木星

木星


木星是太阳系中最大的行星，它的体积超过地球的一千倍，质量超过太阳系中其他八颗行星质量的总和。与其他巨行星一样，木星没有固态的表面，而是覆盖着966公里厚的云层。通过望远镜观测，这些云层就象是木星上的一条条绚丽的彩带。



木星是一个巨大的气态行星。最外层是一层主要由分子氢构成的浓厚大气。随着深度的增加，氢逐渐转变为液态。在离木星大气云顶一万公里处，液态氢在100万巴的高压和6000K的高温下成为液态金属氢。木星的中央是一个由硅酸盐岩石和铁组成的核，核的质量是地球质量的10倍。
这是哈勃太空望远镜拍摄的木星照片。图中可以看到在木星南半球有三个连在一起的白色风暴

木星的内部结构示意图。由图中可以看出木星主要由液态金属氢组成。液态金属氢与表层木星大气之间是液态分子氢和分子氦的混合层

木星与木卫一（左）、木卫二（右） ，可以明显地看出两个卫星颜色的不同。此图由旅行者1号于1979年拍摄

这是旅行者1号探测器于1979年拍摄的木星照片。照片中可以看到木星上的“大红斑”。该图的分辨率达到160公里

木星上的大红斑，由旅行者1号拍摄。右下是一个白色风暴点。该风暴在1939和1940年就开始形成，此后始终残留在此地

旅行者2号1979年拍摄的大红斑。在大红斑下方有一个较小的白色风暴点。但它与三月前旅行者1号拍到的不是同一个


这是旅行者1号于1979年拍摄的木星照片。图中可以隐约见到木星风暴“大红斑”

图为伽利略号探测器拍摄的新月形木星的照片。该图是在近红外和紫外波段拍摄的

木星与木卫三。此图是卡西尼号探测器于2000年拍摄的。木卫三比水星、冥王星和土卫六还要大

木星与木卫一(Io)。木卫一的大小和月球相似，相比之下，它背后的木星就是个庞然大物了。此图是卡西尼探测器拍摄的

木星光环。木星环是1979年由旅行者1号发现的，而此图是由旅行者2号拍摄的

这张由哈勃太空望远镜拍摄的照片显示出木星北极套索般的极光。图中可见三个木卫运行的印迹


由于木星快速的自转，它有一个复杂多变的天气系统，木星云层的图案每时每刻都在变化。我们在木星表面可以看到大大小小的风暴，其中最著名的风暴是“大红斑”。这是一个朝着顺时针方向旋转的古老风暴，已经在木星大气层中存在了几百年。大红斑有三个地球那么大，其外围的云系每四到六天即运动一周，风暴中央的云系运动速度稍慢且方向不定。由于木星的大气运动剧烈，致使木星上也有与地球上类似的高空闪电。
木星的两极有极光，这似乎是从木卫一上火山喷发出的物质沿着木星的引力线进入木星大气而形成的。木星有光环。光环系统是太阳系巨行星的一个共同特征，主要由小石块和雪团等物质组成。木星的光环很难观测到，它没有土星那么显著壮观，但也可以分成四圈。木星环约有6500公里宽，但厚度不到10公里。

质量	1.900e+27 kg
赤道半径	71,492 km
平均密度	1.33 gm/cm ^3
平均日距	778,330,000 km
自转周期	0.41354 天
公转周期	4332.71 天
赤道地表重力	22.88 m/sec^2
赤道逃逸速度	59.56 km/sec
平均云层温度	-121°C
大气压力	0.7 bars
大气组成	氢 90% 氦 10%

木星的卫星
将近四个世纪之前，当伽利略把他自制的望远镜指向天空时，他发现在木星周围有三个亮点。他开始认为那可能是恒星，但这些“恒星”与木星排成了一条奇怪的直线。这引发了伽利略浓厚的兴趣，他在继续观测后发现它们运行在看来错误的轨迹上。四天之后，伽利略又发现了一颗。经过接下来几个星期的观测后，伽利略确认它们并非恒星，而是围绕着木星运行的天体。在以后的几个世纪中，人们又接连发现了12颗卫星，使木星卫星的总数达到了16颗。最近，又有12颗卫星被发现并被临时编号，直至它们有正式的确认和命名。1979年，旅行者探测器对木星系的探测终于揭开了这些冰冻世界的神秘面纱。1996年，对这些世界的探索又因伽利略号探测器对木星系的探测而向前迈进了一大步。
木星卫星中的十二颗相对较小，看起来更象是被俘获的，而不象是在木星轨道上自然形成的。伽利略发现的四个大卫星：木卫一、木卫二、木卫三和木卫四已经被确认是在木星形成时与木星共同形成的。


木卫一
岩石质的木卫一(Io)是太阳系中最与众不同的一个卫星。对木星系的探测中最令人惊奇的发现就是木卫一上的活火山，木卫一是除了地球太阳系中唯一一个存在活火山的天体。旅行者号在探测木卫一时，竟发现在木卫一表面有九个火山在同时喷发。喷发物上升的高度达到300公里，喷出物质的速度达到每秒一公里。剧烈的火山活动使木卫一表面覆盖着一层厚厚的硫磺，所以木卫一看起来呈现橘黄色。木卫一如此活跃的原因可能是因为它位于木星与木星的另两颗大卫星——木卫二和木卫三的共同引力潮汐作用下，这种类似拔河竞赛似的引力作用常常使木卫一的形状发生大至100米左右的改变。木卫一的表面温度约为零下143摄氏度，在火山喷发时的温度可达17摄氏度，因此木卫一表面会有大小不一的熔岩湖。这与地球形成初期的情形十分相似。

这是一张将旅行者号与伽利略号探测器分别拍摄的照片合并处理而成的木卫一照片

木卫一的内部结构图。木卫一有一个金属质的核，核外面包裹着岩石壳，岩石壳一直沿伸到表面

这是木卫一的表面特征照片。是由两张不同照片合并处理而成的

这是旅行者2号探测器于1979年拍摄的木卫一照片，图中可以看到两座正在喷发的火山，火山喷发物的高度大约有100多公里

这是1979年由旅行者1号拍摄的照片，图中可以看到木卫一上一座正在喷发火山的喷出物

这张图片显示了位于木卫一北半球的一个液态硫磺湖，湖中有大量的固态硫磺


木卫二
木卫二(Europa)是太阳系中另一颗与众不同的卫星。木卫二是太阳系中最明亮的一颗卫星，几百年来它以它的独特性使一批又一批的科学家对它着迷。它之所以显得如此明亮是由于它表面有一层厚厚的冰壳，这层冰壳上布满了陨石撞击坑和纵横交错的条纹。木卫二的内部很可能是非常活跃的，在冰壳下面很可能隐藏了一个太阳系中最大的液态水海洋，这个海洋中极有可能存在着生命。
这是伽利略号拍摄的木卫二。点击放大后可以看到一组分别以真彩和伪彩拍摄的照片

这是可能的木卫二的内部结构示意图。木卫二比月球小不了多少，它有一个金属核，核外是石质的壳。壳外面是一层液态水的海洋，海洋表面是厚厚的冰壳

这是旅行者2号拍摄的木卫二高分辨率图片，图片显示木卫二有着光滑的表面，只有三个陨石坑的直径超过5公里

这是旅行者2号拍摄的木卫二。图片显示出明亮的、低反差的木卫二表面和在这之上纵横交错的直线条纹

这张1996年伽利略号拍摄的照片显示了木卫二表面的山脊，图片所包含的实际宽度为238公里，可以看到在木卫二的冰盖表面有黑色的涌出物，而极少看到陨石坑

这张也是1996年伽利略号拍摄的木卫二照片显示其表面有类似于地球南极地区冰山那样的破裂浮冰


下表摘要列出了所有木卫的有关数据：

名称	编号	半径 (km)	质量 (kg)	与木星的距离 (km)
Metis	16	20	9.56e+16	127,969
Adrastea	15	12.5x10x7.5	1.91e+16	128,971
Amaltdea	5	135x84x75	7.17e+18	181,300
tdebe	14	55x45	7.77e+17	221,895
Io	1	1,815	8.94e+22	421,600
Europa	2	1,569	4.80e+22	670,900
Ganymede	3	2,631	1.48e+23	1,070,000
Callisto	4	2,400	1.08e+23	1,883,000
S/1975 J1,  S/2000 J1		4	?	7,435,000
Leda	13	8	5.68e+15	11,094,000
Himalia	6	93	9.56e+18	11,480,000
Lysitdea	10	18	7.77e+16	11,720,000
Elara	7	38	7.77e+17	11,737,000
S/2000 J11		2	?	12,654,000
S/2000 J10		1.9	?	20,375,000
S/2000 J3		2.6	?	20.733,000
S/2000 J5		2.2	?	21,019,000
S/2000 J7		3.4	?	21,162,000
Ananke	12	15	3.82e+16	21,200,000
S/2000 J9		2.5	?	21,734,000
S/2000 J4		1.6	?	21,948,000
Carme	11	20	9.56e+16	22,600,000
S/2000 J6		1.9	?	22,806,000
Pasiphae	8	25	1.91e+17	23,500,000
S/2000 J8		2.7	?	23,521,000
Sinope	9	18	7.77e+16	23,700,000
S/2000 J2		2.6	?	24,164,000
S/1999 J1,  1999 UX18		2.4	?	24,296,000

英文名：Jupiter
木星是离太阳第五颗行星，而且是最大的一颗，是所有其他的7颗行星的总和质量的2.5倍，是地球的318倍，体积为地球的1316倍。被称为“行星之王”。
基本参数
公转轨道：距太阳778,330,000千米(5.20天文单位）
自转方向：自西向东
行星半径：71,492千米（赤道），地球的11倍
质量：1.900e27千克
表面重力加速度：23.12米每二次方秒
逃逸速度：60.2千米/秒
表面温度：表面有效温度值为-168℃（地球观测值为-139℃）
卫星数：66颗
名称来源
木星Jupiter（为朱庇特，罗马神话中的众神之王，即希腊神话中的宙斯）
探测历史
发现：木星是天空中第四亮的物体（次于太阳，月球和金星；有时候火星更亮一些），早在史前木星就已被人类所知晓。根据伽利略1610年对木星四颗卫星：木卫一，木卫二，木卫三和木卫四（现常被称作伽利略卫星）的观察，它们是不以地球为中心运转的第一个发现，也是赞同哥白尼的日心说的有关行星运动的主要依据；由于伽利略直言不讳地支持哥白尼的理论而被宗教裁判所逮捕，并被强迫放弃自己的信仰，关在监狱中度过了余生。
访问：木星在1973年被先锋10号首次拜访，后来又陆续被先锋11号，旅行者1号，旅行者2号和Ulysses号考查。伽利略号飞行器正在环绕木星运行，并将在以后的两年中不断发回它的有关数据。
成分
木星由90%的氢和10%的氦（原子数之比，75/25%的质比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成，但天王星与海王星的组成中，氢和氦的量就少一些了。
气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大（我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径）。我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。
内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态金属氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿巴压强下才存在，木星内部就是这种环境（土星也是）。液态金属氢由离子化的质子与电子组成（类似于太阳的内部，不过温度低多了）。在木星内部的温度压强下，氢气是液态的，而非气态，这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的“冰”。
木星可能有一个石质的内核，相当于10－15个地球的质量。
最外层主要由普通的氢气与氦气分子组成，它们在内部是液体，而在较外部则气体化了，我们所能看到的就是这深邃的一层的较高处。水、二氧化碳、甲烷及其他一些简单气体分子在此处也有一点儿。
云层的三个明显分层中被认为存在着氨冰，铵水硫化物和冰水混合物。然而，来自伽利略号的证明的初步结果表明云层中这些物质极其稀少（一个仪器看来已检测了最外层，另一个同时可能已检测了第二外层）。但这次证明的地表位置十分不同寻常－－基于地球的望远镜观察及更多的来自伽利略号轨道，飞船观察提示这次证明所选的区域很可能是那时候木星表面最温暖又是云层最少的地区。
表面飓风
木星和其他气态行星表面有高速飓风，并被限制在狭小的纬度范围内，在连近纬度的风吹的方向又与其相反。这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带，支配着行星的外貌。光亮的表面带被称作区（zones），暗的叫作带（belts）。这些木星上的带子很早就被人们知道了，但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多（大于400英里每小时），并延伸到根所能观察到的一样深的地方，大约向内延伸有数千千米。木星的大气层也被发现相当紊乱，这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动，不像地球只从太阳处获取热量。
表面云层
木星表面云层的多彩可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩缤纷的视觉效果，但是其详情仍无法知晓。
色彩的变化与云层的高度有关：最低处为蓝色，跟着是棕色与白色，最高处为红色。我们通过高处云层的洞才能看到低处的云层。
木星表面的大红斑早在300年前就被地球上的观察所知晓（这个发现常归功于卡西尼，或是17世纪的Robert Hooke）。大红斑是个长25,000千米，跨度12,000千米的椭圆，总以容纳两个地球。其他较小一些的斑点也已被看到了数十年了。红外线的观察加上对它自转趋势的推导显示大红斑是一个高压区，那里的云层顶端比周围地区特别高，也特别冷。类似的情况在土星和海王星上也有。还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。
能量及辐射
对木星的考察表明：木星正在向其宇宙空间释放巨大能量。它所放出的能量是它所获得太阳能量的两倍，这说明木星释放能量的一半来自于它的内部。木星内部存在热源。　众所周知，太阳之所以不断放射出大量的光和热，是因为太阳内部时刻进行着核聚变反应，在核聚变过程中释放出大量的能量。木星是一个巨大的液态氢星球，本身已具备了无法比拟的天然核燃料，加之木星的中心温度已达到了28万K，具备了进行热核反应所需的高温条件。至于热核反应所需的高压条件，就木星的收缩速度和对太阳放出的能量及携能粒子的吸积特性来看，木星在经过几十亿年的演化之后，中心压可达到最初核反应时所需的压力水平。　一旦木星上爆发了大规模的热核反应，以千奇百怪的旋涡形式运动的木星大气层将充当释放核热能的“发射器”。所以，有些科学家猜测，再经过几十亿年之后，木星将会改变它的身份，从一颗行星变成一颗名副其实的恒星。　木星和太阳的成分十分相似，但是却没有像太阳那样燃烧起来，是因为它的体积太小。木星要成为像太阳那样的恒星，需要将质量增加到100倍才行。
木星向外辐射能量，比起从太阳处收到的来说要多。木星内部很热：内核处可能高达20,000开。该热量的产量是由开尔文-赫尔姆霍兹原理生成的（行星的慢速重力压缩）。（木星并不是像太阳那样由核反应产生能量，它太小因而内部温度不够引起核反应的条件。）这些内部产生的热量可能很大地引发了木星液体层的对流，并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程。土星与海王星在这方面与木星类似，奇怪的是，天王星则不。
木星与气态行星所能达到的最大直径一致。如果组成又有所增加，它将因重力而被压缩，使得全球半径只稍微增加一点儿。一颗恒星变大只能是因为内部的热源（核能）关系，但木星要变成恒星的话，质量起码要再变大80倍。
伽利略号飞行器对木星大气的探测发现在木星光环和最外层大气层之间另存在了一个强辐射带，大致相当于电离层辐射带的十倍。惊人的是，新发现的带中含有来自不知何方的高能量氦离子。
磁场
木星有一个巨型磁场，比地球的大得多，磁层向外延伸超过6.5e7千米（超过了土星的轨道！）。（小记：木星的磁层并非球状，它只是朝太阳的方向延伸。）这样一来木星的卫星便始终处在木星的磁层中，由此产生的一些情况在木卫一上有了部分解释。不幸的是，对于未来太空行走者及全身心投入旅行者号和伽利略号设计的专家来说，木星的磁场在附近的环境捕获的高能量粒子将是一个大障碍。这类“辐射”类似于，不过大大强烈于，地球的电离层带的情况。它将马上对未受保护的人类产生致命的影响。
木星光环
木星有一个同土星般的光环，不过又小又微弱。它们的发现纯属意料之外，只是由于两个旅行者1号的科学家一再坚持航行10亿千米后，应该去看一下是否有光环存在。其他人都认为发现光环的可能性为零，但事实上它们是存在的。这两个科学家想出的真是一条妙计啊。它们后来被地面上的望远镜拍了照。
不像土星的，木星的光环较暗（反照率为0.05）。它们由许多粒状的岩石质材料组成。
木星光环中的粒子可能并不是稳定地存在（由大气层和磁场的作用）。这样一来，如果光环要保持形状，它们需被不停地补充。两颗处在光环中公转的小卫星：木卫十六和木卫十七，显而易见是光环资源的最佳候选人。
木星的卫星
木星有66颗已知卫星，4颗大伽利略发现的卫星，62颗小的。
由于伽利略卫星产生的引潮力，木星运动正逐渐地变缓。同样，相同的引潮力也改变了卫星的轨道，使它们慢慢地逐渐远离木星。
木卫一，木卫二，木卫三由引潮力影响而使公转共动关系固定为1:2:4，并共同变化。木卫四也是这其中一个部分。在未来的数亿年里，木卫四也将被锁定，以木卫三的两倍公转周期，木卫一的八倍来运行。
木星的卫星由宙斯一生中所接触过的人来命名（大多是他的情人）。
卫星 距离（千米） 半径（千米） 质量（千克） 发现者 发现日期
木卫十六 128000 20 9.56e16 Synnott 1979
木卫十五 129000 10 1.91e16 Jewitt 1979
木卫五 181000 98 7.17e18 Barnard 1892
木卫十四 222000 50 7.77e17 Synnott 1979
木卫一 422000 1815 8.94e22 伽利略 1610
木卫二 671000 1569 4.80e22 伽利略 1610
木卫三 1070400 2631.2 1.48e23 伽利略 1610
木卫四 1869000〔近〕 2410.3 ± 1.5 1.08e23 伽利略 1610 〔远心点〕1897000km
木卫十三 11094000 8 5.68e15 Kowal 1974
木卫六 11480000 93 9.56e18 Perrine 1904
木卫十 11720000 18 7.77e16 Nicholson 1938
木卫七 11737000 38 7.77e17 Perrine 1905
木卫十二 21200000 15 3.82e16 Nicholson 1951
木卫十一 22600000 20 9.56e16 Nicholson 1938
木卫八 23500000 25 1.91e17 Melotte 1908
木卫九 23700000 18 7.77e16 Nicholson 1914
较小卫星的数值是约值。