קנה מידה של 25 ירחים במערכת השמש הקטנים מכדור הארץ.
קנה מידה של הירחים במערכת השמש ביחס לכדור הארץ.
רוב 207 הירחים הידועים של כוכבי הלכת הם לוויינים לא סדירים.גנימד,טיטאן,קליסטו,איו, ירח כדור הארץ,אירופה וטריטון הם שבעת הירחים הגדולים והמסיביים ביותר במערכת השמש. טריטון מסיבי יותר מכל הירחים הקטנים יותר גם יחד.
ירח (אולוויין טבעי) הוא עצם טבעי המקיףכוכב לכת,כוכב לכת ננסי או עצם אחר הגדול ממנו כתוצאה מהשפעתכוח הכבידה. אף שלפי הגדרה זו ניתן לכנות בשם "ירחים" גם כוכבי לכת המקיפיםכוכב וכן כוכבים המקיפים את מרכז הגלקסיה, שימוש זה במונח "ירח" אינו מקובל.
לוויין טבעי אשר מקיף את כוכב הלכת שלו מקרוב, במסלולמעגלי, נוצר ככל הנראה מאותו אזור קריסה שלהדיסקה הקדם-פלנטרית שממנו נוצר כוכב הלכת עצמו. ואולם, כאשר מדובר בירחים לא-שגרתיים – קרי, ירחים אשר מקיפים את כוכב הלכת ממרחק גדול, במסלולאקסצנטרי או נגד כיוון הסיבוב של כוכב הלכת – הם ככל הנראהאסטרואידים שנלכדו בכוח המשיכה של כוכב הלכת. לעיתים מדובר אף בכמה ירחים שנוצרו עקב התפרקות של אסטרואיד יחיד.
בדרך כלל, ירחיו של עצם שמימי קטנים ממנו באופן ניכר. מערכתכדור הארץ-הירח ומערכתפלוטו-כארון הן יוצאות דופן מבחינה זו: קוטר הירח של כדור הארץ הוא מעט יותר מרבע קוטרו של כדור הארץ עצמו, ואילו קוטרו של כארון הוא מעט יותר ממחצית קוטרו של פלוטו. כל אחת משתי המערכות האלה נוצרה, ככל הנראה, מהתנגשות של שני גרמי שמיים.
צורתם של רוב הלוויינים הטבעיים הגדולים היא אליפסואידית. בגלל גודלם, לעצמים אלה יש מספיק כוח משיכה כדי להתגבר על קשיחות החומרים שלהם ולקבל צורת כדור או ביצה. אי לכך הם נקראים לעיתים "לוויינים עגולים/מעוגלים".
אולם על פי ההגדרות האסטרונומיות המקובלות, ירח לא חייב להיות כדורי. למעשה היות שכל לווין טבעי של כוכב לכת הוא ירח, גם עצמים בעלי צורה בלתי סדירה נחשבים ירחים.פרוטאוס, אחד מירחיו שלנפטון, הוא הלוויין הטבעי הגדול ביותר בעל צורה לא סדירה, וכך גםהידרה, הירח הקטן שלפלוטו. לירחים קטנים אין מספיק מסה על מנת שכוח הכבידה שלהם ימשוך אותם לצורה כדורית (תהליך הנקראשיווי משקל הידרוסטטי), אך הם עדיין נחשבים לירחים בשל מסלוליהם.
מרבית הירחים הרגולריים במערכת השמש מפנים תמיד צד אחד ויחיד אל כוכב הלכת שהם מקיפים. זאת, כפי הנראה משום שאיבדותנע זוויתי כתוצאה מפעולתכוח של כוכב הלכת על בליטת הגאות הפונה אל כוכב הלכת ועל כן נעים בהקפה סינכרונית. יוצאים מכלל זה הירחהיפריון המקיף אתשבתאי ומסתובב באופן כאוטי בשל מגוון השפעות חיצוניות, כמו ירחיפלוטוהידרה וניקס. בניגוד לכך, רוב הירחים החיצוניים שלענקי הגז רחוקים מהם מכדי להינעל באופן זה. לדוגמה, הירחהימליה שלצדק, הירחפיבי של שבתאי והירחנראיד שלנפטון הם בעלי משך סיבוב של 10 שעות בהשוואה למשך הקפתם את כוכב הלכת שלהם הנמדדת במאותימים.
ירחים שגרתיים (באנגלית:Regular moons) הם ירחים שמקיפים את כוכב הלכת במסלול קרוב למעגל, בכיוון הסיבוב של כוכב הלכת. מסלולם בעל מחזור הקפה קצר יחסית, זווית נטייה נמוכה יחסית. ההשערה היא שירחים אלו נוצרו באותו זמן שבו נוצר כוכב הלכת. יש לפחות כ-55 ירחים שגרתיים במערכת השמש.
ירחים לא שגרתיים (באנגלית:Irregular moons) הם ירחים קטנים יחסית (רובם בעלי רדיוס של 100–300 קילומטרים) המקיפים את כוכב הלכת במרחק גדול ממנו (מלבד ירחים כמו נראיד וטריטון המקיפים את נפטון במרחק קרוב מאוד), במסלולים אקסצנטריים, בדרך כלל באקסצנטריות הנעה בין 0 ל-0.5, או מקיפים את כוכב הלכת בנטייה מסוימת. ירח הנע במסלול בעל נטייה קטנה מ-90 מעלות (עם כיוון סיבוב כוכב הלכת) נקרא prograde, וירח הנע במסלול בעל נטייה גדולה מ-90 מעלות (נגד כיוון סיבוב כוכב הלכת) נקרא retrograde. במערכת השמש לא קיימים מסלולים בעלי נטייה בתחום 60–120 מעלות, מכיוון שמסלול כזה הוא מסלול לא יציב, וגוף הנמצא במסלול מסוג זה עלול לצאת ממנו[1]. ההשערה היא שירחים אלו הם אסטרואידים שנלכדו בשדה הכבידה של כוכב הלכת, או גופים אשר מסלוליהם הושפעו כבידתית על ידי גופים מסיביים אחרים ונהיו יותר אקסצנטריים או בעלי נטייה יותר גדולה. במערכת השמש, יש לפחות 113 ירחים הנחשבים ירחים לא שגרתיים[2].
ירחים בעלי מסלול משותף (באנגלית:Co-orbital) אלו ירחים בעלי מסלול כמעט זהה, וכמעט אותוציר ראשי. כתוצאה מההשפעה הכבידתית של ירח אחד על השני, הירחים מחליפים מיקום מבחינת קרבה לכוכב הלכת. הירח הפנימי מקבל תאוצה גבוהה יותר ותופס מסלול חיצוני ומכיוון שכך הוא מאט את תנועתו, ואילו הירח הפנימי מאט ו"נופל" למסלול פנימי יותר כתוצאה מכך מגביר את מהירותו. במערכת השמש ירחישבתאיאפימתאוס ויאנוס הם הירחים היחידיים המוכרים כירחים בעלי מסלול משותף.
במערכת השמש אין דוגמה ל"ירח של ירח". אין ביטחון שמערכת כזו תוכל להיות יציבה בטווח ארוך. במרבית המקרים, כוח הכבידה של כוכב הלכת יהפוך מערכת כזו לבלתי יציבה. כאשר מחשבים את מסלולו של "ירח של ירח" יש לקחת בחשבון את כוחות הכבידה של הכוכב, שלכוכב הלכת, של הירח ושל ירחים אחרים וכל אלו עלולים לשנות את מסלולו של העצם הנדון עד שהוא יתפרק, יתרחק או יקרוס לתוך כוכב הלכת.
לשני ירחים במערכת השמש ידוע שיש מלווים קטנים בנקודות לגראנז' L4 ו-L5, כלומר 60מעלות לפני ואחרי העצם, באותו המסלול. מלווים אלה מכונים ירחים טרויאניים, משום שמיקומם דומה לאסטרואידים טרויאניים ביחס לצדק. הירחים שבהם מדובר הם הירחים של שבתאיטלסטו וקליפטו הנחשבים לירחים שבאים לפני ואחריתטיס, וכןהלנה ופולידיקוס, החולקים את מסלולו שלדיוני.
גילויו בשנת1993 של ירחו של האסטרואיד243 אידה, שזכה לשםדקטיל[5] הוכיח כי לכמה אסטרואידים יש ירחים. אחרים כמו אנטיופה, הם מערכות של אסטרואיד כפול המכילות שני אסטרואידים בגודל דומה. לאסטרואידסילביה יש שני ירחים.
במערכת השמש עשרות רבות של ירחים, ומדי שנה מתגלים מספר ירחים נוספים, בעיקר סביב צדק ושבתאי. בעוד שמרבית הירחים הסובבים את כוכבי הלכת החיצוניים (וגם ירחי מאדים[6]) הםאסטרואידים שנלכדו, בסוףהמאה ה-20 החלו להתגלות אסטרואידים רבים אשר להם גם ירחים.
נכון לשנת 2021, טרם נתגלוירחים חוץ-שמשיים אף על פי שנתגלו הרבהכוכבי לכת חוץ-שמשיים. מדענים משוכנעים שיש כוכבי לכת וירחים רבים מחוץ למערכת השמש, אלא שבשל תכונותיהם הפיזיות, קשה, לפי שעה, לצפות בהם אף שישנם כמה ירחים משוערים.
עד לגילוי ארבעה מירחי צדק בידיגלילאו בשנת1610, הירח היחיד שהיה מוכר היההירח של כדור הארץ. ולפיכך לא זכו עצמים אלה לסיווג מיוחד. גלילאו בחר להתייחס לעצמים שגילה פשוט כאל כוכבי לכת, אך מגלים מאוחרים יותר בחרו במונחים אחרים כדי להבדיל בין העצמים הללו מהגוף אותו הם מקיפים.
כריסטיאן הויגנס, מגלהו שלטיטאן היה הראשון להשתמש במונח ירח לעצמים אלו, וקרא לטיטאן "הירח שלשבתאי" (אנגלית: "Luna Saturni" או "Luna Saturnia") משום שתנועתו מסביב לשבתאי דומה לתנועת הירח מסביב לכדור הארץ. ככל שהתגלו עוד ירחים של שבתאי, נזנח המונח.ג'ובאני קאסיני התייחס לעצמים שגילה כ"כוכבי לכת" (צרפתית: "planètes"), אך לעיתים תכופות יותר הוא השתמש במונח "לוויינים" (אנגלית: "satellites") שנגזר מהמונח הלטיני satelles, שמשמעותו שומרים, נלווים או מלווים. קאסיני השתמש במונח זה משום שהלוויינים מתלווים לכוכב הלכת העיקרי עמו הם נעים ברחבי השמיים.
המונח לוויינים הפך לשם המקובל לעצמים המקיפים כוכב לכת וכך נמנע הצורך להשתמש במונח ירח, ולגרום בכך לבלבול ביןהירח של כדור הארץ לבין ירחים של כוכבי לכת אחרים. בעקבות שיגורו של העצם המלאכותיספוטניק 1 בשנת1957 היה צורך למצוא מונח חדש. המונחים "לוויין מעשה ידי אדם" או "ירח מלאכותי" נזנחו במהרה לטובת המונח הפשוט יותר "לוויין". כתוצאה מכך מונח זה נהיה מזוהה עם עצמים מלאכותיים החגים בחלל – לרבות, לעיתים, גם כאלו שאינם מקיפים אף כוכב לכת. כמו כן עקב כך הוחלט לקרוא לכל העצמים הטבעיים המקיפים כוכבי לכת בשם ירחים וכך התפתח הנוהג גם במאמרים מדעיים. לעיתים כדי להבהיר את הכוונה משתמשים במונח "לוויין טבעי".
בקהילה המדעית התקיים ויכוח אודות ההגדרה המדויקת של המונח ירח. ויכוח זה נגרם בשל קיומן של מערכות היקפיות שבהן ההבדל במסה בין הגוף הגדול יותר והלוויין שלו קטן מהמקובל במערכות טיפוסיות. שתי דוגמאות לכך כוללות את המערכתפלוטו-כארון ואת המערכתכדור הארץ-הירח. קיומן של מערכות אלה גרם לוויכוח אודות השאלה היכן להעביר את הגבול ביןמערכת כפולה לבין מערכת הכוללת גוף פלנטרי וירח.
המוסכמה המקובלת היא האם נקודת מרכז המסה של המערכת נמצא מתחת לפני השטח של הגוף הגדול או בחלל שביניהם. קביעה זו אינה רשמית ושרירותית במידת-מה. בקצה השני של המגוון נמצאים גושי סלע וקרח היוצרים אתמערכות הטבעות סביב ענקי הגז של מערכת השמש ואין נקודת התייחסות שתאפשר לקבוע אם אחד הגושים הללו גדול דיו כדי להיות מסווג כירח, אף כי לעיתים משתמשים במקרה כזה במונח "ירחון" (אנגלית: moonlet) לתיאור עצמים קטנים מאוד המקיפים גוף גדול יותר, וגם כאן אין הגדרה רשמית.
צדק נקרא על שמו שלראש האלים הרומאי, ואילוירחי צדק קיבלו שמות לא אחידים. ארבעתהירחים הגליליאניים נקראו על שמות דמויות ונימפות יווניות, ירחים עוקבים נקראו לסירוגין על שמות של דמויות ונימפות שונות ללא מדיניות קבועה, דבר שעורר ביקורת לאורך השנים. כיום, ירחים חדשים שמתגלים נקראים על שמן של המאהבות המיתולוגיות שליופיטר (זאוס) או בנותיו של זאוס.
שבתאי נקרא על שמו שלאל הזמן הרומאי.ירחי שבתאי נקראו תחילה על שמותגיגאנטים וטיטאנים ילדיהם שלאורנוס, אל השמיים וגאיה, אלת האדמה היווניים. ואולם ריבוי הירחים שהתגלה סביב שבתאי, והמחסור בשמות זמינים, הביא להסכמה כי הירחים יכולים להיקרא גם על שמותיהם של ענקים ומפלצות ממיתולוגיות אחרות.
אורנוס נקרא על שמו שלשליט היקום, והוא הכוכב לכת היחיד שלא נקרא על שמו של אל במיתולוגיה הרומאית אלא על שם אל במיתולוגיה היוונית.ירחי אורנוס קרויים על שמות דמויות מהספרות האנגלית, ביניהם דמויות ממחזותיו שלויליאם שייקספיר ושיריו שלאלכסנדר פופ.
נפטון נקרא על שמו שלנפטון, אל הים הרומאי. כלירחי נפטון נקראו על שמות של אלים, דמויות, ונימפות הקשורות לים ולאלי הים במיתולוגיה היוונית.
