太陽系最大行星

【專家解說】：木星 木星古稱歲星，是離太陽第五顆行星，而且是最大的一顆，比所有其他的行星的合質(zhì)量大2倍（地球的318倍）。 公轉(zhuǎn)軌道: 距太陽 778,330,000 千米 (5.20 天文單位) 行星直徑: 142,984 千米 (赤道) 質(zhì)量: 1.900e27 千克 木星(a.k.a. Jove; 希臘人稱之為 宙斯)是上帝之王，奧林匹斯山的統(tǒng)治者和羅馬國的保護人，它是Cronus（土星）的兒子。 木星是天空中第四亮的物體（次于太陽，月球和金星；有時候火星更亮一些），早在史前木星就已被人類所知曉。根據(jù)伽利略1610年對木星四顆衛(wèi)星：木衛(wèi)一，木衛(wèi)二，木衛(wèi)三和木衛(wèi)四（現(xiàn)常被稱作伽利略衛(wèi)星）的觀察，它們是不以地球為中心運轉(zhuǎn)的第一個發(fā)現(xiàn)，也是贊同哥白尼的日心說的有關(guān)行星運動的主要依據(jù)。 木星在1973年被先鋒10號首次拜訪，后來又陸續(xù)被先鋒11號，旅行者1號，旅行者2號和Ulysses號考查。目前，伽利略號飛行器正在環(huán)繞木星運行，并將在以后的兩年中不斷發(fā)回它的有關(guān)數(shù)據(jù)。 氣態(tài)行星沒有實體表面，它們的氣態(tài)物質(zhì)密度只是由深度的變大而不斷加大（我們從它們表面相當于1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑）。我們所看到的通常是大氣中云層的頂端，壓強比1個大氣壓略高。 木星由90％的氫和10％的氦（原子數(shù)之比, 75/25％的質(zhì)量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。這與形成整個太陽系的原始的太陽系星云的組成十分相似。土星有一個類似的組成，但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。 我們得到的有關(guān)木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的資料（及其他氣態(tài)行星）來源很不直接，并有了很長時間的停滯。（來自伽利略號的木星大氣數(shù)據(jù)只探測到了云層下150千米處。） 木星可能有一個石質(zhì)的內(nèi)核，相當于10－15個地球的質(zhì)量。 內(nèi)核上則是大部分的行星物質(zhì)集結(jié)地，以液態(tài)金屬氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎(chǔ)可能只在40億巴壓強下才存在，木星內(nèi)部就是這種環(huán)境（土星也是）。液態(tài)金屬氫由離子化的質(zhì)子與電子組成（類似于太陽的內(nèi)部，不過溫度低多了）。在木星內(nèi)部的溫度壓強下，氫氣是液態(tài)的，而非氣態(tài)，這使它成為了木星磁場的電子指揮者與根源。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰。 最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成，它們在內(nèi)部是液體，而在較外部則氣體化了，我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡單氣體分子在此處也有一點兒。 云層的三個明顯分層中被認為存在著氨冰，銨水硫化物和冰水混合物。然而，來自伽利略號的證明的初步結(jié)果表明云層中這些物質(zhì)極其稀少（一個儀器看來已檢測了最外層，另一個同時可能已檢測了第二外層）。但這次證明的地表位置十分不同尋常－－基于地球的望遠鏡觀察及更多的來自伽利略號軌道飛船的最近觀察提示這次證明所選的區(qū)域很可能是那時候木星表面最溫暖又是云層最少的地區(qū)。 來自伽利略號的大氣層數(shù)據(jù)同樣證明那里的水比預計的少得多，原先預計木星大氣所包含的氧是目前太陽的兩倍（算上充足的氫來生成水），但目前實際集中的比太陽要少。另外一個驚人的消息是大氣外層的高溫和它的密度。 木星和其他氣態(tài)行星表面有高速颶風，并被限制在狹小的緯度范圍內(nèi)，在連近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與溫度變化造成了多彩的地表帶，支配著行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(qū)（zones），暗的叫作帶（belts）。這些木星上的帶子很早就被人們知道了，但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發(fā)現(xiàn)。伽利略號飛船發(fā)回的數(shù)據(jù)表明表面風速比預料的快得多（大于400英里每小時），并延伸到根所能觀察到的一樣深的地方，大約向內(nèi)延伸有數(shù)千千米。木星的大氣層也被發(fā)現(xiàn)相當紊亂，這表明由于它內(nèi)部的熱量使得颶風在大部分急速運動，不像地球只從太陽處獲取熱量。 木星表面云層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩繽紛的視覺效果，但是其詳情仍無法知曉。 色彩的變化與云層的高度有關(guān)：最低處為藍色，跟著是棕色與白色，最高處為紅色。我們通過高處云層的洞才能看到低處的云層。 木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉（這個發(fā)現(xiàn)常歸功于卡西尼，或是17世紀的Robert Hooke）。大紅斑是個長25,000千米,跨度12,000千米的橢圓，總以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數(shù)十年了。紅外線的觀察加上對它自轉(zhuǎn)趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區(qū)，那里的云層頂端比周圍地區(qū)特別高，也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什么這類結(jié)構(gòu)能持續(xù)那么長的一段時間。 木星向外輻射能量，比起從太陽處收到的來說要多。木星內(nèi)部很熱：內(nèi)核處可能高達20,000開。該熱量的產(chǎn)量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的（行星的慢速重力壓縮）。（木星并不是像太陽那樣由核反應產(chǎn)生能量，它太小因而內(nèi)部溫度不夠引起核反應的條件。）這些內(nèi)部產(chǎn)生的熱量可能很大地引發(fā)了木星液體層的對流，并引起了我們所見到的云頂?shù)膹碗s移動過程。土星與海王星在這方面與木星類似，奇怪的是，天王星則不。 木星與氣態(tài)行星所能達到的最大直徑一致。如果組成又有所增加，它將因重力而被壓縮，使得全球半徑只稍微增加一點兒。一顆恒星變大只能是因為內(nèi)部的熱源（核能）關(guān)系，但木星要變成恒星的話，質(zhì)量起碼要再變大80倍。 木星有一個巨型磁場，比地球的大得多，磁層向外延伸超過6.5e7千米（超過了土星的軌道！）。（小記：木星的磁層并非球狀，它只是朝太陽的方向延伸。）這樣一來木星的衛(wèi)星便始終處在木星的磁層中，由此產(chǎn)生的一些情況在木衛(wèi)一上有了部分解釋。不幸的是，對于未來太空行走者及全身心投入旅行者號和伽利略號設(shè)計的專家來說，木星的磁場在附近的環(huán)境捕獲的高能量粒子將是一個大障礙。這類輻射類似于，不過大大強烈于，地球的電離層帶的情況。它將馬上對未受保護的人類產(chǎn)生致命的影響。 伽利略號號飛行器對木星大氣的探測發(fā)現(xiàn)在木星光環(huán)和最外層大氣層之間另存在了一個強輻射帶，大致相當于電離層輻射帶的十倍強。驚人的是，新發(fā)現(xiàn)的帶中含有來自不知何方的高能量氦離子。 木星有一個同土星般的光環(huán)，不過又小又微弱。（右圖）它們的發(fā)現(xiàn)純屬意料之外，只是由于兩個旅行者1號的科學家一再堅持航行10億千米后，應該去看一下是否有光環(huán)存在。其他人都認為發(fā)現(xiàn)光環(huán)的可能性為零，但事實上它們是存在的。這兩個科學家想出的真是一條妙計啊。它們后來被地面上的望遠鏡拍了照。 木星的光環(huán)較土星為暗（反照率為0.05）。它們由許多粒狀的巖石質(zhì)材料組成。 木星光環(huán)中的粒子可能并不是穩(wěn)定地存在（由大氣層和磁場的作用）。這樣一來，如果光環(huán)要保持形狀，它們需被不停地補充。兩顆處在光環(huán)中公轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星：木衛(wèi)十六和木衛(wèi)十七，顯而易見是光環(huán)資源的最佳候選人。 1994年7月，蘇梅克－利維9號彗星碰撞木星，具有驚人的現(xiàn)象。甚至用業(yè)余望遠鏡都能清楚地觀察到表面的現(xiàn)象。碰撞殘留的碎片在近一年后還可由哈博望遠鏡觀察到。 在夜空中，木星是空中最亮的一顆星星（僅次于金星，但金星在夜空中往往不可見）。四個伽利略的衛(wèi)星用雙筒望遠鏡可很容易的觀察到；木星表面的帶子和大紅斑可由小型天文望遠鏡觀測。邁克·哈衛(wèi)的行星尋找圖表顯示了火星以及其它行星在天空中的位置。越來越多的細節(jié)，越來越好的圖表將被如燦爛星河這樣的天文程序來發(fā)現(xiàn)和完成。 九星之王——木星 木星是九大行星中最大的一顆，可稱得上是“九星之王”了。按距離太陽由近及遠的次序排第五顆。在天文學上，把木星這類巨大的行星稱為“巨行星”。木星還是天空中最亮的星星之一，其亮度僅次于金星，比最亮的恒星天狼星還亮。 在我國古代，木星曾被人們用來定歲紀年，由此而被稱做“歲星”。西方天文學家稱木星為“朱庇特”，朱庇特是羅馬神話中的眾神之王，相當于希臘神話中無所不能的宙斯。 木星是一個扁球體，它的赤道直徑約為142800公里，是地球的11.2倍；體積則是地球的1316倍；而它的質(zhì)量是太陽系所有行星、衛(wèi)星、小行星和流星體質(zhì)量總和的一倍半，也就是地球質(zhì)量的318倍。 如果把地球和木星放在一起，就如同芝麻與西瓜之比一樣懸殊。但木星的密度很低，平均密度僅為1.33克／立方厘米。 木星大氣的成分和太陽差不多，中心溫度達30000攝氏度，上層大氣的溫度卻在零下140攝氏度左右。木星上還有很強的磁場，表面的磁場強度大約是地球磁場的10倍。木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也與眾不同，它沒有固體外殼，在濃密的大氣之下是液態(tài)氫組成的海洋。木星的內(nèi)部是由鐵和硅組成的固體核，稱為木星核，溫度高達30000攝氏度。 木星自轉(zhuǎn)速度非?？欤?赤道部分的自轉(zhuǎn)周期為9小時50分30秒，是太陽系中自轉(zhuǎn)最快的行星。它的自轉(zhuǎn)軸幾乎與軌道面相垂直。由于自轉(zhuǎn)很快，星體的扁率相當大，借助望遠鏡，就能看出木星呈扁圓狀。木星在一個橢圓軌道上以每秒13公里的速度圍繞著太陽公轉(zhuǎn)， 軌道的半長徑約為5.2天文單位。它繞太陽公轉(zhuǎn)一周約需11.86年， 所以木星的一年大約相當于地球的12年。 木星是太陽系中衛(wèi)星數(shù)目較多的一顆行星。迄今為止我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)木星有16顆衛(wèi)星，它們與木星組成了一個家族：木星系。 《史記·天官書》： 察日、月之行以揆歲星順逆。曰東方木，主春，日甲乙。義失者，罰出歲星。歲星贏縮，以其舍命國。所在國不可伐，可以罰人。其趨舍而前曰贏，退舍曰縮。贏，其國有兵不復；縮，其國有憂，將亡，國傾敗。其所在，五星皆從而聚於一舍，其下之國可以義致天下。 以攝提格歲：歲陰左行在寅，歲星右轉(zhuǎn)居丑。正月，與斗、牽牛晨出東方，名曰監(jiān)德。色蒼蒼有光。其失次，有應見柳。歲早，水；晚，旱。 歲星出，東行十二度，百日而止，反逆行；逆行八度，百日，復東行。歲行三十度十六分度之七，率日行十二分度之一，十二歲而周天。出常東方，以晨；入於西方，用昏。 單閼歲：歲陰在卯，星居子。以二月與婺女、虛、危晨出，曰降入。大有光。其失次，有應見張。其歲大水。 執(zhí)徐歲：歲陰在辰，星居亥。以三月與營室、東壁晨出，曰青章。青青甚章。其失次；有應見軫。歲早，旱；晚，水。 大荒駱歲：歲陰在巳，星居戌。以四月與奎、婁晨出，曰跰踵。熊熊赤色，有光。其失次，有應見亢。 敦牂歲：歲陰在午，星居酉。以五月與胃、昴、畢晨出，曰開明。炎炎有光。偃兵；唯利公王，不利治兵。其失次，有應見房。歲早，旱；晚，水。 葉洽歲：歲陰在未，星居申。以六月與觜觿、參晨出，曰長列。昭昭有光。利行兵。其失次，有應見箕。 涒灘歲：歲陰在申，星居未。以七月與東井、輿鬼晨出，曰大音。昭昭白。其失次，有應見牽牛。 作鄂歲：歲陰在酉，星居午。以八月與柳、七星、張晨出，曰長王。作作有芒。國其昌，熟谷。其失次，有應見危。有旱而昌，有女喪，民疾。 閹茂歲：歲陰在戌，星居巳。以九月與翼、軫晨出，曰天睢。白色大明。其失次，有應見東壁。歲水，女喪。 大淵獻歲：歲陰在亥，星居辰。以十月與角、亢晨出，曰大章。蒼蒼然，星若躍而陰出旦，是謂“正平”。起師旅，其率必武；其國有德，將有四海。其失次，有應見婁。 困敦歲：歲陰在子，星居卯。以十一月與氐、房、心晨出，曰天泉。玄色甚明。江池其昌，不利起兵。其失次，有應昴。 赤奮若歲：歲陰在丑，星居寅，以十二月與尾、箕晨出，曰天皓。黫然黑色甚明。其失次，有應見參。 當居不居，居之又左右搖，未當去去之，與他星會，其國兇。所居久，國有德厚。其角動，乍小乍大，若色數(shù)變，人主有憂。 其失次舍以下，進而東北，三月生天棓，長四丈，末兌，進而東南，三月生彗星，長二丈，類彗。退而西北，三月生天欃，長四丈，末兌。退而西南，三月生天槍，長數(shù)丈，兩頭兌。謹視其所見之國，不可舉事用兵。其出如浮如沈，其國有土功；如沈如浮，其野亡。色赤而有角，其所居國昌。迎角而戰(zhàn)者，不勝。星色赤黃而沈，所居野大穰。色青白而赤灰，所居野有憂。歲星入月，其野有逐相；與太白斗，其野有破軍。 歲星一曰攝提，曰重華，曰應星，曰紀星。營室為清廟，歲星廟也。