태양계(solar system)란 태양과 그 주변을 돌고 있는 행성, 소혹성 및 혜성, 각 행성의 주변을 도는 위성들, 그리고 이들 천체들 사이에 존재하는 여러 물질들을 통칭해서 부르는 말이다. 태양은 우리 은하 내 많은 별들 중 하나에 지나지 않으며, 우주에는 이러한 은하가 셀 수도 없이 많다는 것은 이미 앞에서 이야기하였다. 우리는 어쩌다 이런 태양계에 살게 되었는지 모르지만, 우리의 태양계에 대해 이해하지 못한 채 어찌 밖으로는 앞날의 우주에 대해 이야기 하며 안으로는 지구의 안녕과 인류의 번성에 대해 이야기 하랴.

[그림] 태양계의 모습. 이 그림에서 태양과 각 행성의 크기 그리고 이들 간의 거리는 실제와 다름.

태양계의 형성에 대해 이해하기 위해서는 먼저 태양계는 현재 어떠한 특징을 갖고 있는지 알아야 할 것이다. 태양계의 탄생 이론은 그 동안 여러 가지가 있었지만, 이 이론들중 현재 태양계의 특징들을 가장 훌륭하게 설명하는 것이 옳은 이론일 가능성이 크기 떄문이다.

태양계의 특징 중 중요한 것들 만 몇 가지 적어 보면 아래와 같다:

[표] 태양과 행성들 간의 거리; Bode 법칙에 의한 거리와 실제 거리의 비교
(태양과 지구의 거리를 10으로 했을 때).

행성	수성	금성	지구	화성	소행성	목성	토성	천왕성	해왕성	명왕성
실제 거리	3.9	7.2	10	15.2	27.7	52	95	192	301	395
Bode 거리	4+0=4	4+3=7	4+6=10	4+12=16	4+24=28	4+48=52	4+96=100	4+192=196		4+384=388

태양계의 탄생 이론의 대표적인 것은 성운설(neubla theory)와 외력설(external force theory)이다. 성운설은 칸트(Kant)와 라플라스(Laplace) 등이 주장하였는데, 원시 성운으로부터 수축하여 태양과 행성이 만들어졌다는 가설이다. 즉 원반 모양의 성운에서 가운데는 태양으로, 그리고 밖의 성운은 고리 모양으로 갈라져 행성이 되었다는 가설이다. 그러나, 이 가설은 위 태양계 특징중 첫 번째 및 다섯 번째를 설명하지 못한다. 이러한 성운설의 실패로 한 때 외력설이 각광 받았다. 외력설은 부퐁(Buffon), 챔벌린(Chamberline), 몰튼(Moulton)등에 의해 주장된 이론으로, 원시 태양에 외부 천체가 충돌하거나 지나가면서 그 일부를 뜯어 내 이 것이 행성과 위성들을 만들었다는 가설이다. 그러나, 이 가설은 뜯겨 나온 성운들은 행성을 이루기보단 우주 공간으로 흩어진다는 계산이 나옴에 따라 더 이상 주목 받지 못하게 되었다. 요즈음에는 바이젝커(Weizsa:cker), 앤더스(Anders), 오웬(Owen)등이 제시한 변형된 성운설이 설득력을 갖는데, 이러한 변형된 성운설을 간략히 소개하면 다음과 같다.

태양계의 탄생은 전세대 별의 폭발 후 남은 성운으로부터 시작되었다. 이 성운은 개스와 고체 물질들(먼지)로 구성되었다. 이 성운이 수축하면서 내부 온도는 증가하게 되었고, 그에 따라 일부 먼지들은 기화되며 외곽으로 날려가게 되었다. 성운을 구성하고 있던 개스들도 일부 외부로 날려 갔으며, 중심부에는 보다 안정한 (고체) 물질들이 자리잡게 되었다. 성운의 계속된 수축은 온도를 더욱 증가시키며 불투명한 원시 태양을 만들었다. 이 원시 태양은 불투명해서 방사 에너지를 대부분 그 안에 가둘 수 있었는데, 이 것이 원시 태양의 온도 증가에 더욱 기여하였다. 한편, 원시 태양 주변의 고체 먼지들과 외부의 개스들은 서로 엉겨 각각 내행성 및 외행성의 초기 씨앗을 만들기 시작하였는데, 이를 "planetesimal"이라 부른다. 이 planetesimal에 계속 주변 물질이 더해져 그 덩칠르 키웠다. 원시 태양은 온도가 높아짐에 따라 수소 융합 반응을 시작하였고, 이 때 수축으로 인해 집적된 과도한 에너지는 양성자와 전자의 프라즈마로 구성된 태양풍 형태로 발산되었다(T-Tauri stage). 이 태양풍은 그 주위에 있던 휘발성 개스들을 날려버렸고, 크기가 작은 planetesimal도 소멸시켜버렸다. 그 후, 태양은 현재 우리가 보고 있는 것과 같은 수소 융합 반응을 안정적으로 진행하였고, planetesimal로부터 시작한 행성들은 완전히 성장하여 위성을 거느리고 태양 주위를 거의 일정하게 공전하게 되었다.

[표] 태양과 행성들의 물리량 비교.

이름	태양	수성	금성	지구	화성	소행성	목성	토성	천왕성	해왕성	명왕성
거리(백만km)	-	57.9	108.2	149.6	227.9	414.0	778.3	1427.0	2869.6	4504	5900
직경(천km)	1391.4	4.878	12.1	12.756	6.786	1.02	142.984	120.536	51.118	49.562	3.0
질량(g)	1.987 *10³³	3.3 *10²⁶	4.87 *10²⁷	5.98 *10²⁷	6.44 *10²⁶	1.17 *10²⁴	1.9 *10³⁰	5.69 *10²⁹	8.66 *10²⁸	1.01 *10²⁹	1.5 *10²⁵
밀도(g/cm³)	1.4	5.44	5.25	5.52	3.94	2.2	1.33	0.7	1.3	1.76	1.1
위성 수	-	0	0	1	2	-	16	21	15	8	1