Физическая энциклопедия
- 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
Планета Ср. гелиоцентрич. <расстояние (большая полуось орбиты), а. е. 
Наклонение плоскости орбиты к эклиптике, град
Сидерический(орбитальный) период обращения (в земных годах) Период вращения(в земных сутках d или часах h) Эквато-риаль-ныйрадиус, км Меркурий 0,387 0,206 7,0 0,24 58,6d 2439 Венера. 0,723 0,007 3,4 0,62 243d 6051,5 Земля. 1,000 (1,5 х108 км) 0,017 0 1,000 (365,256сут) 23 9n (23h 56m 4,1 з)
6378 Марс.. 1,524 0,093 1,8 1,88 24,6h 3394 Юпитер 5,203 0,048 1,3 11,86 9,9h 71398* Сатурн. 9,539 0,056 2,5 29,46 10,2h 60246* Уран... 19, 182 0,047 0,8 84,07 17,24h+-4 25559 Нептун 30,058 0,009 1,8 164,8 16,02h 24764 Плутон 39,439 0,247 17, 1 248,6 6,4h 1150 Продолжение Планета Объём (объём Земли= = 1) Масса (масса Земли== 1) Плотность, г/см 3 
Меркурий 0,05 0,06 5,44 <30 Прямое нет 0,0035 0,09 435 Венера. 0,90 0,82 5,24 177 Обратное нет - 0,75 228 Земля. 1,0 (1,083 х 1012 км 3) 1.0 (5,976 хl 024 кг) 5,52 23,5 Прямое 1 0,31 0,36 255 Марс.. 0,15 0,11 3,95 25,2 Прямое 2 0,0006 0,24 216 Юпитер 1318 318 1,33 3,1 Прямое 16 4,28 0,34 124 Сатурн... 755 95,1 0,69 26,4 Прямое 17 0,21 0,34 95 Уран.. 63 14,5 1,29 98 Обратное 15 0,25 0,34 58 Нептун 58 17,2 1,64 29 Прямое 8 0,13 0,31 59 Плутон 0,006 0,002 2,03 ? Прямое 1 0,50 37 * 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
Планета Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон Химический состав(объёмное содержание" %) 
-СО 2 95 N2 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
N278 02 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 295 О 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 287 Не 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 - 87 Не 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 - 87 Не 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 4 N2?
Средняя молекулярнаямасса - 43,2 28,97 43,5 2,26 2.12 2,3 2,2? 16? Температура уповерхности (в средних широтах): Т макс, К Тмин, К
500
110
-
735
310
240
270
200
-
135
-
105
-
51
-
50
~32
-
Среднее давлениеу поверхности Р, атм 2х- 10-14 90 1 6 х 10-3 0,5* 0,5* 0,1* 0,1* - Средняя плотностьу поверхности, г/см* 10-17 61х10-3 1х27х10-3 1,2х10-3 3х 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.) Спутники Средний радиус, <км* Масса (в массахпланеты) Плотность, г/см 3 Альбедо Радиус орбиты Период обращения(земные сутки) Экс-цен-триси-теторбиты Наклонение к экваторупланеты, град Дата открытия Перпооткрыватель в радиусах планеты в 103 км Земля (1) Луна 1738 1,23х 10-2 3,33 0,07 60,27 384,4 27,322 0,055 5,09 - - Марс (2) Фобис Деймос 13,5 7,5 1,82х10-82,14х10-9 2,1 2,1
0,06 0,07 2,76 6,92 9,4 23,5 0,319 1,262 0,015 0,001 1,02 1,82 1877 1877 А. Холл А. Холл Юпитер (16) XVI Мe-тида 20 ~3х 10-11 - <0,10 1,81 129 0,300 ~0,0 ~0,0 1979 Д. Джуитт, Дж. <Дани-элсон ("Вояджер-2") X V Адрас-тея 10 ~10-11 - <0,10 1,80 128 0,295 0,0 ~0,0 1979/80 С. Синнотт ("Вояджер-2") V Амаль-тея 100 ~5 x 10-9 - 0,05 2,55 181 0,489 0,003 0,4 1892 Э. Барнард XIV Теба (Фива) 45 ~3 x 10-10 <0,10 3,11 221 0,675 ~ 0,00 ~0,0 1979/80 С. Снннотт ("Вояджер-2") I Ио 1815 4,70x 10-5 3,53 0,62 5,95 421 1,769 0,004 0,0 1610 Г. Галилей II Европа 1569 2,57x 10-5 3,03 0,68 9.47 670 3,551 0,000 0, 5 1610 Г. Галилей III Гани- мед
2631 7,84х10-5 1,93 0,44 15,1 1070 7,155 0,001 0,2 1610 Г. Галилей IV Кал-листо 2400 5,60 х 10-5 1,83 0, 19 26,6 1880 16,689 0,010 0,2 1610 Г. Галилей XIII Леда ~7 ~10-12 - - 156 11110 240 0,146 26,7 1974 Ч. Коваль (Коуэл) VI Гпма-лия ~90 ~3x10-9 - 0,03 161 11470 250,6 0, 158 27,6 1904/05 Ч. Пeррайн X Лиситея ~20 ~3x 10-11 - - 1G4 11710 260 0,130 29,0 1938 С. Николсон VII Элара ~40 ~3x 10-10 - 0.03 165 11740 260, 1 0,207 24,8 1904/05 Ч. Перрайн XII Анан-ке ~15 ~4 x 10-12 - 291 20700 - 617* * 0,17 147 1951 С. Николсон XI Карме ~20 ~10-11 - - 314 22350 -692** 0,21 164 1938 С. Николсон VIII Па- сифе
~20 ~з x 10-11 - - 327 23300 -735** 0,38 145 1908 П. Меллот IX Синопе ~20 ~10-11 - - 333 23700 -758** 0,28 153 1914 С. Николсон Сатурн (18)(2) X V Атлант ~20 - - 0,4 228 137,7 0,602 0,002 0,3 1980 Террайл ("Вояджер-2") XVI Прометей 40 - - 0,6 2,31 139,4 0,613 0,004 0,0 1980 Коллинз и др.("Вояджер-2") XVII Пандора 50 - - 0,6 2,35 141,7 0,629 0,004 1,1 1980 Коллинз и др,("Вояджер-2") X Янус 95 - - 0,4 2,51 151,4 0,695 0,009 0,3 1966/80 О. Дольфюс ("Вояджер-2") XI Эпиме-тей 60 - - 0,4 2,52 151, 5 0,695 0,007 0,1 1966/80 Фонтейн, Ларсон/Уо-кер("Вояджер-2") I Мимас 197 6,50 х 10-8 1,4 0,7 3,08 185,5 0,942 0,020 1,5 1789 У. Гершель II Энцелад 251 1,48 х 10-7 1,2 1,0 3,95 238,0 1,370 0,004 0,0 1789 У. Гершель III Тефия 524 1,09 х 10-6 1,2 0,8 4,88 294,7 1,888 0,000 1, 1 1684 Дж. Кассини XIII Те- лесто
~13 - - 0,6 4,88 294,7 1,888 1980 Рейтсема, Смит, <Лар-сон, Фонтейн ("Вояджер-2") XIV Калипсо ~13 - - 0,8 1980 Д. Паску, П. Сейделмен, <Баум, Кюрье ("Вояджер-2") IV Диона 560 2,04 х 10-6 1,4 0,5 6,26 377,4 2,737 0,002 0,0 1684 Дж. Кассини XII Елена 15 - - - 6,27 378,1 2,739 0,005 0,2 1980 Ж. Лекашё, Лак V Рея 765 - 1,3 0,6 8,74 527,1 4,518 0,001 0,4 1672 Дж. Кассини VI Титан 2575 2,46 х 10-4 1,9 0,2 20,25 1221,9 15,95 0,029 0,3 1655 X. Гюйгенс VII Гипе-рион 135 - - 0,3 24,55 1481,0 21,28 0,104 0,4 1848 Дж. Бонд/У. Ласселл VIII Япет 718 - 1,2 0,50/ 0,05*** 59,02 3560,8 79,33 0,028 14,7 1671 Дж. Кассини IX Феба 110 - - 0,06 214,7 12954,0 -550, 4** 0,163 150 1898 У. Пикеринг Уран (15) (1986 U7)Корделия ~20 - - - 1,92 49,8 - - - 1986 "Вояджер-2" (1986 U8)Офелия ~25 - - - 2,07 53,8 - - - 1986 - - (1986 U9)Бианка ~25 - - - 2, 30 59,2 - - - 1986 - - (1986 U3)Кресс и да ~30 - - - 2,40 61,8 - - - 1986 - " - (1986 U6)Дездемона ~30 - - - 2,44 62,7 - - - 1986 - - (1986 U2)Джульетта ~40 - - - 2,51 64,4 - - - 1980 _"- (1986 U1)Порция ~40 - - - 2,57 66,1 - - - 1986 - - (1986 U4)Розалинда ~зо - - - 2,72 69,9 1986 - " - Продолжение
Планета и числоспутников (на 1990 г.) Спутники Средний радиус, <км* Масеа (в массахпланеты) Плотность, г/см 3 Альбедо Радиус орбиты Период обращения(земные сутки) Эксцен триситеторбиты Наклонение к экваторупланеты, град Дата открытия Первооткрыватель в радиусах планеты в 103 км (1986 U5)Белинда ~30 - - - 2,92 75,3 - - - 1986 - " - (1985 U1)VI Пэк 85 - - - 3,35 86,0 - - - 1985 - " - V Миранда 243 1,0x 10-7 3 - 5,04 129,4 1,460 0,010 0,0 1948 Дж. Койпер I Ариэль 580 1,1x10-5 1,3 0,30 7,43 191,0 2,555 0,003 0,0 1851 У. Ласселл II Умбриэль 595 1,1x10-6 1,4 0,19 10,35 266,3 4,015 0,004 0,0 1851 У. Ласселл III Титания 805 3,2х 10-5 2,7 0,23 16,96 436,0 8,760 0,002 0,0 1787 У. Гершель IV Оберон 775 3,4х 10-5 2,6 0,18 22,70 583,5 13,51 0,001 0,0 1878 У. Гершель Нептун (8)(1) I Тритон 1200 2,2х10-4 2,06 - 15,95 394,7 - 5,840** 0,000 2, 79 1846 У. Ласселл II Нереида ~120 5,0х10-8 2,0 - 250,99 6212 358,4 0,756 0,48 1949 Дж. Койпер Плутон(1) Харон ~560 6,4x10-2 ~0,2 0,4 16 18,5 6,4 - - 1978 Дж. 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.