- ПЛАНЕТЫ И СПУТНИКИ.
- ПЛАНЕТЫ И СПУТНИКИ.
-
9 большихпланет Солнечной системы подразделяются на планеты земной группы ( Меркурий, <Венера, Земля, Марс )и планеты-гиганты, или планеты группы Юпитера( Юпитер, <Сатурн, Уран, Нептун), планета Плутон по своим размерам и свойствамзначительно ближе к спутникам планет-гигантов.
Осн. характеристики планет, включая параметрыорбитального и вращат. движений, приведены в табл. 1. Гл. различие междудвумя группами планет состоит в их размерах, массе и, следовательно, ср. <плотности, что обусловлено разными соотношениями слагающих планеты трёхосн. компонент: газов (в первую очередь самых летучих - водорода и гелия, <обладающих к тому же очень низкими темп-рами конденсации), льдов (в основномводы, аммиака, метана) и горных ("скальных") пород (железа, силикатов, <оксидов магния, алюминия, кальция и др. металлов). Их часто называют соответственнолёгкой, ледяной и тяжёлой компонентами.
В то время как планеты земной группы представляютсобой твёрдые тела, практически целиком образованные тяжёлой компонентой, <планеты-гиганты являются газожидкими (содержание тяжёлой компоненты, сосредоточеннойв их ядрах, не превышает по массе неск. процентов). Юпитер в основном содержитводород и гелий (отношение Не/Н близко к солнечному, т. е. 0,2 по массе),а у Сатурна и особенно у Урана и Нептуна сильно возрастает вклад ледянойкомпоненты, достигающей, вероятно, у последних 85 - 90%. Твёрдой поверхностини одна из планет группы Юпитера не имеет.Табл. 1. - Основные характеристики планет
ПланетаСр. гелиоцентрич. <расстояние (большая полуось орбиты), а. е.
Наклонениеплоскости орбиты к эклиптике, град
Сидерический(орбитальный) период обращения (в земных годах)Период вращения(в земных сутках d или часах h)Эквато-риаль-ныйрадиус, кмМеркурий0,3870,2067,00,2458,6d2439Венера .0,7230,0073,40,62243d6051,5Земля .1,000 (1,5 х108 км)0,01701,000 (365,256сут)23 9n(23h 56m 4,1 з)
6378Марс . .1,5240,0931,81,8824,6h3394Юпитер5,2030,0481,311,869,9h71398*Сатурн .9,5390,0562,529,4610,2h60246*Уран. . .19, 1820,0470,884,0717,24h+-425559Нептун30,0580,0091,8164,816,02h24764Плутон39,4390,24717, 1248,66,4h1150ПродолжениеПланетаОбъём (объём Земли= = 1)Масса (масса Земли== 1)Плотность, г/см 3
Меркурий0,050,065,44<30Прямоенет0,00350,09435Венера .0,900,825,24177Обратноенет-0,75228Земля .1,0 (1,083 х 1012 км 3)1 .0 (5,976 хl 024 кг)5,5223,5Прямое10,310,36255Марс . .0,150,113,9525,2Прямое20,00060,24216Юпитер13183181,333,1Прямое164,280,34124Сатурн...75595,10,6926,4Прямое170,210,3495Уран . .6314,51,2998Обратное150,250,3458Нептун5817,21,6429Прямое80,130,3159Плутон0,0060,0022,03?Прямое10,5037* Значение, соответствующее уровню с давлениемв атмосфере 1 бар.
Как следует из табл. 1, существенно различаютсятакже характеристики поступательно-вращат. движений планет. Эти движенияявляются возмущёнными; возмущения, возникающие вследствие взаимного притяженияпланет, приводят к отклонениям их орбит от кеплерова эллипса (см. Кеплеразаконы). Свойства орбит определяются на основе аналитич. и численныхрешений ур-ний движения и теорем классич. небесной механики; дополнит. <возмущение орбиты вследствие релятивистских эффектов заметно обнаруживаетсялишь в смещении перигелия Меркурия (см. Тяготение).
Тепловой режим планеты характеризуетсяср. эффективной, или равновесной, темп-рой Т е. Она определяетсяиз условия баланса энергии, поступающей от Солнца и излучаемой планетойв окружающее пространство. Для этих целей используется указанное в табл.1 наряду с Т е значение интегрального сферич. альбедо (альбедоБонда) А. На расстоянии а ( вастр. единицах) планетыот Солнца
т. е.
Здесь Е с =1,37 х 106 эрг х см -2 с -1 - солнечная постоянная; R - радиуспланеты;
= 5,67 х 10-6 эрг х см -2 х К -4 -с -1- Стефана - Больцмана постоянная; Т е - в Кельвинах.
Яркостная температура близка кравновесной. Исключение составляют Юпитер, Сатурн, Нептун, для к-рых яркостнаятема-pa заметно выше равновесной. Это обусловлено наличием в их недрахвнутр. источника тепла. Природу источника связывают с выделением гравитац. <энергии - либо за счёт продолжающегося сжатия (Юпитер), либо за счёт выпадениягелия из водородно-гелиевого раствора (Сатурн). Соответственно, <значения Т е для планет-гигантов, приведённые в табл.1, выше равновесных темп-р, определяемых соотношением (1).
Наличие даже сравнительно небольшой эллиптичностиорбиты вызывает заметные сезонные изменения на планетах за счёт большегопритока энергии от Солнца (инсоляции) в перигелии. Для Марса превышениесоставляет ок. 45%, а для Меркурия достигает 200%. Однако осн. роль в сезонныхизменениях и их длительности играет наклон оси вращения (особенно в случаесопоставимости периода вращения с периодом обращения вокруг Солнца). Периодвращения Марса вокруг оси почти равен земному, а у Венеры и Меркурия вращениеаномально медленное, причём у Венеры направление вращения обратное. Солнечныесутки на Венере и Меркурии составляют соответственно 116,75 и 175,97 земныхсуток. Помимо Венеры обратным вращением обладает также Уран, ось вращенияк-рого лежит почти в плоскости его орбиты.
Среди планет земной группы атмосферы имеютлишь Земля, Венера и Марс. Меркурий, как и Луна, практически лишён газовойоболочки. Давление атмосферы у поверхности Венеры примерно на два порядкабольше, а у поверхности Марса примерно на два порядка меньше, чем у поверхностиЗемли. Средняя темп-pa поверхности Марса составляет ок. - 60° С. Темп-paу поверхности Венеры приблизительно 5000 С (наличие плотной атмосферыприводит к значит, парниковому эффекту, а интенсивная циркуляцияатмосферы выравнивает темп-ру поверхности).
В атмосфере Земли преобладают азот и кислород, <в атмосферах Венеры и Марса - углекислый газ, относительное объёмное содержаниек-рого на обеих планетах св. 95%, а атмосферы планет-гигантов в основномводородно-гелиевые.
Осн. сведения о хим. составе, темп-ре, <давлении и плотности атмосфер планет, практически целиком основанные нарезультатах космич. экспериментов, приведены в табл. 2.
Из-за малости эксцентриситета и отклоненияоси вращения от нормали к плоскости орбиты на Венере смены сезонов практическине происходит. В то же время для Марса оба эффекта играют существ. роль, <приводя помимо ярко выраженного сезонного хода темп-ры к разл. длительностисезонов в северном и южном полушариях. К тому же наклонение оси вращенияМарса, возможно, испытывает долгопериодич. вариации, что должно приводитьк глубоким климатич. изменениям. На Уране сезонный ход, казалось бы, долженбыть наиб. сильно выражен; однако при малой инсоляции и своеобразии атм. <динамики он, по-видимому, существенно нивелирован.Табл. 2. Некоторые физико-химическиехарактеристики планет
ПланетаМеркурийВенераЗемляМарсЮпитерСатурнУранНептунПлутонХимический состав(объёмное содержание" %)
-СО 2 95N2 3 - 5
Аr 0,01
Н 2 О 0,01-0,1
СО 3 х10-3
НС1 4 х10-5
HF 10-6
О 2 2 х10-4
SO2 10-5
H2S 8 х 10-3
Кr 4х10-5
Хе10-6 - 10-5
N27802 21
Аr 0,93
Н 2 О 0,1 - 1
СО 2 0,03
CO 10-5
сн 4 10-4
Н 2 5 х 10-5
Ne2 х10-3
Не 10-4
Кr 10-4
Хе 10-6
СО 295О 2 2 - 3
Аr 1 - 2
Н 2 О 10-3 - 10-1
СО 4 х10-3
О 2 0,1 - 0,4
Ne<10-3
Kr<2 х10-3
Хе<5х10-3
Н 287Не 12,8
Н 2 О 1 х10-4
СН 4 7х10-2
NH3 2 х10-2
НС1 10-5
С 2 Н 4 4 х10-2
С 2 Н 2 8 х10-3
РН 3 4 х10-5
СО 2 х10-7
CH3D 2 х10-3
Н 294 - 87Не 6
**СН 4 2х10-1
**NH3 3х10-2
С 2 Н 6 5х10-4
С 2 Н 2 2 х10-6
РН 3 1х10-4
CH3D 2х10-3
Н 284 - 87Не 12 - 15
СН 40,3
С 2 Н 2 9х10-2
NH3 ?
С 2 Н 6 3х10-6
**Н 285**Не 12
СН 4 1 - 4
С 2 Н 6 3х10-4
С 2 Н 2 (1-9) х 10-5
СН 4N2 ?
Средняя молекулярнаямасса-43,228,9743,52,262.122,32,2?16 ?Температура уповерхности (в средних широтах):Т макс, К Тмин, К
500
110-
735310
240270
200-
135-
105-
51-
50~32
-Среднее давлениеу поверхности Р, атм2х- 10-149016 х 10-30,5*0,5*0,1*0,1*-Средняя плотностьу поверхности, г/см*10-1761х10-31х27х10-31,2х10-33х 10-4*1,2х10-4*5,5х10-5*~5,5х10-5*_* На условном уровне в атмосфере планет, <к к-рому отнесены соответствующие значения темп-ры. **Предварительные данные.
Табл. 3. - Основные характеристики спутниковпланет
Планета и числоспутников (на 1990 г.)СпутникиСредний радиус, <км*Масса (в массахпланеты)Плотность, г/см 3АльбедоРадиус орбитыПериод обращения(земные сутки)Экс-цен-триси-теторбитыНаклонение к экваторупланеты, градДата открытияПерпооткрывательв радиусах планетыв 103 кмЗемля (1)Луна17381 ,23х 10-23,330,0760,27384,427,3220,0555,09--Марс (2)Фобис Деймос13,5 7,51,82х10-82,14х10-92,12,1
0,06 0,072,76 6,929,4 23,50,319 1,2620,015 0,0011 ,02 1 ,821877 1877А. Холл А. ХоллЮпитер (16)XVI Мe-тида20~3х 10-11-<0,101,811290,300~0,0~0,01979Д. Джуитт, Дж. <Дани-элсон ("Вояджер-2")X V Адрас-тея10~10-11-<0,101,801280,2950,0~0,01979/80С. Синнотт ("Вояджер-2")V Амаль-тея100~5 x 10-9-0,052,551810,4890,0030,41892Э. БарнардXIV Теба (Фива)45~3 x 10-10<0,103,112210,675~ 0,00~0,01979/80С. Снннотт ("Вояджер-2")I Ио18154,70x 10-53,530,625,954211 ,7690,0040,01610Г. ГалилейII Европа15692,57x 10-53,030,689.476703,5510,0000 , 51610Г. ГалилейIII Гани-мед
26317,84х10-51,930,4415,110707,1550,0010,21610Г. ГалилейIV Кал-листо24005,60 х 10-51 ,830, 1926,6188016,6890,0100,21610Г. ГалилейXIII Леда~7~10-12--156111102400,14626,71974Ч. Коваль (Коуэл)VI Гпма-лия~90~3x10-9-0,0316111470250,60, 15827,61904/05Ч. ПeррайнX Лиситея~20~3x 10-11--1G4117102600,13029,01938С. НиколсонVII Элара~40~3x 10-10-0.0316511740260, 10,20724,81904/05Ч. ПеррайнXII Анан-ке~15~4 x 10-12-29120700- 617* *0,171471951С. НиколсонXI Карме~20~10-11--31422350-692**0,211641938С. НиколсонVIII Па-сифе
~20~з x 10-11--32723300-735**0,381451908П. МеллотIX Синопе~20~10-11--33323700-758**0,281531914С. НиколсонСатурн (18)(2)X V Атлант~20--0,4228137,70,6020,0020,31980Террайл ("Вояджер-2")XVI Прометей40--0,62,31139,40,6130,0040,01980Коллинз и др.("Вояджер-2")XVII Пандора50--0,62,35141,70,6290,0041,11980Коллинз и др,("Вояджер-2")X Янус95--0,42,51151,40,6950,0090,31966/80О. Дольфюс ("Вояджер-2")XI Эпиме-тей60--0,42,52151, 50,6950,0070,11966/80Фонтейн, Ларсон/Уо-кер("Вояджер-2")I Мимас1976,50 х 10-81,40,73,08185,50,9420,0201 ,51789У. ГершельII Энцелад2511,48 х 10-71,21,03,95238,01,3700,0040,01789У. ГершельIII Тефия5241,09 х 10-61,20,84,88294,71 ,8880,0001 , 11684Дж. КассиниXIII Те-лесто
~13--0,64,88294,71,8881980Рейтсема, Смит, <Лар-сон, Фонтейн ("Вояджер-2")XIV Калипсо~13--0,81980Д. Паску, П. Сейделмен, <Баум, Кюрье ("Вояджер-2")IV Диона5602,04 х 10-61,40,56,26377,42,7370,0020,01684Дж. КассиниXII Елена15---6,27378,12,7390,0050,21980Ж. Лекашё, ЛакV Рея765-1 ,30,68,74527,14,5180,0010,41672Дж. КассиниVI Титан25752,46 х 10-41 ,90,220,251221,915,950,0290,31655X. ГюйгенсVII Гипе-рион135--0,324,551481,021,280,1040,41848Дж. Бонд/У. ЛасселлVIII Япет718-1,20,50/ 0,05***59,023560,879,330,02814,71671Дж. КассиниIX Феба110--0,06214,712954,0-550, 4**0,1631501898У. ПикерингУран (15)(1986 U7)Корделия~20---1,9249,8---1986"Вояджер-2"(1986 U8)Офелия~25---2,0753,8---1986- -(1986 U9)Бианка~25---2, 3059,2---1986- -(1986 U3)Кресс и да~30---2,4061,8---1986- " -(1986 U6)Дездемона~30---2,4462,7---1986- -(1986 U2)Джульетта~40---2,5164,4---1980_"-(1986 U1)Порция~40---2,5766,1---1986- -(1986 U4)Розалинда~зо---2,7269,91986- " -Продолжение
Планета и числоспутников (на 1990 г.)СпутникиСредний радиус, <км*Масеа (в массахпланеты)Плотность, г/см 3АльбедоРадиус орбитыПериод обращения(земные сутки)Эксцен триситеторбитыНаклонение к экваторупланеты, градДата открытияПервооткрывательв радиусах планетыв 103 км(1986 U5)Белинда~30---2 ,9275,3---1986- " -(1985 U1)VI Пэк85---3,3586,0---1985- " -V Миранда2431,0x 10-73-5,04129,41,4600 ,0100,01948Дж. КойперI Ариэль5801,1x10-51,30,307,43191,02,5550,0030,01851У. ЛасселлII Умбриэль5951,1x10-61 ,40,1910,35266,34,0150,0040,01851У. ЛасселлIII Титания8053,2х 10-52,70,2316,96436,08,7600,0020,01787У. ГершельIV Оберон7753,4х 10-52,60,1822,70583,513,510,0010,01878У. ГершельНептун (8)(1)I Тритон12002,2х10-42,06-15,95394,7- 5,840**0,0002 , 791846У. ЛасселлII Нереида~1205,0х10-82,0-250,996212358,40,7560,481949Дж. КойперПлутон(1)Харон~5606 ,4x10-2~0,20,41618,56,4--1978Дж. Кристи* Для спутников неправильной формы указанаполовина максимального размера. ** Обратное движение. *** "Ведущая" полусфераимеет альбедо на порядок выше ведомой. Помимо Тритона и Нереиды "Вояджером-2"открыты ещё 6 спутников: Протей (420), Ларисса (200), Галатея (160), Деспина(140), Таласса (90) и Наяда (50) (в скобках приведены размеры в км). 2 В 1990 открыт 18-й спутник Сатурна Пан.
Газовым оболочкам Юпитера, Сатурна, Уранаи Нептуна свойственно дифференциальное вращение (изменение периода вращенияс широтой), что может быть связано с динамич. процессами в атмосфере. НаЮпитере тропич. зона атмосферы вращается быстрее полярной на 5 мин 11 с, <т. е. различие составляет 1%, а на Сатурне достигает почти 5%. Для этихпланет наиб. близок к истинному значению период, соответствующий вращениюмагн. поля. Он определяется по модуляции интенсивности и (или) направлениюполяризации собств. радиоизлучения планеты. По-видимому, этот период наилучшимобразом характеризует вращение нижележащих более вязких областей. Такимспособом найдены периоды вращения Юпитера ( Т = = 09,925h),Сатурна ( Т =10,657h), Урана ( Т =17,24h )и Нептуна ( Т =16,02h).
В табл. 1 указана ещё одна важная характеристикапланет, содержащая определённую информацию об их внутр. строении и эволюциии во многом определяющая свойства атмосферы и околопланетного пространства. <Это - значение напряжённости магн. поля на экваторе. Наиб. сильными магн. <полями обладают Юпитер, Земля, Сатурн, Уран, Нептун. Заметим, что хотяу Нептуна, Сатурна и Урана оно слабее земного (при отнесении к соответствующимрадиусам поверхности), в недрах этих планет мощность генератора их магн. <поля должна быть примерно на два порядка выше. Существенное магн. полеобнаружено у Меркурия и, по-видимому, у Марса, практически отсутствуетсобств. ноле у Венеры. Что касается Плутона, то, по аналогии с ледянымиспутниками планет-гигантов, наличие у него магн. поля маловероятно.
У всех планет, кроме Венеры и Меркурия, <есть спутники. Осн. характеристики спутников приведены в табл. 3. Общеечисло известных спутников составляет 61, включая сравнительно недавно открытые3 спутника Юпитера, 7 спутников Сатурна, 10 спутников Урана, 6 спутниковНептуна и спутник Плутона. Наиболее крупными спутниками обладают Земля, <Юпитер, Сатурн и Нептун. Это Луна, четыре гали-леевых спутника Юпитера(Ио, Европа, Ганимед, Каллисто), спутник Сатурна Титан и спутник НептунаТритон, которые по своим размерам сопоставимы с планетами земной группы. <Остальные спутники имеют размеры от неск. десятков до мн. сотен километрови, в отличие от планет и более крупных спутников, - часто неправильную(несферическую) форму. Это сближает их с астероидами.Лит.: Жарков В. П., Внутреннее строениеЗемли и планет, 2 изд., М., 1983; М а р о в М. Я., Планеты Солнечной системы,2 изд., М., 1986; Уипл Ф. Л., Семья Солнца, пер. с англ., М., 1984; Satellites,ed. by J. Burns, M. Shapley Matthews, Tucson, 1986. См. также лит. приотд. статьях о планетах.
М. Я. Миров.
Модели внутреннего строения планет. <Недра планет недоступны прямым наблюдениям. Даже для Земли керны из глубоких(до 12 км) скважин и фрагменты изверженных глубинных пород дают сведенияо составе и структуре вещества лишь приповерхностных слоев внеш. твёрдойоболочки. Данные о породах Луны, Венеры и Марса, изучение спектральныхособенностей поверхностей планет и астероидов, атмосфер планет-гигантовтакже позволяют судить лишь о составе самых внешних оболочек. Поэтому дляисследования планетных недр прибегают к построению моделей внутр. строенияпланет, т. е. расчёту хим. и минерального состава, внутр. гравитационных, <тепловых, магн. и др. полей с последующим сравнением теоретич. предсказанийс данными наблюдений. Весьма общие ограничения на возможные состав и структурупланеты дают сведения о её массе М и радиусе R (а следовательно, <и о ср. плотности) с учётом распространённости элементов в космосеи данных физики высоких давлений. Для построения моделей планет привлекаютсяданные по гравитац. и магн. полям планеты, тепловому потоку из недр, собств. <колебаниям и (для Земли и Луны) сейсмич. данным.
Планеты земной группы имеют твёрдые оболочки, <в к-рых сосредоточена б. ч. их массы. Существенный объём планетных оболочекнаходится в состоянии, близком к гидростатич. равновесию, поскольку пределтекучести пород играет роль лишь для относительно быстрых приповерхностныхдвижений. Распределения давления Р, плотности rи ускорения силы тяжести g по расстоянию от центра планеты r находят из решения системы ур-нпй: ур-ния гидроста-тпч. равновесия
ур-ния распределения массы
и ур-ний состояния
для предполагаемой смеси компонент с плотностью
где 
и xi- плотность и доля i -й компоненты по массе( х i= т i/т, т i - масса i -и компоненты, М- суммарная масса в единичном объёме). Ср. плотности планет и данныепо ур-ниям состояния для осн. породообразующих элементов Si, Mg, Fe, Al,Ca и их окислов показывают, что в среднем планеты земной группы на 2/3 состоят из ферромагнезиальных силикатов и на 1/3 изжелеза с примесью никеля и др. элементов. Модели внутр. строения Землиблагодаря глубинному сейсмич. зондированию, данным о нутации и прецессииразработаны весьма детально, и осуществляется переход к более сложным моделям, <учитывающим особенности горизонтального строения литосферы и верхней мантиипод океанич. и континентальными регионами. Для построения моделей планетземной группы широко используются представления об оболочечной структуре, <полученные для Земли. Обычно выделяют кору (10 - 100 км), мантию (1000- 3000 км) и ядро. Ядро - наиб. плотная часть (12 - 13 г/см 3 в центре Земли), кора - наименее плотная (для Земли 2,7 - 2,8 г/см 3),плотность мантии - промежуточная (для Земли 2,8 - 3,5 г/см 3).У Земли ядро подразделяется на внешнее (жидкое) и внутреннее (твёрдое).Предполагают, что жидкое ядро имеется у Меркурия и Венеры. Марс, обладаязаметным вращением, имеет сравнительно небольшой магн. момент, и существованиерасплавленного ядра для него остаётся под вопросом. Внутр. строение Венерыв основном схоже со строением Земли, однако из-за медленного вращения Венерыне удаётся оценить её момент инерции и, следовательно, в отсутствие сейсмич. <данных, нет строгого подтверждения существования у неё ядра и соответствующихземным верхней и нижней мантийных оболочек. Отсутствие сейсмич. данныхне позволяет также сделать определённые выводы о структуре и размерах оболочекдр. планет земной группы. Момент инерции Марса свидетельствует о наличиинебольшого (
15%от массы планеты) ядра. Размеры и фазовое состояние ядра зависят от егохим. состава (рис. 1). На больших временах (106 - 108 лет) вещество планетных недр ведёт себя как вязкая жидкость. В результатенеравномерных нагрева и распределения состава в оболочках могут возникатьконвективные движения, приводящие к тепло- и массопереносу.
Рис. 1. Модель внутреннего строения Марса. <Показаны два варианта ядра.
Масштаб конвекции определяется величинойотклонений распределений темп-ры и состава от равновесных, а интенсивность- вязкостью и др. реологич. параметрами. Оценки темп-р в недрах планетземной группы основаны на представлениях об их образовании путём аккумуляциииз твёрдых тел и относительно раннем формировании оболочек (в ходе этихпроцессов происходило выделение гравитац. энергии ~1011 эрг/г),а также на данных о содержании радиоакт. элементов U, Th и 40 К. <Согласно оценкам, темп-pa в центре Земли
5000- 6000 К, на границе ядро - мантия - 3500 - 4000 К. Темп-ры центральныхобластей Венеры, по-видимому, на 100 - 300 К ниже земных. В ядрах Меркурияи Марса темп-pa, вероятно, ок. 2500 - 3000 К.
Плутон, по-видимому, имеет силикатноеядро и ледяную оболочку.
Астероиды. О внутр. строении астероидовтакже известно мало. Метеоритные данные указывают на то, что вещество малыхпланет (по крайней мере многих из них) прошло через интенсивную ударнуюпереработку, нагрев и дегазацию уже в ходе их образования. Существованиекаменных и железных метеоритов свидетельствует о том, что недра отд. астероидовбыли нагреты до темп-р плавления, обеспечивших возможность расслоения (дифференциации)первичного вещества на силикаты и железоникелевый сплав. Осн. особенностьювнутр. строения малых планет являются сравнительно низкие темп-ры и давления, <а также относительно большая толщина неконсолидиров. пород (рего-лита),образованного ударами др. тел. Не исключено, что астероиды, от к-рых поступаетдифференциров. вещество, не расслоены на соответствующие оболочки, а содержатлишь отд. области, испытавшие высокотемпературный нагрев и местную дифференциациювещества (модель "изюминки в тесте").
Планеты-гиганты принято считать газожидкимителами с конвективными оболочками, в к-рых распределение темп-ры близкок адиабатическому. Это заключение основано на след, данных наблюдений. <По данным ИК-наблюдений, поток тепла из недр планет оказался равным 104 эрг/см 2 х с (для Юпитера) и 3 х 103 эрг/см 2 хс (для Сатурна). Поскольку такой поток более чем на 4 порядка превышаетпоток тепла за счёт молекулярной теплопроводности, то это указывает наконвективное состояние внеш. зоны или всей планеты. Юпитер, Сатурн, Урани, возможно, Нептун обладают собств. магн. полем, к-рое, вероятно, генерируетсяв конвективном ядре. Эволюция орбит спутников Юпитера, Сатурна и Урана, <измерения гравитац. поля Юпитера также указывают на жидкое, близкое к гидростатическиравновесному, состояние планет.
Хим. состав планет-гигантов резко отличаетсяот состава планет земной группы. Согласно теории происхождения Солнечнойсистемы, в протопланетном облаке в области планет-гигантов темп-рыпосле остывания облака не превышали 150 К, а газовое давление 10-5- 10-7 бар (в зоне Юпитера и Сатурна) и 10-7 - 10-8 бар (в зоне Урана и Нептуна). При таких условиях большинство элементовобразуют гидриды и окислы. Вещества, из к-рых построены планеты-гиганты, <принято разделять по летучести на газовую компоненту - Г(Н 2,Не, Ne), "льды" - Л(СН 4, NH3, H2O) и тяжёлуюкомпоненту - TK(SiO2, MgO, FeO, FeS, Fe, Ni, ...) . Сведенияо хим. составе недр планет-гигантов даёт расчёт моделей внутр. строенияпланет, удовлетворяющих наблюдаемым значениям массы, радиуса и зональныхгармоник гравитац. поля планет. Из-за относительно большой угл. скоростивращения
в ур-ние (1) входит дополнит. член 
а вследствие довольно высоких темп-р (
103 К) в недрах планет в ур-нии (3) учитывают температурныепоправки 
Простейшие модели (двухслойные) состоят из наружной оболочки (Г + Л) иядра (ТКЛ). Однако наблюдениям лучше удовлетворяют многослойные модели(см., напр., рис. 2). В оболочках Юпитера и Сатурна происходит переходмолекулярного водорода в металлический. Давление перехода 
3-106 бари слабо зависит от темп-ры. При переходе к твёрдой фазе плотность скачкообразноувеличивается на 
10%.В расплавл. состоянии (в жидкой фазе) переход происходит непрерывным образом. <Расчёты моделей показали, что Уран (рис. 3) и Нептун, в отличие от Юпитераи Сатурна, обладают сильноперемешанными оболочками. Эти планеты имеют маленькиеТК-ядра (0,3 - 1% от полной массы планеты), массивные ледяные мантии сдобавкой ТК-компоненты (с относит. содержанием, близким к солнечному) инаружные оболочки из Г- и Л-компонент. Построенные модели выявили след. <тенденции в ряду планет-гигантов: при переходе от Юпитера к Нептуну содержаниесвободного водорода систематически убывает, а концентрация Л-компонентыв наружных оболочках растёт. Это может быть связано с различиями во временахформирования планет-гигантов и диссипацией газа из протопланетного облака.
Рис. 2. Четырёхслойная модель Юпитера сдвухслойной молекулярной оболочкой. Справа показано распределение давления Р, температуры Т и плотности
по относительному радиусу 
= r/R ю (Дю - радиус Юпитера). Слева дан разрез моделис указанием значении плотности на границах раздела и отношения Л(ТКЛ)/Гв оболочках. Полные значения масс Г-, Л- и ТКЛ-компонент выражены в массахЗемли.
Рис. 3. Двух- и трёхслойная модели Уранас различной степенью смешения Г-, Л- и ТК-компонент. Обозначения те же, <что и на рис. 2.
Широкое распространение получает численноемоделирование динамических (2- и 3-мерных) и эволюционных (1 - 2-мерных)моделей внутр. строения планет. Исследуются структура и интенсивность конвективныхтечений, вызванных разл. источниками тепла, влияние фазовых переходов ихим. превращений. Для планет земной группы предложены модели дифференциациии фракционирования внутр. оболочек, основанные на ур-ниях баланса потоковвещества с привлечением изотопных данных.
Лит.: Жарков В. Н., Трубицын В. <П., Физика планетных недр, М., 1980; Хаббард У., Внутреннее строение планет, <пер. с англ., М., 1987; Планетная космогония и науки о Земле. Сб., подред. В. А. Магницкого, М., 1989.
А. В. Витязев, В. В. Леонтъев.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
