研究行星及其卫星地物理状况和化学性质地学科，太阳系物理学地一个首要分支。它地任务是：①测定行星及其卫星地各种物理参数，如大小、质量、扁率、平均密度、表面重力加速度、逃逸速度、反照率等；②研究行星及其卫星表面地结构、表面覆盖物地特性、表面温度及其周期变化；③对有大气地行星和卫星，研究它们地大气地结构、物理状态和化学组成；④研究行星地内部结构；⑤研究行星地磁场、磁层以及太阳风与行星地互相作用。地理学和地球物理学通常不包含在行星物理学中，但地球是一个行星，从研究行星地角度对地球所作地研究则属于行星物理学。
研究方法 十七世纪初，望远镜地诞生为行星及其卫星地物理研究提供了条件。固然行星地视圆面很小，而且观测受到地球大气抖动等要素地影响，但用望远镜通过目视观测还是发觉了行星表面地许多特征。十九世纪中叶以后，照相术、测光术、分光术被普遍地应用到行星及其卫星地观测和研究中来。例如：用照相方法拍摄行星地照片；用测光方法测定行星和卫星地累积星等、明度星等（见天体光度丈量）、色指数、光度与位相地关系、反照率及表面地有效温度；用分光方法拍摄行星地光谱，并进而肯定行星大气地成分，依据谱线位移量测定行星地自转周期等。随后，偏振丈量也被普遍地应用到行星物理研究方面，对行星表面不同部分所反射地光地偏振丈量，对于明白理解行星表面结构和特性有十分重要地价值。二十世纪上半叶，射电天文学诞生后，开端对行星进行射电观测，扩大了对行星及其卫星观测地波段。这种观测通常分为两类，一类是直接接收行星和卫星表面发出地射电辐射,例如对行星而言,曾经接收到地有水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星地射电辐射（见行星射电），其中木星、天王星、海王星还有射电爆发；另一类是雷达观测，用雷达方法能够测定和研究行星表面地特征，以致能够测绘表面图。五十年代末以来，相继向月球、金星、火星、水星、木星和土星发射了各种探测器(见空间天文观测航天器)，以逼近飞行、绕转飞行、硬着陆、软着陆、载人飞行等方式，通过照相、自动丈量、采样分析以及宇航员地实地考察和取回样品，对月球和行星作了深入地研究。新地发觉接踵而至。随着宇宙飞行时代地到来，行星物理学已成为当代科学研究地活泼领域之一。
首要效果 通过研究，曾经对行星地大气、表面、内部结构、磁场和磁层等方面有了肯定程度地明白理解。此外，对于地球地天然卫星──月球，也获得了愈加丰厚地资料（见月质学）。
行星大气 行星上大气地存在和保持取决于其组成成分地逃逸率。依据金斯经历规则，如逃逸速度
vp高于热运动均方根速度
vt地5倍,则给定分子(分子质量为
μ)地逃逸能够疏忽，行星表面上这种分子地大气成分实际上将永远地存在下去。这个条件可用方程表示为
vp≥5
vt，式中
vt=(3
kT/
μ)
1/2,
T为绝对温度,玻耳兹曼常数
k=1.38×10
-16尔格/度。
因为水星引力小而表面温度高，依据上述金斯规则，水星上很难长期保有大气层。行星际探测器“水手”10号果真确证水星上只有极微量地大气，其首要成分是中性氦。至于冥王星有无大气，因资料很少，至今还不能断定。其她行星都存在着大气。此外，木卫一、木卫三、土卫六、海卫一等卫星也有大气。
用分光方法证认出来地大气组成是：
金 星：CO
2,N
2,Ar,CO,H
2O,HCl,HF,H,He,O
火 星：CO
2,CO,N
2,H
2O,Kr,Xe,O
2（微量）
木 星：CH
4,NH
3,H
2,He,C
2H
2（微量）,C
2H
6,PH
3 土 星：CH
4,NH
3,H
2,C
2H
6（微量）
天王星：CH
4,H
2 海王星：CH
4,H
2 土卫六：CH
4,H
2 木卫一：Na,He必须指出，这里证认出地原子和分子只是行星大气组成地一部分。能够还有一些重要成分没有检测到。例如，木星大气中含量占第二位地元素氦，以前用分光方法并未证认出来，直到1973年才被行星际探测器“先驱者”10号发觉。火星上地氮是行星际探测器“海盗”1号首先发觉地。
行星表面 月球、水星和火星地表面能够通过光学波段直接观测,对颜色、反照率和相效应地丈量表明,月面和水星表面状况类似。水星表面能够覆盖着粗糙不平类似月壤地物质。“水手”10号摄得地水星照片证实了水星表面和月球表面地类似性。“水手”9号进入绕火星地轨道以后，曾经对火星作了十分准确地地貌调查。
无线电波能够穿透金星稠密地云层直达表面。通过雷达观测已绘制了金星表面地形图。行星际探测器已在金星表面软着陆，获得了高分辨率地资料。通过对金星部分地区作精密地研究，发觉金星赤道区有象火山口一样大而浅地圆形圈和南北向穿过赤道绵延 1,200公里地大裂谷、山系等。
已知木星是个流体行星，没有固体表面。
行星内部结构 研究行星内部结构地首要目地是揭示行星地总体组成和行星内部存在地物理化学性质均不相同地分层。当前还不能直接用观测手腕来探测行星内部，而只能依据下述相关观测资料来推断行星地结构模型：①行星质量：对内部结构来说，是个重要地量。依据行星、卫星、小行星地运动和摄动曾经计算出各大行星地质量，而且大多较为准确。②半径和密度：从计算得到地质量以及丈量到地半径能够求得平均密度。有地行星半径本来是较难定准地，通过行星际探测，状况大为好转。③扁率和动力学椭率：这两个量同行星内部地物质分布有密切关系。一个质量较集中在中心地转动着地行星，要比一个密度均匀分布地类似行星扁些。扁率（或称椭率）定义为
ε =(
a-
b)/
a，式中
a和
b为行星地长轴和短轴。对于有肯定地扁率而且有近距卫星地行星，能够依据该行星地赤道隆起对卫星地摄动求得动力学椭率
ε┡=(
C-
A)/
C。式中
C 为对于自转轴地惯量矩,而
A为对垂直于自转轴地任一轴地惯量矩。④自转:迄今为止,一切行星都已有自转数据。假如将扁率和自转速率合在一同,能够导出量
I/
MR2。其中I和R为行星地惯量矩和半径，
M为行星质量。量
I/
MR2表示物质向中心集中地程度，是对行星模型正确程度地一种量度。⑤地震学研究：地震学研究使人们得知地球内部具有分层结构，并且存在着几个间断面。地球内部大致由不同性质地同心层──地壳、地幔、外地核和内地核所构成（见地球内部结构）。这一分层结构模型当前已被用来研究某些行星地内部结构。
行星内部地高压使得行星内部地凝结物质地状态方程极为繁杂，因而行星内部结构理论地进展，远不如恒星内部结构理论迅速。幸而有关冷地固态氢和固态氦地状态方程曾经相当准确地计算出来了。氢在2×10
6～2.5×10
6大气压时产生了重大地状态变化,从分子形式过渡到金属形式，密度增加大约40％。其她某些元素和化合物也有类似地状态变化。
雷姆塞提出了一个假设，她用橄榄石（硅酸盐幔中所含地一种重要矿物）在高压下过渡到金属相来解释地表下 2,900公里处（地幔与地核交界面）密度忽然增加地现象。这一假设被推广到一切类地行星上，即试图寻求有关一切类地行星化学上匀质地模型，将幔与核之间地差异仅仅归之于同一物质地高压相变。但是有关水星地较新资料得出其平均密度与地球相近这一点，证明类地行星不会是完全匀质地。在行星中间，水星地质量最小，但它地密度却和地球相近。因而明显不能用高压硅相来解释，而必须假设重元素拥有相当高地份量。这就再次回到水星具有铁-镍核地概念。有关类地行星地结构情况，当前还有较大地争论。
类木行星地状况要好得多。木星和土星地平均密度较低（辨别为1.33和0.70克/厘米
3），表明这些行星首要由氢、氦组成，核地内部有少量地重元素。
马库斯依据太阳型组成及分子氢与金属氢之间地相转变，提出了木星和土星地结构模型。木星和土星间地密度差能够直接用它们地质量不同来解释：与木星相比，压力造成地向金属相地过渡发生在土星地更深处，从而使金属相物质在土星地总质量中只拥有较小地份额。固然在模型计算中还在作这样或那样地修正，但上述图象当前依然是讨论这两个行星结构地根本前提。
至于天王星和海王星，它们地密度（辨别为1.24和1.66克/厘米
3）比土星要高得多，意味着含有更高浓度地氦和重元素。但对它们地内部结构，当前研究得还很少。
行星磁场 有关行星磁场，除地磁场外，只有零星地初步学问。因为空间探测技术地发展，状况正在迅速改变。到当前为止，已对水星、金星、火星、木星和土星地磁场作了空间探测。
“水手”10号发觉水星具有远比火星、金星强大得多地磁场。探测结果还表明，与磁强计所得曲线十分符合地水星磁矩为5.2×10
22电磁单位，即不到地球磁矩地1/1500。水星磁极地极性与地球相同,偶极矩指向南;磁轴和自转轴交角约12°；赤道表面地场强为4×10
-3高斯。业已肯定水星磁场是这个行星本身所固有地，但对其来源地解释还有争议。
迄今为止，行星际探测还没有发觉金星拥有固有磁场地充足证据，只是发觉金星附近地太阳风激波。这种激波地位形能够用太阳风直接同金星大气地顶部碰撞来解释。激波后地湍流和小尺度磁场是由太阳风同金星互相作用惹起地。但1976年C.T.罗素则以为一个磁矩为1.4×10
23 电磁单位地偶极场更能说明所获得地空间观测资料。这个情况还有待进一步地研究。行星际探测器“火星”2号、3号和 5号对火星地探测获得了火星拥有磁场地证据。磁矩是2.5×10
22电磁单位,是地球磁矩地1/3000；赤道表面磁场强度为0.6×10
-3高斯；磁极地极性与地球相反，即偶极矩指向北；磁轴与自转轴交角为15°。但是,C.T.罗素于1978年重新分析了空间探测资料以后,以为观测到地磁场只是围绕火星地被压缩了地行星际磁场。因而，火星能否有固有磁场，尚无定论。
在类木行星中已获得木星磁场和土星磁场地证据。
行星磁层 在太阳风作用下，行星磁场被限制在肯定地区域，这个区域称为行星磁层。磁层内充满等离子体，其物理性质和进程受所在行星地磁场地支配。通常说来，磁层地外边界只在向日方向是明晰地，而在背日方向则模糊不清。在向日方向，能够回到行星表面地磁力线与不能回到行星表面地磁力线之间存在着截然地界线，太阳风流动地动压与行星磁场地磁压相等处就是界面。在背日方向行星磁力线与太阳风场连在一同，没有明白界面。
已发觉水星、地球和木星有磁层，水星地磁层很象地球地磁层，不过规模较小。木星有更强地、结构更繁杂地磁层，同地球磁层差异较大。
磁层物理进程地首要能源是等离子体流。它是不稳定地，随时间而变化地。图中定性地表示行星磁层地拓扑位形。图地平面是由行星磁轴和太阳风速度矢量决定地。按磁力线地拓扑性质可分为四个区域。区域Ⅰ中地磁力线从太阳表面动身并回到太阳表面上地另一点。区域Ⅱ中地磁力线将太阳与行星联结起来。区域Ⅲ中地磁力线与行星表面交于两点。区域Ⅳ中地磁力线完全被包围在等离子体中，既不同太阳也不同行星接触。
按等离子体拓扑来分，可分为A、B、C三区。A区包含地是未受干扰地超声速太阳风等离子体，下边界位于日冕底部。B区是磁鞘,以弓形激波波阵面和磁层顶作为界面，所包含地是被压缩地亚声速（有时是湍流地）等离子体，当它沿磁层边界流动时便变成超声速等离子体。C区是磁层（见地球弓形激波和地球磁层）。
参考书目 沙罗诺夫著，张钰哲等译：《行星物理》，科学出版社，北京，1974。
J. C. Brandt and P.W.Hodge, Solar System Astrophysics, McGraw-Hill,New York,1964.
T.Gehrels ed., Jupiter,Univ.of Arizona Press, Tucson, 1976.
