这颗未知的行星既然比天王星还要遥远，它的光亮一定非常微弱，在茫茫星空中要找到它无疑像大海捞针，涉及的未知因素太多，难度极大。19世纪40年代，有两个年轻人几乎同时攻克了这道难关。他们没有使用最先进的天文望远镜，而只用笔和纸就找到了这颗遥远的行星。他们就是法国的勒维耶和英国的亚当斯。
海王星最大的卫星1845年10月，26岁的英国剑桥大学学生亚当斯，经过整整两年艰苦的运算，首先得到结果，算出了那颗未知行星的空间轨迹，并马上把结果送到英国格林尼治皇家天文台台长艾里的手中。可惜，亚当斯时运不济，这项里程碑式的工作并未得到权威的充分重视，论文被束之高阁，没有及时地加以观测验证。
相比之下，法国人勒维耶则幸运得多。1846年8月底，这位36岁的年轻人也完成了计算。他把计算结果分别寄送给欧洲大陆的几个天文台，请求他们帮助进行观测验证。9月下旬，德国柏林天文台的天文学家加勒在收到信的当晚，便在勒维耶所指的天空位置上找到了这颗新行星。后来人们用希腊神话中大海之神的名字命名了这颗行星，中文就叫“海王星”。
海王星的发现，生动地证实了开普勒定律和牛顿万有引力定律的正确性，体现出科学理论预言未知事物的无比威力。正如一位科学家所说：“除了一支笔、一瓶墨水和一些纸张外，再不需任何仪器就预言了一个未知的遥远星球，这样的事情无论什么时候都是极其引人入胜的。”
海王星本身没有奇特之处，体积是地球的4倍，与太阳的平均距离为45亿千米，绕太阳公转一周需165年，自转一周为15小时48分。表面温度与天王星一样，在零下200摄氏度左右。海王星有8颗卫星。从天文望远镜中观察，海王星也是一个扁状球体。
勒维耶和亚当斯从笔尖下发现了海王星，他们的名字被永远列入天文学的史册之中。
开普勒定律
开普勒定律也统称“开普勒三定律”，也叫“行星运动定律”，是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。开普勒第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。第二定律也称面积定律，内容是：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。第三定律也称调和定律，内容是：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。从大行星出局的“矮行星”
自从70多年前被发现的那天起，冥王星便与“争议”二字联系在了一起，一是由于其发现的过程是基于一个错误的理论；二是由于当初将其质量估算错了，误将其纳入到了大行星的行列。
1930年美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以命名为大行星。然而，经过近30年的进一步观测，发现它的直径只有2300千米，比月球还要小，等到冥王星的大小被确认，“冥王星是大行星”早已被写入教科书，以后也就将错就错了。
冥王星是目前太阳系中最远的行星，其轨道最扁，以致最近20年间冥王星离太阳比海王星还近。从发现它到现在，人们只看到它在轨道上走了不到1／4圈，因此过去对其知之甚少。
冥王星的质量远比其他行星小，甚至在卫星世界中它也只能排在第七、第八位左右。冥王星的表面温度很低，因而它上面绝大多数物质只能是固态或液态，即其冰幔特别厚，只有氢、氦、氖可能保持气态，如果上面有大气的话也只能由这三种元素组成。
2006年8月，在布拉格召开的国际天文联合会第26届大会上，来自各国天文界的权威代表经过投票表决后通过联合会决议，将原来九大行星中的冥王星列入矮行星之列。这意味着太阳系将只有8颗行星。
按照国际天文学联合会的定义，一个天体要被称为行星，需要满足三个条件：围绕太阳公转、质量大到自身引力足以使它变成球体，并且能够清除其公转轨道周围的其他物体。同时满足上述三个条件的只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它们都是在1990年以前被发现的。而同样具有足够质量、成圆球形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体称为“矮行星”，冥王星恰好符合这一定义，并被国际天文学联合会确认是一颗“矮行星”。围绕太阳运转，形状不规则，也不能清除公转轨道周围物体的天体统称为“太阳系小天体”。众多太阳系小天体主要集中在火星和木星轨道之间，估计有50000多颗，现在已发现7000多颗。
此外还有3颗类似冥王星的天体一直未得到“行星”地位。一颗是1801年发现的处于火星和木星之间的原来称作“小行星带”中的“谷神星”，球形，直径1020千米。一颗是1978年发现的“卡戎”，球形，直径约1200千米，看似冥王星的卫星，但冥王星的质量大约只有卡戎的10倍，它们是围绕共同质量中心彼此环绕的。另一颗是2003年发现的2003UB313（昵称“奇娜”），比冥王星轨道还远，体积还大，直径2400千米，一度号称“第十大行星”。如果冥王星继续坐在第九大行星的交椅上，上述这些行星的“名分”如何处理，以后再发现这类天体又如何处理，都成了天文学家的难题。是否要给冥王星“正名”成为此次国际天文学联合会大会的焦点，为此，天文学家给出了各种草案，最后进行了行星定义的表决投票，最终使冥王星从九大行星中出局，并与谷神星、卡戎、2003UB313一道被认为是“矮行星”。
地球唯一的天然卫星
月球也称太阴，俗称月亮。是地球唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都有天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60~65千米。月壳下面到1000千米深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000摄氏度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476千米，是地球的3/11，太阳的1/400。月球的体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。
月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295千米，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉。
1927年“阿波罗17”号宇宙飞船
返回地球时拍摄的月球照片月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化。周期173日。月球轨道（白道）对地球轨道（黄道）的平均倾角为5度09分。
月球在绕地球公转的同时进行自转，周期2732166日，正好是一个恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。在没有探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。
月球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。
相对于背景星空，月球围绕地球运行（月球公转）一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
月球本身并不发光，只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000，亮度变化幅度从1/630000至1/375000。月面不是一个良好的反光体，它的平均反照率只有7％，其余93％均被月球吸收。月海的反照率更低，约为6％。月面高地和环形山的反照率为17％，看上去山地比月海明亮。
由于月球上没有大气，再加上月面物质的热容量和导热率又很低，因而月球表面昼夜的温差很大。白天，在阳光垂直照射的地方温度高达127摄氏度；夜晚，温度可降低到零下183摄氏度。这些数值只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度，这种测量表明，月面土壤中较深处的温度很少变化，这正是由于月面物质导热率低造成的。
月球这个炽热的星球形成以后，当月球慢慢冷却，月球表面就形成了一个整体的壳，当这个壳体固定下来，壳体内的岩浆会慢慢冷却收缩，慢慢壳内的岩浆就会和壳体脱离，随着时间的推移，内部就会形成很大的空间，岩浆在壳体内部会自然形成一个球体。由于物体的万有引力，球体的一侧没能和壳体脱离，这样月球就形成一个偏心的球体，随着月球的重心偏离一侧，月球发生快慢自转，快慢转变的能量被月球内部流动的岩浆摩擦吸收，慢慢月球就形成月球的一面朝向地球。
环形山
环形山，希腊文的意思是“碗”，通常指碗状凹坑结构的坑。月球表面布满大大小小圆形凹坑，称为“月坑”，大多数月坑的周围环绕着高出月面的环形山。环形山是月球上面最显著的特征，几乎布满了整个月面。环形山的高度一般在7～8千米。环形山大小不一，直径相差悬殊。
绕日运行的哈雷彗星
太阳系中的彗星很多，但像哈雷彗星这样有名的周期彗星却不多。早在2000多年前，我国就有着一颗明亮的大彗星出现的记载，根据后来天文学家计算，这就是哈雷彗星的最早记载，到1910年，我国已有31次关于这颗彗星的记录了。17世纪英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算出在1682年出现的一颗彗星的轨道，并预言这颗彗星将于1759年再度出现，结果它果然于1759年3月13日再次光临，为纪念哈雷，人们将这颗彗星命名为哈雷彗星。这是第一颗被人类计算出周期的彗星，它以76年为周期绕日运行。
20世纪初，天文学家计算出哈雷彗星于1910年将再度接近地球，并且要和地球相碰。当时有些人惊恐万状，认为世界的末日即将来临。1910年5月19日，哈雷彗星的确经过地球的轨道，它那长达几千万千米的尾巴和地球相碰了，但地球上的人类却没有任何危险。其原因是它的质量很小，仅是地球的6亿分之一，对地球的引力很微弱，不会改变地球的轨道。而且它的彗尾极其稀薄，密度只有地球表面空气密度的10亿亿分之一，即使彗尾扫过地球，人们也不会感觉到。
绕日公转的行星类天体
目前太阳系中总共才发现了八颗大行星，可是，它们的小弟弟却有成千上万，人们称它们为小行星。
小行星和月亮小行星绕日公转，属于行星类天体。它们大多分布在火星和木星的轨道之间，沿着椭圆形轨道绕太阳旋转，形成了一个环状小行星带。现在已经掌握运行轨道，编号命名的小行星，已有3000多颗，巡天观测估计，小行星总数在50万颗以上。最大的小行星的直径仅相当于月球直径的1/5。其余的一般在50~70千米以下，小的只有200米。研究小行星带，对探讨太阳系、行星演化和地球科学都有重要的意义。
不仅大行星拥有卫星，本身质量、体积很小的小行星也拥有卫星。1978年6月7日，第582号小行星——大力神星有一次难得的掩恒星的机会。天文学家观测掩星现象时，发现恒星周围似乎存在着另一颗小得多的天体，后来证实它就是大力神的卫星，直径只有486千米。除此以外，1978年12月11日，再次发现第18号小行星——梅菠蔓星电有颗卫星，直径只有37千米。有迹象表明，第6、第9、第129号等小行星周围似乎也有卫星在绕转。