太陽係裏有八大行星,從離太陽近的地方開始數,分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星以及海王星。但其實太陽係裏的天體相當多,絕對不止八大行星以及它們各自的衛星。
天體運動的基本形態大致上是小的繞著大的轉,比如地球繞著太陽轉,月亮繞著地球轉,木星的衛星繞著木星轉,等等。除了恒星、行星和衛星以外,太陽係裏還有大量的小行星、彗星等。它們也繞著太陽轉,且數量眾多,質量較小。例如,在火星公轉軌道和木星公轉軌道這兩個接近同心圓的區域中,就有大量小行星,它們大小不一,小的可能跟地球上的石塊差不多,大的直徑達100千米以上。這個充滿小天體的區域叫作主帶(main belt)。主帶裏大約有10萬顆小行星,又如,冥王星的公轉軌道周圍,也有很多小行星,它們太過密集了,形成了一個小行星帶,叫柯伊伯帶。隕石大多是這一類的小天體掉到了地球上。現在太陽係穩定了,隕石也不多了。但在太陽係形成初期,流星雨並不是什麽罕見現象。
除了小天體繞著大天體轉的運動模式之外,太陽係裏還存在著一類比較特殊的星團,它們雖然也是小的繞著大的運動,但它們並不像土星環那樣,如遊泳圈一般均勻分布,而是與行星的位置相對固定。比如,木星公轉軌道上就存在著兩坨小行星群,叫特洛伊群小行星,特洛伊這個名字是從古希臘神話中得來的。這兩個特洛伊小行星群,在木星公轉軌道上跟木星以相同的周期繞著太陽公轉,它們相對於木星的位置是不變的。
為什麽會出現這樣的情況?是因為這批小行星基本都處在木星的“拉格朗日點”附近,拉格朗日點是一個名叫拉格朗日的法國數學家通過計算提出的概念。所謂拉格朗日點,是指在兩個比較大的天體之間引力平衡且能讓小行星做穩定圓周運動的點。質量大的行星在決定自身運動軌道時是不難的,因為它質量較大,隻要考慮自己跟太陽之間的引力就可以了。但小行星除了要考慮太陽的引力,還要考慮離自己較近、較大行星的引力,在兩股引力交疊的情況下,就可以算出5個受力平衡的點。L1到L5,處在這5個位置的小行星,相對太陽和大行星的位置是一直不變的,它們的公轉周期跟大行星繞太陽的公轉周期是一樣的。但隻有L4和L5,這兩個拉格朗日點是穩定的。什麽叫穩定?就是當小行星的位置偏離該點的時候,太陽和行星的引力傾向於把它們拽回來,L1、L2、L3這三個點不穩定,一旦偏離了這三個點,小行星就越跑越偏。這也是為什麽木星的特洛伊群小行星隻在L4、L5這兩個位置附近有,而其他3個拉格朗日點附近沒有。