Огромный вклад в изучение внешних планет внесли космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2», запущенные в 1977 году НАСА. Эти аппараты и по сей день бороздят просторы бескрайнего космоса, удаляясь за пределы Солнечной системы. Что мы узнали, благодаря этим двум аппаратам:
Юпитер
Детальные изображения Юпитера показывают сложную динамику атмосферы с мощными зональными течениями, до 300 км/ч. Большое Красное Пятно представляетодиночный долгоживущий вихрь сложного характера и антициклонического направления с повышенным давлением. В атмосфере присутствуют сверхмолнии.
Состав атмосферы: гелий 11% (объёмных), или 20% массы, почти всё остальное — водород. Это очень близко к составу Солнца и подобных ему звёзд. Подтверждено присутствие метана, аммиака, водяного пара и некоторых сложных молекул.
Магнитосфера Юпитера — самая протяжённая в Солнечной системе, в 10 раз больше диаметра Солнца. Она содержит в основном ионы водорода, но присутствуют также ионы кислорода и серы, выбрасываемые, по-видимому, со спутника Ио. на орбите последнего находится более плотный плазменный тор, излучающий ультрафиолетовые и радиоэмиссии. Ио связана сильными электрическими токами с ионосферой Юпитера. Магнитное поле планеты имеет сложный характер. Максимальная напряжённость поля достигает 12-14 Э (у полюсов).
Юпитер излучает в космос намного больше энергии, чем получает от Солнца. Источник энергии — реликтовое тепло (тепло, накопленное во время формирования планеты). Его мощность близка к 10 квинтиллионам Вт.
Обнаружено слабое кольцо Юпитера
Спутник Юпитера Европа
Подробно исследованы галилеевы спутники. Ио имеет более 10 действующих вулканов, поверхность её состоит, по-видимому, из серы и диоксида серы. Спутник Европа покрыт мощной ледяной корой, под которой, возможно, существует глобальный океан.
Ганимед — самый крупный спутник в Солнечной системе — имеет развитую тектонику, подобную тектонике плит Земли. По диаметру он больше Меркурия.
Сатурн
Атмосферные детали подобны наблюдаемым на Юпитере. Они представляют чередующиеся тёмные пояса и светлые зоны. Скорость течений на экваторе достигает 1500 км/ч. Имеется «овал», подобный Большому Красному Пятну на Юпитере. Обнаружены быстрые течения «ленточного» вида.
Состав атмосферы: 6% (объёмных) гелия, почти всё остальное — водород. Предполагается, что «недостающая» половина гелия утонула в ядре планеты, как более тяжёлая составляющая. На это же указывает более мощное, чем у Юпитера, собственное тепловое излучение Сатурна. В числе малых компонентов атмосферы: аммиак, метан, фосфин, этан, ацетилен, метилацетилен и пропан.
Период вращения, найденный по периодичности радиошумов, составляет 10 ч 39 мин 15 с. Магнитное поле несколько сильнее земного. Ось диполя почти параллельна оси вращения планеты. Имеются северные сияния, а также мощные эмиссии в ультрафиолете (в более низких широтах).
Шесть колец, известных до полёта «Вояджеров», состоят из бесчисленных индивидуальных «колечек». Наблюдались споки — особые радиальные образования на кольцах. Кольца обладают сложной меняющейся динамикой. Обнаружены «пастухи» кольца F и других колец.
Открыты восемь новых спутников. Ранее известные спутники Сатурна состоят в основном изо льда.
Спутник Титан с плотной азотно-метановой атмосферой имеет диаметр 5150 км. В его атмосфере (и, по-видимому, на поверхности) присутствуют гидрокарбонаты. Давление у поверхности около 1,5 бар, температура около 100К
Уран
Облачный слой Урана содержит очень мало контрастных деталей. Динамика атмосферы образует зональные течения, симметричные относительно оси вращения планеты. Температуры полярного и экваториальных районов почти одинаковы (56 К). Это указывает на превалирующую роль внутренних источников энергии. Скорость зональных течений очень высока. На широте 70 градусов наблюдалось течение прямого направления (в сторону вращения планеты) со скоростью 700 км/ч. Вблизи экватора отмечены ветры обратного направления со скоростью до 300 км/ч.
Период вращения планеты, найденный по пульсациям радиоизлучения, короче имевшихся оценок и составляет 17 ч 14 мин 24 с.
Магнитное поле Урана наклонено на 60 градусов по отношению к оси вращения (если считать его дипольным), причём ось диполя смещена от центра на 1/3 радиуса планеты. Напряжённость поля близка к земной, но полярность обратная.
Планета обладает протяжённой магнитосферой с радиационными поясами, состоящими в основном из ионов водорода и электронов. Из-за сложного характера вращения магнитосферы поле в пространстве постоянно меняет направление (эффект «штопора»), вращаясь с периодом планеты.
Обнаружено интенсивное так называемое «электросвечение» атмосферы на дневной стороне планеты и радиоизлучение с ночной стороны. Плотность экзосферы достигает 0,1 см на уровне самого внешнего кольца.
Состав атмосферы: 15% (объёмных) гелия (в 2,5 раза больше, чем на Сатурне); примерно 2% метана ниже верхнего слоя облаков; остальное — водород. Облачный слой находится на уровне давления 1,2 бар.
Получены изображения узких колец Урана. Обнаружены 2 слабых кольца, размеры наибольшего из них — более 170 км. Из пяти ранее известных спутников самым светлым является Ариэль, самым тёмным — Умбриэль. Наибольшие спутники — Титания (1580 км) и Оберон (1516 км), наименьший — Миранда (472 км). Плотности их указывают на большую долю каменных пород, чем у спутников Сатурна. Геологическая история и тектоника спутников весьма различна. Миранда представляет тело с наиболее сложной для понимания историей.