Résumé des faits:

A.- La loi genevoise du 25 mars 1961 sur les constructions et installations diverses (LCI) divise le canton en différentes zones. L'art. 11 al. 11 LCI dispose que "les zones de développement font l'objet de lois spéciales qui ont pour but la transformation en quartiers urbains de territoires proches de la ville ou la création de cités satellites. Ces dispositions subordonnent l'autorisation de construire à certaines conditions légales, techniques et financières définies par ces lois spéciales."

La première de ces lois spéciales est la loi sur le développement de l'agglomération urbaine, du 29 juin 1957 (LDAU). Elle fixe, sur la base du plan annexé, le "périmètre de développement de l'agglomération urbaine genevoise"; elle a constitué une loi-cadre pour les lois analogues postérieures ayant pour objet la création de nouvelles zones de développement dans des secteurs déterminés.

B.- La commune de Plan-les-Ouates est propriétaire, sur son territoire, au lieu dit "Pré-du-Camp", d'un terrain non bâti d'une surface d'environ 16,5 ha et inclus dans la 5e zone A (cinquième zone résidentielle). En 1967, le Département des travaux publics entreprit, en collaboration avec les communes, des études d'aménagement de plusieurs secteurs du canton, dont la région Lancy - Onex - Plan-les-Ouates, dénommée "alvéole Rhône-Arve ouest"; celles-ci confirmèrent notamment la possibilité d'implantation d'un nouveau quartier au "Pré-du-Camp", envisagée par la commune dès 1963. A la suite des pourparlers que le Conseil d'Etat engagea alors avec les autorités de Plan-les-Ouates, un plan général de l'ensemble fut établi, tenant compte des projets officiels des liaisons routières et de la proximité des équipements de base, et comprenant plus de 1100 logements répartis entre les classes HLM, HCM et libres, de même que les prolongements indispensables à l'équilibre du quartier et aux besoins communaux, tels que groupe scolaire, bâtiments administratifs, voirie, centre commercial, équipement socio-culturel.

Le 27 novembre 1970, le Grand Conseil adopta une loi spéciale au sens de l'art. 11 al. 11 LCI, créant une zone de développement 3 sur le territoire de la commune de Plan-les-Ouates. Le Département des travaux publics établit, les 14 mars et 1er mai 1972, le plan d'aménagement définitif no 26582-529, qui prévoyait la construction de cinq bâtimentstours (20 et 21 étages sur rez-de-chaussée) et de bâtiments bas à usage commercial, artisanal, administratif et socio-culturel, la réalisation d'installations récréatives et sportives et la création ou la correction de voies publiques. Ce plan fut approuvé et déclaré plan d'aménagement au sens de l'art. 3 LDAU par arrêté du Conseil d'Etat du 3 mai 1972.

C.- Louis Bouvard et dix-sept autres propriétaires de parcelles avoisinantes, ainsi que deux autres personnes, titulaires de droits d'usufruit, requièrent le Tribunal fédéral, par la voie du recours de droit public, d'annuler l'arrêté du Conseil d'Etat du 3 mai 1972. Ils soulèvent notamment le grief de la violation de la garantie constitutionnelle de la propriété.

D.- La Chambre de droit public a fait établir une expertise; l'expert avait notamment pour mission de vérifier les indications du dossier concernant l'incidence des bâtiments projetés sur l'ensoleillement des propriétés des recourants et de se prononcer sur les questions de principe relatives aux calculs d'ensoleillement.

8. d) Un tel plan doit permettre l'augmentation du taux d'occupation de terrains dont l'utilisation est normalement limitée à l'intérieur du périmètre d'extension. La dérogation n'est toutefois consentie qu'aux conditions fixées par le Conseil d'Etat, sur la base de l'art. 5 LDAU notamment. Dictées par la nécessité de maintenir les loyers ou les prix des appartements dans des limites supportables, elles sont ainsi l'un des instruments de la lutte contre la pénurie de logements. Celle-ci constitue un problème d'intérêt public, la création de logements dont le loyer ou le prix sont en rapport avec les ressources d'une partie importante de la population contribuant au maintien de la paix sociale et à la lutte contre la hausse du coût de la vie (RO 99 Ia 614/615; 98 Ia 201; 89 I 461; 88 I 170 et 254). Il est vrai que les recourants soutiennent que la crise du logement a disparu à Genève et que l'on trouve dans cette ville plusieurs centaines d'appartements vides. Ces allégations ne se fondent toutefois sur aucun élément déterminé du dossier. Les articles de journaux produits avec le recours et qui touchent ce problème ne sont ni décisifs ni suffisamment convaincants. Les recourants ne précisent d'ailleurs pas de quels genres d'appartements il s'agit. Ils ne prétendent pas que les habitations vides se trouveraient dans le secteur des logements à caractère social. De toute manière, dans une agglomération aussi importante et dont la population augmente régulièrement, les problèmes posés par l'habitat ne sont pas résolus une fois pour toutes.

La création de logements à loyer modéré qui, dans une ville comme Genève, ne restent certainement pas inoccupés, est requise par les exigences de l'intérêt général. C'est également pour répondre à celui-ci qu'il y a lieu de favoriser la réalisation d'habitations à la portée des classes moyennes de la population.

Le plan d'aménagement du "Pré-du-Camp" répond sans aucun doute à un intérêt public dont on ne saurait méconnaître l'importance. Il prévoit la construction de plus de 1000 logements répartis en HLM (habitations à loyer modéré), HCM (habitations pour classe moyenne) et loyers libres. Ces logements sont aménagés dans les éléments hauts du projet (les tours A, B, C, D, E, ayant respectivement 20 et 21 étages sur rez-de-chaussée). Les constructions basses sont destinées, d'une part, au commerce, à l'artisanat et aux bureaux et, d'autre part, à des équipements d'utilité publique, tels que centre administratif, centre socio-culturel, centre d'accueil, groupe scolaire, aménagements sportifs, zones de verdure et de détente, places de parc étendues en sous-sol, tous prolongements indispensables à l'équilibre du quartier et aux besoins communaux. La réalisation de ce nouveau quartier d'habitations permettra à la commune de Plan-les-Ouates d'activer son développement futur notamment dans le domaine industriel, les zones d'habitat et de travail devant être liées dans la mesure du possible. Tous ces éléments ont déterminé le Grand Conseil du canton de Genève à agréer la demande de déclassement du "Pré-du-Camp" et à voter la loi du 27 novembre 1970. L'intérêt public qu'implique la mise en oeuvre du plan adopté par le Conseil d'Etat ne saurait en conséquence être contesté.

9. A cet intérêt public s'oppose l'intérêt qu'ont les recourants à exiger le respect des règles légales applicables à la zone existante. Ainsi que cela a été admis plus haut, le Conseil d'Etat est resté dans le cadre des compétences que lui donne la LCI en approuvant le plan prévoyant l'édification de cinq bâtiments élevés. C'est ce dont se plaignent les recourants, en soutenant que l'ombre portée par ces constructions à leurs parcelles leur causera une perte d'ensoleillement inadmissible.

a) La législation genevoise ne règle pas expressément les questions de perte d'ensoleillement qu'un bâtiment haut peut provoquer pour les parcelles voisines. L'art. 14 al. 3 LCI dispose certes que le Conseil d'Etat peut, sur préavis de la Commission d'architecture, autoriser les constructions dépassant les hauteurs prévues, notamment lorsque celles-ci se trouvent sur des terrains dont la surface libre est suffisante pour garantir les voisins contre les inconvénients résultant du supplément de hauteur. Mais cette disposition, applicable en l'espèce, ne précise ni la nature de ces inconvénients, ni la mesure de leur admissibilité. Il appartient dès lors à l'autorité compétente, qui n'est pas liée par les préavis de la Commission d'urbanisme ou de la Commission d'architecture, d'apprécier la situation concrète dans chaque cas, d'examiner la compatibilité des dérogations demandées avec la garantie de la propriété et de comparer l'importance des intérêts en présence.

b) Certaines législations cantonales fixent des conditions spéciales à l'octroi de l'autorisation de construire un bâtiment haut, généralement défini, suivant les cantons, comme un immeuble comprenant plus de six ou de huit étages. Elles disposent par exemple que de telles constructions peuvent être autorisées, "wenn ... die Umgebung nicht wesentlich benachteiligt wird" ou "wenn diese Bauten die Nachbargrundstücke weder durch Schattenwurf noch durch Lichtentzug in unzumutbarer Weise beeinträchtigen" (Schaffhouse, art. 54 de la loi sur les constructions du 9 novembre 1964 et art. 32 de l'ordonnance sur les constructions (de la ville de Schaffhouse) du 23 avril 1968; Lucerne, § 116 de la loi cantonale sur les constructions du 15 septembre 1970). D'autres cantons ont édicté sur cette question de l'ombre et de sa durée admissible des dispositions plus explicites. Ainsi, l'ordonnance sur les constructions du canton de Berne, du 26 novembre 1970, prescrit à l'art. 130 que les bâtiments élevés, les immeubles-tours et les constructions de formes spéciales ne doivent pas gêner exagérément par leur ombre portée les maisons d'habitation existantes ou qu'on pourrait construire en vertu des prescriptions en vigueur. Selon cette même disposition, la durée admissible de l'ombre portée comporte: a) lors de l'équinoxe (21 mars), 2 heures entre 7 h. 30 et 17 h. 30; b) pour un jour moyen d'hiver (8 février), 2 heures et demie entre 8 h. 30 et 16 h. 30. De même, le § 17 de l'ordonnance d'exécution du 27 janvier 1969 de Bâle-Campagne spécifie que la durée de l'ombre portée par une construction à des bâtiments voisins ne peut pas dépasser 2 heures à l'équmoxe. Dans le canton de Fribourg, l'art. 41 du règlement d'exécution de la loi sur les constructions du 15 février 1965 dispose que l'implantation d'un bâtiment doit être fixée de telle façon que l'ombre portée sur un bâtiment voisin, existant ou dont la construction est possible selon les prescriptions en vigueur, ne dure pas plus de 2 heures les 29 octobre et 9 février. Pour le législateur du canton de Saint-Gall, la durée admissible de l'ombre portée par des bâtiments hauts sur des immeubles voisins ne peut pas se prolonger au-delà de 3 heures un jour moyen d'été et de 2 heures un jour moyen d'hiver (art. 69 de la loi sur les constructions du 6 juin 1972). L'Office zurichois pour la planification régionale, dans un rapport de 1967 (Anleitung zur Bestimmung des Schattenverlaufes von hohen Gebäuden - Die 2-Stunden-Schattenkurve), arrive à la conclusion qu'une construction haute ne devrait pas, un jour moyen d'hiver, projeter son ombre plus de 2 heures sur un point déterminé. Il souligne notamment ce qui suit (p. 22 de ce rapport): "... Aus der Erfahrung und vielerlei Untersuchungen hat sich die 2-stündige Schattendauer als bester Mittelwert ausgewiesen. In Grenzfällen, wie z.B. in Kernzonen grösserer Gemeinden oder in Städten, kann unter Umständen eine längere Schattendauer hingenommen werden..."

ETIENNE GRANDJEAN, dans son ouvrage "Wohnphysiologie, Grundlagen gesunden Wohnens" (Verlag für Architektur Artemis Zurich 1972, p. 258 ss.), et les auteurs qu'il cite (BITTER et VAN JERLAND, Hollande; ROEDLER, Allemagne) recommandent, pour une habitation de cinq pièces et plus, une durée d'ensoleillement possible, le jour moyen d'hiver (8 février), de 2 heures dans la pièce de séjour, d'une heure et demie dans la chambre d'enfants, d'une demi-heure dans la chambre à coucher, soit au total de 4 heures. Mais il précise qu'il s'agit d'une étude pilote qui ne peut être que provisoire.

Selon les directives (Richtlinien) OS 4.1 du 6 mai 1966 de l'"Amt für Regionalplanung, Zürich", relatives aux "Gesamtüberbauungen", la durée de l'ombre portée sur un bâtiment par un autre ne devrait pas excéder 2 heures (le 1er mai et le 12 août comme le 8 février et le 3 novembre).

Si l'on s'en tient aux quelques législations cantonales modernes qui contiennent des dispositions sur les questions de perte d'ensoleillement due à des constructions hautes, et aux études systématiques effectuées en ce domaine, on peut en déduire que la durée admissible de l'ombre portée par ces constructions sur les immeubles voisins est en règle générale de 2 heures au maximum, à l'équinoxe ou un jour moyen d'hiver. Mais cette donnée n'a qu'un caractère empirique. Le problème de l'ensoleillement minimum nécessaire des habitations doit encore, sur le plan scientifique, être approfondi (cf. URS-PETER HÄBERLIN, Rechtliche Probleme des Hochhauses, thèse Zurich 1973, p. 178/179). Quoi qu'il en soit, les cantons qui n'ont pas légiféré en cette manière ou qui n'ont édicté, comme le canton de Genève, que des règles générales sur les immissions négatives ne sauraient être obligatoirement liés par ces directives ou par des éléments résultant de la législation plus précise d'autres cantons (cf. ATF du 21 novembre 1973 en la cause Hauser c. Uri). Ces différentes données peuvent certes être prises en considération par l'autorité cantonale à titre comparatif, mais celle-ci en apprécie la portée avec un large pouvoir d'examen et compte tenu des circonstances locales. Le Conseil d'Etat genevois, à l'occasion de l'adoption d'un plan d'aménagement tel que celui qui est présentement litigieux, doit examiner la question de savoir si des immeubles-tours gênent d'une façon excessive par leur ombre les habitations voisines existantes; il doit donc appliquer une notion juridique imprécise à une situation concrète dépendant, dans une mesure notable, des circonstances locales. En pareil cas, le Tribunal fédéral n'intervient qu'avec réserve (ATF du 21 novembre 1973 en la cause Hauser c. canton d'Uri; RO 99 Ia 149/150 consid. 4; 97 I 535/536 et 545; 96 I 373 et 683).

c) (Il résulte de l'expertise requise par le Tribunal fédéral que la durée de l'ombre portée par les cinq bâtiments-tours dont la construction est projetée est inférieure à deux heures pour la quasi-totalité des parcelles litigieuses.)

d) Il ressort de l'ensemble de ces données, de caractère scientifique et technique, que les ombres portées sur les biens-fonds des recourants ne paraissent pas constituer une restriction à la propriété d'une gravité particulière, si l'on admet, avec certaines législations modernes et l'opinion dominante exprimée dans les publications actuelles sur ces problèmes, qu'une perte d'ensoleillement de deux heures lors de l'équinoxe est encore admissible sous l'angle de la garantie de la propriété. Il faut d'ailleurs souligner que lorsqu'une réglementation cantonale considère comme admissible une durée maximale de deux heures de perte d'ensoleillement pour les bâtiments environnants, elle a certainement en vue une ombre qui recouvre la totalité de l'habitation ou du bien-fonds voisins. Si la perte d'ensoleillement n'est que partielle et n'affecte qu'une partie de l'habitation ou de la parcelle touchées, il faut en tenir compte dans l'examen de l'importance de l'atteinte invoquée. Le chiffre critère de deux heures ne saurait au surplus avoir une portée absolue et constituer à lui seul l'élément décisif. Il faut également prendre en considération les circonstances exceptionnelles du cas concret et plus spécialement les exigences particulières de l'intérêt public, ce qui pourrait, le cas échéant, conduire l'autorité à devoir même augmenter la durée légalement admissible de l'ombre portée. Si, dans sa jurisprudence, le Tribunal fédéral s'est référé en particulier à l'opinion de l'Office zurichois de planification régionale, qui soutient que la durée de l'ombre portée ne doit pas être supérieure à deux heures un jour moyen d'hiver, il a toutefois considéré cette durée comme un simple élément d'appréciation, et non comme un critère décisif pouvant lier notamment les cantons qui n'ont édicté sur ce point que des normes de caractère général sans mentionner de maximum (cf. RO 99 Ia 150; arrêt non publié du 21 novembre 1973 en la cause Hauser c. Uri). Le Tribunal fédéral a certes admis, dans l'arrêt Bruchez et consorts, du 11 juillet 1973, que l'autorité exécutive cantonale avait manifestement excédé son pouvoir d'appréciation et gravement violé le principe de proportionnalité, en autorisant la construction d'un bâtiment écrasant par sa masse les immeubles voisins et les privant de soleil et de lumière. Mais il s'agissait d'une situation où la durée de deux heures considérée généralement comme un maximum admissible était dépassée dans des proportions considérables, alors que l'intérêt public allégué apparaissait d'importance secondaire. Le Tribunal fédéral a souligné en particulier dans cet arrêt que, bien que la législation valaisanne ne règle pas de manière spéciale la question de l'ombre portée par des bâtiments hauts aux immeubles voisins, un dépassement de 133% et de 66% des valeurs considérées ailleurs comme le maximum tolérable constituait une atteinte grave pour le propriétaire touché et que la perte d'ensoleillement lorsqu'elle atteignait de telles valeurs absolues, affectait la salubrité même des bâtiments (RO 99 Ia 140 et 141).

En adoptant le plan prévoyant la construction des cinq tours incriminées, dont l'ombre portée sur les parcelles des recourants ne se prolongera pas au-delà de deux heures, le Conseil d'Etat n'a pas excédé son pouvoir d'examen et n'a pas de ce fait porté à ces immeubles une atteinte ayant le caractère d'une restriction contraire au principe constitutionnel de la propriété. Il est vrai que l'ombre des bâtiments projetés touchera les parcelles no 4328 de Leussen et no 4329 de Marendaz pendant plus de deux heures, respectivement un jour moyen d'hiver et à l'équinoxe. Mais elle ne les recouvrira entièrement que moins de deux heures. Ainsi, même en ce qui concerne ces deux terrains, l'atteinte ne saurait être considérée comme grave. Quoi qu'il en soit, il est décisif en l'espèce que la réalisation du projet contesté est postulée par un intérêt public certain. Ce projet s'insère dans une étude systématique entreprise par le Département des travaux publics, avec la collaboration des communes intéressées, pour l'aménagement de plusieurs secteurs du canton, dont celui de "l'alvéole Rhône-Arve ouest". Tous ces aménagements importants, prévus avec des constructions hautes dans des zones d'habitation assez fortement "densifiées", sont précisément projetés à la suite de l'exiguïté du territoire genevois et de l'évolution démographique de ce canton.

e) (Le projet en cause n'a pas une densité exagérée.)

f) Il s'impose de constater en définitive que les facteurs importants d'intérêt public retenus dans le cadre de l'élaboration du projet litigieux l'emportent largement sur l'intérêt des recourants à bénéficier d'un ensoleillement maximal de leurs villas et de leurs parcelles. L'intérêt public en jeu serait encore nettement prépondérant, dans l'hypothèse où, compte tenu du coucher du soleil à l'horizon, la perte d'ensoleillement serait légèrement plus sensible que celle résultant des calculs effectués sur la base de l'expertise, calculs fondés sur l'heure locale. La décision attaquée n'est ainsi pas arbitraire et les atteintes portées aux immeubles des recourants par le plan d'aménagement mis en cause ne sont pas contraires aux exigences de l'art. 22ter Cst.