上一節(jié)的介紹中，我們了解了太陽系八大行星之一的“火星”，也就是我們地球的“右舍”，接下來，讓我們一起了解下地球的一個(gè)大個(gè)的鄰居——“木星”吧……

木星

一、木星在太陽系中的地位與特征

木星，英文名稱Jupiter，是太陽系“八大行星”中距離太陽由近至遠(yuǎn)的第五顆行星，木星最明顯的特征是“體積最大、自轉(zhuǎn)最快”。

在西方稱它為“朱庇特”，是羅馬神話中的眾神之王，相當(dāng)于希臘神話中的宙斯。而在中國古代用它來紀(jì)年，因而也被稱為“歲星、太歲”。

木星在太陽系的八大行星中體積和質(zhì)量最大，約為太陽的千分之一，是其它七大行星總和的2.5倍還多，是地球的317.89倍，而體積則是地球的1316倍。木星的赤道直徑為142984千米，密度為1.326克/立方厘米，在氣體行星中排行第二。

到底有多大呢？看下圖吧：

木星與太陽、地球的體積比較

木星上的“大紅斑”與地球的大小比較

木星還是太陽系中自轉(zhuǎn)最快的行星，自轉(zhuǎn)一周只需要9小時(shí)50分30秒，而如此快的自轉(zhuǎn)周期，在木星表面造成了極其復(fù)雜的花紋圖案，促使氣流與赤道平行，產(chǎn)生了巨大的離心力，兩極相對扁平，赤道隆起并出現(xiàn)與赤道平行的云帶。

所以木星并不是正球形的，而是兩極扁，赤道鼓的三軸不等橢球體，扁平顯著。

這是美國太空探測器卡西尼號(hào)(Cassini)拍攝的木星圖像

木星是天空中第四亮的星星，僅次于太陽、月球和金星（有時(shí)木星會(huì)比火星稍暗，但有時(shí)卻要比金星還要亮），這是因?yàn)槟拘求w積大，當(dāng)然反射太陽光線的能力也強(qiáng)。

木星是一個(gè)氣態(tài)巨行星。木星與土星、天王星、海王星屬于“氣體行星”，又稱為“類木行星”。所謂氣體行星，即不以固體物質(zhì)為主要組成的行星，沒有實(shí)體表面，它們的氣態(tài)物質(zhì)密度隨深度的變大而不斷加大。

天文學(xué)家之所以把它們四位稱為氣態(tài)巨行星，緣于其大部分由氫和氦構(gòu)成，后者在地球上都是氣體。然而在木星上，由行星引力產(chǎn)生的巨大壓力將大部分氫壓縮為一種能夠?qū)щ姷慕饘倭黧w。

氣體行星——木星表面流動(dòng)的大氣層

我們所看到的通常是大氣中云層的頂端，壓強(qiáng)比1個(gè)大氣壓略高。通常，從它們表面相當(dāng)于1個(gè)大氣壓處開始算它們的半徑和直徑。

這是木星表面的反向旋轉(zhuǎn)的云層帶

木星是一個(gè)巨大的液態(tài)氫星體，成份主要由氫和氦組成，按質(zhì)量比來劃分，其中氫元素含量是75%，氦元素含量是24%，其它僅為1%，中心溫度估計(jì)高達(dá)30500℃。隨著深度的增加，液態(tài)氫在高壓和高溫下共同條件下形成。

木星的結(jié)構(gòu)很特殊。木星的最外側(cè)大氣層很濃厚，厚度達(dá)3000千米，在大氣層之下有一層厚達(dá)2.7萬公里的液態(tài)氫層，再里面是金屬氫，這與形成整個(gè)太陽系的原始的太陽系星云的組成十分相似。最里側(cè)，是一個(gè)由液態(tài)氫和氦包圍著的由鐵、巖石和冰構(gòu)成的中心核。而這一內(nèi)核，質(zhì)量卻至少相當(dāng)于地球質(zhì)量的10倍以上。

這是木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖模型

木星是太陽系中衛(wèi)星數(shù)目最多的一顆行星，達(dá)到了68顆，它們連同木星一起組成了木星系，就像一串珍珠似地圍繞著主宰它們的“天神”——木星旋轉(zhuǎn)著，可謂眾星捧“木”。

1610年1月，伽利略發(fā)現(xiàn)木星的最亮四顆衛(wèi)星，被命名為“伽利略衛(wèi)星”。這四顆衛(wèi)星環(huán)繞在離木星40～190萬千米的軌道帶上，由內(nèi)而外依次是伊奧（IO）、歐羅巴（Europa）、嘉里美（Ganymede）和卡利斯托（Callisto），分別被簡稱為木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四。

這是美國太空探測器卡西尼號(hào)(Cassini)2001年拍攝的木星和它的衛(wèi)星伊奧（Io）圖像

木星的四個(gè)衛(wèi)星——伽利略衛(wèi)星運(yùn)行軌道

木星表面有一個(gè)“大紅斑”，位于木星赤道南部。從東到西最長時(shí)有4.8萬千米，最小的時(shí)候也有2萬多千米；從北到南最長有1.4萬千米，最短時(shí)也有1.1萬千米，面積大約4.5325×10^8平方公里，大小至少能容納下三個(gè)地球。

木星上最著名的“大紅斑”

上面這幅中，“大紅斑”下方的白色橢圓風(fēng)暴云的大小，直徑大約和地球一樣大小。你說，木星大不大呢？

對于“大紅斑”到底是什么？目前仍有爭論，很多人認(rèn)為它是一個(gè)永不停息的漩渦，這個(gè)大紅斑是1665年由法國后裔的天文學(xué)家卡西尼所發(fā)現(xiàn)，每六個(gè)地球日就按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一周。

美國宇航局通過一系列觀測發(fā)現(xiàn)，大紅斑正處于縮小狀態(tài)，未來的時(shí)間里可能變得更小。

經(jīng)觀測，“大紅斑”經(jīng)常卷起高達(dá)8千米的云塔，并時(shí)常改變顏色和形狀，但卻從來沒有完全消失過。“旅行者1號(hào)”發(fā)回的照片清晰地看到，大紅斑宛如一個(gè)以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的巨大漩渦，從照片上還可以分辨出一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

科學(xué)家們認(rèn)為，大紅斑其實(shí)是一個(gè)巨大的超級(jí)風(fēng)暴，這也是太陽系中最大的超級(jí)風(fēng)暴，外部出現(xiàn)深紅色，并鑲嵌著淡黃色、橙色和白色結(jié)構(gòu)。其大小正在變小，風(fēng)暴的速度在每小時(shí)數(shù)百英里，其規(guī)模在太陽系中堪稱一絕。

這是美國NASA用紅外望遠(yuǎn)鏡觀測到的木星表面圖

這是 歐洲南方天文臺(tái)（ESO）拍攝的木星紅外圖像

人類發(fā)射的宇宙飛船發(fā)回的資料表明，木星有較強(qiáng)的磁場，表面磁場強(qiáng)度達(dá)3-14高斯，比地球表面磁場強(qiáng)得多 （地球表面磁場強(qiáng)度只有0.3-0.8高斯）。木星磁場和地球的一樣，是偶極的，磁軸和自轉(zhuǎn)軸之間有10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極而是南極，這與地球的情況正好相反。

美國的“旅行者1號(hào)”還發(fā)現(xiàn)木星背向太陽的一面有3萬公里長的北極光。

1979年3月“旅行者一號(hào)”探測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)木星也擁有光環(huán)。4個(gè)月后，“旅行者二號(hào)”探測器飛臨木星，證實(shí)了木星存在木星環(huán)。

這是“木星環(huán)”模擬圖

木星環(huán)由亮環(huán)、暗環(huán)和暈三部分組成。環(huán)的厚度不超過30公里，亮環(huán)離木星中心約13萬公里，寬6000公里。暗環(huán)在亮環(huán)的內(nèi)側(cè)，寬可達(dá)5萬公里，其內(nèi)邊緣幾乎同木星大氣層相接。暈為一層極薄的塵云，將亮環(huán)和暗環(huán)整個(gè)包圍起來。暈的延伸范圍可達(dá)環(huán)面上下各1萬公里，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)。

二、探測過程

美國宇航局于1972年3月發(fā)射了“先驅(qū)者”10號(hào)探測器，這是第一個(gè)探測木星的使者，它穿越危險(xiǎn)的小行星帶和木星周圍的強(qiáng)輻射區(qū)，經(jīng)過一年零九個(gè)月，行程10億千米，于1973年10月飛臨木星，探測到木星規(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月美國又發(fā)射了“先驅(qū)者”11號(hào)探測器，1974年12月5日到達(dá)木星，它離木星表面距離最近，只有4.6萬千米。它發(fā)回了有關(guān)木星磁場、輻射帶、中立、溫度、大氣結(jié)構(gòu)等情況，并觀測到了木星南極地帶。

1977年8月20日和9月5日，美國先后發(fā)射了“旅行者”2號(hào)和1號(hào)探測器這兩個(gè)姊妹探測器，沿著兩條不同的軌道飛行。擔(dān)負(fù)著探測太陽系外圍行星的任務(wù)。一百天后，旅行者1號(hào)超過旅行者2號(hào)，并先期到達(dá)木星探測。1979年3月5日，旅行者1號(hào)在距木星27.5萬公里處與木星會(huì)合，拍攝了木星及其衛(wèi)星的幾千張照片并傳回地球。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，在距木星72萬公里處拍攝了幾千張照片。

1989年升空的“伽利略”號(hào)探測器，1995年12月抵達(dá)環(huán)木星軌道。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資料，在1995年將一個(gè)探測器放到了木星上。它發(fā)現(xiàn)在木星的衛(wèi)星歐羅巴、嘉里美、卡利斯托的地下有咸水，還發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星上有劇烈的火山爆發(fā)。

2011年8月5日，“朱諾”號(hào)木星探測器從美國佛羅里達(dá)州點(diǎn)火升空，開始踏上遠(yuǎn)征木星之旅。北京時(shí)間2016年7月5日中午，美國宇航局召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布已在太空飛行4年11個(gè)月的“朱諾”號(hào)成功進(jìn)入木星軌道，這是自2003年“伽利略”號(hào)結(jié)束木星探測任務(wù)以后，13年來首顆繞木星工作的探測器。對木星的深入探測還在進(jìn)行之中……。