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第34章 木星

质量1.9×1027kg赤道半径71492km平均密度1.33gm/cm3平均日距778330000km自转周期0.41354天公转周期4332.71天赤道地表重力22.88m/sec2赤道逃逸速度59.56km/sec平均云层温度-121℃大气压力0.7千帕大气组成氢81%氦18%其他1%

木星是太阳系中最大的行星,它的体积超过地球的1000倍,质量超过太阳系中其他8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966千米厚的云层。通过望远镜观测,这些云层就像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1万千米处,液态氢在100万帕的高压和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。

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3个地球那么大,其外围的云系每4~6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6500千米宽,但厚度不到10千米。

将近4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3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。4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。

在接下来的几个世纪中,人们又接连发现了12颗卫星,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12颗相对较小,看起来更像是被俘获的,而不像是在木星轨道上自然形成的。伽利略发现的4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。

岩石质的木卫一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9个火山在同时喷发。喷发物上升的高度达到300千米,喷出物质的速度达到每秒1千米。剧烈的火山活动使木卫一表面覆盖着一层厚厚的硫黄,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-143℃,在火山喷发时的温度可达17℃,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。

木卫二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。

知识链接:木星的光环

木星环较土星为暗。它们由许多粒状的岩石质材料组成。

木星有一个同土星般的环,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。

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。

“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10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。

1994年7月,苏梅克——利维9号彗星碰撞木星,具有惊人的现象,甚至用业余望远镜都能清楚地观察到表面的现象。碰撞残留的碎片在近一年后还可由哈勃望远镜观察到。