宇宙天體的多樣性
天體千差萬別，宇宙物質千姿百態。太陽係天體中，水星、金星表麵溫度約達700K，遙遠的冥王星向日麵的溫度最高時也隻有50K。金星表麵籠罩著濃密的二氧化碳大氣和硫酸雲霧，氣壓約50個大氣壓。水星、星表大其薄，水星的大氣壓甚至小於2×10.9毫巴（1毫巴=100帕斯卡）。類地行星（水星、金星、火星）都有一個固體表麵，類木行星卻是一個流體行星。土星的平均密度為0.7克/立方厘米，比水的密度還小，木星、天王星、海王星的平均密度略大於水的密度，而水星、金星、地球等的密度則達到水密度的5倍以上。多數行星都是順向自轉，而金星是逆向自轉；地球表麵生機盎然，其他行星則是空寂荒涼的世界。
太陽在恒星世界中是顆普遍而又典型的恒星。已經發現，有些紅巨星的直徑為太陽直徑的幾千倍。中子星直徑隻有太陽的幾萬分之一；超巨星的光度高達太陽光度的數百萬倍，白矮星光度卻不到太陽的幾十萬分之一。紅超巨星的物質密度小到隻有水的密度的百萬分之一，而白矮星、中子星的密度分別可高達水的密度的十萬倍和百萬億倍。太陽的表麵溫度約為6000K，0型星表麵溫度達30000K，而紅外星的表麵溫度隻有約600K。太陽的普遍磁場強度平均為1×10—4特斯拉，有些磁白矮星的磁場通常為幾千、幾萬高斯（1高斯=10.4特斯拉），而脈衝星的磁場強度可高達十萬億高斯。有些恒星光度基本不變，有些恒星光度在不斷變化，稱變星。有的變星光度變化是有周期的，周期從1小時到幾百天不等。有些變星的光度變化是突發性的，其中變化最劇烈的是新星和超新星，在幾天內，其光度可增加幾萬倍甚至上億倍。恒星在空間常常聚集成雙星或三五成群的聚星，它們可能占恒星總數的1/3。也有由幾十、幾百乃至幾十萬個恒星聚在一起的星團。宇宙物質除了以密集形式形成恒星、行星等之外，還以彌漫的形式形成星際物質。星際物質包括星際氣體和塵埃，平均每立方厘米隻有一個原子，其中高度密集的地方形成形狀各異的各種星雲。宇宙中除發出可見光的恒星、星雲等天體外，還存在紫外天體、紅外天體、X線源、7射線源以及射電源。
星係按形態可分為橢圓星係、旋渦星係、棒旋星係、透鏡星係和不規則星係等類型。20世紀60年代又發現許多正在經曆著爆炸過程或正在拋射巨量物質的河外天體，統稱為活動星係。其中包括各種射電星係、塞佛特星係、N型星係、馬卡良星係、蠍虎座BL型天體，以及類星體等。許多星係核有規模巨大的活動：速度達幾千千米/秒的氣流，總能量達1×1055焦耳的能量輸出，規模巨大的物質和粒子拋射，強烈的光變等。在宇宙中有種種極端物理狀態：超高溫、超高壓、超高密、超真空、超強磁場、超高速運動、超高速自轉、超大尺度時間和空間、超流、超導等。為我們認識客觀物質世界提供了理想的實驗環境。
宇宙的運動和變化
宇宙天體處於永恒的運動和發展之中，天體的運動形式多種多樣，例如自轉、各自的空間運動（本動）、繞係統中心的公轉以及參與整個天體係統的運動等。月球一方麵自轉一方麵圍繞地球運轉，同時又跟隨地球一起圍繞太陽運轉。太陽一方麵自轉，一方麵又向著武仙座方向以20千米/秒的速度運動，同時又帶著整個太陽係以250千米/秒的速度繞銀河係中心運轉，運轉一周約需2.2億年。銀河係也在自轉，同時也有相對於鄰近的星係的運動。本超星係團也可能在膨脹和自轉。總星係也在膨脹。