Vòng trong Hệ Mặt Trời bên trong bao gồm các hành tinh đất đá và vành đai tiểu hành tinh.[38], có thành phần chủ yếu từ silicat và các kim loại. Các thiên thể thuộc vùng này nằm khá gần Mặt Trời; bán kính của vùng này nhỏ hơn khoảng cách giữa Sao Mộc và Sao Thổ.

Các hành tinh vòng trong

Các hành tinh vòng trong: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa. Kích cỡ theo tỷ lệ, còn khoảng cách thì không.

4 hành tinh vòng trong là hành tinh đá có trong lượng riêng khá cao, với thành phần từ đá, có ít hoặc không có Mặt Trăng, và không có hệ vành đai quay quanh như các hành tinh vòng ngoài. Thành phần chính của chúng là các khoáng vật khó nóng chảy, như silicat tạo nên lớp vỏ và lớp phủ, và những kim loại như sắt và niken tạo nên lõi của chúng. 3 trong 4 hành tinh (Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa) có bầu khí quyển đủ dày để sinh ra các hiện tượng thời tiết; tất cả đều có những hố va chạm và sự kiến tạo bề mặt như thung lũng tách giãn và núi lửa. Thuật ngữ hành tinh vòng trong không nên nhầm lẫn với hành tinh bên trong, ám chỉ những hành tinh gần Mặt Trời hơn Trái Đất (như Kim Tinh và Thủy Tinh).

Sao Thủy

Sao Thủy (cách Mặt Trời khoảng 0,4 AU) là hành tinh gần Mặt Trời nhất và là hành tinh nhỏ nhất trong Hệ Mặt Trời (0,055 lần khối lượng Trái Đất). Sao Thủy không có vệ tinh tự nhiên, và nó chỉ có các đặc trưng địa chất bên cạnh các hố va chạm đó là các sườn và vách núi, có lẽ được hình thành trong giai đoạn co lại đầu tiên trong lịch sử của nó.[39] Sao Thủy hầu như không có khí quyển do các nguyên tử trong bầu khí quyển của nó đã bị gió Mặt Trời thổi bay ra ngoài không gian.[40] Hành tinh này có lõi sắt tương đối lớn và lớp phủ khá mỏng mà vẫn chưa được các nhà thiên văn giải thích được 1 cách đầy đủ. Có giả thuyết cho rằng lớp phủ bên ngoài đã bị tước đi sau 1 vụ va chạm khổng lồ, và quá trình bồi tụ vật chất của Sao Thủy bị ngăn chặn bởi năng lượng của Mặt Trời trẻ.[41][42]

Sao Kim

Sao Kim (cách Mặt Trời khoảng 0,7 AU) có kích cỡ khá gần với kích thước Trái Đất (với khối lượng bằng 0,815 lần khối lượng Trái Đất) và đặc điểm cấu tạo giống Trái Đất, nó có 1 lớp phủ silicat dày bao quanh 1 lõi sắt. Sao Kim có 1 bầu khí quyển dày và có những chứng cứ cho thấy hành tinh này còn sự hoạt động của địa chất bên trong nó. Tuy nhiên, Sao Kim khô hơn Trái Đất rất nhiều và mật độ bầu khí quyển của nó gấp 90 lần mật độ bầu khí quyển của Trái Đất. Sao Kim không có vệ tinh tự nhiên. Nó là hành tinh nóng nhất trong hệ Mặt Trời với nhiệt độ của bầu khí quyển trên 400 °C, nguyên nhân chủ yếu là do hiệu ứng nhà kính của bầu khí quyển.[43] Không có dấu hiệu cụ thể về hoạt động địa chất gần đây được phát hiện trên Sao Kim (1 lý do là nó có bầu khí quyển quá dày), mặt khác hành tinh này không có từ trường để ngăn chặn sự suy giảm đáng kể của bầu khí quyển, và điều này gợi ra rằng bầu khí quyển của nó thường xuyên được bổ sung bởi các vụ phun trào núi lửa.[44]

Trái Đất

Trái Đất (cách Mặt Trời 1 AU) là hành tinh lớn nhất và có mật độ lớn nhất trong số các hành tinh vòng trong, cũng là hành tinh duy nhất mà chúng ta biết còn có các hoạt động địa chất gần đây, và là hành tinh duy nhất trong vũ trụ được biết đến là nơi có sự sống tồn tại.[45] Trái Đất cũng là hành tinh đá duy nhất có thủy quyển lỏng, và cũng là hành tinh duy nhất nơi quá trình kiến tạo mảng đã được quan sát. Bầu khí quyển của Trái Đất cũng khác căn bản so với các hành tinh khác với thành phần phân tử ôxy tự do thiết yếu cho sự sống chiếm tới 21% trong bầu khí quyển.[46] Trái Đất có 1 vệ tinh tự nhiên là Mặt Trăng, nó là vệ tinh tự nhiên lớn nhất trong số các vệ tinh của các hành tinh đá trong hệ Mặt Trời.

Sao Hỏa

Sao Hỏa (cách Mặt Trời khoảng 1,5 AU) có kích thước nhỏ hơn Trái Đất và Sao Kim (khối lượng bằng 0,107 lần khối lượng Trái Đất). Nó có 1 bầu khí quyển chứa chủ yếu là cacbon điôxít (CO2) với áp suất khí quyển tại bề mặt bằng 6,1 millibar (gần bằng 0,6% áp suất khí quyển tại bề mặt của Trái Đất).[47] Trên bề mặt hành tinh đỏ có những ngọn núi khổng lồ như Olympus Mons (cao nhất trong hệ Mặt Trời) và những rặng thung lũng như Valles Marineris, với những hoạt động địa chất có thể đã tồn tại cho đến cách đây 2 triệu năm về trước.[48] Bề mặt của nó có màu đỏ do trong đất bề mặt có nhiều sắt ôxít (gỉ).[49] Sao Hỏa có 2 Mặt Trăng rất nhỏ (Deimos và Phobos) được cho là các tiểu hành tinh bị Sao Hỏa bắt giữ.[50] Sao Hỏa là hành tinh có cấu tạo gần giống Trái Đất nhất.

Vành đai tiểu hành tinh

Hình ảnh vành đai tiểu hành tinh chính và các tiểu hành tinh Troia.

Tiểu hành tinh hầu hết là những vật thể nhỏ trong hệ Mặt Trời [e] với thành phần chủ yếu là đá khó nóng chảy và khoáng vật kim loại.[51]

Vành đai tiểu hành tinh chính nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc, khoảng cách từ 2,3-3,3 AU tính từ Mặt Trời. Các nhà thiên văn cho rằng vành đai này là tàn dư từ sự hình thành hệ Mặt Trời mà chúng không thể hợp lại thành 1 thiên thể do sự giao thoa hấp dẫn với Sao Mộc.[52]

Các tiểu hành tinh có kích cỡ từ vài trăm kilômét đến kích cỡ vi mô. Mọi tiểu hành tinh, ngoại trừ Ceres, được phân loại thành các thiên thể nhỏ trong hệ Mặt Trời, nhưng 1 số tiểu hành tinh như Vesta và Hygieia có thể được phân loại lại thành hành tinh lùn nếu chúng có thể hiện đã trải qua trạng thái cân bằng thủy tĩnh.[53]

Vành đai tiểu hành tinh chứa vài chục nghìn, có thể tới vài triệu các vật thể có đường kính trên 1 kilômét.[54] Mặc dù thế, tổng khối lượng của vành chính chỉ hơi lớn hơn 1/1000 khối lượng của Trái Đất.[55] Vành đai chính có các tiểu hành tinh phân bố khá thưa thớt; các tàu thám hiểm không gian dễ vượt qua vành đai này mà không bị va chạm với các vật thể. Tiểu hành tinh với đường kính từ 10−4 - 10 m được phân loại thành thiên thạch.[56]

Ceres

Ceres (khoảng cách đến Mặt Trời 2,77 AU) là thiên thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh và được xếp thành hành tinh lùn.[e] Đường kính của nó hơi nhỏ hơn 1.000 km và nó có khối lượng đủ lớn để cho lực hấp dẫn của chính nó kéo các vật liệu trên Ceres về tâm để tạo thành hình cầu. Ceres đã từng được coi là hành tinh khi nó được phát hiện vào thế kỷ XIX, nhưng sau đó được phân loại lại thành tiểu hành tinh vào thập niên 1850 khi những quan sát kĩ lưỡng đã cho thấy có thêm nhiều tiểu hành tinh khác.[57] Năm 2006, Ceres được phân loại thành hành tinh lùn.

Nhóm tiểu hành tinh

Những tiểu hành tinh trong vành đai chính được chia thành nhóm tiểu hành tinh và họ tiểu hành tinh dựa trên các đặc tính quỹ đạo của chúng. Mặt Trăng tiểu hành tinh là những tiểu hành tinh quay quanh tiểu hành tinh lớn hơn. Chúng không được phân biệt rõ ràng với Mặt Trăng của các hành tinh, thỉnh thoảng các Mặt Trăng tiểu hành tinh có kích cỡ lớn bằng tiểu hành tinh mà nó quay quanh. Vành đai tiểu hành tinh cũng chứa sao chổi mà có khả năng các sao chổi từ vành đai này là nguồn cung cấp nước cho Trái Đất.[58]

Các tiểu hành tinh Troia nằm ở vùng lân cận với các điểm Lagrange L4 và L5 của Sao Mộc (những vùng ổn định về hấp dẫn, có thể đi trước hoặc theo sau hành tinh trên quỹ đạo của nó); thuật ngữ "thiên thể Troia" cũng sử dụng cho các vật thể nhỏ đối với các hành tinh khác hoặc cho các vệ tinh nhân tạo của Trái Đất. Các tiểu hành tinh Hilda có cộng hưởng quỹ đạo 2:3 với Sao Mộc; tức là chúng chuyển động quanh Mặt Trời được 3 vòng quỹ đạo thì Sao Mộc quay quanh Mặt Trời được 2 vòng quỹ đạo.[59]

Vòng trong hệ Mặt Trời cũng có các tiểu hành tinh gần Trái Đất chuyển động hỗn loạn, rất nhiều trong số chúng có quỹ đạo cắt với quỹ đạo của các hành tinh bên trong.[60][61]