Meskipun empat planet gas raksasa pada dasarnya bola gas hidrogen dan helium dan berbeda terutama hanya dalam massa, mereka memiliki penampilan yang sangat berbeda. Perubahan progresif penampilan di planet ini, dari oranye kemerahan-banding spektakuler dan belting Jupiter ke biru, penampilan hampir tanpa sifat Neptunus, mungkin disebabkan faktor tunggal: suhu luar mereka. Suhu ini hasil dari keseimbangan antara radiasi termal dari planet versus penyerapan energi surya. Planet ini luar juga memiliki perbedaan dalam makeup mereka secara keseluruhan, karena perbedaan komposisi kimia bersih dan cara di mana berbagai unsur kimia dapat eksis pada suhu dan tekanan yang ditemukan dalam interior planet
Bulan
Sekitar 60 bulan di tata surya kita yang ditemukan terutama di orbit sekitar planet gas raksasa. Karena kedekatan objek satu sama lain dan skala waktu yang relatif singkat untuk modifikasi gravitasi orbit, sistem lunar menunjukkan banyak hubungan numerik sederhana antara periode orbit mereka (resonansi apa istilah astronom). Mengabaikan benda terkecil, yang muncul untuk menjadi puing-puing dari pecahnya tumbukan asteroid yang telah ditangkap ke orbit setelah pembentukan planet-planet, bulan-bulan adalah kelas yang berbeda dari objek tata surya, kimia dibedakan dari kedua jenis planet serta kelas-kelas lain dari objek dalam tata surya.
Empat bulan besar Jupiter
Empat bulan besar Jupiter, yang disebut Galilea bulan Io, Europa, Callisto, Ganymede dan, mungkin terbentuk dalam hubungan dengan pembentukan Jupiter sendiri; tapi sisanya 12 satelit yang lebih kecil mungkin ditangkap asteroid. Keempat bulan utama dalam resonansi gravitasi hampir sempurna dengan satu sama lain. Selama sejarah tata surya, tarikan gravitasi mereka saling telah menghasilkan periode masing-masing orbital 1,769 hari, 3,551 hari, 7,155 hari, dan 16,69 hari, dengan rasio periode 1,00: 2,00: 2,02: 2,33.
Terdalam dua bulan adalah benda berbatu seperti Bumi Bulan, meskipun Europa tampaknya memiliki kerak es, yang bisa menimpa sebuah laut yang lebih dalam cairan. Kepadatan rendah dari luar dua bulan (sekitar 2,0 g / cm 3) menyarankan komposisi elemen sekitar setengah berat (besi dan silikat) dan setengah es (air padat, karbon dioksida, metana, dan amonia), yang khas dari sebagian besar dari bulan-bulan tentang raksasa gas. Untuk sebuah benda kecil, Io luar biasa. Hanya sedikit lebih besar dari Bumi Bulan, itu akan diharapkan telah didinginkan dan dibekukan lama, tetapi sebenarnya objek yang paling vulkanik di tata surya. Sumber energi yang membuat cair interior adalah pasang gravitasi berubah diproduksi oleh Europa sebagai Io menyapu oleh pada orbit dalam setiap tiga setengah hari. Gas-gas yang dilepaskan dari gunung berapi di Io telah menghasilkan sabuk donat seperti sulfur dan sodium atom renggang tentang Jupiter. Ada juga bukti aktivitas permukaan kuno di Ganymede, yang menunjukkan bahwa hal itu juga mungkin mengalami beberapa heatings pasang surut. Callisto, di sisi lain, mungkin telah dipadatkan dengan sangat cepat sehingga unsur-unsur yang lebih berat tidak bisa tenggelam ke pedalaman untuk membentuk padat inti dari mantel.
Saturnus
Saturnus memiliki keluarga terbesar bulan yang komposisi yang lagi berbagai kombinasi material batuan dan es dan yang mengorbit menunjukkan banyak hubungan resonansi. Hubungan ini termasuk resonansi-periode waktu antara bulan dalam orbit yang berbeda dan juga 1: 1 resonansi, di mana benda kecil mungkin terjebak 60 derajat di depan atau di belakang di orbit objek yang lebih besar. Misalnya, bulan-bulan kecil Telesto (25 km diameter) dan Calypso (25 km) terjebak oleh Tethys (1048 km) di orbit tersebut. Janus dan Epimetheus berbagi hampir orbit yang sama, beralih tempat setiap kali satu bagian dalam menangkap sampai dengan yang luar.
Bulan besar Saturnus, Titan, memiliki atmosfer terpadat (sebagian besar nitrogen dengan beberapa metana dan hidrogen) dari satelit apapun. Dengan tekanan permukaan sekitar 40 persen dari Bumi, ini menghasilkan suhu efek rumah kaca dari 150 K – sekitar dua kali nilai yang diharapkan hanya didasarkan pada penyerapan sinar matahari.
Mengorbit Uranus empat largish (jari-jari 580-760 km) dan satu ukuran menengah (radius 235 km) bulan, dengan sekitar sepuluh diketahui benda kecil. Keluarga bulan ini termasuk Miranda, mungkin objek yang paling aneh di antara semua satelit tata surya. Permukaannya menunjukkan bukti peristiwa bencana masa lalu (apakah itu rusak dalam tabrakan dan dipasang kembali?), Dan mungkin itu adalah dalam proses menyesuaikan kembali ke struktur keseimbangan sebagai es lebih ringan naik dan bahan yang lebih berat tenggelam. Bertentangan dengan harapan, bulan planet tidak menunjukkan resonansi antara periode orbit mereka.
Sistem lunar Neptunus
Sistem lunar Neptunus tidak biasa dalam bahwa bulan terbesarnya, Triton, berada dalam orbit retrograde miring 23 derajat terhadap ekuator planet, dan bulan kedua, Nereid, berada dalam orbit yang sangat memanjang. Tekanan pasang surut dikenakan pada Triton oleh Neptunus telah menyebabkan pemanasan internal dan perubahan permukaan es, menghilangkan kawah kuno. Permukaannya tampak unik dalam kegiatan yang ada dalam bentuk geyser – pada suhu permukaan 37 K, penyerapan sinar matahari menguapkan nitrogen beku di bawah permukaan, yang lolos dengan memaksa dirinya melewati es atasnya. Karena orbit bulan dalam arah yang berlawanan dengan rotasi planet ini, efek pasang surut juga sedang melambat gerakannya, menyebabkan ia perlahan-lahan spiral di arah planet ini. Triton akan bergerak dalam Neptunus Roche Batas dalam mungkin 100 juta tahun dan dihancurkan, dan material yang akan tersebar dalam sistem cincin Saturnus seperti. Hal ini menunjukkan bahwa Triton mungkin ditangkap relatif baru, awalnya menjadi orbit elips yang telah diedarkan oleh efek pasang surut.
Planet
Keempat planet luar di tata surya kita memiliki cincin yang terdiri dari partikel sekecil debu untuk bahan batu ukuran mengorbit di pesawat khatulistiwa mereka. Jupiter dikelilingi oleh cincin lemah debu silikat, mungkin berasal dari partikel terkelupas dari bulan batin dengan dampak micrometeorites. Uranus mengorbit dengan 11 optik tak terlihat, cincin tipis yang terdiri dari batu-ukuran, partikel gelap; dan Neptunus memiliki tiga tipis dan dua cincin yang luas, juga terdiri dari partikel gelap. Partikel-partikel dalam cincin tipis tidak mampu untuk membubarkan karena adanya bulan gembala, pasang bulan kecil hanya beberapa kilometer dengan diameter mengorbit dekat tepi dalam dan luar cincin. Aksi gravitasi Gembala bulan ‘membatasi partikel kecil ke sebuah cincin yang sempit pada radius orbit menengah. Partikel cincin Uranus dan Neptunus gelap karena ditutupi dengan senyawa organik gelap yang dihasilkan oleh reaksi kimia yang melibatkan metana.
Ini adalah Saturnus yang memiliki sistem cincin yang paling luas dan jelas, beberapa 274.000 kilometer dengan diameter. Seperti yang terlihat dari Bumi, ada cincin bagian jelas bahwa meluas ke dalam ke atas atmosfer planet. Eksterior kesenjangan yang besar adalah samar (atau kain sutera) cincin, maka cincin terang tengah dengan celah tipis, menonjol Cassini Gap, dan akhirnya cincin luar, Enke Gap. Kedua pola kecepatan melingkar serta studi radar berbasis Bumi menunjukkan bahwa cincin terdiri dari berjuta partikel kecil, masing-masing mengorbit sebagai bulan kecil. Ini adalah partikel es yang sangat reflektif, dari beberapa sentimeter dengan ukuran beberapa meter dalam ukuran.
Planet semua planet luar berada dalam batas Roche setiap planet, interior jarak radial yang bahan tidak dapat menyatu menjadi satu objek di bawah gravitasi mereka sendiri. Dengan kata lain, tarikan gravitasi sebaliknya pada partikel oleh sisi berlawanan dari planet ini lebih besar dari diri-gravitasi antara partikel. Jika satelit itu untuk lulus lebih dekat dengan planet dari batas Roche (sekitar 2,4 diameter planet, tergantung pada ukuran, kepadatan, dan kekuatan struktural dari satelit), itu akan dipisah-pisahkan oleh gaya gravitasi planet (contoh lain di antaranya adalah gaya pasang surut).
Sistem Planet Saturnus
Sistem Planet Saturnus lebih menggambarkan berbagai fenomena dinamis yang merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi antara sistem partikel massa sangat berbeda. Pertama, planet ini memiliki tonjolan khatulistiwa; yang sedikit kelebihan massa tentang khatulistiwa gravitasi perturbs orbit benda-benda yang lebih kecil (dari partikel debu ke bulan) ke bidang ekuator tersebut; maka sistem cincin datar. Sebagian besar kesenjangan dalam cincin (partikel kecil) yang disebabkan resonansi orbital dengan satelit yang lebih besar. Misalnya, bulan Mimas menghasilkan Gap Cassini di mana partikel-partikel lain akan mengorbit planet dengan periode orbit setengah bulan. Enke Gap, bagaimanapun, adalah hasil dari pembukaan partikel dengan bulan kecil yang mengorbit pada jarak dari planet ini. Bahwa sistem cincin Saturnus terdiri dari ribuan cincin tersebut juga menunjukkan bahwa ada banyak bulan gembala, hanya beberapa yang telah ditemukan.