Hệ Mặt Trời

Cấu trúc

Thiên thể chính trong hệ Mặt Trời là Mặt Trời, 1 ngôi sao kiểu G2 thuộc dãy chính chứa 99,86% khối lượng của cả hệ và vượt trội về lực hấp dẫn. 4 hành tinh khí khổng lồ của hệ chiếm 99% khối lượng còn lại, và khối lượng Sao Mộc kết hợp với khối lượng Sao Thổ thì chiếm >90% so với khối lượng tất cả các thiên thể khác.
Hầu hết các thiên thể lớn có mặt phẳng quỹ đạo gần trùng mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất, gọi là mặt phẳng hoàng đạo. Mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh nằm rất gần với mặt phẳng hoàng đạo, trong khi các sao chổi và vật thể trong vành đai Kuiper thường có mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 1 góc lớn so với mặt phẳng hoàng đạo. Mọi hành tinh và phần lớn các thiên thể khác quay quanh Mặt Trời theo chiều tự quay của Mặt Trời (ngược chiều kim đồng hồ, khi nhìn từ trên cực Bắc của Mặt Trời). Nhưng cũng có một số ngoại lệ, như sao chổi Halley lại quay theo chiều ngược lại.
Cấu trúc tổng thể của những vùng trong hệ Mặt Trời được vẽ ở hình bên chứa Mặt Trời, 4 hành tinh vòng trong tương đối nhỏ được bao xung quanh bởi 1 vành đai các tiểu hành tinh đá, 4 hành tinh khí khổng lồ được bao xung quanh bởi vành đai Kuiper chứa các thiên thể băng đá. Các nhà thiên văn học đôi khi không chính thức chia cấu trúc hệ Mặt Trời thành các vùng tách biệt. Hệ Mặt Trời bên trong bao gồm 4 hành tinh đá và vành đai tiểu hành tinh chính. Hệ Mặt Trời bên ngoài nằm bên ngoài vành đai tiểu hành tinh chính, bao gồm 4 hành tinh khí khổng lồ. Từ khi khám phá ra vành đai Kuiper, phần bên ngoài của hệ Mặt Trời được coi là một vùng riêng biệt chứa các vật thể nằm bên ngoài Sao Hải Vương.
Những định luật của Kepler về chuyển động thiên thể miêu tả quỹ đạo của các vật thể quay quanh Mặt Trời. Theo định luật Kepler, mỗi vật thể chuyển động theo quỹ đạo hình elip với Mặt Trời là 1 tiêu điểm. Các vật thể gần Mặt Trời hơn (với bán trục lớn nhỏ hơn) sẽ chuyển động nhanh hơn, do chúng chịu nhiều ảnh hưởng của trường hấp dẫn Mặt Trời hơn. Trên quỹ đạo elip, khoảng cách từ thiên thể tới Mặt Trời thay đổi trong 1 chu kỳ quỹ đạo. Vị trí thiên thể gần nhất với Mặt Trời gọi là cận điểm quỹ đạo, trong khi điểm trên quỹ đạo xa nhất so với Mặt Trời gọi là viễn điểm quỹ đạo. Trong hệ Mặt Trời, quỹ đạo của các hành tinh gần tròn, trong khi nhiều sao chổi, tiểu hành tinh và các vật thể thuộc vành đai Kuiper có quỹ đạo hình elip rất dẹt.
Khoảng cách thực tế giữa các hành tinh là rất lớn, tuy nhiên nhiều minh họa về hệ Mặt Trời vẽ khoảng cách quỹ đạo của các hành tinh đều nhau. Thực tế, đối với các hành tinh hay vành đai nằm càng xa Mặt Trời, thì khoảng cách giữa quỹ đạo của chúng càng lớn. Ví dụ, Sao Kim có khoảng cách đến Mặt Trời lớn hơn 0,33 đơn vị thiên văn (AU) so với khoảng cách từ Sao Thủy đến Mặt Trời, trong khi của Sao Thổ cách xa 4,3 AU so với Sao Mộc, và Sao Hải Vương cách xa 10,5 AU so với Sao Thiên Vương. Nhiều nỗ lực đã thực hiện nhằm xác định tương quan khoảng cách giữa quỹ đạo của các hành tinh (ví dụ, quy luật Titius-Bode), nhưng chưa có 1 lý thuyết nào được chấp nhận.
Đa phần các hành tinh trong hệ Mặt Trời sở hữu 1 hệ thứ cấp của chúng, có các vệ tinh tự nhiên hoặc vành đai hành tinh quay quanh hành tinh. Các vệ tinh này còn được gọi là Mặt Trăng. 2 vệ tinh tự nhiên Ganymede của Sao Mộc và Titan của Sao Thổ còn lớn hơn cả Sao Thủy). Các hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, thậm chí cả 1 vệ tinh của Sao Thổ còn có các vành đai hành tinh là những dải mỏng chứa các hạt vật chất nhỏ quay quanh chúng. Hầu hết các vệ tinh tự nhiên lớn nhất đều quay đồng bộ với một mặt bán cầu luôn hướng về phía hành tinh.
Những thiên thể vòng trong có thành phần chủ yếu là đá, tên gọi chung cho các hợp chất có điểm nóng chảy cao, như silicat, sắt hay nikel, tất cả vẫn duy trì ở trạng thái rắn từ khi trong giai đoạn tinh vân tiền hành tinh. Sao Mộc và Sao Thổ có thành phần chủ yếu là khí, thuật ngữ thiên văn học cho những vật liệu có điểm nóng chảy cực thấp và áp suất hơi cao như hiđrô, heli, và neon, chúng luôn luôn ở pha khí trong các tinh vân. Băng, như nước, mêtan, ammoniac, hiđrô sunfua và cacbon điôxít, có điểm nóng chảy lên tới vài trăm Kelvin, trong khi pha của chúng lại phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ môi trường xung quanh. Chúng có thể tìm thấy dưới dạng băng, chất lỏng, hay khí trong nhiều nơi thuộc hệ Mặt Trời, trong khi trong các tinh vân chúng chỉ ở trạng thái băng (rắn) hoặc khí. Các chất băng đá là thành phần chủ yếu trên các Mặt Trăng của các hành tinh khí khổng lồ, cũng như chiếm phần lớn trong thành phần của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương (gọi là các "hành tinh băng đá khổng lồ") và trong rất nhiều các vật thể nhỏ nằm bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Các chất khí và băng trong thiên văn học cùng được gọi là chất dễ bay hơi (volatiles).

Vòng trong Hệ Mặt Trời

Vòng trong Hệ Mặt Trời bên trong bao gồm các hành tinh đất đá và vành đai tiểu hành tinh, có thành phần chủ yếu từ silicat và các kim loại. Các thiên thể thuộc vùng này nằm khá gần Mặt Trời; bán kính của vùng này nhỏ hơn khoảng cách giữa Sao Mộc và Sao Thổ.

Nhóm tiểu hành tinh

Những tiểu hành tinh trong vành đai chính được chia thành nhóm tiểu hành tinh và họ tiểu hành tinh dựa trên các đặc tính quỹ đạo của chúng. Mặt Trăng tiểu hành tinh là những tiểu hành tinh quay quanh tiểu hành tinh lớn hơn. Chúng không được phân biệt rõ ràng với Mặt Trăng của các hành tinh, thỉnh thoảng các Mặt Trăng tiểu hành tinh có kích cỡ lớn bằng tiểu hành tinh mà nó quay quanh. Vành đai tiểu hành tinh cũng chứa sao chổi mà có khả năng các sao chổi từ vành đai này là nguồn cung cấp nước cho Trái Đất.
Các tiểu hành tinh Troia nằm ở vùng lân cận với các điểm Lagrange L₄ và L₅ của Sao Mộc (những vùng ổn định về hấp dẫn, có thể đi trước hoặc theo sau hành tinh trên quỹ đạo của nó); thuật ngữ "thiên thể Troia" cũng sử dụng cho các vật thể nhỏ đối với các hành tinh khác hoặc cho các vệ tinh nhân tạo của Trái Đất. Các tiểu hành tinh Hilda có cộng hưởng quỹ đạo 2:3 với Sao Mộc; tức là chúng chuyển động quanh Mặt Trời được 3 vòng quỹ đạo thì Sao Mộc quay quanh Mặt Trời được 2 vòng quỹ đạo.
Vòng trong hệ Mặt Trời cũng có các tiểu hành tinh gần Trái Đất chuyển động hỗn loạn, rất nhiều trong số chúng có quỹ đạo cắt với quỹ đạo của các hành tinh bên trong.

Vòng ngoài Hệ Mặt Trời

Vùng bên ngoài của hệ Mặt Trời gồm các hành tinh khí khổng lồ và các vệ tinh tự nhiên của chúng. Nhiều sao chổi chu kỳ ngắn, bao gồm các tiểu hành tinh centaur, cũng nằm trong vùng này. Do khoảng cách đến Mặt Trời lớn, các thiên thể lớn trong vùng bên ngoài hệ Mặt Trời chứa tỉ lệ cao các chất dễ bay hơi như nước, amoniac và mêtan so với các vật liệu đá của thành phần các hành tinh bên trong hệ Mặt Trời, và khi nhiệt độ càng thấp cho phép các hợp chất dễ bay hơi tồn tại được dưới dạng rắn.

Vùng bên ngoài Sao Hải Vương

Vùng bên ngoài Sao Hải Vương chứa các "vật thể ngoài Sao Hải Vương", và là 1 vùng còn chưa được thám hiểm nhiều. Nó bao gồm phần lớn các vật thể nhỏ (thiên thể lớn nhất có đường kính chỉ bằng 1/5 so với đường kính của Trái Đất và khối lượng nhỏ hơn nhiều so với Mặt Trăng) thành phần chính là băng và đá. Vùng này thỉnh thoảng gọi là "hệ Mặt Trời phía ngoài", nhưng thuật ngữ này thường được hiểu là vùng bên ngoài vành đai tiểu hành tinh.

Sao Diêm Vương và Charon

Pluto (khoảng cách trung bình đến Mặt Trời 39 AU) là 1 hành tinh lùn, và là thiên thể lớn nhất đã từng được biết tới trong vành đai Kuiper. Khi nó được phát hiện ra vào năm 1930, nó đã được coi là hành tinh thứ 9 trong hệ Mặt Trời; nhưng điều này đã thay đổi vào năm 2006 với định nghĩa mới về hành tinh. Sao Diêm Vương có quỹ đạo với độ lệch tâm lớn và nghiêng 17⁰ so với mặt phẳng hoàng đạo với điểm cận nhật cách Mặt Trời 29,7 AU (nằm bên trong quỹ đạo của Sao Hải Vương) và điểm viễn nhật cách Mặt Trời 49,5 AU. Sao Diêm Vương cộng hưởng quỹ đạo 3:2 với Sao Hải Vương. Các vật thể trong vành đai Kuiper mà quỹ đạo có cùng đặc điểm cộng hưởng này được gọi là các vật thể Plutino.
Charon, vệ tinh lớn nhất của Pluto, đôi khi được miêu tả nó là 1 phần của hệ đôi với Pluto, do 2 thiên thể quay quanh 1 khối tâm hấp dẫn bên trên bề mặt của chúng (do vậy chúng hiện lên như là quay quanh nhau). Xa hơn Charon, 2 vệ tinh nhỏ hơn rất nhiều là Nix và Hydra quay quanh hệ này.

Eris

Eris (khoảng cách trung bình đến Mặt Trời 68 AU) là vật thể lớn nhất từng được biết trong đĩa phân tán, với khối lượng lớn hơn của Sao Diêm Vương 25% và đường kính bằng với đường kính của Pluto. Nó là hành tinh lùn có khối lượng lớn nhất trong số các hành tinh lùn đã biết. Eris có 1 vệ tinh là Dysnomia. Cũng như Pluto, quỹ đạo của nó có độ lệch tâm lớn với điểm cận nhật cách Mặt Trời 38,2 AU (gần bằng khoảng cách từ Mặt Trời đến Pluto) và điểm viễn nhật cách Mặt Trời 97,6 AU, đồng thời mặt phẳng quỹ đạo của nó nghiêng 1 góc lớn so với mặt phẳng hoàng đạo.

Những vùng xa nhất

Điểm mà hệ Mặt Trời kết thúc và môi trường liên sao bắt đầu vẫn không được định nghĩa chính xác, biên giới này được cho là nơi áp suất đẩy ra của gió Mặt Trời cân bằng với trường hấp dẫn từ Mặt Trời. Giới hạn ảnh hưởng bên ngoài của gió Mặt Trời gần bằng bốn lần khoảng cách từ Sao Diêm Vương đến Mặt Trời; vùng nhật mãn này được coi là sự bắt đầu của môi trường liên sao. Tuy nhiên, mặt cầu Roche của Mặt Trời, phạm vi ảnh hưởng của trường hấp dẫn của nó, được cho là mở rộng xa hơn hàng nghìn lần.

Sedna

90377 Sedna (khoảng cách trung bình đến Mặt Trời 525,86 AU) là 1 thiên thể kích cỡ Sao Diêm Vương màu đỏ, quay trên 1 quỹ đạo elip khổng lồ với điểm cận nhật cách 76 AU và điểm viễn nhật cách 928 AU, nó mất khoảng 12.050 năm để hoàn thành 1 vòng quỹ đạo. Mike Brown, người đã phát hiện ra nó vào năm 2003, cho rằng thiên thể này không thể là 1 phần của đĩa phân tán hay vành đai Kuiper do điểm viễn nhật của nó quá xa để có thể chịu ảnh hưởng của sự di trú Sao Hải Vương. Brown và các nhà thiên văn khác xem nó là vật thể đầu tiên trong 1 lớp các vật thể mới, bao gồm cả vật thể 2000 CR₁₀₅ có điểm cận nhật 45 AU và điểm viễn nhật 415 AU với chu kỳ quỹ đạo của nó là 3.420 năm. Brown xếp các vật thể này vào "Đám mây Oort bên trong" do đám mây này có thể được hình thành thông qua 1 quá trình tương tự với đám mây Oort mặc dù nó gần hơn rất nhiều so với Mặt Trời. Sedna có khả năng là 1 hành tinh lùn tuy nhiên hình dạng của vật thể này vẫn chưa được xác định rõ ràng.

Trong dải Ngân Hà

Hệ Mặt Trời nằm trong dải Ngân Hà, một thiên hà xoắn ốc có thanh với đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng và chứa khoảng 200 tỷ ngôi sao. Mặt Trời nằm ở 1 trong các nhánh xoắn ốc rìa ngoài của Ngân Hà, gọi là nhánh Lạp Hộ hay Móng Địa phương (Local Spur). Khoảng cách từ Mặt Trời đến trung tâm thiên hà vào khoảng 25.000 và 28.000 năm ánh sáng, nó chuyển động với vận tốc 220 km/s, và hoàn tất 1 chu kỳ trong khoảng 225-250 triệu năm. Chu kỳ này được gọi là năm thiên hà của hệ Mặt Trời. Nhật đỉnh (solar apex), điểm chỉ hướng di chuyển của Mặt Trời trong không gian liên sao, nằm gần chòm sao Hercules theo hướng của vị trí hiện tại của ngôi sao sáng Vega. Mặt phẳng chứa đường hoàng đạo của hệ Mặt Trời (mặt phẳng hoàng đạo) nghiêng 1 góc khoảng 60° so với mặt phẳng thiên hà.
Vị trí của Thái Dương hệ trong thiên hà cũng là 1 nhân tố quan trọng trong sự tiến hóa của sự sống trên Trái Đất. Quỹ đạo của hệ có hình gần tròn và hệ quay với vận tốc bằng với vận tốc của các nhánh xoắn ốc, điều này có nghĩa là khả năng hệ Mặt Trời đi xuyên qua nhánh xoắn ốc là rất hiếm. Mặt khác các siêu tân tinh nguy hiểm tiềm tàng ở trong nhánh xoắn ốc cũng nằm ở xa Thái Dương hệ, điều này cho phép Trái Đất có 1 chu kỳ dài về sự ổn định của môi trường liên sao giúp cho sự sống tiến hóa. Hệ Mặt Trời cũng nằm ở phía ngoài của vùng tập trung đông đúc các ngôi sao trong trung tâm Ngân Hà. Khi ở gần trung tâm thiên hà, lực kéo hấp dẫn từ các sao ở gần gây nhiễu loạn các vật thể thuộc đám mây Oort và đẩy nhiều sao chổi về phía hệ Mặt Trời bên trong, làm tăng khả năng xảy ra những va chạm thảm họa giữa Trái Đất và các vật thể gây hủy hoại sự sống. Bức xạ với cường độ mạnh từ trung tâm thiên hà cũng tác động mạnh đến sự phát triển của các tổ chức sống phức tạp. Ngay cả với vị trí của hệ Mặt Trời hiện nay, một số nhà khoa học giả thuyết là những vụ nổ siêu tân tinh gần đây cũng ảnh hưởng đến sự sống trong quá khứ 35.000 năm trước do những mảnh vụn từ siêu tân tinh, hạt bụi chứa phóng xạ mạnh và các sao chổi kích thước lớn hướng về phía Mặt Trời.

Môi trường lân cận

Môi trường lân cận của hệ Mặt Trời trong thiên hà còn được gọi là Đám mây liên sao địa phương hay Bông Địa phương, 1 vùng đám mây đậm đặc nằm trong 1 vùng thưa thớt hơn gọi là Bong bóng địa phương, 1 hốc có hình dáng chiếc đồng hồ cát trong môi trường liên sao với kích cỡ gần 300 năm ánh sáng. Bong bóng này bị xáo trộn bởi plasma nhiệt độ cao cho thấy nó là sản phẩm của một vài vụ nổ siêu tân tinh gần đây.
Có tương đối ít các ngôi sao trong vòng 10 năm ánh sáng (95.000 tỷ km) so với Mặt Trời. Những sao gần nhất là hệ 3 ngôi sao Alpha Centauri, nằm cách xa 4,4 năm ánh sáng. Alpha Centauri A và B là cặp sao có kích cỡ gần bằng Mặt Trời nằm gần nhau, trong khi sao lùn đỏ nhỏ Alpha Centauri C (còn gọi là Proxima Centauri) quay quanh cặp sao này ở khoảng cách 0,2 năm ánh sáng và là ngôi sao gần Mặt Trời nhất. Những ngôi sao gần tiếp theo là sao lùn đỏ Barnard (cách xa 5,9 năm ánh sáng), Wolf 359 (7,8 ly) và Lalande 21185 (8,3 ly). Ngôi sao lớn nhất trong vòng bán kính 10 năm ánh sáng là Sirius, 1 ngôi sao sáng trong dãy chính với khối lượng gần bằng 2 lần khối lượng Mặt Trời. Sao lùn trắng Sirius B quay quanh ngôi sao này. Hệ sao đôi này nằm cách Mặt Trời 8,6 năm ánh sáng. Còn lại là hệ sao đôi lùn đỏ Luyten 726-8 (8,7 ly) và 1 sao lùn đỏ Ross 154 (9,7 ly). Ngôi sao đơn giống Mặt Trời gần chúng ta nhất là sao Tau Ceti nằm cách xa 11,9 năm ánh sáng. Nó có khối lượng bằng 80 phần trăm khối lượng Mặt Trời nhưng độ sáng chỉ bằng 60 phần trăm so với độ sáng của Mặt Trời. Ngôi sao gần nhất có hành tinh ngoại hệ quay quanh là sao Epsilon Eridani, 1 ngôi sao đỏ hơn và mờ hơn so với Mặt Trời nằm cách Thái Dương hệ 10,5 năm ánh sáng. Ngôi sao này có một hành tinh quay quanh được xác nhận là Epsilon Eridani b, với khối lượng bằng 1,5 lần khối lượng của Mộc Tinh và quay quanh ngôi sao mất 6,9 năm.

Lịch sử

Các hành tinh tính từ Sao Thổ vào đến Mặt Trời từng được các nhà thiên văn ngày xưa biết đến, họ quan sát sự di chuyển của những vật thể đó so với những vùng có vẻ đứng im gồm các ngôi sao. Sao Kim và Sao Thủy vốn đã được quan sát là 2 vật thể riêng biệt dù có khó khăn trong việc kết nối "Sao hôm" và "Sao mai". Họ cũng biết rằng 2 vật thể không phải 1 điểm, Mặt Trời và Mặt Trăng, di chuyển trên cùng 1 cái nền đứng im. Tuy nhiên, sự hiểu biết về trạng thái của những vật thể đó hoàn toàn thiếu chính xác.
Trạng thái và cấu trúc của Hệ Mặt Trời vẫn còn bị hiểu biết chưa chính xác vì ít nhất là hai lý do. Trái Đất đã bị coi là đứng im, và sự di chuyển của các vật thể trên trời vì thế cũng chỉ là bên ngoài. Mặt Trời đã bị coi là quay quanh Trái Đất, giống như các hành tinh hay thiên thể khác. Quan niệm này về vũ trụ, với Trái Đất ở trung tâm, được goi là hệ địa tâm. Nhiều vật thể trong hệ mặt trời và các hiện tượng không được nhận thức đầy đủ nếu không có trợ giúp của kỹ thuật.
Trong vài trăm năm qua, các tiến bộ về nhận thức và kỹ thuật đã giúp con người hiểu thêm nhiều về hệ mặt trời. Sự nhận thức đầu tiên và có tính nền tảng là cuộc cách mạng của Nicolaus Copernicus cho rằng các hành tinh quay quanh Mặt Trời - hệ nhật tâm - với Mặt Trời ở trung tâm. Điều đã gây sốc nhất và gây ra nhiều tranh cãi nhất không phải là việc Mặt Trời ở trung tâm mà là Trái Đất thuộc ngoại biên, và có quỹ đạo. Các hành tinh vốn chỉ bị coi đơn giản là các điểm trên bầu trời, nhưng nếu chính Trái Đất là 1 hành tinh, có lẽ những hành tinh khác, giống như Trái Đất, chỉ là những hình cầu to lớn và cứng chắc.
Về mặt triết học, có 1 số sự chống đối thuyết nhật tâm. Tình trạng tự nhiên của các vật khoáng, nặng giống như Trái Đất được tin rằng sẽ nằm im. Các hành tinh được cho rằng được cấu tạo từ vật liệu riêng biệt, phù du (sớm nở tối tàn) và nhẹ. Mọi người từng tin rằng sự chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời làm cho không khí biến mất khỏi bề mặt. Nếu Trái Đất đang chuyển động, các nhà thiên văn học đã có thể quan sát thị sai của các ngôi sao, như việc các ngôi sao xuất hiện và thay đổi vị trí so với các vật thể ở xa hơn vì lý do Trái Đất thay đổi vị trí.
Sự phát minh ra kính viễn vọng cho phép 1 sự tiến bộ căn bản về kỹ thuật trong việc khám phá Hệ Mặt Trời, với kính viễn vọng đã được cải tiến của Galileo Galilei đã cho phép nhiều lợi ích trong việc khám phá các vệ tinh của các hành tinh khác, đặc biệt là 4 vệ tinh lớn của Sao Mộc. Điều này cho thấy tất cả các vật thể trong vụ trụ không quay quanh Trái Đất. Tuy nhiên, có thể phát minh lớn nhất của Galileo là việc hành tinh Sao Kim có các pha giống như Mặt Trăng, chứng minh rằng nó phải quay quanh Mặt Trời.
Sau đó, vào năm 1678, Isaac Newton dùng định luật vạn vật hấp dẫn của mình giải thích lực vừa giữ Trái Đất quay quanh Mặt Trời vừa giữ không khí không bị cuốn đi mất.
Cuối cùng, năm 1838, nhà thiên văn Friedrich Wilhelm Bessel đã thành công trong việc đo đạc thị sai của ngôi sao 61 Cygni, chứng minh 1 cách thuyết phục rằng Trái Đất đang chuyển động.

Ngày nay

Với sự khởi đầu thời đại vũ trụ, 1 thời đại vĩ đại trong thám hiểm đã được thực hiện bởi các chuyến thăm dò vũ trụ không người lái được tổ chức và thực hiện bởi nhiều cơ quan vũ trụ. Tàu thăm dò vũ trụ đầu tiên hạ cánh xuống 1 vật thể ngoài trái đất trong Hệ Mặt Trời là tàu thám hiểm Luna 2 của Liên Xô, nó hạ cánh xuống Mặt Trăng năm 1959. Từ đó, ngày càng có nhiều hành tinh khác ở xa hơn được khám phá, với việc tàu vũ trụ đáp xuống Sao Kim năm 1965, Sao Hoả năm 1976, tiểu hành tinh 433 Eros năm 2001, và vệ tinh Titan của Sao Thổ năm 2005. Các tàu vũ trụ cũng đã tiến gần tới các hành tinh khác như Mariner 10 đi qua Sao Thuỷ năm 1973.
Tàu vũ trụ đầu tiên khám phá các hành tinh vòng ngoài là Pioneer 10, bay qua Sao Mộc năm 1973. Pioneer 11 là tàu đầu tiên đến Sao Thổ năm 1979. Các tàu vũ trụ Voyager đã làm 1 cuộc hành trình vĩ đại đến các hành tinh vòng ngoài sau khi chúng được phòng lên năm 1977, với 2 tàu bay qua Sao Mộc năm 1979 và Sao Thổ năm 1980-1981. Voyager 2 sau đó tiến sát đến Sao Thiên Vương năm 1986 và Sao Hải Vương năm 1989. Các tàu Voyager hiện đang ở bên ngoài quỹ đạo của Sao Diêm Vương, và đến tháng 6/2006, tàu Voyager 1 đã vượt qua ranh giới của Hệ Mặt Trời.
Sao Diêm Vương vẫn chưa được thăm viếng bởi 1 tàu vũ trụ nào của con người dù việc NASA phóng tàu New Horizons vào tháng 1/2006 có thể làm thay đổi điều này. Tàu dự tính sẽ bay qua Sao Diêm Vương vào tháng 7/2015 và sau đó sẽ nghiên cứu thêm càng nhiều càng tốt về các vật thể trong vành đai Kuiper.
Thông qua những vụ khám phá không người lái đó, con người đã có thể có những ảnh chụp gần hơn về đa số các hành tinh và trong trường hợp có thể hạ cánh, tiến hành các xét nghiệm về đất đá và khí quyển của chúng. Các cuộc thám hiểm có người lái, dù sao, cũng chỉ đưa con người tới được Mặt Trăng, trong chương trình Apollo. Lần cuối con người đáp tàu lên Mặt Trăng là vào năm 1972, nhưng những sự khám phá gần đây về băng trong những miệng núi lửa sâu ở các vùng cực của Mặt Trăng đã gợi nên ý tưởng suy đoán rằng tàu vũ trụ có người lái có thể quay lại Mặt Trăng trong thập kỷ tới hoặc sau đó. Chương trình phóng tàu vũ trụ có người lái đến Sao Hỏa đã được dự đoán từ nhiều thế hệ những người yêu thích thiên văn. Châu Âu (ESA) hiện đang đặt kế hoạch phóng tàu có người lái khám phá Mặt Trăng và Sao Hỏa như 1 phần của Chương trình thám hiểm Aurora được xác nhận vào năm 2001. Hoa Kỳ cũng có 1 chương trình tương tự gọi là Tầm nhìn Thám hiểm Vũ trụ năm 2004.
Tàu Rosetta sau 10 năm 8 tháng du hành đã tiếp cận sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko năm 2014 và thả tàu thăm dò robot Philae xuống đó ngày 12/11, trở thành lần đầu tiên thiết bị của con người chạm sao chổi ngoài vũ trụ.