В Солнечной системе насчитывается восемь больших планет. Половина из них относится к планетам земной группы. Они имеют железно-каменный состав и располагаются на расстояниях от 0,4 (Меркурий) до 1,5 астрономических единиц (Марс) от Солнца. Вторая половина – это планеты-гиганты. Их ядра состоят из более тяжелых элементов, но основная масса находится в плотных оболочках, где главными составляющими являются водород и гелий (у Юпитера и Сатурна) и углерод, кислород и азот (у Урана и Нептуна). От Солнца они находятся на расстояниях от 5,2 (Юпитер) до 30 a. е. (Нептун). Иногда Уран и Нептун выделяют в отдельный подкласс ледяных гигантов. Они имеют лишь относительно небольшие (по массе) самые внешние оболочки из легких элементов – водорода и гелия.

 

Планеты-гиганты. Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Видеофильм

 

В Юпитере общая масса элементов тяжелее гелия может составлять до 40 масс Земли. Масса ядра при этом около 10 масс Земли. У Сатурна, в состав которого входит примерно 20 – 30 масс Земли в виде тяжелых элементов, ядро более тяжелое – от 10 до 20 земных масс. Расчеты показывают, что ядра этих двух планет не могут находиться в твердом состоянии. Твердых составных частей они, видимо, не имеют и во внешних оболочках. Нептун, по всей видимости, также не имеет твердого ядра. Но не исключено, что небольшое твердое ядро есть у Урана. Все планеты-гиганты обладают сильным магнитным полем, особенно Юпитер.

Строение планет-гигантов

Внутреннее строение планет-гигантов в сравнение со строением Земли

 

Внешние слои планет-гигантов – это толстые газовые оболочки. Поскольку все четыре гиганта быстро вращаются, мы видим их атмосферы «полосатыми» из-за зональных ветров. Ориентация полос перпендикулярна оси вращения. В верхних слоях дуют сильные ветры и возникают огромные вихревые структуры (самая известная из них – Большое красное пятно на Юпитере), связанные со штормами в атмосфере. Из-за быстрого вращения все планеты-гиганты заметно сплюснуты.

Все четыре планеты-гиганта имеют системы колец. Самая большая и известная из них – у Сатурна. Еще в 1610 г. ее наблюдал Галилео Галилей, однако понять, что речь идет именно о кольцах, удалось лишь спустя несколько десятилетий Христиану Гюйгенсу. В наши дни детальные данные по кольцам Сатурна получены межпланетной станцией «Кассини». Кольца Урана и Нептуна были открыты при наземных наблюдениях покрытий этими планетами звезд во второй половине XX в. А вот кольца Юпитера как следует разглядел только космический аппарат «Вояджер-1».

Планеты-гиганты

Сравнение размером планет-гигантов и планет земной группы. В заднем ряду – Юпитер и Сатурн, во втором – Уран и Нептун, перед ними – Земля и Венера, ближе всех – Марс и Меркурий

 

В вопросе происхождения колец остается много неясного. Кольца Юпитера состоят из мелких пылинок размером порядка микрометра. За появление этой пыли отвечают близкие спутники (Амальтея и др.), которые постоянно бомбардируются микрометеоритами. Без них кольца исчезли бы за сотню тысяч лет. Кольца Урана и Нептуна, по-видимому, старые, их возраст может составлять миллиарды лет. Красивые кольца Сатурна могут в основном состоять из вещества, попавшего туда достаточно давно, но структура колец со временем должна меняться, так что современный их облик, видимо, не старше нескольких десятков миллионов лет.

См. также Спутники планет-гигантов.