木星是一個(gè)巨大的液態(tài)氫星體,。隨著深度的增加千米處,,液態(tài)氫在高壓和高溫形成。據(jù)推測(cè),,木星的中心是一個(gè)含硅酸鹽和鐵等物質(zhì)組成的核區(qū),,物質(zhì)組成與密度呈連續(xù)過(guò)渡。
木星是四個(gè)氣體行星(又稱(chēng)類(lèi)木行星)中的一個(gè):即不以固體物質(zhì)為主要組成的行星,,它是太陽(yáng)系中體積最大的行星,,赤道直徑為142984千米。木星的密度為1.326 g/cm3,,在氣體行星中排行第二,,但遠(yuǎn)低于太陽(yáng)系中四個(gè)類(lèi)地行星。
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,。由于氦原子的質(zhì)量是氫原子的四倍,,探討木星的質(zhì)量組成時(shí)比例會(huì)有所改變:大氣層中氫和氦分別占了總質(zhì)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(zhì),。大氣最外層有冷凍的氨的晶體。木星上也透過(guò)紅外線及紫外線測(cè)量發(fā)現(xiàn)微量苯和烴的存在,。
木星大氣層中氫和氦的比例非常接近原始太陽(yáng)星云的理論組成,,然而,,木星大氣中的惰性氣體是太陽(yáng)的二至三倍,高層大氣中的氖只占了總質(zhì)量的百萬(wàn)分之二十,,約為太陽(yáng)比例的十分之一,,氦也幾乎耗盡,但仍有太陽(yáng)中氦的比例的80%,。這個(gè)差距可能是由于元素降水至行星內(nèi)部所造成,。
由光譜學(xué)分析而言,土星被認(rèn)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,由于沒(méi)有太空船實(shí)際深入大氣層的分析,,除了木星之外的行星至今仍沒(méi)有重元素?cái)?shù)量的精確數(shù)據(jù),。
木星的質(zhì)量是太陽(yáng)系其他行星質(zhì)量總和的2.5倍,由于它的質(zhì)量是是如此巨大,,因此太陽(yáng)系的質(zhì)心落在太陽(yáng)的太陽(yáng)表面之外,,距離太陽(yáng)中心1.068太陽(yáng)半徑。雖然木星的直徑是地球的11倍,,非常巨大,,但是它的密度很低,所以木星的體積是地球的1,,321倍,,但質(zhì)量只是地球的318倍。木星的半徑是太陽(yáng)半徑的十分之一,,質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的千分之一,,所以?xún)烧叩拿芏仁窍嗨频摹?木星質(zhì)量"(MJ或MJup)通常被做為描述其它天體,特別是系外行星和棕矮星,,的質(zhì)量單位,。因此,例如系外行星HD 209458 b的質(zhì)量是0.69MJup,,而仙女座κb的質(zhì)量是12.8MJup,。
理論模型顯示如果木星的質(zhì)量比現(xiàn)在更大,而不是僅有目前的質(zhì)量,,它將會(huì)繼續(xù)收縮,。質(zhì)量上的些許改變,不會(huì)讓木星的半徑有明顯的變化,,大約要在500地球質(zhì)量(1.6MJup)才會(huì)有明顯的改變,。盡管隨著質(zhì)量的增加,,內(nèi)部會(huì)因?yàn)閴毫Φ脑黾佣s小體積,。結(jié)果是,,木星被認(rèn)為是一顆幾乎達(dá)到了行星結(jié)構(gòu)和演化史所能決定的最大半徑。隨著質(zhì)量的增加,,收縮的過(guò)程會(huì)繼續(xù)下去,,直到達(dá)到可察覺(jué)的恒星形成質(zhì)量,大約是50MJup的高質(zhì)量棕矮星,。
然而,,需要75倍的木星質(zhì)量才能使氫穩(wěn)定的融合成為一顆恒星。最小的紅矮星,,半徑大約只是木星的30%,。盡管如此,木星仍然散發(fā)出更多的能量,。它接受來(lái)自太陽(yáng)的能量,,而內(nèi)部產(chǎn)生的能量也幾乎和接受自太陽(yáng)的總能量相等。這些額外的熱量是由開(kāi)爾文-亥姆霍茲?rùn)C(jī)制通過(guò)收縮產(chǎn)生的,。這個(gè)過(guò)程造成木星每年縮小約2厘米,。當(dāng)木星形成的時(shí)候,它比現(xiàn)在要略大一點(diǎn),。
木星可能有一個(gè)石質(zhì)的內(nèi)核,,被一層含有少量氦,主要是氫元素的液態(tài)金屬氫包覆著,。內(nèi)核上則是大部分的行星物質(zhì)集結(jié)地,,以液態(tài)氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎(chǔ)可能只在40億帕壓強(qiáng)下才存在,,木星內(nèi)部就是這種環(huán)境(土星也是)液態(tài)金屬氫由離子化的質(zhì)子與電子組成,。在木星內(nèi)部的溫度壓強(qiáng)下氫氣是液態(tài)的,而非氣態(tài),,這使它成為了木星磁場(chǎng)的電子指揮者與根源,,木星的磁場(chǎng)強(qiáng)度大約10高斯,比地球大10倍,。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰,。木星還是天空中已知的最強(qiáng)的射電源之一。
木星內(nèi)部的溫度和壓力,,由于開(kāi)爾文-亥姆霍茲?rùn)C(jī)制穩(wěn)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(qū)域 -溫度達(dá)到臨界點(diǎn)- 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(jì)為36,000 K(35,,700 °C,;64,300 °F),,同時(shí)內(nèi)部的壓力大約是3,,000至4,500GPa,。
木星有著太陽(yáng)系內(nèi)最大的行星大氣層,,跨越的高度超過(guò)5,000km(3,,107mi),。由于木星沒(méi)有固體的表面,它的大氣層基礎(chǔ)通常被認(rèn)為是大氣壓力等于1MPa(10bar),,或十倍于地球表面壓力之處,。
云層
木星的大氣組成中,按分子數(shù)量來(lái)看,,81%是氫氣,,18%是氦氣,按質(zhì)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(yáng)系的前身-原始太陽(yáng)星云的組成相近,但木星中較重元素的比例卻比原始太陽(yáng)星云多數(shù)倍,。同為氣體行星的土星也是類(lèi)似的組成,,但天王星及海王星中的氫和氦就少得多。由于木星有較強(qiáng)的內(nèi)部能源,,致使其赤道與兩極溫差不大,,不超過(guò)3℃,因此木星上南北風(fēng)很小,,主要是東西風(fēng),,最大風(fēng)速達(dá)130~150米/秒。木星大氣中充滿(mǎn)了稠密活躍的云系。各種顏色的云層像波浪一樣在激烈翻騰著,。在木星大氣中還觀測(cè)到有閃電和雷暴,。由于木星的快速自轉(zhuǎn),因此能在它的大氣中觀測(cè)到與赤道平行的,、明暗交替的帶紋其中的亮帶是向上運(yùn)動(dòng)的區(qū)域,暗紋則是較低和較暗的云,。
木星表面有紅,、褐、白等五彩繽紛的條紋圖案,,可以推測(cè)木星大氣中的風(fēng)向是平行于赤道方向,,因區(qū)域的不同而交互吹著西風(fēng)及東風(fēng),是木星大氣的一向明顯特征,。大氣中含有極微的甲烷,、乙炔之類(lèi)的有機(jī)成份,而且有打雷現(xiàn)象生成有機(jī)物的機(jī)率相當(dāng)大,。
大紅斑與渦旋
木星的大紅斑位于南緯23°處,,東西長(zhǎng)4萬(wàn)公里,南北寬1.3萬(wàn)公里,。探測(cè)器發(fā)現(xiàn),,大紅斑是一團(tuán)激烈上升的氣流,呈深褐色,。這個(gè)彩色的氣旋以逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),。在大紅斑中心部分有個(gè)小顆粒,是大紅斑的核,,其大小約幾百公里,。這個(gè)核在周?chē)姆磿r(shí)針?shù)鰷u運(yùn)動(dòng)中維持不動(dòng)。大紅斑的壽命很長(zhǎng),,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(lái)自紅磷,。
鵝蛋形物體的自轉(zhuǎn)是逆時(shí)針?lè)较?,周期大約是六天。大紅斑的維度是24,,000至40,,000千米 X 12,000至14,,000千米,。它的直徑大到可以容得下2至3顆地球。這個(gè)風(fēng)暴的最大高度比周?chē)脑茖痈叱黾s8km(5mi)。
風(fēng)暴通常都發(fā)生在巨行星大氣層的湍流內(nèi),,木星也有白色和棕色的鵝蛋形風(fēng)暴,,但較小的那些風(fēng)暴通常都不會(huì)被命名。白色的鵝蛋傾向于包含大氣層上層,,相對(duì)較低溫的云,。棕色鵝蛋形是較溫暖和位于普通云層。這種風(fēng)暴持續(xù)的時(shí)間可以只有幾個(gè)小時(shí),,也可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)世紀(jì),。
隨著行星際空間探測(cè)器的發(fā)射,不斷揭示出太陽(yáng)系天體中許多前所未知的事實(shí),,木星環(huán)的發(fā)現(xiàn)就是其中的一個(gè)早在1974年“先鋒11號(hào)”探測(cè)器訪問(wèn)木星時(shí),,就曾在離木星約13萬(wàn)公里處觀測(cè)到高能帶電粒子的吸收特征。兩年后有人提出這一現(xiàn)象可用木星存在塵埃環(huán)來(lái)說(shuō)明,??上М?dāng)時(shí)無(wú)人作進(jìn)一步的定量研究以推測(cè)這一假設(shè)環(huán)的物理性質(zhì)1977年8月20日和9月5日美國(guó)先后發(fā)射了“旅行者1號(hào)”和“旅行者2號(hào)”空間探測(cè)器經(jīng)過(guò)一年半的長(zhǎng)途跋涉“旅行者1號(hào)”穿過(guò)木星赤道面,這時(shí)它所攜帶的窄角照相機(jī)在離木星120萬(wàn)公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星環(huán)的照片同年7月后其到達(dá)的“旅行者2號(hào)”又獲得了有關(guān)木星環(huán)的更多的信息,。
根據(jù)對(duì)空間飛船所拍得照片的研究,,現(xiàn)已知道木星環(huán)系主要由亮環(huán)、暗環(huán)和暈三部分組成,。環(huán)的厚度不超過(guò)30公里亮環(huán)離木星中心約13萬(wàn)公里,,寬6000公里。暗環(huán)在亮環(huán)的內(nèi)側(cè),,寬可達(dá)5萬(wàn)公里,,其內(nèi)邊緣幾乎同木星大氣層相接。亮環(huán)的不透明度很低,,其環(huán)粒只能截收通過(guò)陽(yáng)光的萬(wàn)分之一左右,。靠近亮環(huán)的外緣有一寬約700公里的亮帶它比環(huán)的其余部分約亮10%,,暗環(huán)的亮度只及亮度環(huán)的幾分之一,。暈的延伸范圍可達(dá)環(huán)面上下各1萬(wàn)公里它在暗環(huán)兩旁延伸到最遠(yuǎn)點(diǎn),外邊界則比亮環(huán)略遠(yuǎn),。據(jù)推算,,環(huán)粒的大小約為2微米,真可算是微粒,。這種微米量級(jí)的微粒因輻射壓力,、微隕星撞擊等原因壽命大大短于太陽(yáng)系壽命。為了證實(shí)木星環(huán)是一種相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)這一說(shuō)法人們提出了維持這種小塵埃粒子數(shù)量的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的幾種可能的環(huán)粒補(bǔ)充源,。
木星環(huán)比土星暗( 反照率為0.05 )它們由許多粒狀的巖石質(zhì)材料組成,。過(guò)去有人猜測(cè),,在木星附近有一個(gè)塵埃層或環(huán),但一直未能證實(shí),。1979年3月,,“旅行者1號(hào)”考察木星時(shí),拍攝到木星環(huán)的照片,,不久,,“旅行者2號(hào)”又獲得了木星環(huán)的更多情況,終于證實(shí)木星也有光環(huán),。木星光環(huán)的形狀像個(gè)薄圓盤(pán),,其厚度約為30公里,寬度約為9400公里,,離木星12.8萬(wàn)公里。光環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán),,外環(huán)較亮,,內(nèi)環(huán)較暗幾乎與木星大氣層相接。光環(huán)的光譜型為G型,,光環(huán)也環(huán)繞著木星公轉(zhuǎn),,7小時(shí)轉(zhuǎn)一圈。木星光環(huán)是由許多黑色碎石塊構(gòu)成的,,石塊直徑在數(shù)十米到數(shù)百米之間,。由于黑石塊不反射太陽(yáng)光,因而長(zhǎng)期以來(lái)一直未被我們發(fā)現(xiàn),。
木星的兩極有極光,,這似乎是從木衛(wèi)一上火山噴發(fā)出的物質(zhì)沿著木星的引力線進(jìn)入木星大氣而形成的。木星有光環(huán),,光環(huán)系統(tǒng)是太陽(yáng)系巨行星的一個(gè)共同特征,,主要由黑色碎石塊和雪團(tuán)等物質(zhì)組成。木星的光環(huán)很難觀測(cè)到它沒(méi)有土星那么顯著壯觀,,但也可以分成四圈,。木星環(huán)約有9400公里寬,但厚度不到30公里,,光環(huán)繞木星旋轉(zhuǎn)一周 需要大約7小時(shí),。
木星有一個(gè)同土星般的環(huán),不過(guò)又小又微弱,。它們的發(fā)現(xiàn)純屬意料之外,,只是由于兩個(gè)旅行者1號(hào)的科學(xué)家一再堅(jiān)持航行10億千米后,應(yīng)該去看一下是否有光環(huán)存在,。其他人都認(rèn)為發(fā)現(xiàn)光環(huán)的可能性為零,,但事實(shí)上它們是存在的,。這兩個(gè)科學(xué)家想出的真是一條妙計(jì)啊。它們后來(lái)被地面上的望遠(yuǎn)鏡拍了照,。
木星光環(huán)中的粒子可能并不是穩(wěn)定地存在(由大氣層和磁場(chǎng)的作用),。這樣一來(lái),如果光環(huán)要保持形狀,,它們需被不停地補(bǔ)充,。兩顆處在光環(huán)中公轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星:木衛(wèi)十六和木衛(wèi)十七,顯而易見(jiàn)是光環(huán)資源的最佳候選,。
伽利略號(hào)飛行器對(duì)木星大氣的探測(cè)發(fā)現(xiàn)在木星光環(huán)和最外層大氣層之間另存在了一個(gè)強(qiáng)輻射帶,,大致相當(dāng)于電離層輻射帶的十倍強(qiáng)。驚人的是,,新發(fā)現(xiàn)的帶中含有來(lái)自不知何方的高能量氦離子,。
1979年3月,“旅行者一號(hào)”探測(cè)器穿越木星赤道平面時(shí),,在離地球6億千米處發(fā)回大量的珍貴照片,。出乎人們所料發(fā)現(xiàn)木星和土星一樣也擁有光環(huán)。4個(gè)月后,,旅行者2號(hào)探測(cè)器飛臨木星證實(shí)了這個(gè)結(jié)論,。
木星光環(huán)和土星光環(huán)有很大不同。木星光環(huán)是彌散透明的,,由亮環(huán),、暗環(huán)和暈三部分組成。亮環(huán)在暗環(huán)的外邊暈為一層極薄的塵云,,將亮環(huán)和暗環(huán)整個(gè)包圍起來(lái),。木星環(huán)是由大量的塵埃和黑色的碎石組成,不反光,,肉眼無(wú)法看到以周期為7小時(shí)左右的速度圍繞木星旋轉(zhuǎn),。暗淡單薄的木星環(huán)套在龐大的木星身軀上,發(fā)現(xiàn)它確實(shí)是極不容易的,。
木星是人類(lèi)迄今為止發(fā)現(xiàn)的天然衛(wèi)星最多的行星,,已發(fā)現(xiàn)69顆衛(wèi)星。木星運(yùn)動(dòng)正逐漸地變緩,。同樣相同的引潮力也改變了衛(wèi)星的軌道,,使它們慢慢地逐漸遠(yuǎn)離木星。木衛(wèi)一,,木衛(wèi)二,,木衛(wèi)三由引潮力影響而使公轉(zhuǎn)共動(dòng)關(guān)系固定為1:2:4,并共同變化,。木衛(wèi)四也是這其中一個(gè)部分,,在未來(lái)的數(shù)億年里,,木衛(wèi)四也將被鎖定,以木衛(wèi)三的兩倍公轉(zhuǎn)周期,,以木衛(wèi)一的八倍來(lái)運(yùn)行,。木星的衛(wèi)星由宙斯一生中所接觸過(guò)的人來(lái)命名(大多是他的情人)。
木衛(wèi)可分為三群:最靠近木星的一群——木衛(wèi)十六,、木衛(wèi)十四,、木衛(wèi)五、木衛(wèi)十五和四顆伽利略衛(wèi)星等8顆軌道偏心率都小于0.01,,順行,,屬于規(guī)則衛(wèi)星;其余均屬不規(guī)則衛(wèi)星,。離木星稍遠(yuǎn)的一群衛(wèi)星——木衛(wèi)十三,、木衛(wèi)六、木衛(wèi)十及木衛(wèi)七,,偏心離為0.11~0.21,,順行。離木星最遠(yuǎn)的一群——木衛(wèi)十二,、木衛(wèi)十一,、木衛(wèi)八及木衛(wèi)九,,偏心率0.17~0.38,、逆行。木衛(wèi)一,、木衛(wèi)二,、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四于1610年由伽利略發(fā)現(xiàn),,稱(chēng)為伽利略衛(wèi)星,。1892年巴納德用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)五其他衛(wèi)星都是1904年以后用照相方法陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的?!奥眯姓咛?hào)”飛船于1979年發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)十四,,1980年又先后發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)十五和木衛(wèi)十六。除四個(gè)伽利略衛(wèi)星外,,其余的衛(wèi)星半徑多是幾公里到20公里的大石頭,。木衛(wèi)三較大其半徑為2631公里。
木星的四個(gè)伽利略衛(wèi)星和木衛(wèi)五的軌道幾乎在木星的赤道面上,。
木星的磁場(chǎng)強(qiáng)度是地球的14倍,,范圍從赤道的4.2高斯(0.42mT)到極區(qū)的10至14高斯(1.0-1.4mT),是太陽(yáng)系最強(qiáng)的磁場(chǎng)(除了太陽(yáng)黑子),。這個(gè)場(chǎng)被認(rèn)為是由渦流產(chǎn)生的 -旋流運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電材料- 核心的液態(tài)金屬氫,。在埃歐衛(wèi)星的火山釋放出大量的二氧化硫,,形成沿著衛(wèi)星軌道的氣體環(huán)。這些氣體在磁層內(nèi)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(zhuǎn)動(dòng),,造成進(jìn)入磁場(chǎng)平面的變形偶極磁場(chǎng)。在等離子片內(nèi)的電流產(chǎn)生強(qiáng)大的無(wú)線電訊號(hào),,造成范圍在0.6至30MHz的爆發(fā),。
木星磁層的范圍大而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在距離木星140-700萬(wàn)公里之間的巨大空間都是木星的磁層,;而地球的磁層只在距地心5~7萬(wàn)公里的范圍內(nèi),。木星的四個(gè)大衛(wèi)星都被木星的磁層所屏蔽,使之免遭太陽(yáng)風(fēng)的襲擊,。地球周?chē)袟l稱(chēng)為范艾倫帶的輻射帶,,木星周?chē)灿羞@樣的輻射帶。美國(guó)的“旅行者1號(hào)”還發(fā)現(xiàn)木星背向太陽(yáng)的一面有3萬(wàn)公里長(zhǎng)的北極光,。1981年初,,當(dāng)“旅行者2號(hào)”早已離開(kāi)木星磁層飛奔土星的途中,曾再次受到木星磁場(chǎng)的影響,。由此看來(lái),,木星磁尾至少拖長(zhǎng)到了6000萬(wàn)公里以外。
木星的磁氣圈分布范圍比地球磁氣圈的范圍大上100多倍,,是太陽(yáng)系中最大的磁氣圈,。由于太陽(yáng)風(fēng)和磁氣圈的作用木星也和地球一樣在極區(qū)有極光產(chǎn)生,強(qiáng)度約為地球的100倍,。
木星是行星中唯一與太陽(yáng)的質(zhì)心位于太陽(yáng)本體之外的,,但也只在太陽(yáng)半徑之外7%。木星至太陽(yáng)的平均距離是7億7800萬(wàn)千米(大約是地球至太陽(yáng)距離的5.2倍,,或5.2天文單位),,公轉(zhuǎn)太陽(yáng)一周要11.8地球年。這是土星公轉(zhuǎn)周期的五分之二,,也就是說(shuō)太陽(yáng)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(duì)于地球軌道傾斜1.31°,因?yàn)殡x心率0.048,,因此近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的距離相差7,500萬(wàn)千米,。木星的軌道傾角相較于地球和火星非常小,只有3.13°,,因此沒(méi)有明顯的季節(jié)變化,。
木星的自轉(zhuǎn)是太陽(yáng)系所有行星中最快的,,對(duì)其軸完成一次旋轉(zhuǎn)的時(shí)間少于10小時(shí);這造成的赤道隆起,,在地球以業(yè)余的小望遠(yuǎn)鏡就可以很容易看出來(lái),。這顆行星是顆扁球體,意思是他的赤道直徑比兩極之間的直徑長(zhǎng),。木星的赤道直徑比通過(guò)兩極的直徑長(zhǎng)9,275km(5,763mi),。
因?yàn)槟拘遣皇枪腆w,他的上層大氣有著較差自轉(zhuǎn),。木星極區(qū)大氣層的自轉(zhuǎn)周期比赤道的長(zhǎng)約5分鐘,,有三個(gè)系統(tǒng)做為參考框架,特別是在描繪大氣運(yùn)動(dòng)的特征,。系統(tǒng)I適用于緯度10°N至10°S的范圍,,是最短的9h50m30.0s。系統(tǒng)II適用于從南至北所有的緯度,,它的周期是9h55m40.6s,。系統(tǒng)III最早是電波天文學(xué)定義的,對(duì)應(yīng)于行星磁層的自轉(zhuǎn),,它的周期是木星的官方周期,。
一般小型的雙筒望遠(yuǎn)鏡可以看到木星以及身旁的四大衛(wèi)星,因?yàn)樗墓舛仁置髁?,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(yuǎn)鏡中,可以看到木星較清晰的結(jié)構(gòu)如大紅斑以及與四大衛(wèi)星,,且衛(wèi)星與木星的相對(duì)位置會(huì)隨時(shí)間而改變,,就像一個(gè)"小太陽(yáng)系"一樣,,十分有趣,。
先驅(qū)者號(hào)
美國(guó)宇航局于1972年3月發(fā)射了“先驅(qū)者”10號(hào)探測(cè)器,這是第一個(gè)探測(cè)木星的使者,,它穿越危險(xiǎn)的小行星帶和木星周?chē)膹?qiáng)輻射區(qū),,經(jīng)過(guò)一年零九個(gè)月,行程10億千米,,于1973年10月飛臨木星,,探測(cè)到木星規(guī)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(guó)又發(fā)射了“先驅(qū)者”11號(hào)探測(cè)器,,1974年12月5日到達(dá)木星它離木星表面距離最短是只有4.6萬(wàn)千米,,比“先驅(qū)者”10號(hào)更近。送回了有關(guān)木星磁場(chǎng),、輻射帶,、中立,、溫度、大氣結(jié)構(gòu)等情況,,并觀測(cè)到了木星南極地帶,。
旅行者號(hào)
1977年8月20日和9月5日,美國(guó)先后發(fā)射了旅行者2號(hào)和1號(hào)探測(cè)器這兩個(gè)姊妹探測(cè)器沿著兩條不同的軌道飛行,。擔(dān)負(fù)探測(cè)太陽(yáng)系外圍行星的任務(wù)發(fā)射一百天后,,旅行者1號(hào)超過(guò)旅行者2號(hào),并先期到達(dá)木星考察,。1979年3月5日,,旅行者1號(hào)在距木星27.5萬(wàn)公里處與木星會(huì)合,拍攝了木星及其衛(wèi)星的幾千張照片并傳回地球,。通過(guò)這些照片可以發(fā)現(xiàn)木星周?chē)灿幸粋€(gè)光環(huán),,還探測(cè)到木星的衛(wèi)星上有火山爆發(fā)活動(dòng)。旅行者2號(hào)于1979年7月9日到達(dá)木星附近,,從木星及其衛(wèi)星中間穿過(guò),,在距木星72萬(wàn)公里處拍攝了幾千張照片。
伽利略號(hào)
“伽利略”號(hào)探測(cè)器于1989年升空,,1995年12月抵達(dá)環(huán)木星軌道,。它旅行了28億英里,它的終結(jié)日期比原來(lái)預(yù)計(jì)的晚了六年,。伽利略號(hào)繞木星飛行了34圈,,獲得了有關(guān)木星大氣層的第一手探測(cè)資料,在1995年將一個(gè)探測(cè)器放到了木星上,。它發(fā)現(xiàn)在木星的衛(wèi)星歐羅巴(Europa),、Ganymede、Callisto的地下有咸水,,還發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星上有劇烈的火山爆發(fā),。
“伽利略”號(hào)探測(cè)器在2003年年9月21日墜毀于木星,以此結(jié)束其近14年的太空探索生涯,。這將是美國(guó)宇航局自1999年以來(lái)首次控制探測(cè)器在地球之外的天體上墜毀,。
朱諾號(hào)
美國(guó)宇航局2008年11月宣布,已將木星定為下一個(gè)探索天空的遠(yuǎn)大目標(biāo),,NASA將在2011年8月發(fā)射一個(gè)新的木星探測(cè)器“朱諾”,,展開(kāi)對(duì)木星的深入探測(cè),該探測(cè)器首先繞地球運(yùn)行至2013年,,利用地球引力將“朱諾”彈射到外太陽(yáng)系,;預(yù)計(jì)在2016年中期到達(dá)木星軌道。此后,“朱諾”每年大約繞木星運(yùn)轉(zhuǎn)32圈,,探測(cè)木星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況,;測(cè)定木星大氣成分;研究木星大氣對(duì)流情況以及探討木星磁場(chǎng)起源和磁層,,通過(guò)它的探測(cè),,科學(xué)家希望了解木星這顆巨行星的形成、演化和本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及木星衛(wèi)星等,。全部任務(wù)計(jì)劃于2017年10月結(jié)束,。
“朱諾號(hào)”探測(cè)器于2018年2月7日上午在第11次近距離飛越這顆氣態(tài)巨行星時(shí),采用了彩色增強(qiáng)的延時(shí)圖像序列拍攝,。
2018年2月,,美國(guó)航空航天局(NASA)公布了由“朱諾”號(hào)衛(wèi)星拍攝到的一組木星南極的圖像,醒目的藍(lán)色漩渦以華麗的圖案扭曲變幻,,創(chuàng)造了令人驚嘆的奇觀,。
對(duì)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(yáng)能量的兩倍這說(shuō)明木星釋放能量的一半來(lái)自于它的內(nèi)部,。木星內(nèi)部存在熱源,。
眾所周知,太陽(yáng)之所以不斷放射出大量的光和熱,,是因?yàn)樘?yáng)內(nèi)部時(shí)刻進(jìn)行著核聚變反應(yīng),,在核聚變過(guò)程中釋放出大量的能量。木星是一個(gè)巨大的液態(tài)氫星球,,本身已具備了無(wú)法比擬的天然核燃料,,加之木星的中心溫度已達(dá)到了28萬(wàn)K,具備了進(jìn)行熱核反應(yīng)所需的高溫條件,。至于熱核反應(yīng)所需的高壓條件,,就木星的收縮速度和對(duì)太陽(yáng)放出的能量及攜能粒子的吸積特性來(lái)看,木星在經(jīng)過(guò)幾十億年的演化之后,,中心壓可達(dá)到最初核反應(yīng)時(shí)所需的壓力水平,。
木星和太陽(yáng)的成分十分相似,但是卻沒(méi)有像太陽(yáng)那樣燃燒起來(lái),,是因?yàn)樗馁|(zhì)量太小,。木星要成為像太陽(yáng)那樣的恒星,,需要將質(zhì)量增加到如今的100倍才行,,根據(jù)天文學(xué)家的計(jì)算,只有質(zhì)量大于太陽(yáng)質(zhì)量的7%,,才能進(jìn)行聚變反應(yīng),,發(fā)出光和熱。一旦木星上爆發(fā)了大規(guī)模的熱核反應(yīng),,以千奇百怪的旋渦形式運(yùn)動(dòng)的木星大氣層將充當(dāng)釋放核熱能的“發(fā)射器”所以,,有些科學(xué)家猜測(cè),,再經(jīng)過(guò)幾十億年之后,木星將會(huì)改變它的身份,,從一顆行星變成一顆名副其實(shí)的恒星,。
撞擊事件
1993年3月24日,美國(guó)天文學(xué)家尤金·蘇梅克和卡羅琳·蘇梅克以及天文愛(ài)好者戴維·列維,,利用美國(guó)加州帕洛瑪天文臺(tái)的46厘米天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一顆彗星,,遂以他們的姓氏命名為蘇梅克-列維9號(hào)彗星。這顆彗星被發(fā)現(xiàn)一年零兩個(gè)多月后,,于1994年7月16日至22日,,斷裂成21個(gè)碎塊,其中最大的一塊寬約4公里,,以每秒60公里的速度連珠炮一般向木星撞去,。
2009年7月21日,澳大利亞一位業(yè)余天文愛(ài)好者安東尼·衛(wèi)斯理,,在凌晨1點(diǎn)利用自家后院的14.5英寸反射式望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)木星被彗星或者小行星撞擊,,在木星表面留下地球般大小的撞擊痕跡。美國(guó)航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在20日晚上9點(diǎn)證實(shí)了衛(wèi)斯理的發(fā)現(xiàn),,并于21日證實(shí)木星在過(guò)去相當(dāng)短一段時(shí)間內(nèi)再次遭遇其他星體撞擊,,使木星南極附近落下黑色疤斑撞擊處上空的木星大氣層出現(xiàn)一個(gè)地球大小的空洞。
2010年6月3日,,澳洲的業(yè)余天文學(xué)家天文愛(ài)好者觀測(cè)到一顆彗星的撞擊,,造成小于以前觀測(cè)到的事件。稍后,,另一位菲律賓的業(yè)余天文學(xué)家也錄影捕捉到這次事件,。
外星生命
在1953年,米勒-尤里實(shí)驗(yàn)證明了閃電和存在于原始地球大氣中的化合物組合可以形成有機(jī)物(包括氨基酸),,可以做為生命的基石,。這模擬的大氣成分為水、甲烷,、氨和氫分子,;所有的這些物質(zhì)都在現(xiàn)今的木星大氣層中被發(fā)現(xiàn)。木星的大氣層有強(qiáng)大的垂直空氣流動(dòng),,運(yùn)載這些化合物進(jìn)入較低的地區(qū),。 但在木星的內(nèi)部有更高的溫度,會(huì)分解這些化學(xué)物,,會(huì)妨礙類(lèi)似地球生命的形成,。
在木星,因?yàn)樵谀拘堑拇髿鈱又兄挥猩倭康乃€有任何的固體表面都在深處壓力極大的地區(qū),,因此被認(rèn)為不可能存在任何類(lèi)似地球的生命,。在1976年,在航海家任務(wù)之前,,曾經(jīng)假設(shè)基于氨與水的生命可能在木星大氣層的上層進(jìn)化,。這一假設(shè)是基于地球的海洋態(tài)環(huán)境,頂層有簡(jiǎn)單的光合作用浮游生物,,低層的魚(yú)可以喂食這些生物,,而肉食的海洋生物可以獵食這些魚(yú)。
在木星的一些衛(wèi)星,,地表之下可能有海洋存在,,導(dǎo)致這些衛(wèi)星更可能有生物存在的猜測(cè)。
神話傳說(shuō)
木星,,因?yàn)樵谝雇硪匀庋酆苋菀拙涂匆?jiàn)它,,當(dāng)太陽(yáng)的位置很低時(shí),偶爾也能在白天看見(jiàn),,因此自古以來(lái)就為人所知,。在巴比倫,這個(gè)天體代表他們的神馬爾杜克(Marduk),。他們用木星軌道大約12年繞行黃道一周來(lái)定義它們生肖的星宮,。
羅馬人依據(jù)神話將它命名為木星(拉丁語(yǔ):Iuppiter, Iūpiter,也稱(chēng)為Jova),,是羅馬神話中主要的神,,它的名字來(lái)自原始印歐語(yǔ)系的呼格合成*Dyēu-p?ter(主格:*Dyēus-p?tēr,意思是, "O 天神之父"或"O 日神之父"),。相對(duì)而言,,木星對(duì)應(yīng)于希臘神話是宙斯(Ζε??),也被稱(chēng)為Dias(Δ?α?),,其中的行星名稱(chēng)仍然保留在現(xiàn)代的希臘語(yǔ)中,。
在中、日,、韓語(yǔ)系中,,基于中國(guó)的五行,這顆行星被稱(chēng)為木星,。中國(guó)的道教它擬人化成為福星,,希臘人稱(chēng)之為Φα?θων,;法厄同(Phaethon),、"創(chuàng)新(blazing)",。在吠陀占星,,木星被稱(chēng)為祭主仙人(Brihaspati),,是啟發(fā)靈性的宗教導(dǎo)師,,通常稱(chēng)為上師(Guru),字面的意思是"重人",。
在英語(yǔ),,周四(Thursday)是源自"雷神日"(Thor's day),是出在日耳曼神話,。相較于羅馬神話就是朱庇特,。羅馬星期的Jovis也重新命名為T(mén)hursday。
在突厥神話,,木星稱(chēng)為"Erendiz/Erentüz",,這意味著"eren(?) yultuz(star)",而關(guān)于"eren"有許多有意義的理論,。同樣的,,它們也算出木星的軌道周期是11年又300天。他們認(rèn)為一些社會(huì)和自然的事件連結(jié)到在天上運(yùn)行的,。