Δομή και σύνθεση
Το κύριο συστατικό του Ηλιακού Συστήματος είναι ο Ήλιος, ένα αστέρι κύριας ακολουθίας τύπου G2 που περιέχει το 99,86% της γνωστής μάζας του συστήματος και το κυριαρχεί βαρυτικά.[10] Τα τέσσερα μεγαλύτερα σώματα σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, οι γιγάντιοι πλανήτες, αντιπροσωπεύουν το 99% της υπόλοιπης μάζας, με τον Δία και τον Κρόνο να αποτελούν μαζί περισσότερο από 90%. Τα υπόλοιπα αντικείμενα του Ηλιακού Συστήματος (συμπεριλαμβανομένων των τεσσάρων γήινων πλανητών, των νάνων πλανητών, των φεγγαριών, των αστεροειδών και των κομητών) μαζί αποτελούν λιγότερο από το 0,002% της συνολικής μάζας του Ηλιακού Συστήματος.
Τα περισσότερα μεγάλα αντικείμενα σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο βρίσκονται κοντά στο επίπεδο της τροχιάς της Γης, γνωστό ως εκλειπτική. Οι πλανήτες βρίσκονται πολύ κοντά στην εκλειπτική, ενώ οι κομήτες και τα αντικείμενα της ζώνης του Κάιπερ βρίσκονται συχνά σε σημαντικά μεγαλύτερες γωνίες προς αυτήν.[11][12] Ως αποτέλεσμα του σχηματισμού του Ηλιακού Συστήματος, οι πλανήτες (και τα περισσότερα άλλα αντικείμενα) περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο προς την ίδια κατεύθυνση που περιστρέφεται και εκείνος (αριστερόστροφα, όπως φαίνεται από τον βόρειο πόλο της Γης). Υπάρχουν εξαιρέσεις, όπως ο κομήτης του Χάλεϋ. Τα περισσότερα από τα μεγαλύτερα φεγγάρια περιστρέφονται γύρω από τους πλανήτες τους προς αυτήν την ορθόδρομη κατεύθυνση (με τον Τρίτωνα να είναι η μεγαλύτερη ανάδρομη εξαίρεση) και τα περισσότερα μεγαλύτερα αντικείμενα περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση (με την Αφροδίτη να είναι μια αξιοσημείωτη ανάδρομη εξαίρεση).
Η συνολική δομή των διαγραμμένων περιοχών του Ηλιακού Συστήματος αποτελείται από τον Ήλιο, τέσσερις σχετικά μικρούς εσωτερικούς πλανήτες περιτριγυρισμένους από μια ζώνη που αποτελείται κυρίως από βραχώδεις αστεροειδείς και τέσσερις γιγάντιους πλανήτες που περιβάλλονται από τη ζώνη του Κάιπερ, η οποία συνιστάται κυρίως από παγωμένα αντικείμενα. Μερικές φορές οι αστρονόμοι χωρίζουν ανεπίσημα αυτή τη δομή σε ξεχωριστές περιοχές. Το εσωτερικό ηλιακό σύστημα περιλαμβάνει τους τέσσερις επίγειους πλανήτες και τη ζώνη των αστεροειδών. Το εξωτερικό ηλιακό σύστημα βρίσκεται πέρα από τους αστεροειδείς, συμπεριλαμβανομένων των τεσσάρων γιγάντιων πλανητών.[13] Μετά την ανακάλυψη της ζώνης του Κάιπερ, τα εξόχως απόκεντρα μέρη του Ηλιακού Συστήματος θεωρούνται ξεχωριστή περιοχή που αποτελείται από τα μεταποσειδώνια αντικείμενα (αντικείμενα πέρα από τον Ποσειδώνα).[14]
Οι περισσότεροι πλανήτες στο Ηλιακό Σύστημα έχουν δευτερεύοντα δικά τους συστήματα, γύρω από τα οποία βρίσκονται σε τροχιά πλανητικά αντικείμενα που ονομάζονται φυσικοί δορυφόροι ή φεγγάρια (δύο εκ των οποίων, ο Τιτάνας και ο Γανυμήδης, είναι μεγαλύτεροι από τον πλανήτη Ερμή). Οι τέσσερις γιγάντιοι πλανήτες έχουν πλανητικούς δακτυλίους, λεπτές λωρίδες μικροσκοπικών σωματιδίων που τους περιστρέφονται από κοινού. Οι περισσότεροι από τους μεγαλύτερους φυσικούς δορυφόρους βρίσκονται σε σύγχρονη περιστροφή, με το ένα πρόσωπο να στρέφεται μόνιμα προς το μητρικό σώμα.[15]
Οι νόμοι του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών περιγράφουν τις τροχιές των αντικειμένων γύρω από τον Ήλιο. Ακολουθώντας τους νόμους του Κέπλερ, κάθε αντικείμενο ταξιδεύει κατά μήκος μιας έλλειψης με τον Ήλιο στη μία εστία. Αντικείμενα πιο κοντά στον Ήλιο (με μικρότερους ημι-μεγάλους άξονες) ταξιδεύουν πιο γρήγορα επειδή επηρεάζονται περισσότερο από τη βαρύτητα του Ήλιου. Σε μια ελλειπτική τροχιά, η απόσταση ενός σώματος από τον Ήλιο ποικίλλει κατά τη διάρκεια του έτους του. Η πλησιέστερη προσέγγιση ενός σώματος προς τον Ήλιο ονομάζεται περιήλιο, ενώ το πιο απομακρυσμένο σημείο του από τον Ήλιο ονομάζεται αφήλιο. Οι τροχιές των πλανητών είναι σχεδόν κυκλικές, αλλά πολλοί κομήτες, αστεροειδείς και αντικείμενα της ζώνης του Κάιπερ ακολουθούν εξαιρετικά ελλειπτικές τροχιές. Οι θέσεις των σωμάτων στο Ηλιακό Σύστημα μπορούν να προβλεφθούν χρησιμοποιώντας αριθμητικά μοντέλα.
Αν και ο Ήλιος κυριαρχεί στο σύστημα κατά μάζα, αντιπροσωπεύει μόνο περίπου το 2% της γωνιακής ορμής.[16][17] Οι πλανήτες, όπου κυριαρχείται από τον Δία, αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της υπόλοιπης γωνιακής ορμής λόγω του συνδυασμού της μάζας, της τροχιάς και της απόστασής τους από τον Ήλιο, με πιθανή σημαντική συνεισφορά των κομητών.[16]
Ο Ήλιος, που περιλαμβάνει σχεδόν όλη την ύλη του Ηλιακού Συστήματος, αποτελείται από περίπου 98% υδρογόνο και ήλιο.[18] Ο Δίας και ο Κρόνος, που περιλαμβάνουν σχεδόν όλη την υπόλοιπη ύλη, αποτελούνται επίσης κυρίως από υδρογόνο και ήλιο.[19][20] Υπάρχει διαφοροποίηση της σύνθεσης ανάλογα με την απόσταση στο Ηλιακό Σύστημα, που δημιουργήθηκε από πίεση θερμότητας και φωτός από τον Ήλιο. Εκείνα τα αντικείμενα πιο κοντά στον Ήλιο, τα οποία επηρεάζονται περισσότερο από τη θερμότητα και την πίεση του φωτός, αποτελούνται από στοιχεία με υψηλά σημεία τήξης. Τα αντικείμενα πιο μακριά από τον Ήλιο αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από υλικά με χαμηλότερα σημεία τήξης.[21] Το όριο στο Ηλιακό Σύστημα πέρα από το οποίο θα μπορούσαν να συμπυκνωθούν αυτές οι πτητικές ουσίες είναι γνωστό ως γραμμή παγετού και βρίσκεται περίπου 5 αστρονομικές μονάδες μακριά από τον Ήλιο.
Τα αντικείμενα του εσωτερικού Ηλιακού Συστήματος αποτελούνται κυρίως από βράχους,[22] το συλλογικό όνομα για ενώσεις με υψηλά σημεία τήξης, όπως πυριτικά, σίδηρο ή νικέλιο, που παρέμειναν στερεά κάτω από όλες σχεδόν τις συνθήκες στο πρωτοπλανητικό νεφέλωμα.[23] Ο Δίας και ο Κρόνος αποτελούνται κυρίως από αέρια, τον αστρονομικό όρο για υλικά με εξαιρετικά χαμηλά σημεία τήξης και υψηλή πίεση ατμών, όπως υδρογόνο, ήλιο και νέον, τα οποία βρίσκονταν πάντα σε αέρια φάση στο νεφέλωμα.[23] Οι πάγοι, όπως το νερό, το μεθάνιο, η αμμωνία, το υδρόθειο και το διοξείδιο του άνθρακα,[22] έχουν σημεία τήξης έως μερικές εκατοντάδες Κέλβιν.[23] Μπορούν να βρεθούν ως πάγοι, υγρά ή αέρια σε διάφορα σημεία του Ηλιακού Συστήματος, ενώ στο νεφέλωμα ήταν είτε στη στερεή είτε στην αέρια φάση.[23] Οι παγωμένες ουσίες αποτελούν την πλειοψηφία των δορυφόρων των γιγάντιων πλανητών. Επίσης αποτελούν το συστατικό του Ουρανού και του Ποσειδώνα (των λεγόμενων «γιγάντων πάγου») καθώς και των πολυάριθμων μικρών αντικειμένων που βρίσκονται πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα.[22][24] Μαζί, τα αέρια και οι πάγοι αναφέρονται ως πτητικά.[25]