行星的真实运动
17世纪初，德国天文学家开普勒（J.Kepler）在其前人丹麦天文学家第谷（B.Tycho）大量观测资料的基础上，潜心研究，发表了行星运动的三大定律，正确指出行星的运动轨道是椭圆，太阳位于椭圆的焦点上。1687
年，牛顿发表万有引力定律和三大运动定律，完满地解释了行星绕太阳运动的力学原理，把天体和地面物体的运动规律统一起来了。
1942 年，爱因斯坦在纪念牛顿诞辰 300 周年的文章中写道：“那些为现代技术发展所不可缺少的理智工具，主要来自对星空的观察。……像牛顿那样有创造能力的思想家，他们的思想由于凝视这星空而展翅高飞。”
天体力学研究天体的运动学和动力学。
假设只有两个天体，在万有引力作用下如何运动的问题，叫做二体问题。
牛顿力学框架下，建立二体问题的微分方程，再用数学方便求解，二体问题可以彻底解决。
行星运动遵守面积定律
在牛顿找到微分方程之前70年，开普勒就已经知道了由太阳和任意行星组成二体问题的这些结果。这是人类科学发展的历史中著名范例之一。
八大行星及冥王星运行轨道图：
四颗类地行星运行轨道：
行星视运动
它们的识别特征是：
1.都在黄道附近
2. 亮度一般比恒星亮
3. 恒星光芒闪烁
行星相对于太阳的视运动
大距角常有变化，水星在18°～28°，金星在 45°～ 48°。地内行星同月亮一样有盈亏变化。
如果水星或金星下合发生在黄道面附近，会与太阳圆面重合，人们看到它们的影像从日面上缓缓通过，称为 “凌日”
水星凌日图：
2012 年 6 月 6 日金星凌日，欧洲和中西亚只能在日出后见到一段过程，北美地区只能在日落前见到前一段过程，而在中国中东部能见到全过程：从北京时间 6 时 10 分到 12 时 50 分左右。如果错过这一次大好机会，再下一次 2117 年 12 月11 日金星凌日。
冲是位置天文学的一个名词，是从一个选定的特定天体 （通常是地球） 观察另一个天体与参考天体 （通常是太阳） 的位置时，三者在一条直线上，但是在参考天体的另一边。明确的说，当一颗行星在冲的位置时，它与太阳的的黄经相差180°。
冲是观测地外行星的最佳时期。 由于地球轨道和行星轨道都不是正圆，每次冲行星与地球距离不大，距离最佳的冲叫“大冲” 。 火星冲每两年多发生一次，但大冲每隔 15 年或 17 年发生一次，而且总在7～ 9 月。 最近一次火星冲发生在 2003 年 8 月 29 日，位于宝瓶座。 下一次大冲将发生在 2018 年 7 月 27 日，位于摩羯座。
行星相对于恒星的视运动
由于行星和地球都在运动，相对于恒星背景，行星在天球上的运动，大部份时间沿黄经道增加的方向（与太阳视运动同方向，自西向东运动），称为顺行。但也有时反方向运动，称为逆行。顺、逆转换期间，行星暂时没有运动，称为留。地内行星的留发生在大距与下合之间。地外行星的留发生在冲和方照之间。
由当行星、月亮两两之间，以及它们与黄道附近的5 颗亮恒星之间，黄经相同的时候，称为两者之间的“合”。
这5颗亮恒星是：毕宿五（金牛α）、轩辕十四（狮子α）、角宿一（室女α）、心宿二（天蝎α）、北河三（双子β）。如金星合月、火星合木星、土星合轩辕十四等。
如果月亮与上述天体完全相重，把它们挡在了身后，称为月掩星，如月掩金星、月掩心宿二等。有一些特殊的研究可以利用月掩星得机会进行。
行星掩行星，行星掩恒星，甚至小行星掩恒星是更为难得的天象日食和月食的发生是由太阳、月球、地球三个天体的几何位置决定的。
日食、月食也可以用阳光下月球和地球的影子来说明。
地球上日食带分布图：
对全食和环食，月轮直径与日轮直径之比称为食分。显然，全食食分大于 1 ，环食食分小于 1 。对于偏食，食分等于食甚时日轮直径被挡部份所占的比值
日食、月食的成因只与日、地、月三个天体的几何位置有关。只要精准掌握了这三个天体的运动规律。日食、月食是可以准确的加以计算和预报的。
中国古代从汉武帝《太初历》开始，即对日食、月食作出预报。历代都用日食、月食发生的日期、时刻检验历法的疏密。
21 世纪的前 20 年内，在中国境内最有价值的 日食有 5 次
山东青岛日食:2010年1月15日
太阳系小天体
小行星
早在17世纪初，开普勒就从“宇宙和谐”的观点出发，认为在火星与木星之间过于宽阔对的地带应当有一颗未知的行星。
1801 年元旦，意大利天文学家皮亚齐（ G.Piazzi ）发现了第一颗小行星，经数学家高斯计算其轨道，确实位于火星与木星之间，有 ? 月球直径那样大，相当于中国的青海省，取名为谷神星。
至 1807 年，又发现 3 颗：智神星、婚神星、灶神星。婚神星最小，比中国的海南省略小。
小行星主要集中在火星与木星轨道之间宽约2亿千米的小行星中。大多数小行星是一些形状很不规则、表面粗糙、结构松散的硅酸盐石块，有的含碳较多，有的有较多的金属成分。
探测和研究小行星，被认为有以下4 方面的意义：
1.太阳系演化研究。因小行星质量小，没有改变自身形态和物理特征的能力，因而保存着形成之初的大量信息，反映了太阳系早期的历史，是研究太阳系演化的太空标本。
2.宇航安全或宇航中间站。穿过小行星带的行星际航行，要避开小行星的撞击，必须预知它们的轨道，有些较大的小行星可考虑利用它的宇宙速度作搭载或作中间站停靠之用。
3.资源价值。有的小行星富含对人类有用而地球上稀少的矿物，可以考虑开采或接回地球使用。《 科学》周刊曾报导小行星 1986DA（ 永久编号6178 ），直径 2.3 千米，质量 200 亿吨，是一颗金属结构的小行星，估计含铁 100 亿吨，镍 10 亿吨，黄金 1 万吨，白金 10 万吨。
4.避开撞击地球的可能性。绝大多数小行星都在小行星带内绕太阳运行，不会和地球相撞。但也有少数特殊轨道的小行星，它们的轨道近日点深入到火星、地球、金星，甚至水星轨道以内，与地球轨道有交叉或轨道接近地球，称为“近地小行星”。
近地小行星轨道图
现已确认，直径 1 00千米以上的近地小行星有 200 多颗，直径 30千米以上的近地小行星有 1000 多颗，估计直径 1千米以上的小行星实际存在的总数达100 万颗。
小行星 2004MN4 ，永久编号 99942 ，正式命名阿波菲斯（Apophis），直径约为 320 米，2029 年离地球近至 3.4 万千米，2005 年曾提出预警， 2036 年有可能撞击地球。
小行星是目前各类天体中唯一可以由发现者命名并得到国际公认的天体。国际天文学联合会下属的小行星中心设在美国史密松天体物理台，专门负责小行星的编号、命名和其它与小行星有关的工作。
1999 年7 月，国际天文学联合会的专门委员会在意大利都灵制定了近地小行星是否会对地球造成威胁的“小行星险极都灵标准” 。那些不会与地球遭遇的小行星称为 0 极小行星。有可能使地球遭受危险的小行星分为 10 个等级。
截止目前，只有一颗小行星 1950DA（29075）被宣布可能于 2880 年 3 月16 日撞击地球，超过都灵 0级标准，撞击概率约 0.003 。 1950DA 直径约 1 千米，1950年发现后一度失踪，2000年12月31日重又找回。
彗星
彗星质量都很小，与小行星同属太阳系小天体，一般沿着狭长的椭圆轨道或者抛物线、双曲线轨道绕太阳运行。其结构由冰和尘埃、砂粒、石头混合组成，即所谓“冰冻团块模型”，俗称“脏雪球”。
发现彗星的另一种方式是利用互联网上发布的天文观测图像，而不是用望远镜观察天空。从 1999 年开始，至 2003 年底，从“ 太阳和太阳风层探测卫星”（SO－HO）图像中已发现 SOHO 彗星 723 颗，其中 621 颗是业余爱好者发现的
慧星撞击木星
海外天体
海外天体（TNO）指海王星轨道以外的天体，根据国际天文学联合会所作的决议，绝大多数的海外天体列为太阳系小天体。在“绝大多数”以外的 TNO 应指冥王星、查龙、塞德娜、艾丽斯等较大的 TNO ，被称为“矮行星”。
柯伊伯带天体
50 年前，美籍荷兰天文学家柯伊伯（G.P.Kuiper）提出一种见解，认为在冥王星轨道两侧，宽约30 亿千米的环状区域里，有10亿～100亿颗以冰为主要成份的小天体绕太阳公转，后人称之为柯伊伯带天体。
流星体
太阳系各大行星之间广泛散布着这些非常细小的天体，称为流星体。它们也绕太阳运行，质量从 100 吨到百万分之一克。大的流星体和小的小行星之间已没有严格界限。绝大多数流星体是细小的砂粒或尘埃，也叫宇宙尘、行星际尘。
狮子座流星雨是非常出名的流星雨之一，来源于一颗名为坦普尔-塔特尔的彗星。这颗彗星每 33.2 年绕太阳一周，轨道倾角 162°，每年 11 月 17 日或 18 日，地球通过离彗星轨道最近点
太阳系的物质分布
过去人们一直以为，出了冥王星轨道就是太阳系外面的世界了。现在知道，太阳系的物质边界要比冥王星轨道远 2000 多倍。
在离日球边界更远的地方，最后的太阳系物质范围叫奥尔特彗星云。奥尔特（ J.H . Oort ）是荷兰天文学家，是柯伊伯的老师。10 万个天文单位的区域，分布着约 1000 亿颗彗星，总质量与地区质量相当，称为奥尔特会星云。
太阳系的物质范围可分为 ：
第一重是 4 颗类地行星、月球和火星两个卫星；
第二重是小行星带，分布着数千万个以岩石为主要成份的小行星；
第三重是 4 颗类木行星，携带着 160 多个卫星；
第四重是包括冥王星在内的以冰为主要成份的柯伊伯带天体；
第五重是太阳风粒子能到达的区域；
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