4,5 miliardi di anni fa, nello spazio vagava una gigantesca nube di polvere e gas. Questa nube molecolare, oscura e fredda, era composta principalmente da idrogeno (74%) ed elio (24%), gli elementi più comuni nell’universo. Tuttavia, al suo interno erano presenti anche piccole tracce di ferro, ossigeno e silicio: i resti di stelle che in passato erano esplose come supernove.
Probabilmente a causa di un’onda d’urto provocata dall’esplosione di una stella vicina, alcune piccole zone di maggiore densità all’interno della nube molecolare accumularono ulteriore materia. Sotto l’influenza della loro forza di gravità, queste hanno iniziato a collassare su se stesse. Di conseguenza, la pressione e la temperatura sono aumentate sempre di più, finché alla fine è iniziata la fusione nucleare e il Sole appena nato ha liberato enormi quantità di energia.
I resti della materia rimasta dopo la formazione del Sole circondavano la stella appena nata come un disco piatto e lentamente rotante di polvere e gas. Al suo interno, in seguito a collisioni e compattamenti, si formarono i corpi celesti del sistema planetario così come lo conosciamo oggi: con gli otto pianeti e le loro lune, nonché innumerevoli corpi minori, come gli asteroidi e le comete.
In prossimità del Sole, estremamente caldo, gli elementi leggeri come l’idrogeno e l’elio furono respinti dalla sua radiazione. Qui sopravvissero solo elementi pesanti come il ferro, il nichel e il silicio. Da essi si formarono i quattro pianeti rocciosi: Mercurio, Venere, Terra e Marte.
I pianeti esterni, molto più lontani dal Sole, hanno invece potuto attirare enormi quantità di gas. Così, nel sistema solare esterno si sono formati i «pianeti gassosi» Giove e Saturno e, ancora più lontani dal Sole, i «pianeti ghiacciati» Urano e Nettuno. Sono accompagnati da numerose lune.
I due gruppi dei pianeti rocciosi e dei pianeti gassosi sono nettamente distinti l’uno dall’altro. Tra le orbite di Marte e Giove, molto distanti tra loro (525 milioni di km), nella fascia degli asteroidi si trovano circa un milione (2026) di corpi celesti di dimensioni ridotte con un diametro fino a 1.000 km. Tra questi figurano il pianeta nano Cerere, con un diametro di 963 chilometri, e gran parte degli asteroidi del Sistema Solare finora conosciuti.
Oltre l’orbita di Nettuno, fino a una distanza di diversi miliardi di chilometri, si estende la fascia che prende il nome dall’astronomo olandese-americano Gerard Peter Kuiper. In questa zona piatta e a forma di disco si muovono oltre 70.000 corpi celesti con diametri superiori a 100 chilometri, oltre a innumerevoli oggetti più piccoli. Si ritiene che molte comete e frammenti di comete provengano da questa zona.
Il Sole costituisce il centro del sistema solare, composto da otto pianeti, numerose lune e molti milioni di corpi celesti più piccoli. Con una massa pari a 333.000 masse terrestri, è mille volte più grande di tutti gli altri corpi del sistema solare messi insieme.
È una stella della Via Lattea: una sfera di gas incandescente con un diametro di circa 1,4 milioni di chilometri. In natura, questa distanza corrisponde a 109 volte il diametro terrestre, ma nel nostro modello è pari solo a 31 centimetri.
Al suo interno, a pressioni e temperature estreme (15 milioni di gradi), ogni secondo 400 milioni di tonnellate di nuclei di idrogeno si fondono in nuclei di elio (fusione nucleare). In questo processo viene liberata un’enorme quantità di energia, che fa risplendere il Sole con una temperatura superficiale di 5.500 °C.
Con un diametro di poco inferiore a 1,4 milioni di chilometri, il Sole racchiude in sé quasi l’intera massa del sistema solare (99,9%). La sua enorme forza di attrazione mantiene tutti gli altri corpi su orbite ellittiche (leggi di Keplero). A seconda della forma di queste ellissi, i corpi in orbita (ad es. i pianeti) non mantengono sempre la stessa distanza dal Sole – come accadrebbe nel caso di orbite circolari ideali – ma durante ogni rivoluzione si avvicinano al Sole nel «perielio» per poi allontanarsi nuovamente fino all’«afelio». In questo processo cambia anche la loro velocità orbitale, che è maggiore al «perielio» che all’«afelio».