KOVÁCS GYÖRGY

A FÖLDRENGÉSEK KIVÁLTÓ OKA

Ad Librum

Budapest, 2024

A földrengéseket – mint a legpusztítóbb természeti katasztrófák okozóit – már régóta különös figyelem kíséri. Ezek kiváltó okára többféle elmélet látott napvilágot.

„Robert Hooke (1635–1703) [...] a földrengéseket kapcsolatba hozta a hegységképző erőkkel. [...] Tobias Mayer (1723–1762) göttingeni egyetemi tanár [...] a földrengéseket gravitációs tömegátrendeződések hatásával magyarázza.

A XIX. század előtti szeizmológiai elméletek három csoportba oszthatók:

• a mechanikus mozgásokra épülő elképzelések,

• a Föld belsejében lévő központi tüzet vagy több tűzfészket feltételező modellek,

• az elektromos jelenségek hatására épülő modellek.

René Descartes (1596–1650) a földi folyamatokat és ezen belül a földrengéseket is a Föld kihűlése következtében keletkező mechanikus feszültségekkel magyarázta (Descartes, 1644). A barokk kori földrengéstudomány legelterjedtebb elmélete a Föld belsejében található központi tűzön vagy tüzeken alapult. Ennek az áramlatnak talán legnagyobb hatású művét Descartes kortársa, a német jezsuita Athanasius Kircher (1602–1680) írta meg [...] Nála a központi tűz mellett további tűzfészkek is szerepelnek, amelyek egyaránt felelősek a vulkánok kitöréseiért és a földrengésekért. A tüzeket – amelyek forrásai a kén, a bitumen és a kőszén – csatornák kötik össze egymással. [...] Buffon (Georges-Louis Leclerc, 1707–1788) könyvében égő anyagok föld alatti robbanásait okolja a földrengésekért (Buffon, 1749). [...] A XVIII. század közepétől az akkor folyó elektromos kísérletek hatására születtek meg a földrengéseket elektromos kisülésekkel magyarázó elképzelések. Ezen áramlat leghíresebb képviselője az angol William Stukeley (1687–1765) volt, aki azt tételezte fel, hogy a földrengések a szilárd Föld és a légkör közötti elektromos kisülések következtében keletkeznek (Stukeley, 1750).”

(Varga Péter: A magyar tudomány történetének büszkesége: 200 éve jelent meg
Kitaibel Pál és Tomcsányi Ádám könyve az 1810. évi móri földrengésről)

Alfred Wegener (1880–1930) „kontinensvándorlás” elmélete és Harry Hess (1906–1968) „tengerfenék-terjeszkedés” elmélete után az elemzések a földrengések kiváltó okát lemeztektonikai okokra vezették vissza. A jelenleg is általánosan elfogadott elmélet szerint a földrengések kiváltó oka az, hogy a Föld kéreglemezeiben a tektonikus erők hatására felhalmozódott rugalmas energia – a kőzetlemezek nyírószilárdságának a tönkremenetele miatt – felszabadul és lökéshullámmá válik, ami a Föld belsejében és a felszínen szétterjed.

Viszont ha megvizsgáljuk a földrengésészlelések eredményeit, akkor arra a megállapításra kell jutnunk, hogy ez az elmélet nem felelhet meg a valóságnak.

Lehetséges, hogy a földrengések kiváltó oka más fizikai jelenség?

TARTALOMJEGYZÉK

1. A Naprendszer

2. A Föld

2.1. Sodródó kontinensek

2.2. A Föld szerkezetének a felépítése

2.3. A Föld kéreglemezének szerkezeti felépítése

2.4. A Föld-kéreglemezek sodródásának hatásai

3. A Föld kéreglemezein tapasztalható tektonikus jelenségek

3.1. Gőzfeláramlások

3.2. Iszapfortyogók, iszapvulkánok

3.3. Hévforrások (termák), vízkitörések (szökőforrások vagy gejzírek)

3.4. Vulkánkitörések

3.5. Földrengések

4. A földrengések kiváltó oka

5. A földrengéseket kiváltó robbanás jelensége

6. A földrengések előrejelzése

7. A földrengések megelőzése

8. A Földön kívüli robbanások okozta rengések

Bibliográfia

„Ellenség ha elődbe áll,

hét legyen, kit előtalál.

Egy, ki kezdi szabad napját,

egy, ki végzi szolgálatját,

egy, ki népet ingyen oktat,

egy, kit úszni vízbe dobtak,

egy, ki magva erdőségnek,

egy, kit őse bőgve védett,

csellel, gánccsal mind nem elég, -

a hetedik te magad légy!”

(József Attila: A hetedik, második versszak)

1. A NAPRENDSZER

Élőhelyünk, a Föld a Naprendszerünk harmadik bolygójaként kering a Napnak nevezett csillag körül, amely a mintegy 100 milliárd csillaggal együtt a Tejút nevű galaxist alkotja, ez pedig sok milliárd más galaxissal együtt a Világegyetem része. A Világegyetem keletkezésének a körülményei a múlt ködös homályába vesznek, az elemzések csak feltételezéseket adnak erről az időszakról. A Világegyetem keletkezését leggyakrabban a mintegy 13,7 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezhetett ősrobbanással magyarázzák. Az elemzések szerint ennek az elméletnek az alapját a magunk körül minden irányban legalább 10 milliárd fényév távolságig észlelt, egymástól távolodó galaxisok képezik, valamint ezt az elméletet igazolja a műszerekkel kimutatható kozmikus háttérsugárzás is. Úgy vélik, hogy az ősrobbanást követő percekben csak a ma ismert legelemibb részecskék, a kvarkok és a fotonok voltak jelen a térben. További néhány perc múlva ezekből a részecskékből protonok, neutronok és elektronok kezdtek kialakulni, először létrejöttek a könnyebb (pl. hidrogén, hélium), majd később a nehezebb elemek. Ezekből idővel – ezt az időszakot az elemzések az ősrobbanástól számított néhány százezer évtől mintegy egymilliárd évig tartó időintervallumra teszik – gáz- és porfelhők alakultak ki. Ezek a gáz- és porfelhők a gravitációs hatás következtében elkezdtek összesűrűsödni, és különálló felhőkké álltak össze, amelyekből – az elemzések szerint az ősrobbanástól számított mintegy egymilliárd évestől a mintegy négymilliárd évesig tartó időszak alatt – az ún. protogalaxisok jöttek létre. A protogalaxisokban a gáz és a por sűrű anyagcsomókká állt össze, és kialakultak a protoszoláris korongok, amelyekből – miután a sűrűségük és a tömegük elérte a kritikus értéket – saját fényt és hőt termelő csillagok gyúltak ki. A körülöttünk lévő galaxisokban ezeknek a csillagoknak a fényeit látjuk.

A Naprendszerünk a Tejútnak nevezett spirálgalaxis egyik karján – az elemzések szerint mintegy 215 km/s sebességgel mozogva – foglal helyet. Keletkezéséről számos elmélet látott napvilágot.

„A Laplace-féle elmélet – amelyet maga Laplace egyik népszerű munkájában fejtett ki – az egész Naprendszert kezdetben hatalmas forgó magas hőmérsékletű tömegnek képzelte el, amely lehűlése és zsugorodása folytán mind gyorsabb és gyorsabb forgásba került, s egy kritikus értéken túl a szélén először – a Szaturnusz gyűrűjéhez hasonló – gyűrű alakult ki, majd ebből a gyűrűből jött létre a szóban forgó pályának megfelelő bolygó. Ez a jelenség mindaddig ismétlődött, amíg az összes bolygók ki nem alakultak. […]

A Kant-féle elképzelés szerint a Naprendszer anyaga kezdetben meteoritokból álló felhő volt. E felhő tagjainak egy része lassanként a súlypont felé húzódott s kialakította a Nap tömegét, amíg más részük egymásba hullva e központi gömb körül gyűrűket alkottak, hasonlóan a Laplace-féle elképzeléshez, majd a gyűrűk maguk bolygókká sűrűsödtek össze. […]

Az ütközési elméletek első képviselője a Buffon-féle elképzelés. Buffon szerint a naprendszer úgy jött létre, hogy egy idegen csillag a Napba ütközött s az ütközés folytán kidobott anyagból alakultak ki az egyes bolygók. […]

A Buffon-féle ütközési elméletnek részben korszerűsített formája a Jeans-féle elmélet. […] Az ütközési elméletek szellemes formáját jelenti az az elképzelés, hogy a Nap kezdetben kettős csillag volt. A kísérő csillag össztömege a mai bolygók tömegeivel egyezett. Ezzel a kísérő csillaggal került ütközésbe egy harmadik csillag, amely ezt szétrobbantotta s a szétrobbant tömegekből jöttek azután létre a bolygók. […]

A planetézimális elmélet azzal igyekezett a bolygók keletkezését magyarázni, hogy valamilyen oknál fogva (pl. egy csillag közeli átvonulása miatt) a Napból apró meteorszerű részecskék szakadtak ki, amelyek lehűltek és megszilárdultak. Ezek a planétézimálok a Nap körül keringve lassanként bolygókká álltak össze s ilyen módon kialakult a Naprendszer. […]

A Smidt-elmélet szerint a bolygók anyaga nem a napból származik, hanem a Nap azt valamelyik galaktikai sötét ködön való áthaladásakor ragadta magával, s e tömegek impulzusnyomatéka jelentkezik a Naprendszer nagy impulzusnyomatékában. A Smidt-elmélet részletesen kimutatja, hogyan lehetséges az egyes bolygók összeállása a nap körül keringő meteoritrajból; megmutatja az utat, hogyan következik a körpályák kialakulása, az együtt forgás, milyen távolságok szerint helyezkednek el a bolygók stb.” (Egyed László: A Föld fizikája, 348–349. o.)

A Naprendszerünkben a Nap nevű csillagunk körül nyolc bolygó kering, legközelebb hozzá a Merkúr, majd – egyre távolodva – a Vénusz, a Föld, a Mars, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz.

A Nap egy körülbelül 1,4 millió km átmérőjű, gáz halmazállapotú csillag, amelynek összetétele kb. 73% hidrogén, kb. 25% hélium és kb. 2% egyéb elem. A Nap korát kb. 4,6 milliárd évesnek becsülik, és az elemzések szerint a sűrűsége kb. 1,41 g/cm^3, felszínének hőmérséklete kb. 5500 °C, középpontjának a hőmérséklete 10-15 millió °C lehet. A Nap forgási periódusa az egyenlítő közelében 25 nap, a sarkoknál 30 nap körül van. A Nap belsejében lezajló magfúziós folyamatok eredményeképpen másodpercenként kb. 600 millió tonna hidrogén alakul át héliummá, és másodpercenként mintegy 4 × 10^23 kW energiát sugároz ki. Napunk a többi csillaghoz hasonlóan a csillagközi anyagfelhők gravitációs hatása miatti összehúzódás során keletkezett. Amikor az összehúzódás következtében a kialakult hőmérséklet és nyomás elérte a kritikus értéket, megindult a hidrogénatommagok fúziója, amely során héliumatommagok keletkeztek fény és hőenergia termelődése mellett. Kialakult egy egyensúlyi állapot, amely addig tart – ezt az időtartamot az elemzések a Nap esetében 15 milliárd évre becsülik –, ameddig a hidrogénatomok tömege elegendő a fúzió fenntartásához. Amikor a Nap belsejében a hidrogén már nem lesz elég a fúzió fenntartásához, akkor az térfogatát megnövelve felpuffad, és vörös óriáscsillaggá válik. Ekkor ismét egyensúlyi állapotba kerül, amit a héliumatommagok szénatommagokká alakulásának a fúziós folyamata tart fenn. Ha a hélium is elfogy, akkor a Nap a megmaradt tömegétől függően vagy felrobban, vagy nagy sűrűségű fehér törpecsillaggá esik össze.

A Merkúr átmérője a Föld átmérőjének kb. 38%-a (4880 km), átlagos sűrűsége 5,43 g/cm^3, és 58 millió kilométeres közepes Naptávolságra, elnyúlt ellipszis pályán kering a Nap körül. Keringési ideje 88 nap, tengelyforgási ideje pedig 176 nap. A bolygó szerkezete az elemzések szerint az átmérőjének háromnegyed részét kitevő vasmagból, szilikátköpenyből és sziklás szilikátkéregből áll. A felszínén meteorbecsapódások okozta kráterek nyomai borítják. Ezen kívül megfigyelhetőek még a felszínén kb. 3 km magasságot is elérő, több száz kilométer hosszúságú vonalas alakzatok, ún. redők, amelyek minden bizonnyal a bolygó lehűlése során keletkeztek és valószínűleg tektonikus eredetűek. A Merkúrnak földi értelemben vett légköre nincs, a mérésekkel kimutatható gázfeldúsulás a bolygó körül héliumból, nátriumból és oxigénből áll, ami nyomokban hidrogént is tartalmaz. A bolygó felszínén a hőmérséklet – a gyakorlatilag hiányzó légkör miatt – nappal a 450 °C-ot, éjszaka a –180 °C-ot is elérheti. A Merkúrnak nincs holdja.

A Vénusz átmérője a Föld átmérőjének kb. a 95%-a (12 100 km), átlagos sűrűsége 5,29 g/cm^3, és 108 millió kilométeres közepes Naptávolságra, ellipszis pályán kering a Nap körül. Keringési ideje 224 nap, tengelyforgási ideje pedig 243 nap, a tengelyforgása retrográd – a keringési iránnyal ellentétes – irányú. A bolygó szerkezete vas-nikkel magból, szilikátköpenyből és sziklás szilikátkéregből áll. A Vénusz felszínét meteoritkráterek mellett hatalmas – a földi kontinensekhez hasonló – méretű fennsíkok (mint pl. az Aphrodite Terra és az Isthar Terra, és a fennsíkokból kiemelkedő hegységek, mint a mintegy 11 km-es magasságot elérő Maxwell-hegység), valamint vulkanikus kráterek alkotják. Ez utóbbiak kialakulása tektonikus képződési folyamatra utal. A meteoritkráterek nagy méretűek – egyesek a 300 km átmérőt is meghaladják –, mivel a kisebb méretű meteorok a bolygó légterében elégnek. A Vénusz légkörének az alsó rétege csaknem teljesen szén-dioxidból áll, amely felett 50-70 km-es vastagságban kénsavas felhők úsznak olyan nagy sebességgel, hogy mintegy négy nap alatt megkerülik a bolygót. A bolygó felszínén az átlaghőmérséklet meghaladja a 460 °C-ot, a légnyomás pedig eléri a Föld légnyomásának a 90-szeresét. A Vénusznak sincs holdja.

A Föld 12 756 km átmérőjű, mintegy 5,52 g/cm^3 átlagos sűrűségű bolygó, ami 149,6 millió kilométeres közepes Naptávolságra, ellipszis pályán kering a Nap körül. Keringési ideje 365 nap 5 óra 48 perc 46 másodperc (tropikus év), tengelyforgási ideje pedig 23 óra 56 perc 4,09 másodperc (csillagnap). A Föld forgástengelye mintegy 23,5°-ot zár be a keringés síkjának a merőlegesével. A Föld szerkezete kb. 3450 km sugarú vas- és nikkelanyagból álló fémmagból és kb. 2900 km vastagságú olvadt, folyékony halmazállapotú szilikátköpenyből áll, amelynek csak a vékony, mintegy 20-40 km vastag felső kérge szilárd. A szilárd kéreg hat nagy és több kisebb kéreglemezre tagolódik, amelyek úsznak a köpeny olvadt kőzetanyagában, oly módon, hogy a szomszédos kéreglemezek elmozdulnak egymáshoz képest. Ez a tektonikus mozgás hozta létre a Föld felszínének változatos geológiai formáit. A Föld felszíne mintegy 510 millió km^2, amelynek kb. 71%-át víz borítja tengerek és óceánok formájában, ezekből emelkednek ki a kontinenseket alkotó szárazföldek. A szárazföldek legmagasabb pontjai megközelítik a 9 km-es magasságot, a tengerek és óceánok legmélyebb pontjai pedig elérik a 11 km-es mélységet az átlagos tengerszinthez képest. A szárazföldek jellemzően nagy kiterjedésű alföldekből, dombságokból és hegyvidékekből állnak. A hegyvidékek felgyűrődéses hegységei – mint pl. a Himalája – az alábukó lemezszegélyek mentén jöttek létre, a vulkanikus hegyeket pedig a köpenynek a szilárd kérgen feltörő olvadt magmája alakította ki. A Föld felszínén a meteoritkráterek ritkák és nagy méretűek, mivel a kisebb méretű meteorok a Föld légterében elégnek. A Föld vízkészletéből az elemzések szerint kb. 97,2% (mintegy 1300 millió km^3) a világtengerek vízmennyisége, kb. 2,15% (mintegy 28,5 millió km^3) a sarkok jégtakarójának és a hegységek gleccsereinek a vízmennyisége, kb. 0,64% (mintegy 8,3 millió km^3) az édesvizű tavak, folyók és a talajvíz mennyisége és kb. 0,001% (mintegy 0,013 millió km^3) az atmoszféra vízpárájának a vízmennyisége. A teljes vízkészlet a Föld tömegének mintegy a 0,025%-a. A Föld felszínét a kb. 85 km vastag légkör veszi körül, amelynek mintegy 78%-a nitrogén, 21%-a oxigén és 1%-a egyéb gáz. A Föld felszínén a Nap hősugárzásának hatására vízgőz keletkezik, ami pára formájában felemelkedik, és kb. 2 km-t meghaladó magasságba emelkedve felhőket hoz létre. A felhők egy részéből, amelyek tovább emelkednek a légkör magasabb rétegeiben, az ott uralkodó alacsonyabb hőmérséklet miatt a vízpára jelentős része a harmatpont alatti hőmérsékletre hűl, és a kondenzációs folyamat eredményeként keletkező csapadék – eső, hó vagy jég formájában – visszahull a Föld felszínére. Ebben a vízkörforgásban évente mintegy 425 000 km^6 vízmennyiség vesz részt. A Föld légkörének az alsó, kb. 12 km-es részét, ahol ez a felhő és csapadékképződés lejátszódik, troposzférának nevezik. A 12 km-től 50 km-ig terjedő részt – ami vízgőzmentes, és nem játszódik le benne felhőképződés – sztratoszférának, az 50 km-től a 85 km-ig terjedő részt – amelynek alsó rétegeit a magas ózonkoncentráció jellemzi – mezoszférának, a 85 km-nél magasabb részét –amely 10 000 km-es magasságban beleolvad a bolygóközi térbe – termoszférának nevezik. A Föld felszínének a hőmérsékletét a Föld belsejében termelődött hőmennyiség és a Nap által besugárzott hőmennyiség alakítja. A Nap által besugárzott hő mennyiségére hatással vannak a napszakok és az évszakok változásai, valamint az, hogy a Föld melyik szélességi körének a területét éri a besugárzás. A Föld felszínén mért hőmérsékletek szélső értékei megközelítik a 60 °C-ot és a –90 °C-ot. A sarkkörökön túl az évi középhőmérséklet a –30 °C és a 10 °C között, a sarkkörök és a térítők között a –10 °C és a 30 °C között, a térítők és az egyenlítő között a 20 °C és a 40 °C között változik (ahol 0 °C víz fagyáspontjának, 100 °C a víz forráspontjának a hőmérséklete).

A Föld körül egy hozzá képest jelentős méretű égitest, a Hold kering, amelynek a 3476 km-es átmérője a Föld átmérőjének mintegy a negyedét teszi ki. A Hold ellipszis pályán kering a Földtől kb. 384 400 km-es közepes távolságra. A Hold átlagos sűrűsége 3,36 g/m^3, a gravitációs gyorsulása a földinek csupán a hatoda. A Hold a Föld forgásával megegyező irányban kering, kötött tengelyforgási idővel– azaz annyi idő alatt fordul meg a tengelye körül (mintegy 27 nap és 7 óra), mint amennyi idő alatt megkerüli a Földet –, vagyis mindig ugyanazzal az oldalával fordul a Föld felé. A Hold forgási tengelye 6,7°-ot tér el a keringési síkjára bocsájtott merőlegestől. A Hold keringési síkja mintegy 5°-os szöget zár be a Föld keringési síkjával, ami a kb. évente bekövetkező, a Föld kis területén látható igen látványos napfogyatkozás jelenségét eredményezi, mivel a Hold látszó átmérője közel azonos a Nap látszó átmérőjével, ezért amikor a Hold eltakarja a Napot, az gyakorlatilag teljes elsötétedéssel jár a Földön. Az évente kétszer vagy háromszor bekövetkező, a Föld nagy részén látható holdfogyatkozáskor a Hold színe a Föld árnyékában ezüstből vörösbe borul. A Hold szerkezete a 150–160 km vastag belső magból, az azt körülvevő 300–350 km-es olvadt kőzetből álló külső magból, a kb. 1200 km vastagságú köpenyből – amelynek a belső, mintegy a fele lehet olvadt –, valamint a köpeny felett a Föld felőli oldalon a kb. 20 km, a másik oldalon kb. 60 km vastag szilárd kéregből áll. A felső köpeny alsó részén havonta mintegy 100 alkalommal holdrengések pattannak ki. A kéreg északi krátereinek az anyagában az űrszondák víz összetevőit azonosították, amelynek a mennyiségét az elemzések kb. 600 millió köbméterre becsülik. A Holdnak földi értelemben nincs légköre. A Hold felszínét nagy kiterjedésű tengereknek is nevezett alföldek, kerek mélyedések, gyűrűs hegységek és kráterek borítják. Ezek többségét meteorbecsapódások hozták létre, és csak kis hányadukat vulkanikus tevékenység. Az 1 km mélységet meghaladó szakadékok mellett a hegységek a 6 km magasságot is elérhetik. A Hold felszíni hőmérséklete 130 °C és –150 °C között változik. A Hold tömegvonzása hozza létre a Földön az árapályjelenséget, ami a tengerek és óceánok szintjének az emelkedését vagy süllyedését okozza. Ez a jelenség okozza a Föld forgási idejének egészen kismértékű lassulását is.

A Mars átmérője a Föld átmérőjének kb. 53%-a (6794 km), átlagos sűrűsége 3,94 g/m^3, és 228 millió kilométeres közepes Naptávolságra, ellipszis pályán kering a Nap körül. Keringési ideje mintegy 687 nap, tengelyforgási ideje pedig 24 óra 37 perc (csillagnap). A bolygó forgástengelye mintegy 25,2°-ot zár be a keringés síkjának a merőlegesével. A Mars szerkezete a néhány vulkanikus eredetű kráter alapján a keletkezésükkor kis méretű, olvadt, fémes magra és olvadt szilikátköpenyre utal, ami a most megjelent, Mars-rengésekről szóló híradások alapján jelenleg is fennáll („Az InSight az első olyan szonda, ami marsrengés jeleit fogta…” [lásd 194–196 oldal]). A sziklás szilárd kéreg porral borított alakzatai sivatagra emlékeztetnek, amelyek vörös színét a bennük lévő vas-oxid adja. A Mars felszínét a nagyszámú meteorbecsapódás okozta krátereken kívül a kéreglemez mozgására visszavezethető, több ezer kilométer hosszúságot is elérő szakadékok és hasadékok, a bolygó korábbi vizes korszakából származó, ezres nagyságrendben fellelhető medrek és csatornák, valamint a vulkáni eredetű hegycsúcsok alakítják. Ez utóbbi alakzatok közül különösen impozáns az Olympus Mons 21 km-t meghaladó magasságú vulkanikus eredetű kúpja, amelynek a befoglaló átmérője mintegy 600 km. A Mars légköre főként szén-dioxidból áll, a légnyomás csupán 0,6–0,7%-a a Föld légnyomásának. A hőmérséklet a bolygó egyenlítőjén napközben elérheti a 15–20 °C-ot, esténként azonban –70 °C-ig is lecsökkenhet. A sarki éjszakák hőmérséklete –130 °C alá is süllyedhet. A Marsnak két, hozzá képest kis méretű holdja van, a Phobos és a Deimos, amelyek szabálytalan alakja arra utal, hogy mindkettő a bolygó gravitációs ereje által befogott és a bolygó körüli keringésre kényszerített aszteroida. A Phobos kb. 28 × 23 × 20 km-es befoglaló méretű, és 9270 km-es távolságra, 7 óra 39 perces keringési idővel, a Deiomos kb. 16 × 12 × 10 km-es befoglaló méretű, és 23 400 km-es távolságra, 30 óra 21 perces keringési idővel kering a Mars körül. A felszínükön jelentékeny mennyiségű meteorbecsapódás található.

A Mars és a Naprendszer következő bolygója, a Jupiter között, a Naptól átlagosan mintegy 2,9 közepes Föld–Nap-távolságra helyezkedik el a belső kisbolygóövezet. Érdekessége, hogy a csillagászok korábban a Titus–Bode-szabály alapján ezen a helyen egy, a Naprendszer bolygóihoz hasonló nagyságú bolygó jelenlétét feltételezték, ehelyett ebben az övezetben több ezer kisbolygót (aszteroidát) találtak. Ezek nagy részének a pályája 2,2 és 4,5 CsE (Csillagászati Egység = közepes Nap–Föld-távolság = 149 597 900 km) közötti távolságban helyezkedik el, de közülük néhánynak a pályája a Mars, sőt a Föld pályáján belülre is kerül, illetve van olyan, amelyik pályája a Szaturnusz pályáján túlra nyúlik. A kisbolygóövezet aszteroidáinak a mérete a néhány száz kilométeres átmérőtől a néhány kilométeres átmérő között van. Közülük a legnagyobb a Ceres, melyet az első kisbolygóként G. Piazzi fedezett fel 1801-ben. A Ceres átmérője kb. 930 km. A kisbolygók számát több százezerre becsülik, és az elemzések szerint az össztömegük egy Mars méretű bolygó tömegét teheti ki. A belső kisbolygóövezet – a korábban népszerű elmélettel szemben, mely szerint a kisbolygók egy szétrobbant nagy bolygó darabjai lennének – az elemzések szerint úgy keletkezhetett, hogy a Naprendszer létrejöttének a kezdeti szakaszában a Jupiter zavaró gravitációs hatása megakadályozta ebben az övezetben, hogy a kisebb, összesűrűsödött anyagcsomók egy nagyobb bolygóvá álljanak össze. Ezzel az elmélettel összefüggésben lehet a Jupiter pályáján keringő, a Jupiter előtt és mögött mintegy 60-60°-os középponti szögnél felhalmozódott „trójai aszteroidák”.

A Jupiter a Naprendszer legnagyobb bolygója, átmérője a Föld átmérőjének mintegy 11-szeresét teszi ki (142 796 km). Átlagos sűrűsége 1,34 g/cm^3, és 5,2-szeres közepes Föld–Nap-távolságra kering a Nap körül. Keringési ideje 11,9 év, tengelyforgásának az ideje 9 óra 50 perc. A bolygó forgástengelye mintegy 3,8°-ot zár be a keringés síkjának merőlegesével. Alakja a sarkoknál erősen, mintegy 1:16 arányban lapult. Az elemzések szerint a Jupiter szerkezetét a méretéhez képest kicsi belső mag – amelyet fémek és kőzetek alkothatnak –, szilárd halmazállapotú – elektromosan vezetőképes, fémes tulajdonságú – hidrogén, cseppfolyós hidrogén és hélium, valamint gáz halmazállapotú – mintegy 1000 km vastagságú – hidrogén (kb. 90%) és hélium (kb. 10%) légkör alkotja. A Jupiter felhőtakarójának a legjellegzetesebb vonása az egyenlítőjével párhuzamos sávos szerkezet, amelyet a világosabb színű zónák és a sötétebb színű övek alkotnak, amelyek egymáshoz képest eltérő sebességgel mozognak, és egymással ellentétes irányúak is lehetnek. Az áramlások sebessége meghaladhatja az 500 km/órát. Légkörének leglátványosabb eleme a Nagy Vörös Folt, amely anticiklonikus forgási irányú ovális képződmény, amelynek a nagyobbik átmérője meghaladja a 40 000 km-t. Az űrszondák mérései szerint a Jupiter a Nap által besugárzott energiánál mintegy kétszer több energiát sugároz ki, ami jelentős belsőenergia-termelésre utal, és a lapultság miatt a sarkoknál melegebb hőmérsékletet eredményez. A felhőtakaró felső szintjén a hőmérséklet napszaktól függetlenül –140 °C körül van, ettől lefelé haladva emelkedik. A Jupiternek hatalmas méretű – a földivel ellentétes irányítottságú – erős mágneses tere van, amelynek a kiterjedése a Nap felé mintegy hetvenszerese a Jupiter átmérőjének, a másik irányban pedig ez túlnyúlik a Szaturnusz pályáján is. A Jupiternek 16 holdja és egy vékony gyűrűje van. A Jupiter négy legjelentősebb holdját Galilei már 1610-ben felfedezte. Az Io nevű hold átmérője 3630 km, sűrűsége 3,5 g/cm^3, 422 000 km távolságra, 1,8 napos keringési idővel kering a Jupiter körül. Különlegessége, hogy a Voyager űrszondák vulkáni tevékenységet figyeltek meg rajta, ami arra utal, hogy a Jupiter gravitációs hatása a belső szerkezetét olvadt állapotban tartja. Az olvadt belső részen néhány kilométer vastag, kénből álló óceán és vékony, szilárd, fagyott kénkéreg helyezkedik el. A kénóceán alatti vulkánkitörések folyékony ként préselnek ki a fagyott kénkéreg felszínére. Az Europa nevű hold átmérője 3038 km, 671 000 km-re, 3,6 napos keringési idővel kering a Jupiter körül. A felszínét borító jégpáncélon hatalmas repedések húzódnak végig. Az elemzések szerint a mintegy 10-15 km vastag jégpáncél alatt kb. 60-80 km mély óceán található, és a jégpáncél repedésein időnként gejzírek törnek elő. A Ganymedes nevű hold átmérője 5262 km – vagyis a Merkúrnál is nagyobb –, 1 070 000 km-re 7,2 napos keringési idővel kering a Jupiter körül. A felszínét részben kráterekkel borított hatalmas sötét foltok és barázdált világos sávok borítják, amelyek belső aktivitásra utalnak. A Callisto nevű hold 4808 km átmérőjű, sűrűsége 1,8 g/cm^3, 1 883 000 km-re 16,7 napos keringési idővel kering a Jupiter körül. Sötét felszínét sűrűn borítják becsapódásos meteoritkráterek. A Jupiter többi holdja a Galilei-holdaknál kisebb méretű.

A Szaturnusz a Naprendszer második legnagyobb bolygója, átmérője a Föld átmérőjének több mint kilencszeresét teszi ki (120 660 km). Átlagos sűrűsége 0,69 g/cm^3, és 9,6-szeres közepes Föld–Nap-távolságra kering a Nap körül. Keringési ideje 29,46 év, tengelyforgásának az ideje 10 óra 14 perc. A bolygó forgástengelye mintegy 26,8°-ot zár be a keringés síkjának a merőlegesével. Az alakja a sarkoknál erősen, mintegy 1:10 arányban lapult. Az elemzések szerint a Szaturnusz szerkezetét a méretéhez képest kicsi belső mag – amelyet kőzetek alkothatnak –, szilárd halmazállapotú – elektromosan vezetőképes, fémes tulajdonságú – hidrogén, cseppfolyós hidrogén és hélium, valamint gáz halmazállapotú hidrogén (kb. 96%) és hélium (kb. 4%) légkör alkotja. A Szaturnusz felhőtakarója is az egyenlítőjével párhuzamosan sávos szerkezetű, amelyet a világosabb és sötétebb színű övezetek alkotnak. Az övezetek légköre egymáshoz képest eltérő sebességgel, de azonos irányban mozog úgy, hogy az áramlás sebessége az övezet közepén a legnagyobb, és elérheti az 1800 km/órás értéket is. A Szaturnusz is több energiát sugároz ki, mint amennyit a Nap besugárzásától kap, ami itt is belső energiatermelésre utal. A felhőtakaró felső szintjén a hőmérséklet –185 °C körül van. A Szaturnusznak több mint harminc holdját tartják számon az elemzések. Ezek közül a legnagyobb a Titán, amelynek az átmérője 5150 km, keringési ideje 16 nap, és a Szaturnusz holdjai közül egyedül ez rendelkezik számottevő nitrogénből és metánból álló légkörrel. A Szaturnusz Enceladus nevű holdján az űrszondák a jég megolvadásából származó vulkáni aktivitás nyomait fedezték fel. A Szaturnusz néhány kisebb holdja a nagyobbak pályáján halad. A holdak átlagos sűrűsége nem haladja meg az 1 g/cm^3-es értéket, ami arra utal, hogy szerkezetük köveket tartalmazó jégből áll. A Szaturnusz leglátványosabb része a gyűrűrendszere, amely mintegy 420 000 km szélességben, de csak néhány száz méter vastagságban övezi a bolygót. A különböző szélességű és világosságú gyűrűket hézagok választják el egymástól. A gyűrűket jég- és kőzetdarabok alkotják, amelyek mérete 10 méter és néhány mikrométer közötti.

Az Uránusz a Naprendszer harmadik legnagyobb bolygója, 1781-ben fedezte fel William Herschel angol csillagász. Átmérője a Föld átmérőjének mintegy négyszeresét teszi ki (51 120 km). Az átlagos sűrűsége 1,32 g/cm^3, és 19,1-szeres közepes Föld–Nap-távolságra kering a Nap körül. Keringési ideje mintegy 84 év, a retrográd tengely forgásának az ideje 17 óra 14 perc. A bolygó forgástengelye mintegy 98°-ot zár be a keringés síkjának a merőlegesével, vagyis gyakorlatilag egybeesik vele. Ez 42 éves éjszakát és 42 éves nappalt eredményez a pólusokon. Az elemzések szerint az Uránusz szerkezetét belső kőzetmag, vízjég, metán és ammóniaköpeny, valamint gáz halmazállapotú metán (2,3%), hélium (15,2%), hidrogén (kb. 82,5%) légkör alkotja. A légkörben a forgásiránnyal megegyezően fújó szeleket észleltek. Az átlagos légköri hőmérséklet –215 °C körül van. Az Uránusznak 11 vékony gyűrűje és 21 holdja van, melyek mindegyike a nagy hajlásszögű egyenlítő síkjában kering. A gyűrűket kb. 1 m átmérőnél kisebb sziklatörmelék alkotja. A hőmérsékletmérések alapján a Nap felé néző bolygósarok környéke nem melegebb, mint az egyenlítői alacsony napállású vidékek, ami belső hőtermelésre utal. Az Uránuszt erős mágneses tér veszi körül. A bolygó zöldes színe a metánfelhőktől származhat.

A Neptunusz a Naprendszer negyedik legnagyobb bolygója, 1846-ban fedezte fel J. G. Galle, U. J. Levier számításai és Bessel elmélete alapján, aki az Uránusz pályaháborgásából következtetett az Uránuszon túl még egy bolygó jelenlétére. Átmérője a Föld átmérőjének mintegy 3,9-szeresét teszi ki (49 520 km). Az átlagos sűrűsége 1,64 g/cm^3, és 30,2-szeres közepes Föld–Nap-távolságra kering a Nap körül. Keringési ideje mintegy 165 év, a retrográd tengely forgásának ideje 18 óra 7 perc. A bolygó forgástengelye mintegy 28,8°-ot zár be a keringés síkjának merőlegesével. Az elemzések szerint a Neptunusz szerkezetét olvadt belső kőzetmag, vízjég, metán és ammóniaköpeny, valamint gáz halmazállapotú – hidrogén (80%), hélium (19%), metán (1%) – légkör alkotja, ami a bolygó kékes színét adja. Az átlagos hőmérséklet -215 °C körül van. A Neptunusznak legalább négy gyűrűje és nyolc holdja van, és a Földéhez hasonló erősségű mágneses tér veszi körül. A Triton nevű, 2720 km átmérőjű holdján gejzírszerű jelenségek mutathatók ki, amelyek vulkáni aktivitásra utalnak.

A Neptunusz pályáján kívül található a Kuiper-öv nevű külső kisbolygóövezet – 1951-ben sejtette meg ennek az övnek a létét G. P. Kuiper. Az elemzések szerint ebben a mintegy 30-50-szeres, közepes Föld–Nap-távolság kiterjedésű övezetben jelenleg mintegy 1000 objektum ismert. A külső kisbolygóövezet Kuiper övének a legnagyobb tagja a Plútó, amit sokáig a Naprendszer kilencedik bolygójának tartottak, és csak felfedezése után mintegy hetven évvel minősítették át kisbolygóvá. A Plútót Clyde W. Tombaugh fedezte fel 1930-ban, miután az Uránusz pályaháborgásait a Neptunusz felfedezése nem magyarázta meg teljesen, ezért megkezdték egy új bolygó keresését az 1900-as évek elején. Átmérője a Föld átmérőjének mintegy 18%-a (2280 km), tömege a Föld tömegének a 0,012-szerese, átlagos sűrűsége 2 g/cm^3 körüli. A Plútó 248 év alatt kerüli meg a Napot, és az attól való távolsága 39,5-szerese a közepes Föld–Nap-távolságnak, pályája erősen excentrikus, 17°-kal hajlik az ekliptikához. Tengelyforgási ideje 6 nap és 10 óra. Szerkezeti felépítését általában kőzetmagból, vízjég köpenyből és fagyott metánkéregből állónak adják meg. A Plútón metán légkört is kimutattak, és a felszín hőmérsékletét –220 °C körülire teszik. A Plútónak van egy mintegy 1200 km átmérőjű holdja, a Charon, ami 19 600 km-es távolságra 6,4 naponként kerüli meg, 6,4 napos szinkronizált keringési idővel, vagyis mind a két égitest mindig ugyanazzal az oldalával fordul egymás felé.

„Csak a közelmúltban derült ki, hogy a Plútó és a Charon árapályerők miatt kölcsönösen kötött keringésűek, azaz mindig ugyanazt az oldalukat fordítják egymás felé. Ez egyedülálló az egész Naprendszerben, és ezért is jogos az ikerbolygó elnevezés rájuk.”