD80606b行星偏心率约0.934，凯普勒还曾经发现过一颗类地岩石行星开普勒-10b,它的质量为地球质量的3.3~5.7倍，半径为地球的1.4倍，但由于轨道距离主星非常近，因此表面温度比较高(超过1300℃)且公转周期比较短(约为0.84天),这种环境不适宜生命存在。

HAT-P-7b行星的轨道与其主恒星赤道面的夹角近86°，并且非常靠近主星，这也与太阳系存在着极大的差异。 Gamma Cephei b行星的质量约为木星质量的1.8倍，距离其主恒星2.6AU，它的发现对现有的行星形成理论提出了挑战。主星Gamma Cephei是一组密近双星中的一个，现有的理论认为由于密近双星之间相互的扰动，小星子很难在2AU处形成较大的行星。

观测与探测

如果行星要满足人类居住条件，首先这些行星需要围绕一颗能够辐射热量和光线的恒星运行。并且这颗恒星能为生命的发展提供合适的温度和能量产生的条件。但是，当一颗不发光的行星旁边有一颗明亮的恒星（如太阳）时，科学家就不能直接探测到该行星，因为行星反射的光线会被明亮恒星的光线所掩盖。因此需要研究出间接的方法来探测行星的存在。

业余观测

无需光学辅助即可看到五颗行星：水星、金星、火星、木星和土星。这些是古人所知道的经典行星。对于火星、木星、土星、天王星、海王星，最好的观测时间是在它们每年位于“冲日”位置时，此时地球经过该行星和太阳之间。冲日行星会在太阳落山时升起，整夜可见。对于金星和水星，当它们位于最大角距（最大角距是当它们与太阳的距离最大时）附近时最容易被看到。

专业观测

通过望远镜观察水星的最佳时间是当它位于其距角之一时，要么是东部早晨天空中太阳的最西边，要么是傍晚天空中太阳的最东边。水星的最佳观赏时间是在中午，此时水星位于天空的高处。观察水星时，需使用黄色或橙色滤光片来减少天空的蓝光。

金星是一颗比水星更容易用望远镜观察的行星。其大气层的特征包括从尘土飞扬的阴影到亮点。寻找以地球赤道为中心的巨大C形或Y形特征。然后可以通过 #47（紫罗兰色）滤镜和8英寸望远镜发现。

用高倍率望远镜观察火星：火星地形云是由风吹过火星山脉和火山时产生的水形成的，如果要观察地形云可使用#80A（蓝色）或#47（紫色）滤镜。还可以用望远镜观察火星早晨和傍晚的云（火星上日出和日落时出现的明亮、孤立的表面雾斑）。一般傍晚的云通常更大、数量更多。为了获得最佳视图，可使用蓝色或紫色滤镜。

除了太阳和月亮之外，可观测到的细节最丰富的天体是木星。即使是使用小望远镜也能观察到木星赤道两侧的几条深色条纹——南北赤道带。蓝色滤镜可以锐化明亮的云特征，红色滤镜可显示木星赤道沿线的细节，并增强主要带的对比度。

可通过8英寸望远镜观测土星，土星区域呈灰白色、板岩灰色或黄色。土星带看起来呈蓝灰色、棕色和红色。这些特征可通过红色、橙色或黄色滤镜观察。偶尔出现的亮斑通过#58（绿色）滤镜看起来效果最好。

通过小型望远镜可观察到绿色的天王星，由于其快速旋转而呈现出近似椭圆形的圆盘。天王星移动缓慢，大约需要 44 天才能移动满月的宽度。

使用双目望远镜或望远镜找到海王星是不成问题的。在冲日时，它会呈现出一个小的蓝色圆盘，其亮度约为 7.7 等。

科学探测

探测方法

多普勒效应探测法

当能发光的恒星向地球移动时，它的光谱将会向短波长、高频率移动（称为蓝移），而当它远离地球时，光谱会向长波长、低频率移动（称为红移）。而当行星围绕着恒星运行时，行星的引力会影响恒星的运动——恒星沿着由行星轨道引起的椭圆轨道运动，所以恒星有时候向地球移动，有时候远离地球。恒星相对于地球运动方向的变化会引起恒星光谱线的变化。总的来说，这意味着可以通过测量恒星光谱线的多普勒频移，来间接推断出围绕恒星运行的行星的存在。

互相关技术

在对感兴趣的恒星进行测量时，不是只关注一条谱线的偏移，而是关注多普勒效应导致的所有谱线的集体偏移。为此，科学家使用了称为CORAVEL分光光度计的设备。CORAVEL光谱仪中有一块带孔的平板，这些孔正好位于科学家预期来自特定恒星的光线中出现暗谱线的位置。所有通过这些孔的透射光都被送到一台探测器上。当恒星的暗谱线正好位于孔的前面时，研究人员检测到的透射光最少。然而，如果由于太阳系外行星影响了恒星的运动而产生了多普勒频移，那么相对于板上的孔的位置，成千上万条光谱线的位置将同时移动，通过孔的透射光量将会增加。在发生这种多普勒频移后，需要移动平板，使孔再次与暗谱线对齐，这样探测器检测到的透射光又会变到最少。

通过测量恒星在其轨道上两个位置的吸收光谱线，并移动平板使两次检测到的光量都变到最小，研究人员就知道平板在第一个最小值（恒星的第一个位置）和第二个最小值（恒星的第二个位置）之间移动了多少。正是由于太阳系外行星的存在，导致恒星光谱线发生多普勒频移，研究人员才观察到了平板在两个暗谱之间的移动。通过计算恒星谱线的多普勒频移，结合其他测量，研究人员便可以了解探测到的系外行星的特征。

探测

1962 年，金星一号 (Venera I) 成为第一艘飞越行星的航天器。1962年，水手2号是第一艘发回数据的航天器。1978年，先锋2号向金星表面发射了较小的探测器。同时两个探测器在着陆后幸存下来并发回了数据。信使号航天器（2004-2015）绕水星轨道运行了四年。它收集了有关水星地质、磁性和化学成分的数据。

勇气号火星探测器和机遇号火星探测器是2004年着陆的双胞胎火星探测车。他们的全景相机拍摄了高分辨率的 360°景观视图。他们还有一个机械臂，其作用很像人类的手臂，可以伸出来抓取岩石和土壤样本进行分析。火星好奇号火星探测器探测器拥有寻找水、能源和碳所需的所有仪器。

接下来先驱者10号、先驱者11号、旅行者1号探测器、旅行者2号探测器、伽利略号木星探测器、卡西尼号、新视野等探测器分别为木星、土星、天王星、海王星、冥王星以及柯伊伯带的探测起到了作用。伽利略号木星轨道探测器执行了八年的探测任务。卡西尼号从2004年，就已经开始围绕土星和它的卫星进行飞行探测，传送回很多太阳系的照片，揭示了很多土星及周围天体的细节特征。1977年发送的旅行者1号和旅行者2号是美国航空航天局周期最长的两个任务。

2015年，美国宇航局的新地平线号探测器对冥王星及周边地区进行了持续六个月的飞掠探测任务，这次任务发现表明未被人类发现的卫星还不止一个。

开普勒宇宙飞船主要用来寻找绕其他恒星运行的类地行星。其发现了2600多颗太阳系外行星。航天器基本上是一个单一仪器—一个专门设计的直径孔径为1米的望远镜和图像传感器阵列，该望远镜镜子的直径为1.4米。开普勒通过观察凌日或行星从恒星前面穿过时恒星亮度的微小下降来探测行星。

重大事件

1993年11月6日及1999年11月15日，分别发生了“水星凌日”现象。水星凌日就是当水星运行到太阳和地球之间时，在太阳圆面上会看到一个小黑点自东向西缓慢穿过。历史上从1963年~2003年共出现过50次水星凌日现象。

2003年8月27日，发生了“火星大冲”现象，这时火星与地球相距不到5576万千米，是5万年来地球最接近火星的一次。“冲”是外行星隔着地球同太阳相对，当外行星运动至与合（外行星和太阳在同一个方向）相反的位置，正好使地球位于外行星与太阳中间，这种位置称为“冲”。当外行星到达冲的位置时，太阳刚落山它就从东方升起，整夜都可以观察到。

行星对齐是罕见天文现象中最罕见的。根据太空科学家的说法，火星、水星、金星、木星、土星和月球的下一次排列将在2040年发生。上一次行星排列是在 2011 年 5 月，当时木星、水星和金星以适当的方式排列对齐。

2022年3月12日凌晨5点23分，一颗直径约2米的小行星2022EB5闯入地球大气层，在冰岛附近海域上空解体爆炸。人类历史上对小行星闯入预警事件发生过五次，前4次都是由美国望远镜系统发现的，这次是由位于匈牙利、编号为K88的双鱼座天文台发现的。

每隔30个地球年，土星北半球就会发生一场巨大的风暴。并且每秒大约会发生10次闪电。一段时间后，当它凝结时，就会转变为雷暴。这些雷暴比过去在地球上遇到的风暴强一万倍。这种罕见的天文事件被称为白色大雷暴。

2017年9月15日据中国之声《新闻纵横》报道，北京时间15日傍晚，卡西尼号执行来自美国航空航天局（NASA）的最后一条指令：自我焚毁。这艘20世纪末的行星际飞船，点燃推进器，一头扎进土星大气层，与它探测了13年的气态巨行星融为一体。这样做是为了避免“污染”可能存在生命的土卫二以及土卫六。

2023年4月25日，“中国航天日”首届深空探测（天都）国际会议上，与会专家透露了未来中国深空探测的多项规划。比如建设月球科研站，探测行星、彗星，防御小行星，探索太阳系边际。

学术研究

克罗狄斯·托勒密提出了地心说，并利用托勒密体系对火星进行研究，在他的研究里，火星沿一个点运转，其运动轨迹形成的圆形称为本轮。

由于行星和恒星的运动非常重要，四大文明古国人开发了一套复杂的几何系统预测行星的运动。被称为地理之父的希腊人埃拉托斯特尼使用几何学来计算地球的周长。尼古拉·哥白尼提出了日心说（其灵感来源于萨摩斯岛的阿里斯塔克斯），并且通过对行星运动的观察来支持他这一想法。伽利略·伽利雷利用自己设计的望远镜证实了哥白尼的日心说。

约翰尼斯·开普勒提出行星围绕太阳沿椭圆轨道运动，太阳所在的位置就是椭圆形的两个焦点中的一个。同时开普勒还研究出行星在沿其轨道围绕太阳运动的过程中进行变速运动。

德国天文学家威特发现爱神星与地球最接近的时候不到2400万千米，于是其成为测量太阳视差的最好对象。洛韦耳根据天王和海王两行星运动上未能解说的残余摄动，说明了冥王星的存在，这些残余摄动很是微小，但是却足够大略地指出应该在天空中某一区域去寻找冥王星。

马克斯·普朗克太阳系研究所“行星大气”研究小组使用亚毫米光谱方法对金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、土卫六以及太阳系外行星等的大气层（成分、结构、动力学、化学、循环、演化）进行研究。他们对行星大气进行观察，并通过密集的模型进行计算和验证。该小组研究的主题还有太阳系及其他行星的环流模式和辐射传输的全球建模和火星大气中水和二氧化碳的循环以及沙尘暴的观测和建模等。

杰森豪尔赫与罗宾·华兹华斯合作，对早期火星上的温室气体变暖进行了建模。火星表面的现代特征，如峡谷、三角洲和湖床，表明火星过去存在液态水，但它的气温为什么可以支持液态水存在仍然是个谜。杰森豪尔赫与罗宾·华兹华斯使用一维辐射对流模型，向模拟的火星大气中添加新的温室气体，并分析该气体对火星表面温度、传出长波辐射和大气辐射平衡的影响。

苏黎世大学和剑桥大学研究人员通过模拟来研究行星的发展和磁场的形成，他们研究出一种混合网格粒子方法，该方法创建了一个“虚拟自适应网格”，使研究人员能够同时结合磁场、流体动力学和重力对行星的质量和重力进行计算。

罗宾逊天文台研究小组开发了不同复杂度的大气模型（1D、2D、3D）来模拟太阳系中金星、地球、火星、土卫六的大气层和可居住性，并评估它们的大气/气候随时间的演变。