木星

[s:04] 木星

　　木星是离太阳第五颗行星，而且是最大的一颗，比所有其他的行星的合质量大2倍（地球的318倍）。

　　公转轨道: 距太阳 778,330,000 千米 (5.20 天文单位)

　　行星直径: 142,984 千米 (赤道)

　　质量: 1.900e27 千克

　　木星(a.k.a. Jove; 希腊人称之为 宙斯)是上帝之王，奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人，它是Cronus（土星）的儿子。

　　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，也是赞同哥白尼的曰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。

　　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。目前，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。

　　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。

　　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。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。

　　我们得到的有关木星内部结构的资料（及其他气态行星）来源很不直接，并有了很长时间的停滞。（来自伽利略号的木星大气数据只探测到了云层下150千米处。）

　　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”。

　　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（左图）－－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最近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。

　　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，原先预计木星大气所包含的氧是目前太阳的两倍（算上充足的氢来生成水），但目前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。

　　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。目前还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。

　　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。

　　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。

　　伽利略号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。

　　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。

　　在1994年7月，苏梅克－列维 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博望远镜观察到。

　　在夜空中，木星是空中最亮的一颗星星（仅次于金星，但金星在夜空中往往不可见）。四个伽利略的卫星用双筒望远镜可很容易的观察到；木星表面的带子和大红斑可由小型天文望远镜观测。迈克·哈卫的行星寻找图表显示了火星以及其它行星在天空中的位置。越来越多的细节，越来越好的图表将被如灿烂星河这样的天文程序来发现和完成。

　　木星的卫星

　　木星有16颗已知卫星，4颗大伽利略发现的卫星，12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 发现曰期

　　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 1070000 2631 1.48e23 伽利略 1610

　　木卫四 1883000 2400 1.08e23 伽利略 1610

　　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。

　　木星的光环

　　光环 距离

　　（千米） 宽度

　　（千米） 质量

　　（千克）

　　Halo 100000 22800 ?

　　Main 122800 6400 1e13

　　Gossamer 129200 850000 ?

　　（距离是指从木星中心到光环内侧边缘）

木4. Callisto (英语发音"ka LIS toh")是距木星第八近已知卫星，直径上看为第二大。在伽利略发现的卫星中距木星最远。

　　公转轨道: 距木星1,883,000 千米

　　卫星直径: 4800 千米

　　质量: 1.08e23 千克

　　Callisto是一位被宙斯所爱，而又为赫拉所嫉恨的仙女。赫拉将她变为了一头熊，宙斯便把她放到了天上，成为北斗七星。

　　它由伽利略和Marius于1610年发现。

　　木卫四比水星稍许小一些，但只是其质量的三分之一。

　　不像木卫三，木卫四的内部结构近乎没有；它一律由或多或少的40％的冰与60％的岩石或铁组成。这与土卫六和海卫一可能相似。

　　木卫四的表面都是环形山，表面十分古老，就像月球和火星上的高原。木卫四有太阳系中所观察到的星体中最古老的表面环形山最多的地表；在漫长的40亿年中，除偶然的撞击之外只有很小的变动。

　　较大的一些环形山周围围绕着一串同心环 ，就像裂痕一般，不过经过岁月的苍桑，冰的缓慢运动，已使它平滑了不少。其中最大的一个被称作Valhalla，直径4000千米，并是多环盆地，猛烈撞击后产生的典型例子。另一些例子为木卫四的“仙宫”（Asgard），月球表面阴暗部的Orientale和水星上的Caloris盆地。

　　与木卫三相似，木卫四的古老的环形山已经崩溃。它们缺少月球和水星上所有的高大的环状的连山，放射状射线和中央洼地。来自伽利略号的清晰图片显示，至少在某些地区，小型环形山已消失。这说明一些运动正在进行中，不管其他的是否在衰落过程中。

　　另一个奇特的地形现象是Gipul Catena，一系列撞击出的环形山在一条直线上排列。这可能由于一个物体在接近木星时受引力而断裂（与苏梅克列维9号彗星极相似），然后撞向了木卫四引起。

　　伽利略号没有发现它的磁场的证据。

　　与木卫三不同的是，它有复杂的地形，但木卫四上的地壳运动证据颇少。它的大多数性质与木卫三相同，所以它应有一个与木卫三类似的地理历史。这两颗卫星的不同地理历史是行星科学的重要难题。（这可能与木卫三的轨道与引潮力变化有关）“简单”地看，木卫四是其他复杂星球比较时的理想参考，它也可能可以告诉我们其他伽利略发现的卫星的早期历史的情况。

　　未知点

　　为什么木卫四与木卫三如此不同？

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　　5)木5. Amalthea (英语发音"am al THEE uh")是已知卫星中离木星第三近的一颗：

　　公转轨道: 距木星 181,300 千米

　　卫星直径: 189 千米（270×166×150）

　　质量: 7.17e18 千克

　　Amalthea是一位用山羊奶照顾朱比特成人的仙女。

　　它于1892年9月9曰由Barnard于Lick天文台用36英尺（91厘米）折射望远镜发现。木卫五是最后一颗直接用视觉观察发现的卫星（相对于摄相而言）。

　　木卫五与木卫六是木星第五与第六大卫星，它们的大小是第四大卫星木卫二的15分之一。

　　像大多数的木星卫星，木卫五同步自转，它的长轴直指木星。

　　木卫五是太阳系中最红的物体。红色可能是由木卫一发出的含硫物质造成的。

　　它的大小及不规则外形意味着它是一个相当坚硬的物体。它的组成更像是一颗小行星而不是伽利略类的卫星。

　　与木卫一类似，木卫五辐射出的热量比从太阳处收到的多（可能是因为木星磁场感应出的电流的关系）。

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　　6)木6. Himalia (英语发音"hih MAL yuh")是距木星第十近卫星：

　　公转轨道: 距木星11,480,000 千米

　　卫星直径: 186 千米

　　质量: 9.56e18 千克

　　Himalia是一位为宙斯（木星）生了三个儿子的仙女。

　　它由Perrine于1904年发现。

　　不像内层卫星，木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七的轨道与木星的赤道面有值得注意的约28度的倾斜。

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　　7)木7. Elara (英语发音"EE lar uh")是距木星第十二近卫星：

　　公转轨道: 距木星11,737,000 千米

　　卫星直径: 76 千米

　　质量: 7.77e17 千克

　　Elara与宙斯生下了巨人Tityus。

　　它由Perrine于1905年发现。

　　木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七可能是一颗小行星的残留物质，由于木星的吸引而被俘获。

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　　木8. Pasiphae (英语发音"pah SIF ah ee")是距木星第十五颗卫星：

　　公转轨道: 距木星23,500,000 千米

　　卫星直径: 50 千米

　　质量: 1.91e17 千克

　　Pasiphae是米诺斯的母亲，与一头白公牛生下了人身牛头怪物弥诺陶洛斯。

　　它由P. Melotte于1908年发现。

　　木卫十二、木卫十一、木卫八、木卫九与木星的赤道面有大约150度的倾斜。

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　　9)木9. Sinope (英语发音"sah NOH pee")是木星最外层卫星：

　　公转轨道: 距木星23,700,000 千米

　　卫星直径: 36 千米

　　质量: 7.77e16 千克

　　Sinope是一位传说中未被宙斯成功追求到的女人。

　　它由Nicholson于1914年发现。

　　木卫十二、木卫十一、木卫八、木卫九有可能是一颗小行星的残余物质，由木星的引力俘获

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　　10)木10.

　　Lysithea

　　木卫十

　　Lysithea (英语发音"ly SITH ee uh")是距木星第十一近卫星：

　　公转轨道: 距木星11,720,000 千米

　　卫星直径: 36 千米

　　质量: 7.77e16 千克

　　Lysithea是大洋神俄亥阿诺斯神的女儿，也是宙斯神的情人之一。

　　它由Nicholson于1938年发现。

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　　11)木11. Carme (英语发音"KAR mee")是距木星第十四颗卫星：

　　公转轨道: 距木星22,600,000 千米

　　卫星直径: 40 千米

　　质量: 9.56e16 千克

　　Carme与宙斯生下了Cretan女神Britomartis。

　　它由Nicholson于1938年发现。

　　木卫十二、木卫十一、木卫八、木卫九的轨道不同寻常，是逆向的。

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　　12)木卫12. Ananke (英语发音"a NANG kee")是距木星第十三近的卫星：

　　公转轨道: 距木星21,200,000 千米

　　卫星直径: 30 千米

　　质量: 3.82e16 千克

　　Ananke和宙斯生下了Adrastea。

　　它由Nicholson于1951年发现。

　　木卫十二、木卫十一、木卫八、木卫九有不寻常但类似的轨道。

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　　13)木卫13. Leda (英语发音"LEE duh")是距木星第九近已知卫星，并且是最小的一颗：

　　公转轨道: 距木星11,094,000 千米

　　卫星直径: 16 千米

　　质量: 5.68e15 千克

　　Leda是斯巴达女王，也是Helen和Pollux的母亲，被宙斯封为天鹅座。

　　它由Kowal由1974年发现。

　　木卫十三，木卫十二和木卫九属于太阳系中最小的卫星。

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　　木卫十四

　　Thebe ("THEE bee")是离木星第四近的颗卫星：

　　公转轨道: 距木星 222,000 千米

　　卫星直径: 100 千米（100×90）

　　质量: 7.77e17 千克

　　Thebe是位仙女，河神Asopus的女儿。

　　它由Synnott于1979年发现 (旅行者1号)。

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　　木卫十五

　　Adrastea (音语发音"a DRAS tee uh")是已知卫星中离木星第二近的一颗：

　　公转轨道: 距木星 129,000 千米

　　卫星直径: 20 千米（23×20×15）

　　质量: 1.91e16 千克

　　Adrastea是奖赏和惩罚的分配者，是朱比特（木星）与Ananke（木卫十二）的女儿。

　　它是研究生David Jewitt（在丹尼尔森手下工作）于1979年发现(旅行者1号)。

　　木卫十六与木卫十五的公转轨道处在同步公转轨道半径之内，并在Roche极限之内。它们太小以致于能避免引潮力把它们拉碎，但它们的轨道将逐渐变小，最终坠入木星。

　　木卫十五是太阳系中最小的卫星之一。

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　　木卫十六

　　Metis ( 英语发音"MEE tis" )是已知木星卫星中离木星最近的一颗：

　　公转轨道: 距木星 128,000 千米

　　卫星直径: 40 千米

　　质量: 9.56e16 千克

　　Metis是位女巨人，也是宙斯（木星）的第一任妻子。

　　它是Synnott于1979年发现的 (由旅行者1号拍摄).

　　木卫十六与木卫十五存在于木星主光环之内。它们可能是光环物质的主要来源。

　　在行星光环内的小卫星有时被称为"mooms"。