木星是太阳系从内向外的第五颗行星,也在太阳系九大行星中是最大的,把太阳系所有的行星和卫星加在一起也没有木星大,它的体积相当于1300多个地球,重量是地球的318倍,天文学上称之为“巨行星”。木星绕太阳公转一周几乎需要12年时间,自转大约9小时50分转一圈。正因为它自转速度快,使得它自身形成了不同于其他行星的扁形球。木星是一个液体行星。液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。由于木星内部存有大量的能量并不断向外散发,形成了独特的快速大气环流,所以从地球上观察可看到木星表面有一些各种色调的斑点,并且在南半球有一个著名的椭圆形大红斑,长轴约为2万多公里,其实这正是大气环流过程中形成的大气旋涡。木星的表面有一层1000公里厚的大气层,主要成分是氢和氦;由于离太阳远,木星的表面温度只有零下140℃。木星周围有大小15个卫星环绕,小的直径只有8公里,大的5200多公里。

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    1星体概况

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    木星是太阳系中最惹人注目的一颗行星,它是行星九兄弟中的老大---个儿最大。它的亮度仅次于金星。中国古代把它叫做“岁星”,用它来纪年,因为已经知道它的公转周期近于12年。西方则称木星为“朱庇特(Jupiter)”,即罗马神话中的主神。相当于希腊神话中的王者---天神宙斯。

    木星木星直径约为14.3万千米,是地球直径的11.25倍,体积为地球的1316倍,而质量为所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相当低,仅1.33克/立方厘米。其绕太阳公转一周约12年,而自转一周仅要近10小时。由于它自转太快,致使星体变扁,其赤道半径与极半径相差5000千米之多。木星没有固体外壳,它是一颗由液态氢组成的液态星球。

    木星内部是由铁和硅组成的固体核,称为木星核,温度高达30000℃。木星核的外部绝大部分是氢,液态的氢分子 层与液态的金属层合称为木星幔。木星幔的外面是木星的大气层,其大气厚度有1000千米,几乎全由氢和氦构成,只有微量的甲烷、氨和水汽。木星的大红斑木星大气中的甲烷具有吸收紫外线的作用。木星大气中还有十分强烈和频繁的闪电现象,平均每年约有250次。木星大气浓密,有一系列与赤道平行的明暗交替分布的云带,亮的叫带,暗的叫带纹。其中最引人注目的是位于木星南热带内的大红斑,它呈蛋形,长20000千米,宽11000千米。

    木星表面的磁场强度大约是地球的10倍,且其方向与地球的正好相反。木星具有极光现象,它是除地球以外第二个发现有极光现象的天体。

    1979年3月4日“旅行者1号”空间探测器飞过木星附近时发现木星像土星一样有光环,其宽度有6500千米,厚30千米,是由很多黑色石块组成。木星是太阳系中除天王星和土星外拥有卫星最多的大行星,至今已发现16颗,其中最亮的4颗是伽利略第一次用望远镜分辨出来的,故叫做伽利略卫星。其实早在春秋时代我国的甘德和石申就已经发现了其中之一,称之为同盟。

    总之,木星的魅力是巨大的,它将使越来越多的人为它所着迷。

    2星体特征

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    液态行星

    木星是一个液体行星。液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。

    木星由90%的氢和10%的氦(原子数之比, 75/25%的质量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。木星的大气层很浓厚,厚度达3000千米,在大气层之下有一层厚达27000公里的液态氢层,再下面是金属氢,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,也是一层浓密的大气层,大气层下有一层厚达26000公里的液态氢层,再下面也是金属氢。但天王星与海王星的组成中,氢和氦的量就少一些了。

    内核

    木星可能有一个石质的内核,相当于10-15个地球的质量。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在,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,木星的磁场强度大约10高斯,比地球大10倍。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰木星还是天空中已知的最强的射电源之一。

    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,氨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的观察提示这次证明所选的区域很可能是木星表面最温暖又是云层最少的地区。

    来自伽利略号的大气层数据同样证明那里的水比预计的少得多,那时预计木星大气所包含的氧是太阳的两倍(算上充足的氢来生成水),但实际集中的比太阳要少。另外一个惊人的消息是大气外层的高温和它的密度。

    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20000℃。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。

    表面飓风

    木星和其他气态行星表面有高速飓风,风速达每小时400千米,并被限制在狭小的纬度范围内,在接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。

    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25000千米跨度12000千米的椭圆,足以容纳两个地球。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,人类还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间.

    表面磁场

    宇宙飞船发回的考察结果表明,木星有较强的磁场,表面磁场强度达3-14高斯,比地球表面磁场强得多(地球表面磁场强度只有0.3-0.8高斯)木星磁场和地球的一样是偶极的,磁轴和自转轴之间有10°8′的倾角。木星的正磁极指的不是北极而是南极,这与地球的情况正好相反。由于木星磁场与太阳风的相互作用,形成了木星磁层。木星磁层的范围大而且结构复杂,在距离木星140万-700万公里之间的巨大空间都是木星的磁层;而地球的磁层只在距地心5~7万公里的范围内。木星的四个大卫星都被木星的磁层所屏蔽,使之免遭太阳风的袭击。地球周围有条称为范艾伦带的辐射带,木星周围也有这样的辐射带。美国的“旅行者1号”还发现木星背向太阳的一面有3万公里长的北极光。1981年初,当“旅行者2号”早已离开木星磁层飞奔土星的途中,曾再次受到木星磁场的影响。由此看来,木星磁尾至少拖长到6000万公里已达到土星的轨道上。

    木星的磁气圈分布范围比地球磁气圈的范围大上100多倍,是太阳系中最大的磁气圈由于太阳风和磁气圈的作用木星也和地球一样在极区有极光产生。

    大气层

    木星的大气组成中,按分子数量来看,81%是氢气,18%是氦气,按质量则分别是75%和24%。只有约1%左右的其他气体,其中包括甲烷、水蒸气、氨气等。这与太阳系的前身-原始太阳星云的组成相近,但木星中较重元素的比例却比原始太阳星云多数倍。同为气体行星的土星也是类似的组成,但天王星及海王星中的氢和氦就少得多。

    由于木星快速的自转,木星的大气显得非常地“焦躁不安”。木星的大气其实是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”。这是一个朝着逆时针方向旋转的古老风暴,它早在300多年前就被人类发现了,一般认为是17世纪的卡西尼或罗伯特·胡克发现的也就是说,这个巨大的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。因而云带之间常形成小风暴,并合并成为较大型风暴;2000年,天文学家透过哈勃望远镜发现大红斑以南形成一个小白斑,跟大红斑相同之颜色已有大红斑的一半大小,在木星自转中随大红斑之后。两红斑每两年擦身而过一次。2006年7月两红斑擦身而过;但没有正面冲突,使得大红斑“吃掉”小红斑。有科学家预计未来将有可能发生两红斑合并的状况。

    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。

    木星有一层厚而浓密的大气层,大气的主要成分是氢,占80%以上,其次是氦,约占18%,其余还有甲烷、氨、碳、氧和水汽等,总含量不足1%。由于木星有较强的内部能源,致使其赤道与两极温差不大,不超过3℃,因此木星上南北风很小,主要是东西风,最大风速达130~150米/秒。木星大气中充满了稠密活跃的云系。各种颜色的云层像波浪一样在激烈翻腾着。在木星大气中还观测到有闪电和雷暴。由于木星的快速自转,因此能在它的大气中观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹其中的亮带是向上运动的区域,暗纹则是较低和较暗的云。

    木星表面有红、褐、白等五彩缤纷的条纹图案,可以推测木星大气中的风向是平行于赤道方向,因区域的不同而交互吹著西风及东风,是木星大气的一向明显特征。大气中含有极微的甲烷、乙炔之类的有机成份,而且有打雷现象生成有机物的机率相当大。

    科学家由舒梅克·李维9号彗星撞击后释出的大气成份检测出硫,得知木星大气含有硫的成份。

    木星的大红斑位于南纬23°处,东西长4万公里,南北宽1.3万公里。探测器发现,大红斑是一团激烈上升的气流呈深褐色。这个彩色的气旋以逆时针方向转动。在大红斑中心部分有个小颗粒,是大红斑的核,其大小约几百公里。这个核在周围的反时针漩涡运动中维持不动。大红斑的寿命很长,可维持几百年或更长久大红斑的豔丽红色令人印象深刻,颜色似乎来自红磷。

    由于木星离太阳平均距离为7.78亿公里,因此木星的表面温度比地球表面温度低得多。从木星接受太阳辐射计算其表面有效温度值为-168℃,而地球观测值为-139℃,“先驱者11号”宇宙飞船的探测值为-148℃,仍比计算值高这也说明木星有内部热源。

    “先驱者号”探测器对木星考察的结果。表明,木星没有固体表面,木星是一个流体行星。主要是氢和氦木星的内部分为木星核和木星幔两层,木星核位于木星中心,主要由铁和硅构成,是固体核,温度达3万K。木星幔位于木星核外以氢为主要元素组成的厚层,其厚度约为7万公里。木幔外就是木星大气再向外延伸1000公里就到云顶。

    大红斑

    木星表面的大多数特征变化倏忽,但也有些标记具有持久和半持久的特征,其中最显著最持久,也是人们最熟悉的特征要算大红斑了。

    大红斑是位于赤道南侧、长达2万多公里、宽约1.1万公里的一个红色卵形区域。从17世纪中叶,人们就开始对它进行时断时续的观测,1879年以后开始对它进行连连续的记录,并发现它在1879~1882年,1893~1894年1903~1907年,1911~1914年,1919~1920年,1926~1927年,特别是在1936~1937年,1961~1968年,以及1973~1974年这些年代中,变得显眼和色彩艳丽在其他时间,显得暗淡,只略微带红有时只有红斑的轮廓。
    大红斑是个什么结构?为什么是红色的?如何能持续这么长的时间?要了解这些问题,仅凭地面观测实在是无能为力的。

    按照科学家雷蒙·哈依德的理论,大红斑是位于其下面的某种像山一类的永久特征所造成的大气扰动。但是“先驱者”发现木星表面是流体,完全排除了木星外层具有固态结构表面的可能性,上述理论也就是自然被抛弃了。

    “旅行者1号”发回的照片使人清晰地看到,大红斑宛如一个以逆时针方向旋转的巨大漩涡,其浩瀚宽阔足以容纳好几个地球。从照片上还可以分辨出一些环状结构。仔细研究后,科学家们认为,在木星的表面覆盖着厚厚的云层大红斑是耸立于高空、嵌在云层中的强大旋风,或是一团激烈上升的气流所形成的。

    在木星上,类似大红斑的特征还有一些。譬如,在大红斑的偏南处,有3个白色卵形结构,它们首次出现于1938年另外,1972年,地面观测发现木星的北半球上出现一个小红斑,18个月以后“先驱者10号”到达木星时,发现其形状和大小几乎同大红斑相似。再过一年,“先驱者 11号”经过木星时,这个红斑竟踪迹皆无,看来这个红斑只存在了两年左右。

    木星上的斑状结构一般持续几个月或几年,它们的共同特点是在北半球作顺时针方向旋转,在南半球作逆时针旋转气流从中心缓慢地涌出,然后在边缘沉降,遂形成椭圆形状。它们相当于地球上的风暴,不过规模要大得多持续时间也长得多。

    木星云的绚丽多彩,证明木星大气有着十分活跃的化学反应。在探测器拍摄的照片上,可以看到木星大气明暗交错的云带图形。从南极区到北极区依稀可辨17个云区或云带。它们的颜色、亮度均不相同,也许是氨晶体所组成;褐色云带的云层要深些,温度稍高,因而大气向下流动;蓝色部分则显然是顶端云层中的宽洞,通过这些空隙方可看到晴朗的天空。蓝云的温度最高,红云的温度最低。据判断,大红斑是一个很冷的结构。令人不解的是如果按平衡状态而言,所有的云彩都应该是白色的,只有当化学平衡被破坏后,才会出现不同的颜色那么是什么破坏了化学平衡呢?科学家们推测,可能是荷电粒子、高能光子、闪电,或是沿垂直方向穿过不同温度区域的快速物质运动。

    大红斑的橙红色一直使人困惑不解。有人认为是大红斑中上升气流形成的云中放电现象。为此,美国马里兰大学的一位名叫波南贝罗麦的博士做了一个有趣的实验。他在一只长颈瓶中放上木星大气中存在的一些气体,如甲烷、氨、氢等,对这些气体施加电火花作用,结果发现原先无色的气体变成云状物,一种淡红色的物质沉淀在瓶壁上这个实验为人们解开大红斑颜色之谜似乎提供了某种有益的启示。相当一部分天文学家认为,磷化物可以说明大红斑的颜色。

    自从卡西尼发现大红斑以来,到今天已有300多年了,它为什么能持续如此长的时间呢?有人认为木星的大气又密又厚是大红斑长寿的主要原因,但这只是一种猜测。

    大红斑和木星上其他卵形结构的长寿,主要包含两个问题:一个是这些斑状结构必须是稳定的,不然它们只能存在几天;另一个就是能源问题,一个稳定涡流如果没有能源维持,很快就会下沉。

    木星大红斑每小时时速可达400千米,而地球上的龙卷风最高时速连它的3/4都达不到,而且持续时间与木星大红斑大小都比地球龙卷风长和大。至于这是为什么至今仍是个迷。

    木星环

    随着行星际空间探测器的发射,不断揭示出太阳系天体中许多前所未知的事实,木星环的发现就是其中的一个早在1974年“先锋11号”探测器访问木星时,就曾在离木星约13万公里处观测到高能带电粒子的吸收特征。两年后有人提出这一现象可用木星存在尘埃环来说明。可惜当时无人作进一步的定量研究以推测这一假设环的物理性质1977年8月20日和9月5日美国先后发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”空间探测器经过一年半的长途跋涉“旅行者1号”穿过木星赤道面,这时它所携带的窄角照相机在离木星120万公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星环的照片同年7月后其到达的“旅行者2号”又获得了有关木星环的更多的信息。

    根据对空间飞船所拍得照片的研究,现已知道木星环系主要由亮环、暗环和晕三部分组成。环的厚度不超过30公里亮环离木星中心约13万公里,宽6000公里。暗环在亮环的内侧,宽可达5万公里,其内边缘几乎同木星大气层相接。亮环的不透明度很低,其环粒只能截收通过阳光的万分之一左右。靠近亮环的外缘有一宽约700公里的亮带它比环的其余部分约亮10%,暗环的亮度只及亮度环的几分之一。晕的延伸范围可达环面上下各1万公里它在暗环两旁延伸到最远点,外边界则比亮环略远。据推算,环粒的大小约为2微米,真可算是微粒。这种微米量级的微粒因辐射压力、微陨星撞击等原因寿命大大短于太阳系寿命。为了证实木星环是一种相对稳定结构这一说法人们提出了维持这种小尘埃粒子数量的动态稳定的几种可能的环粒补充源。

    过去有人猜测,在木星附近有一个尘埃层或环,但一直未能证实。1979年3月,“旅行者1号”考察木星时,拍摄到木星环的照片,不久,“旅行者2号”又获得了木星环的更多情况,终于证实木星也有光环。木星光环的形状像个薄圆盘,其厚度约为30公里,宽度约为9400公里,离木星12.8万公里。光环分为内环和外环,外环较亮,内环较暗几乎与木星大气层相接。光环的光谱型为G型,光环也环绕着木星公转,7小时转一圈。木星光环是由许多黑色碎石块构成的,石块直径在数十米到数百米之间。由于黑石块不反射太阳光,因而长期以来一直未被我们发现。

    木星环较土星为暗(反照率为0.05)它们由许多粒状的岩石质材料组成。

    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,主要由黑色碎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9400公里宽,但厚度不到30公里,光环绕木星旋转一周需要大约7小时。

    木星有一个同土星般的环,不过又小又微弱。(右图)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。

    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。

    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强。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。

    1979年3月,“旅行者一号”探测器穿越木星赤道平面时,在离地球6亿千米处发回大量的珍贵照片。出乎人们所料发现木星和土星一样也拥有光环。4个月后,旅行者2号探测器飞临木星证实了这个结论。

    木星光环和土星光环有很大不同。木星光环是弥散透明的,由亮环、暗环和晕三部分组成。亮环在暗环的外边晕为一层极薄的尘云,将亮环和暗环整个包围起来。木星环是由大量的尘埃和黑色的碎石组成,不反光,肉眼无法看到以周期为7小时左右的速度围绕木星旋转。暗淡单薄的木星环套在庞大的木星身躯上,发现它确实是极不容易的。

    3卫星家族

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    木星是人类迄今为止发现的天然卫星最多的行星,目前已发现68颗卫星。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)

    木卫一、木卫二、木卫三、木卫四于1610年由伽利略发现,称为伽利略卫星。1892年巴纳德用望远镜发现了木卫五其他卫星都是1904年以后用照相方法陆续发现的。“旅行者号”飞船于1979年发现了木卫十四,1980年又先后发现木卫十五和木卫十六。除四个伽利略卫星外,其余的卫星半径多是几公里到20公里的大石头。木卫三较大其半径为2631公里。

    木卫可分为三群:最靠近木星的一群——木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和四颗伽利略卫星等8颗轨道偏心率都小于0.01,顺行,属于规则卫星;其余均属不规则卫星。离木星稍远的一群卫星——木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七,偏心离为0.11-0.21,顺行。离木星最远的一群——木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九,偏心率0.17-0.38、逆行。

    木星的四个伽利略卫星和木卫五的轨道几乎在木星的赤道面上。

    木卫一

    木卫一(伊奥)(Io),是16颗卫星中最著名的一颗,离木星很近,平均距离约42万千米。它的体积并不是很大直径约3630千米,密度和大小有些类似月球,呈球状,整个表面光滑而干燥,有开阔的平原、起伏的山脉和长数千千米、宽百余千米的大峡谷,还有许多火山盆地。它的颜色特别的鲜红,比火星还红,可能是太阳系中最红的天体,上空由稀薄的二氧化硫大气及钠云所包围,并有很频繁的火山活动。旅行者1号探测器在木卫一的表面共发现了9座火山,火山的喷发高度为70-300千米,喷发速度平均每秒1000米,比地球火山爆发大。这些火山不断地喷出由二氧化硫组成的烟,降落在木卫一的表面,木卫一表面温度是-150度左右,而火山周围大约17度。这些烟是木星磁层中许多粒子的主要来源,也就是木星磁层中辐射带最强的部分。木卫一是迄今在太阳系中所观测到的火山活动最为频繁和激烈的天体,也是航天探测器在地外观测到的第一个有火山活动的天体,木卫一的火山活动剧烈是因为后方的木卫二与前方的木星对木卫一的引力产生的潮汐作用很强,前拉后扯使木卫一内部的物质不断的翻搅,就像一个要被扯破的汤圆一样。

    木卫二

    木卫二(Europa,欧罗巴),是一颗体积比月球略小,但密度和月球差不多,表面非常光滑,被大量的冰覆盖着,好像是一个冰与奶油巧克力混合而成的大球体。它的直径3138千米,所以从望远镜中看是一颗显得非常明亮的天体。木卫二的另一特征是冰面上布满了许多纵横交错、密如蛛网的明暗条纹,很可能是冰层的裂缝。在木卫二的表面覆盖一层50千米厚的冰层,冰层下有一层厚度97千米的海洋,也许这就是木卫二的表面如此光滑,反照率又这么高的原因。木卫二是太阳系储水量最大的天体。

    2016年9月,美国航空航天局(NASA)于一场电话会议称,宇航员使用NASA的哈勃望远镜在木星卫星欧罗巴上发现了水汽喷发的痕迹,此次发现证实了之前关于欧罗巴有水汽喷发的观测。

    此次观测如果得到确认,意味着未来将可以更轻易获得欧罗巴海洋成分的样本,而不用再费力气开凿其表面厚厚的冰层。

    “欧罗巴上的海洋环境被认为是太阳系里除地球外最有可能存在生命的地方。”杰夫·约德(Geoffrey Yoder)说。约德是NASA科学任务理事会的副管理员。“而这些羽状的水汽喷发如果确实存在,将给欧罗巴的科研取样提供新的途径。”

    欧罗巴表面的水汽喷发据估计有200千米那么高,被喷发出来的物质随后像降雨一样降落到其表面。据推测欧罗巴上的海水含量和地球海水总量相当,不过这些水被封存在厚度未知的冰层之下。喷发的水汽无疑将为科学家研究其下水分提供巨大便利。

    太空望远镜科学研究所(STScl)的观测团队在月球行经木星表面时对欧罗巴进行观测,发现了这些水汽喷发的痕迹。该观测队原本的目标是想弄清楚欧罗巴上有没有大气层存在,不料却发现了这个意外之喜。

    如果欧罗巴表面存在大气层的话,那么当欧罗巴从地球和木星之间经过时,欧罗巴上的大气层会留住一部分木星的光线,看起来会像是一个光环。观测团队此前已经用了15个月的时间对欧罗巴进行观测,结果发现了水汽喷发的痕迹。

    此次观测更加支持了之前欧罗巴上有水气喷发的猜测。早在2012年,圣安东尼奥的一个观测小组就曾观测到在欧罗巴南极区域疑似存在水汽喷发的迹象,喷发高度达到160千米。两次观测都是使用哈勃太空望远镜来完成,并且都发现了水汽喷涌的痕迹。如果得到确认,欧罗巴将会成为太阳系内第二颗存在水汽喷发的卫星。第一颗是2005年被发现水汽喷发的土卫二。

    NASA计划于2018年发射詹姆斯·韦伯太空望远镜,届时科学家将有机会使用红外线来确认欧罗巴上的水汽喷发活动。

    “哈勃望远镜独一无二的观测能力促使了这一次的发现。”NASA天体物理学部的主任保罗·赫兹(Paul Hertz)说。“这一发现为未来太空探索开启了一项新的大门。”

    木卫三

    木卫三(Ganymede),是木星最大的一颗卫星,直径5262千米,水星的直径为4878千米,它的体积比水星大但是质量远不能比。它是表面呈黄色,可分为盖满冰层的明亮区和冰上堆积着岩质灰尘的黑暗区,并有几处横向错开的断层、线状地形、互相平形的山脊与深沟。这些线状地形互相重叠,显示它们形成的年代不同。因此天文学家推断,木卫三可能曾经发生过类似地球的板块活动。

    木卫四

    木卫四(Callisto),直径4800千米,比水星小78千米,它的表面布满了密密麻麻的陨石坑,最明显的特征是一个像牛眼似的白色核心,外面被一层圆环包围着,类似同心圆盆地,直径达600~1500千米。木卫四除了坑洞以外再也找不到其他特殊的地形,因而推断它是太阳系中最古老的卫星表面,在如今还有内部活动。

    木卫五

    木卫五(Amalthea)是天文学家巴纳德于1892年在木卫一的轨道内发现的,形状呈卵形,平均宽度98公里“旅行者1号”发现它为浅灰色上有一个长约130公里、宽200~220公里的微红区域木星光环正位于木卫五的轨道里。

    4星体探测

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    地面观测

    一般小型的双筒望远镜可以看到木星以及身旁的四大卫星,因为他的光度十分明亮,所以即使是在大都市中也可以在夜空中找到他的位置。在小型天文望远镜中,可以看到木星较清晰的结构如大红斑以及与四大卫星,且卫星与木星的相对位置会随时间而改变,就像一个"小太阳系"一样,十分有趣。

    先驱者号

    美国宇航局于1972年3月发射了“先驱者”10号探测器,这是第一个探测木星的使者,它穿越危险的小行星带和木星周围的强辐射区,经过一年零九个月,行程10亿千米,于1973年10月飞临木星,探测到木星规模宏大的磁层研究了木星大气传回了三百多幅木星图形。

    1973年4月美国又发射了“先驱者”11号探测器,1974年12月5日到达木星它离木星表面距离最短是只有4.6万千米,比“先驱者”10号更近。送回了有关木星磁场、辐射带、中立、温度、大气结构等情况,并观测到了木星南极地带。

    旅行者号

    1977年8月20日和9月5日,美国先后发射了旅行者2号和1号探测器这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务发射一百天后,旅行者1号超过旅行者2号,并先期到达木星考察。1979年3月5日,旅行者1号在距木星27.5万公里处与木星会合,拍摄了木星及其卫星的几千张照片并传回地球。通过这些照片可以发现木星周围也有一个光环,还探测到木星的卫星上有火山爆发活动。旅行者2号于1979年7月9日到达木星附近,从木星及其卫星中间穿过,在距木星72万公里处拍摄了几千张照片。

    伽利略号

    “伽利略”号探测器于1989年升空,1995年12月抵达环木星轨道。它旅行了28亿英里,它的终结日期比原来预计的晚了六年。伽利略号绕木星飞行了34圈,获得了有关木星大气层的第一手探测资料,在1995年将一个探测器放到了木星上。它发现在木星的卫星欧罗巴(Europa)、Ganymede、Callisto的地下有咸水,还发现木星卫星Io上有剧烈的火山爆发。

    “伽利略”号探测器在2003年年9月21日坠毁于木星,以此结束其近14年的太空探索生涯。这将是美国宇航局自1999年以来首次控制探测器在地球之外的天体上坠毁。

    朱诺号
    木星高清照木星高清照

    美国宇航局2008年11月宣布,已将木星定为下一个探索天空的远大目标,NASA将在2011年8月发射一个新的木星探测器“朱诺”,展开对木星的深入探测,该探测器首先绕地球运行至2013年,利用地球引力将“朱诺”弹射到外太阳系;预计在2016年中期到达木星轨道。此后,“朱诺”每年大约绕木星运转32圈,探测木星内部的结构情况;测定木星大气成分;研究木星大气对流情况以及探讨木星磁场起源和磁层,通过它的探测,科学家希望了解木星这颗巨行星的形成、演化和本体内部结构以及木星卫星等。全部任务计划于2017年10月结束。

    2016年8月27日,朱诺号(Juno)飞进木星4200公里范围内,花了六小时从木星北极飞行到南极,启动探测器上的仪器拍摄到大量的高清照片,并把照片成功传送回地球。

    5历史记载

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    《史记·天官书》记载。

    察日、月之行以揆岁星顺逆。曰东方木,主春,日甲乙。义失者,罚出岁星。岁星赢缩,以其舍命国。所在国不可伐,可以罚人。其趋舍而前曰赢,退舍曰缩赢,其国有兵不复;缩,其国有忧,将亡,国倾败。其所在,五星皆从而聚于一舍,其下之国可以义致天下以摄提格岁:岁阴左行在寅,岁星右转居丑正月,与斗、牵牛晨出东方,名曰监德。色苍苍有光。其失次,有应见柳。岁早,水;晚,旱,岁星出,东行十二度,百日而止,反逆行;逆行八度,百日,复东行。岁行三十度十六分度之七,率日行十二分度之一,十二岁而周天。出常东方,以晨;入于西方,用昏。

    单阏岁:岁阴在卯,星居子。以二月与婺女、虚、危晨出,曰降入。大有光。其失次,有应见张。其岁大水。

    执徐岁:岁阴在辰,星居亥。以三月与营室、东壁晨出,曰青章。青青甚章。其失次;有应见轸。岁早,旱;晚,水。

    大荒骆岁:岁阴在巳,星居戌。以四月与奎、娄晨出,曰跰踵。熊熊赤色,有光。其失次,有应见亢。

    敦牂岁:岁阴在午,星居酉。以五月与胃、昴、毕晨出,曰开明。炎炎有光。偃兵;唯利公王,不利治兵。其失次,有应见房。岁早,旱;晚,水。

    叶洽岁:岁阴在未,星居申。以六月与觜觿、参晨出,曰长列。昭昭有光。利行兵。其失次,有应见箕。

    涒滩岁:岁阴在申,星居未。以七月与东井、舆鬼晨出,曰大音。昭昭白。其失次,有应见牵牛。

    作鄂岁:岁阴在酉,星居午。以八月与柳、七星、张晨出,曰长王。作作有芒。国其昌,熟谷。其失次,有应见危。有旱而昌,有女丧,民疾。

    阉茂岁:岁阴在戌,星居巳。以九月与翼、轸晨出,曰天睢。白色大明。其失次,有应见东壁。岁水,女丧。

    大渊献岁:岁阴在亥,星居辰。以十月与角、亢晨出,曰大章。苍苍然,星若跃而阴出旦,是谓“正平”。起师旅其率必武;其国有德,将有四海。其失次,有应见娄。

    困敦岁:岁阴在子,星居卯。以十一月与氐、房、心晨出,曰天泉。玄色甚明。江池其昌,不利起兵。其失次有应昴。

    赤奋若岁:岁阴在丑,星居寅,以十二月与尾、箕晨出,曰天皓。黫然黑色甚明。其失次,有应见参。

    当居不居,居之又左右摇,未当去去之,与他星会,其国凶。所居久,国有德厚。其角动,乍小乍大,若色数变人主有忧。

    其失次舍以下,进而东北,三月生天棓,长四丈,末兑,进而东南,三月生彗星,长二丈,类彗。退而西北三月生天欃,长四丈,末兑。退而西南,三月生天枪,长数丈,两头兑。谨视其所见之国,不可举事用兵。其出如浮如沈,其国有土功;如沈如浮,其野亡。星色赤黄而沈,所居野大穰。色青白而赤灰,所居野有忧。岁星入。

    秦始皇帝元年(前246年)正月,岁星日行廿分,十二日而行一度,终岁行卅度百五分,见三百六十五日而夕入西方,伏卅日,三百九十五日而复出东方。十二岁一周天,廿四岁一与大白合营室。

    参考资料

    [添加]
    [1].太阳系之木星简介
    [2].木星
    [3].NASA的重大消息是这个:木卫二发现水汽喷发痕迹

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    木星 图册
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    • 更新时间:2016-09-27
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