木星

木星 原圖鏈接來自 圖說健康網 的圖片

木星（Jupiter）是太陽系八大行星中體積最大、自轉最快的行星，從內向外的第五顆行星。它是顆巨行星，主要成分是氫，質量是太陽的千分之一。由於快速自轉，其外觀呈現扁球體，外面的大氣層依緯度成不同的區與帶，在彼此的交界處有湍流和風暴作用。中國稱木星為歲星，取其繞行天球一周為12年，與地支相同之故。

木星的直徑是14.3萬公里，約是地球直徑的11.25倍。假如地球是一個一元錢硬幣這麼大，那麼，木星將要比籃球還要大上一圈！通過直徑的比例我們可以計算出來，木星的體積大約是地球的1316倍。由於木星是氣體巨星，密度自然比地球的岩石要小，所以木星的質量有地球的318倍。

木星大紅斑自從三百多年前發現以來，就一直存在。我們現在知道，這是木星上的一個超級氣旋。而一個氣旋能存在至少三百年（我們完全不知道發現它之前它存在了多久），簡直就是一個奇蹟。

目錄

結構組成

木星是一個巨大的液態氫星體。隨着深度的增加，在距離表面千米處，液態氫在高壓和高溫環境下形成。據推測，木星的中心是一個含硅酸鹽和鐵等物質組成的核區，物質組成與密度呈連續過渡。

木星的高層大氣是由體積或氣體分子百分率約88-92%的氫和約8-12%的氦所組成。由於氦原子的質量是氫原子的四倍，探討木星的質量組成時比例會有所改變：大氣層中氫和氦分別占了總質量的75%及24%，余的1%為其他元素，包括微量的甲烷、水蒸氣、氨以及硅的化合物。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氫、氖、氧、磷化氫、硫等物質。大氣最外層有冷凍的氨的晶體。木星上也透過紅外線及紫外線測量發現微量苯和烴的存在。

氦原子概念模型圖 原圖鏈接來自 環球科學網 的圖片

木星大氣層中氫和氦的比例非常接近原始太陽星雲的理論組成，然而，木星大氣中的惰性氣體是太陽的二至三倍，高層大氣中的氖只占了總質量的百萬分之二十，約為太陽比例的十分之一，氦也幾乎耗盡，但仍有太陽中氦的比例的80%。這個差距可能是由於元素降水至行星內部所造成。

由光譜學分析而言，土星被認為和木星的組成最為相似，但另外的氣體行星、天王星與海王星相較之下所含氫和氦的比例較低，由於沒有太空船實際深入大氣層的分析，除了木星之外的行星至今仍沒有重元素數量的精確數據。

內部結構

液態金屬氫 原圖鏈接來自 文檔網 的圖片

木星可能有一個石質的內核，被一層含有少量氦，主要是氫元素的液態金屬氫包覆着。內核上則是大部分的行星物質集結地，以液態氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎可能只在40億帕壓強下才存在，木星內部就是這種環境（土星也是）液態金屬氫由離子化的質子與電子組成。

木星內部的溫度和壓力，由於開爾文～亥姆霍茲機制穩定地朝向核心增加。在壓力為10帕的」表面」，溫度大約是340 K（67 °C；152 °F）。在氫相變的區域 ～溫度達到臨界點～ 氫成為金屬，相信溫度是10,000 K（9,700 °C；17,500 °F），壓力的200GPa。在核心邊界的溫度估計為36，000 K（35,700 °C；64,300 °F），同時內部的壓力大約是3,000～4,500GPa

大氣組成

木星有着太陽系內最大的行星大氣層，跨越的高度超過5,000km（3，107mi）。由於木星沒有固體的表面，它的大氣層基礎通常被認為是大氣壓力等於1MPa（10bar），或十倍於地球表面壓力之處。

木星的大氣組成中，按分子數量來看，81%是氫，18%是氦，按質量則分別是75%和24%。只有約1%左右的其他氣體，其中包括甲烷、水蒸氣、氨氣等。這與太陽系的前身-原始太陽星雲的組成相近，但木星中較重元素的比例卻比原始太陽星雲多數倍。同為氣體行星的土星也是類似的組成，但天王星及海王星中的氫和氦就少得多。由於木星有較強的內部能源，致使其赤道與兩極溫差不大，不超過3℃，因此木星上南北風很小，主要是東西風，最大風速達130～150米/秒。

大紅斑與渦旋

木星的大紅斑位於南緯23°處，東西長4萬公里，南北寬1.3萬公里。探測器發現，大紅斑是一團激烈上升的氣流，呈深褐色。這個彩色的氣旋以逆時針方向轉動。在大紅斑中心部分有個小顆粒，是大紅斑的核，其大小約幾百公里。這個核在周圍的反時針漩渦運動中維持不動。大紅斑的壽命很長，可維持幾百年或更久。大紅斑的豔麗紅色令人印象深刻，顏色似乎來自紅磷。

外圍組成

行星系統

旅行者1號 原圖鏈接來自 新浪網 的圖片

隨着行星際空間探測器的發射，不斷揭示出太陽系天體中許多前所未知的事實，木星環的發現就是其中的一個早在1974年「先鋒11號」探測器訪問木星時，就曾在離木星約13萬公里處觀測到高能帶電粒子的吸收特徵。兩年後有人提出這一現象可用木星存在塵埃環來說明。可惜當時無人作進一步的定量研究以推測這一假設環的物理性質1977年8月20日和9月5日美國先後發射了「旅行者1號」和「旅行者2號」空間探測器經過一年半的長途跋涉「旅行者1號」穿過木星赤道面，這時它所攜帶的窄角照相機在離木星120萬公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星環的照片同年7月後其到達的「旅行者2號」又獲得了有關木星環的更多的信息。

衛星家族

木星是人類迄今為止發現的天然衛星最多的行星，已發現69顆衛星。木星運動正逐漸地變緩。同樣相同的引潮力也改變了衛星的軌道，使它們慢慢地逐漸遠離木星。木衛一，木衛二，木衛三由引潮力影響而使公轉共動關係固定為1：2：4，並共同變化。木衛四也是這其中一個部分，在未來的數億年裡，木衛四也將被鎖定，以木衛三的兩倍公轉周期，以木衛一的八倍來運行。

木星的四個伽利略衛星和木衛五的軌道幾乎在木星的赤道面上。

表面磁場

木星的磁氣圈 原圖鏈接來自 網易網 的圖片

木星的磁場強度是地球的14倍，範圍從赤道的4.2高斯（0.42mT）到極區的10至14高斯（1.0-1.4mT），是太陽系最強的磁場（除了太陽黑子）。這個場被認為是由渦流產生的 －旋流運動的導電材料－ 核心的液態金屬氫。在埃歐衛星的火山釋放出大量的二氧化硫，形成沿着衛星軌道的氣體環。這些氣體在磁層內被電離，生成硫和氧的離子。它們與源自木星大氣層的氫離子，在木星的赤道平面形成等離子片。這些片狀的等離子與行星一起轉動，造成進入磁場平面的變形偶極磁場。在等離子片內的電流產生強大的無線電訊號，造成範圍在0.6至30MHz的爆發。

木星的磁氣圈分布範圍比地球磁氣圈的範圍大上100多倍，是太陽系中最大的磁氣圈。由於太陽風和磁氣圈的作用木星也和地球一樣在極區有極光產生，強度約為地球的100倍。

星體運動

木星是行星中唯一與太陽的質心位於太陽本體之外的，但也只在太陽半徑之外7%。木星至太陽的平均距離是7億7800萬千米（大約是地球至太陽距離的5.2倍，或5.2天文單位），公轉太陽一周要11.8地球年。這是土星公轉周期的五分之二，也就是說太陽系最大的兩顆行星之間形成5：2的共振軌道周期。木星的橢圓軌道相對於地球軌道傾斜1.31°，因為離心率0.048，因此近日點和遠日點的距離相差7,500萬千米。木星的軌道傾角相較於地球和火星非常小，只有3.13°，因此沒有明顯的季節變化。

探測歷史

地面觀測

一般小型的雙筒望遠鏡可以看到木星以及身旁的四大衛星，因為他的光度十分明亮，所以即使是在大都市中也可以在夜空中找到他的位置。在小型天文望遠鏡中，可以看到木星較清晰的結構如大紅斑以及與四大衛星，且衛星與木星的相對位置會隨時間而改變，就像一個"小太陽系"一樣，十分有趣。

先驅者號

美國宇航局於1972年3月發射了「先驅者」10號探測器，這是第一個探測木星的使者，它穿越危險的小行星帶和木星周圍的強輻射區，經過一年零九個月，行程10億千米，於1973年10月飛臨木星，探測到木星規模宏大的磁層研究了木星大氣傳回了三百多幅木星圖形。

1973年4月美國又發射了「先驅者」11號探測器，1974年12月5日到達木星它離木星表面距離最短是只有4.6萬千米，比「先驅者」10號更近。送回了有關木星磁場、輻射帶、中立、溫度、大氣結構等情況，並觀測到了木星南極地帶。

旅行者號

1977年8月20日和9月5日，美國先後發射了旅行者2號和1號探測器這兩個姊妹探測器沿着兩條不同的軌道飛行。擔負探測太陽系外圍行星的任務發射一百天後，旅行者1號超過旅行者2號，並先期到達木星考察。

「伽利略」號探測器 原圖鏈接來自 新浪網 的圖片

伽利略號

「伽利略」號探測器於1989年升空，1995年12月抵達環木星軌道。它旅行了28億英里，它的終結日期比原來預計的晚了六年。伽利略號繞木星飛行了34圈，獲得了有關木星大氣層的第一手探測資料，在1995年將一個探測器放到了木星上。它發現在木星的衛星歐羅巴（Europa）、Ganymede、Callisto的地下有鹹水，還發現木星衛星上有劇烈的火山爆發。

朱諾號

美國宇航局2008年11月宣布，已將木星定為下一個探索天空的遠大目標，NASA將在2011年8月發射一個新的木星探測器「朱諾」，展開對木星的深入探測，該探測器首先繞地球運行至2013年，利用地球引力將「朱諾」彈射到外太陽系；預計在2016年中期到達木星軌道。

相關研究

對木星的考察表明：木星正在向其宇宙空間釋放巨大能量。它所放出的能量是它所獲得太陽能量的兩倍這說明木星釋放能量的一半來自於它的內部。木星內部存在熱源。

視頻

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