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木星 原图链接来自 图说健康网 的图片

木星（Jupiter）是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星，从内向外的第五颗行星。它是颗巨行星，主要成分是氢，质量是太阳的千分之一。由于快速自转，其外观呈现扁球体，外面的大气层依纬度成不同的区与带，在彼此的交界处有湍流和风暴作用。中国称木星为岁星，取其绕行天球一周为12年，与地支相同之故。

木星的直径是14.3万公里，约是地球直径的11.25倍。假如地球是一个一元钱硬币这么大，那么，木星将要比篮球还要大上一圈！通过直径的比例我们可以计算出来，木星的体积大约是地球的1316倍。由于木星是气体巨星，密度自然比地球的岩石要小，所以木星的质量有地球的318倍。

木星大红斑自从三百多年前发现以来，就一直存在。我们现在知道，这是木星上的一个超级气旋。而一个气旋能存在至少三百年（我们完全不知道发现它之前它存在了多久），简直就是一个奇迹。

结构组成

木星是一个巨大的液态氢星体。随着深度的增加，在距离表面千米处，液态氢在高压和高温环境下形成。据推测，木星的中心是一个含硅酸盐和铁等物质组成的核区，物质组成与密度呈连续过渡。

木星的高层大气是由体积或气体分子百分率约88-92%的氢和约8-12%的氦所组成。由于氦原子的质量是氢原子的四倍，探讨木星的质量组成时比例会有所改变：大气层中氢和氦分别占了总质量的75%及24%，余的1%为其他元素，包括微量的甲烷、水蒸气、氨以及硅的化合物。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氢、氖、氧、磷化氢、硫等物质。大气最外层有冷冻的氨的晶体。木星上也透过红外线及紫外线测量发现微量苯和烃的存在。

氦原子概念模型图 原图链接来自 环球科学网 的图片

木星大气层中氢和氦的比例非常接近原始太阳星云的理论组成，然而，木星大气中的惰性气体是太阳的二至三倍，高层大气中的氖只占了总质量的百万分之二十，约为太阳比例的十分之一，氦也几乎耗尽，但仍有太阳中氦的比例的80%。这个差距可能是由于元素降水至行星内部所造成。

由光谱学分析而言，土星被认为和木星的组成最为相似，但另外的气体行星、天王星与海王星相较之下所含氢和氦的比例较低，由于没有太空船实际深入大气层的分析，除了木星之外的行星至今仍没有重元素数量的精确数据。

内部结构

液态金属氢 原图链接来自 文档网 的图片

木星可能有一个石质的内核，被一层含有少量氦，主要是氢元素的液态金属氢包覆着。内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在，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。

木星内部的温度和压力，由于开尔文～亥姆霍兹机制稳定地朝向核心增加。在压力为10帕的”表面”，温度大约是340 K（67 °C；152 °F）。在氢相变的区域 ～温度达到临界点～ 氢成为金属，相信温度是10,000 K（9,700 °C；17,500 °F），压力的200GPa。在核心边界的温度估计为36，000 K（35,700 °C；64,300 °F），同时内部的压力大约是3,000～4,500GPa

大气组成

木星有着太阳系内最大的行星大气层，跨越的高度超过5,000km（3，107mi）。由于木星没有固体的表面，它的大气层基础通常被认为是大气压力等于1MPa（10bar），或十倍于地球表面压力之处。

木星的大气组成中，按分子数量来看，81%是氢，18%是氦，按质量则分别是75%和24%。只有约1%左右的其他气体，其中包括甲烷、水蒸气、氨气等。这与太阳系的前身-原始太阳星云的组成相近，但木星中较重元素的比例却比原始太阳星云多数倍。同为气体行星的土星也是类似的组成，但天王星及海王星中的氢和氦就少得多。由于木星有较强的内部能源，致使其赤道与两极温差不大，不超过3℃，因此木星上南北风很小，主要是东西风，最大风速达130～150米/秒。

大红斑与涡旋

木星的大红斑位于南纬23°处，东西长4万公里，南北宽1.3万公里。探测器发现，大红斑是一团激烈上升的气流，呈深褐色。这个彩色的气旋以逆时针方向转动。在大红斑中心部分有个小颗粒，是大红斑的核，其大小约几百公里。这个核在周围的反时针漩涡运动中维持不动。大红斑的寿命很长，可维持几百年或更久。大红斑的豔丽红色令人印象深刻，颜色似乎来自红磷。

外围组成

行星系统

旅行者1号 原图链接来自 新浪网 的图片

随着行星际空间探测器的发射，不断揭示出太阳系天体中许多前所未知的事实，木星环的发现就是其中的一个早在1974年“先锋11号”探测器访问木星时，就曾在离木星约13万公里处观测到高能带电粒子的吸收特征。两年后有人提出这一现象可用木星存在尘埃环来说明。可惜当时无人作进一步的定量研究以推测这一假设环的物理性质1977年8月20日和9月5日美国先后发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”空间探测器经过一年半的长途跋涉“旅行者1号”穿过木星赤道面，这时它所携带的窄角照相机在离木星120万公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星环的照片同年7月后其到达的“旅行者2号”又获得了有关木星环的更多的信息。

卫星家族

木星是人类迄今为止发现的天然卫星最多的行星，已发现69颗卫星。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，以木卫一的八倍来运行。

木星的四个伽利略卫星和木卫五的轨道几乎在木星的赤道面上。

表面磁场

木星的磁气圈 原图链接来自 网易网 的图片

木星的磁场强度是地球的14倍，范围从赤道的4.2高斯（0.42mT）到极区的10至14高斯（1.0-1.4mT），是太阳系最强的磁场（除了太阳黑子）。这个场被认为是由涡流产生的 －旋流运动的导电材料－ 核心的液态金属氢。在埃欧卫星的火山释放出大量的二氧化硫，形成沿着卫星轨道的气体环。这些气体在磁层内被电离，生成硫和氧的离子。它们与源自木星大气层的氢离子，在木星的赤道平面形成等离子片。这些片状的等离子与行星一起转动，造成进入磁场平面的变形偶极磁场。在等离子片内的电流产生强大的无线电讯号，造成范围在0.6至30MHz的爆发。

木星的磁气圈分布范围比地球磁气圈的范围大上100多倍，是太阳系中最大的磁气圈。由于太阳风和磁气圈的作用木星也和地球一样在极区有极光产生，强度约为地球的100倍。

星体运动

木星是行星中唯一与太阳的质心位于太阳本体之外的，但也只在太阳半径之外7%。木星至太阳的平均距离是7亿7800万千米（大约是地球至太阳距离的5.2倍，或5.2天文单位），公转太阳一周要11.8地球年。这是土星公转周期的五分之二，也就是说太阳系最大的两颗行星之间形成5：2的共振轨道周期。木星的椭圆轨道相对于地球轨道倾斜1.31°，因为离心率0.048，因此近日点和远日点的距离相差7,500万千米。木星的轨道倾角相较于地球和火星非常小，只有3.13°，因此没有明显的季节变化。

探测历史

地面观测

一般小型的双筒望远镜可以看到木星以及身旁的四大卫星，因为他的光度十分明亮，所以即使是在大都市中也可以在夜空中找到他的位置。在小型天文望远镜中，可以看到木星较清晰的结构如大红斑以及与四大卫星，且卫星与木星的相对位置会随时间而改变，就像一个"小太阳系"一样，十分有趣。

先驱者号

美国宇航局于1972年3月发射了“先驱者”10号探测器，这是第一个探测木星的使者，它穿越危险的小行星带和木星周围的强辐射区，经过一年零九个月，行程10亿千米，于1973年10月飞临木星，探测到木星规模宏大的磁层研究了木星大气传回了三百多幅木星图形。

1973年4月美国又发射了“先驱者”11号探测器，1974年12月5日到达木星它离木星表面距离最短是只有4.6万千米，比“先驱者”10号更近。送回了有关木星磁场、辐射带、中立、温度、大气结构等情况，并观测到了木星南极地带。

旅行者号

1977年8月20日和9月5日，美国先后发射了旅行者2号和1号探测器这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务发射一百天后，旅行者1号超过旅行者2号，并先期到达木星考察。

“伽利略”号探测器 原图链接来自 新浪网 的图片

伽利略号

“伽利略”号探测器于1989年升空，1995年12月抵达环木星轨道。它旅行了28亿英里，它的终结日期比原来预计的晚了六年。伽利略号绕木星飞行了34圈，获得了有关木星大气层的第一手探测资料，在1995年将一个探测器放到了木星上。它发现在木星的卫星欧罗巴（Europa）、Ganymede、Callisto的地下有咸水，还发现木星卫星上有剧烈的火山爆发。

朱诺号

美国宇航局2008年11月宣布，已将木星定为下一个探索天空的远大目标，NASA将在2011年8月发射一个新的木星探测器“朱诺”，展开对木星的深入探测，该探测器首先绕地球运行至2013年，利用地球引力将“朱诺”弹射到外太阳系；预计在2016年中期到达木星轨道。

相关研究

对木星的考察表明：木星正在向其宇宙空间释放巨大能量。它所放出的能量是它所获得太阳能量的两倍这说明木星释放能量的一半来自于它的内部。木星内部存在热源。

视频

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