木星(Jupiter)简介

木星是一个极端的世界。它是我们太阳系中最大的行星——如果它是一个中空的外壳，里面可以装下1000个地球。它也是最古老的行星，由46亿年前太阳形成时留下的尘埃和气体形成。但它的一天是太阳系中最短的，绕其轴旋转一周大约需要9.9小时。

图1.木星地貌图片

介绍

木星标志性的条纹和漩涡实际上是寒冷、多风的氨和水云，漂浮在氢和氦的大气中。深橙色的条纹被称为belts，而较浅的条纹被称为zones，它们在相反的方向上向东和向西流动。木星标志性的大红斑(图1中的The Great Red spot)是一场比地球还大的巨大风暴，已经肆虐了数百年。

行星之王是以罗马神话中众神之王Jupiter的名字命名的。它的大多数卫星也以神话人物命名，与Jupiter或他的希腊对手宙斯(Zeus)有关的人物。

生命的潜力

木星的环境可能不适合生命生存。这个星球的温度、压力和物质特征很可能太极端，太不稳定，生物无法适应。虽然木星是一个不太可能有生命存在的地方，但它的一些卫星却并非如此。木卫二是太阳系中最有可能发现生命的地方之一。有证据表明，在它冰冷的地壳下有一个巨大的海洋，那里可能有生命存在。

大小和距离

木星的半径为43,440.7英里（69,911公里），比地球宽11倍。如果地球有葡萄那么大，木星就有篮球那么大。

木星与太阳的平均距离为4.84亿英里（7.78亿公里），距离为5.2个天文单位。一个天文单位（缩写为AU）是从太阳到地球的距离。从这个距离来看，阳光从太阳到达木星需要43分钟。

图2.木星的轨道图片

轨道和旋转

木星是太阳系中白天最短的行星。木星上的一天仅有9.9小时（木星自转一周的时间），木星绕太阳公转一周（木星时间的一年）大约需要12个地球年（4333个地球日）。它的赤道相对于绕太阳运行的轨道只倾斜了3度。这意味着木星几乎是垂直旋转的，不像其他行星那样有极端的季节。

卫星

木星有四个大卫星和许多小卫星，形成了一种微型太阳系。

木星有95颗被国际天文学联合会正式承认的卫星。四颗最大的卫星——木卫一(Io)、木卫二(Europa)、木卫三(Ganymede)和木卫四(Callisto)——是由天文学家伽利略用早期版本的望远镜首次在1610年观测到的。这四颗卫星今天被称为伽利略卫星，它们是太阳系中最迷人的目的地之一。

木卫一是太阳系中火山活动最活跃的天体。木卫三是太阳系中最大的卫星（甚至比水星还大）。木卫四上为数不多的小陨石坑表明，目前木卫四表面的活动程度很小。美国宇航局计划于2024年发射的木卫二快船（Europa Clipper）任务的目标是木卫二（Europa）冰冻的地壳下，可能存在一个具有生命成分的液态水海洋。

光环

1979年，美国宇航局的旅行者1号发现木星存在光环。这些光环是由小而暗的粒子组成的，除非有太阳的背光照射，否则很难看到它们。伽利略号宇宙飞船的数据表明，木星的环系统可能是由星际流星体撞击木星最内侧的小卫星时产生的尘埃形成的。

形成

大约46亿年前，木星和太阳系的其他部分一起形成。重力把旋转的气体和尘埃拉到一起，形成了这个巨大的气体。木星吸收了太阳形成后剩下的大部分质量，最终形成了太阳系中其他天体物质总和的两倍多。事实上，木星与恒星有着相同的成分，但它的质量不足以点燃。大约40亿年前，木星在太阳系外形成了现在的位置，是距太阳第五远的行星。

结构

木星的组成与太阳相似——主要由氢和氦组成。在大气层深处，压力和温度升高，将氢气压缩成液体。这使得木星拥有太阳系中最大的海洋——一个由氢而不是水组成的海洋。科学家们认为，在距离地球中心大约一半的深处，压力变得如此之大，以至于电子从氢原子中被挤压出来，使液体像金属一样导电。木星的快速旋转被认为驱动了该区域的电流，液态金属氢的旋转就像一台发电机，产生了行星强大的磁场。

在更深处，木星的核心一直是个谜。科学家们推测，木星基本上是氢和氦气体的均匀混合物，围绕着一个由较重元素组成的小而坚固的核心——冰、岩石和金属，这些元素是由40亿年前太阳系雏形周围的碎片和小天体形成的。

美国宇航局的朱诺号(Juno)宇宙飞船测量了木星的重力和磁场，数据表明，木星的核心比预期的要大得多，而且不是固体的。相反，它是部分溶解的，与周围的金属氢没有明显的分离，这使得研究人员将核心描述为稀释或“模糊”。

表面

作为一颗气态巨行星，木星没有真正的表面。这颗行星主要是旋转的气体和液体。虽然航天器无法在木星上着陆，但它也不可能毫发无损地飞越木星。行星内部深处的极端压力和温度会粉碎、熔化和蒸发试图飞入这颗行星的航天器。

大气

木星的外观是一幅彩色条纹和斑点的挂毯——环绕木星的云带，以及从极点到极点点缀着的气旋风暴。这颗气态行星的“天空”中可能有三个不同的云层，它们加在一起，跨度约44英里（71公里）。顶部的云可能是由氨冰构成的，而中间层可能是由硫化氢铵晶体构成的。最内层可能是由水、冰和蒸汽构成的。

你在木星上看到的厚条纹上的鲜艳颜色可能是由行星温暖的内部升起的含硫和含磷气体形成的羽流。木星的快速旋转——每10小时旋转一次——产生了强烈的喷流，将它的云层分成了长时间的暗带和亮带。

由于没有固体表面来减缓它们的速度，木星的黑子可以持续很多年。暴风雨的木星被十几种盛行风扫过，有些风在赤道达到每小时335英里（每小时539公里）。300多年前，人们就在这颗巨大的行星上观测到了大红斑，它是一个漩涡状的椭圆形云层，宽度是地球的两倍。最近，三个较小的椭圆合并形成了小红斑，大约是大红斑的一半大小。

美国宇航局于2021年10月发布的朱诺号探测器的发现提供了这些云层下面发生的事情的更全面的图景。来自“朱诺”号的数据显示，木星的气旋顶部温度较高，大气密度较低，而底部温度较低，密度较高。反气旋的旋转方向相反，顶部较冷，底部较热。

研究结果还表明，这些风暴比预期的要高得多，一些风暴延伸到云顶以下60英里（100公里），而其他风暴，包括大红斑，延伸超过200英里（350公里）。这一令人惊讶的发现表明，涡旋覆盖的区域超出了水凝结和云形成的区域，低于阳光使大气变暖的深度。

大红斑的高度和大小意味着，研究木星重力场的仪器有可能探测到风暴内大气质量的浓度。朱诺号在木星最著名的地方进行了两次近距离飞行，为搜索风暴的重力特征提供了机会，并补充了关于其深度的其他结果。

根据他们的重力数据，朱诺团队能够将大红斑的范围限制在云顶以下约300英里（500公里）的深度。

除了气旋和反气旋外，木星还以其独特的带和带而闻名——环绕行星的白色和红色的云带。相反方向的强烈的东西风将这些条带分开。朱诺号之前发现，这些风或急流的深度约为2000英里（约3200公里）。研究人员仍在试图解开急流是如何形成的谜团。朱诺号在多次穿越中收集的数据揭示了一个可能的线索：大气中的氨气与观测到的喷流呈显著的直线向上和向下移动。

朱诺号的数据还显示，在木星水云下40英里（65公里）处，这些带和地带经历了一次转变。在较浅的深度，木星的微波辐射带比邻近区域更亮。但在更深的层次，在水云以下，情况正好相反——这揭示了它与我们的海洋的相似之处。

极地气旋朱诺号之前在木星的两极发现了巨大气旋风暴的多边形排列——8个在北方呈八角形排列，5个在南方呈五角形排列。随着时间的推移，任务科学家确定这些大气现象具有极强的弹性，保持在同一位置。

朱诺号的数据还表明，就像地球上的飓风一样，这些气旋想要向极地移动，但位于两极中心的气旋将它们向后推。这种平衡解释了气旋的位置和每个极点的不同数量。

磁层

木星的磁层是受木星强大磁场影响的空间区域。它向太阳膨胀60万到200万英里（100万到300万公里）（木星本身直径的7到21倍），逐渐变细成一个蝌蚪形的尾巴，延伸到木星后面6亿多英里（10亿公里），一直到土星的轨道。木星巨大的磁场是地球磁场的16到54倍。它随行星旋转，把带电荷的粒子扫走。在行星附近，磁场捕获了成群的带电粒子，并将它们加速到非常高的能量，产生强烈的辐射，轰击最内层的卫星，并可能损坏航天器。木星的磁场也导致了太阳系最壮观的极光出现在木星的两极。