1. 유성과 운석
유성은 태양계 안에 떠돌아다니고 있는 먼지와 같은 입자들이 대기층 속으로 날아들어 올 때 공기와의 마찰 때문에 빛을 내는 것으로 우리 눈에는 별이 떨어지는 것처럼 보인다. 유성 중에서 큰 것은 대기 중을 통과하는 동안 다 타지 않고 지상에 도달하는 데 이것을 운석이라 한다. 운석은 아폴로 우주인이 가져온 월석 이 외에 우리가 접할 수 있는 유일한 외계의 물질로 태양계 생성 과정을 연구하는 데 매우 중요한 단서를 제공해 준다. 운석은 주로 철과 니켈의 합금으로 된 철질 운석과 주로 규산염 광물로 이루어진 석질운석, 그리고 두 종류가 섞인 석철질 운석으로 분류된다. 석질운석의 밀도가 약 3.5g/ ㎤ 인데 비해 철질 운석은 7.8 g/ ㎤로 니켈을 약 5~10% 정도 포함하고 있다. 철질 운석의 표면을 연마하면 비트멘슈타텐이라 불리는 결정구조가 나타나는 데 이것은 철질 운석이 태양계 형성 초기단계에 매우 서서히 냉각되었음을 의미한다.
석질운석은 운철보다 약 10배 정도 많이 관측되며, 주로 휘석과 감람석으로 구성되어 있으며 감람암에 가깝다. 그러나 이들은 지상에서 발견되는 어떠한 암석과도 동일하지 않다. 석질운석의 약 90%는 콘드룰이라는 직경이 1~2mm의 휘석이나 감람석으로 된 둥근 알갱이를 포함하고 있어서 콘드라이트라 불린다. 물론 콘드룰 열기 주로 휘석과 감람석으로 된 석기 속에 포함되어 있다. 한편 콘드룰을 포함하지 않은 석질운석을 아콘드라이트라 부른다.
콘드룰은 태양계 형성의 초기 단계에 기체로부터 응결이 시작되면서 급속 냉각으로 인하여 최초로 정출된 광물로 추정된다. 한편 콘드라이트 중에서 태양계 생성 이후 조금도 변성작용을 받지 않은, 그래서 태양계 생성초기의 물질을 그대로 가지고 있는 것으로 추정되는 탄질콘드라이트가 있다. 휘발성물질을 매우 많이 함유하고 있다는 사실로부터 이러한 종류의 운석은 과도한 열에 노출된 것이 없었음을 뜻한다.
다시 말해서 다른 천체의 일부가 된 적이 없는 태양계 최초의 물질임을 의미한다. 특히 이러한 종류의 운석에서 아미노산이 발견된 적이 있어서 생명의 기원에 필요한 물질이 지구의 탄생 이전에 존재했음을 시사한다.
2. 혜성
혜성은 그 형태가 보통의 별과 달리 긴 꼬리를 가지고 있어서 예기치 않던 출현은 우리 조상들을 놀라게 하였으며, 그 관측 기록은 이미 삼국시대에 나타나고 중국에서도 기원전 수백 년까지로 소급된다. 지구에서 수천문단 위의 거리에서 혜성이 처음 나타날 때 보통 그 형태는 흐릿한 둥근 덩어리로 관측되는 데 태양에 가까워짐에 따라 꼬리가 형성되며, 태양의 반대쪽으로 뻗게 된다. 이것은 태양의 복사압과 태양풍의 압력으로 인하여 생기는 것이다.
매년 10개 정도의 혜성이 나타나는 가운데 6~7개는 새로 나타난 것이고, 나머지는 이전에 나타났던 혜성이 다시 지구 가까이 돌아온 것이다. 이런 혜성을 주기 혜성, 다시 돌아오지 않는 것을 비주기 혜성이라고 부른다.
주기 혜성은 행성과 같이 태양을 초점으로 하는 타원궤도를 그리는데 그 타원이 매우 길고 원일점은 목성궤도보다 먼 것이 보통이다. 새로 나타난 혜성의 약 1/4은 짧은 주기(평균 7년), 그 나머지는 100년 내지 1000만 년의 긴 주기를 가지고 있다. 주기의 장단에 따라 주기 혜성을 두 가지로 분류하면 단주기 혜성(평균 7년)은 대체로 행성과 같은 방향으로 이심률이 0.2~0.9인 타원상을 운행하는 반면, 장 주기 혜성은 이심률이 거의 1인, 즉 포물선에 가까운 궤도를 돌며 그 방향도 일정치 않다.
가장 유명한 주기 혜성은 핼리 혜성이다. 핼리는 1682년에 나타난 이 혜성이 1531년, 1607년에 보였던 것과 같은 것이며, 1758년에 다시 나타날 것을 예언하였는데 그대로 적중했다. 그래서 이 주기혜성이 태양계내의 천체인 것으로 밝혀졌다. 이 혜성은 주기가 76년, 그 원일점은 해왕성 궤도 가까이에 있다. 핼리 혜성의 관측기록은 B.C 240년까지 소급된다. 핼리 혜성의 꼬리가 1910년 지구를 스쳐 지나갔을 때 지구상에는 별 영향을 미치지 못했다. 그 후 1986년 다시 태양 부근에 접근했을 때 유럽 우주국이 발사한 지오토 우주선이 인류 최초로 혜성의 핵으로부터 500Km까지 접근하여 여러 가지 관측을 할 수 있었다. 촬영된 사진에 의하면 핵의 크기는 16 X 8 Km 정도였고 반사율이 3% 밖에 안 되는 검은 물체라는 것이 판명되었다. 그래서 이제까지 생각했던 것과 같이 혜성의 핵은 '더러운 얼음 덩어리'라는 사실이 재확인되었다. 그리고 핼리 혜성의 머리 부분에서 물, 일산화탄소, 이산화탄소 및 암모니아가 검출되었다. 또한 핵은 태양계 생성초기의 물질로 추정되는 상당량의 검은색의 탄질 및 규질의 먼지를 포함하고 있었다.
지구가 이와 같은 혜성의 고체핵과 충돌할 확률은 매우 낮고 또 충돌이 남긴 자국이 지각에서 발견된 일도 없었다. 그러나 1994년 7월 16일에 혜성 슈메이커-레비 9가 목성에 충돌함으로써 전 세계를 깜짝 놀라게 했다. 한편 혜성이 쪼개져서 그 궤도에 흩어진 입자들이 지구와 충돌한 기록은 많이 있다. 이것은 유성우로 알려져 있다. 특히 1883년 11월에 일어난 유성우에서는 1시간에 20만 개나 되는 별똥을 볼 수 있었다고 한다. 혜성의 궤도가 지구의 궤도와 만나는 경우에 혜성이 뿌리고 간 입자들은 매년 지구가 이 교점을 지나는 같은 시기에 유성우를 나타낸다.
많은 혜성의 궤도를 조사하면 그 장경이 150,000 AU인 것이 가장 많다. 이 거리는 태양계에서 가장 가까운 별까지 거리의 약 반에 가깝고 이런 곳에서는 태양과 항성의 인력이 거의 비슷한 크기를 갖게 되므로 태양 중력권의 경계로 볼 수 있다.