天文知識——木星（Jupiter）

2020-12-02 木棉閣圖書管理員

木星

之前我們介紹的小行星帶靠近太陽的四顆行星，都屬於太陽系的內行星。從今天開始，我們要介紹太陽系的外行星——木星、土星、天王星和海王星，這四顆行星統稱為氣態巨行星。今天我們要介紹的主角就是木星。

一、木星概覽

木星（Jupiter）是太陽系中僅次於太陽的第二大天體。它是一顆外表有著美麗條紋的、龐大的氣態行星。它是天空中亮度僅次於金星的一顆亮星，通常比火星和天狼星還亮。我國古代稱它為「歲星」。

木星繞太陽公轉一圈為11.86年，木星雖然是太陽系中體積最大的行星，但由於其自轉速度很快，自轉一圈不到10小時，所以呈現出扁球狀。

木星的體積是地球的1321倍，質量是地球的317.9倍。木星兩極的重力加速度為23.22米/秒，赤道上為22.07米/秒。在木星表面的物體要想脫離木星，其速度必須達到61千米/秒以上的速度才行，所以木星能束縛住大量的氣體。

木星有稠密的大氣，通過望遠鏡我們可以看到木星表面明暗交替的帶狀條紋，這些帶狀條紋是木星高速自轉而產生的大氣環流，這些雲層有上千公裡厚，我們可以通過雲層的不同顏色來辨別覆蓋在木星上的高氣壓帶和低氣壓帶。在木星上各個方向的氣流攪動起強大的風暴，最著名的就是位於其南半球的上的大紅斑，它於1665年被法國天文學家卡西尼發現，至今已經有300多年了。大紅斑是一個含有紅磷化合物的大氣渦旋，逆時針方向旋轉，溫度似乎比周圍的大氣低一些。

木星溫度帶

二、木星的結構

核心區，科學家估計木星可能有一個固態的核心，但目前還未得到證實。

液態金屬層，在這裡氫原子在高溫高壓下形成液態金屬氫，其產生的渦流能夠在木星周圍產生強大的磁場。

液態層，在木星雲層之下，高壓使氫氣變成液體。

木星上層，包含有氨氣、甲烷、水合氫硫化合物。

大氣層，主要由氫所組成 ，厚度超過5000千米，一直延展到星際空間。

三、木星的衛星

木星有著太陽系中最大的衛星群，目前已知的衛星至少有67顆（筆者曾經觀測到4顆，幾千塊的天文望遠鏡，只能看到4個小亮點，其他的體積就太小了，普通望遠鏡根本看不到）。

木星的衛星主要分三個群組：四顆小的內層衛星（木衛五群），四顆巨大的伽利略衛星（由義大利天文學家伽利略於1610年發現），第三個群組由59顆或更多的小型衛星組成。

下圖便是木星四顆最大的衛星，分別是木衛一（Io，伊奧），木衛二（Europa，歐羅巴），木衛三（Ganymede，蓋尼米得），木衛四（Callist，卡裡斯託）

木星的衛星

木衛一，距木星的平均距離為421600千米，形狀呈球形，其直徑為3630千米，表面光滑乾燥，有廣闊的平原和起伏的山脈。木衛一上有強烈的火山活動。

木衛二，伽利略衛星中最小的一個，距木星的平均距離為670900千米，直徑3138千米。木衛二上覆蓋著一層厚約100千米的冰幔，這是一個白色的星球，冰層有巨大的冰縫，有科學家估計這裡可能有生命存在。

木衛三，太陽系中最大的衛星，與木星的平均距離為107萬千米，直徑5262千米，如果木衛三不是圍繞著木星轉而是圍繞著太陽轉，那它就是一顆行星了。木衛三的水和冰比木衛二更多。

木衛四，這是最外層的伽利略衛星，與木星的距離為190萬千米，直徑為4800千米，其表面與木衛二、木衛三大致相同。

四、探測木星

探測木星

從1972年到2011年NASA發射了多個探測器對木星進行了探測。

1973年，先驅者10號飛掠木星探測到木星規模宏大的磁層，研究了木星的大氣。

1974年，先驅者11號到達木星，它比先驅者10號更加靠近木星，傳回了木星磁場、輻射、重力、溫度、大氣結構等信息。

1979年，旅行者1號拍攝到了之前科學家猜測的木星環。不久之後，旅行者2號又獲得了木星環的更多情況。木星環厚約30千米，寬度約為6500千米，離木星12.8萬千米。

木星光環

1989年發射的伽利略號探測器用時8年，對木星及其衛星進行探測。發現木星上有氨雲，並傳回了木衛二、木衛三、木衛四有可能在地表下存在水的證據。

2000年12月，卡西尼號飛掠木星對南北半球進行了觀測，繪製了迄今為止木星最詳細的表面圖。

五、木星的相關數據

木星直徑：142984千米

體積（地球=1）：1321

質量（地球=1）：318

赤道區域重力（地球=1）：2.36

離太陽平均距離（地球=1）：5.2

沿軸傾斜度：3.1°

自轉周期：9.93小時

公轉周期：11.86年

衛星數量：67+

（本文圖片均已獲得授權）

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