太陽系の形成と進化
太陽系はカオス的であり、惑星の軌道は長期的には変動している。カオスの有名な例としては、海王星と冥王星の系で、3:2の軌道共鳴をしている。共鳴そのものは安定であるが、将来の1000万年から2000万年(リアプノフ時間)先の冥王星の位置を正確に予測することは困難である。別の例は地球の赤道傾斜角で、月の潮汐力によってマントル内部で生じる摩擦のため、15億年から45億年先の値については正確に計算できない。
外惑星の軌道については、200万年から2億3000万年とさらに長いリアプノフ時間でカオス的である。これは、将来の惑星の順番というのは正確性を持って予測することはできないということを示している。惑星ごとの離心率もカオス的に変化している。
究極的には、太陽系は次の数十億年間で惑星同士が衝突したり、系外に弾き出されたりしない程度には安定であると考えられる。しかしそれを超えると、例えば50億年後以内には火星の離心率が0.2程度まで増大し、地球の軌道と交差するようになって衝突の可能性が出てくる。同様の時間スケールでは、水星の離心率も大きくなって金星の軌道と接近し、理論的には一緒に太陽系の外に弾き出されたり、金星を地球に衝突させる可能性も考えられる。
太陽系の形成と進化(たいようけいのけいせいとしんか)は、巨大な分子雲の一部の重力による収縮が起こった約46億年前に始まったと推定されている。収縮した質量の大部分は集まって太陽を形成し、残りは扁平な原始惑星系円盤を形成してここから惑星・衛星・小惑星やその他の太陽系小天体等ができた。
星雲説と呼ばれる良く知られたモデルは、エマヌエル・スヴェーデンボリ、イマヌエル・カント、ピエール=シモン・ラプラスらによって18世紀に唱えられ、後に天文学・物理学・地質学・惑星科学等科学の広い分野を取り入れていった。1950年代に入って宇宙の時代が幕を開け、1990年代に太陽系外惑星が発見されると、新しい発見に合わせてモデルは改変されていった。
太陽系は当初の姿から進化していった。多くの衛星が、惑星の周りのガスや宇宙塵の円盤から形成されたり、惑星の重力に捉えられたりして形成された。天体同士の衝突は今日でも続き、太陽系の進化の原動力となっている。惑星の位置はしばしば変化し、入れ替わることもある。この惑星軌道の移動は、初期の太陽系の進化の大きな原動力になったと信じられている。
約46億年前、太陽はまだ冷たかった頃から徐々に大きくなって現在の姿になった。将来は赤色巨星の段階を経て、その外層は吹き飛ばされて惑星状星雲となり、中心部には白色矮星が残ると推測されている。さらに遠い将来、近傍を通過する恒星の重力によって惑星が奪われていき、最終的に数兆年後には太陽は裸の星になると考えられている。
天文学者は、今日見られる太陽系の姿は、太陽が全ての水素をヘリウムに変換し終わる頃までは劇的に変化することはないと推測している。太陽がヘルツシュプルング・ラッセル図の主系列星を離れて、赤色巨星段階への進化を始めると、太陽系も再び進化を始めると考えられている。