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古稱“歲星”。太陽係九大行星之一。繞日公轉周期約十二年。 中國 古代用它來紀年。《史記·天官書》:“木星與土合,為內亂,饑,主勿用戰,敗。”《金史·宣宗紀中》:“﹝ 興定 元年八月﹞木星晝見於昴,六十有七日乃伏。” 郭沫若 《星空·海上》:“西方的那朵木星喲,又巨,又朗!”亦省稱“ 木 ”。 宋 葉廷珪 《海錄碎事·祥瑞》:“ 唐 乾符 中,木入南鬥,術士 邊岡 以為帝王之兆。” 宋 文天祥 《贈葉大明》詩:“我生有命殊六六,木孛循環相起伏。”參見“ 歲星 ”。 |
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太陽係九大行星之一。按距離太陽的次序計為第五顆行星。與太陽平均距離7783億千米。直徑1428萬千米,平均密度為133/釐米3,質量19×1030剋。公轉周期1186年,自轉周期9小時50分。表面大氣稠密,其中有明暗交替的雲帶,平均溫度約-140°c,著名的大紅斑是嵌在雲帶內的雲團。其磁場比地球強20~40倍,因而有大規模的極光和光環。有十六顆衛星。 |
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木星(mu xing)古稱歲星,是離太陽遠近的第五顆行星,而且是八大行星中最大的一顆,比所有其他的行星的合質量大2倍(地球的318倍)。木星繞太陽公轉的周期為4332.589天,約合11.86年。木星(a.k.a. jove)希臘人稱之為 宙斯(衆神之王,奧林匹斯山的統治者和羅馬國的保護人,它是cronus(土星的兒子。)
公轉軌道:距太陽 778,330,000 千米 (5.20 天文單位)
行星直徑:142,984 千米 (赤道)
質量: 1.90*10^27千克
木星是天空中第四亮的物體(次於太陽,月球和金星;有時候火星更亮一些),早在史前木星就已被人類所知曉。根據伽利略1610年對木星四顆衛星:木衛一,木衛二,木衛三和木衛四(現常被稱作伽利略衛星)的觀察,它們是不以地球為中心運轉的第一個發現,也是贊同哥白尼的日心說的有關行星運動的主要依據。
氣態行星沒有實體表面,它們的氣態物質密度衹是由深度的變大而不斷加大(我們從它們表面相當於1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑)。我們所看到的通常是大氣中雲層的頂端,壓強比1個大氣壓略高。
木星由90%的氫和10%的氦(原子數之比, 75/25%的質量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。這與形成整個太陽係的原始的太陽係星雲的組成十分相似。土星有一個類似的組成,但天王星與海王星的組成中,氫和氦的量就少一些了。
我們得到的有關木星內部結構的資料(及其他氣態行星)來源很不直接,並有了很長時間的停滯。(來自伽利略號的木星大氣數據衹探測到了雲層下150千米處。)
木星可能有一個石質的內核,相當於10-15個地球的質量。
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衹在40億巴壓強下纔存在,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(類似於太陽的內部,不過溫度低多了)。在木星內部的溫度壓強下,氫氣是液態的,而非氣態,這使它成為了木星磁場的電子指揮者與根源。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰。
最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成,它們在內部是液體,而在較外部則氣體化了,我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡單氣體分子在此處也有一點兒。
雲層的三個明顯分層中被認為存在着氨冰,銨水硫化物和冰水混合物。然而,來自伽利略號的證明的初步結果表明雲層中這些物質極其稀少(一個儀器看來已檢測了最外層,另一個同時可能已檢測了第二外層)。但這次證明的地表位置十分不同尋常--基於地球的望遠鏡觀察及更多的來自伽利略號軌道飛船的最近觀察提示這次證明所選的區域很可能是那時候木星表面最溫暖又是雲層最少的地區。
來自伽利略號的大氣層數據同樣證明那裏的水比預計的少得多,原先預計木星大氣所包含的氧是目前太陽的兩倍(算上充足的氫來生成水),但目前實際集中的比太陽要少。另外一個驚人的消息是大氣外層的高溫和它的密度。
木星和其他氣態行星表面有高速颶風,並被限製在狹小的緯度範圍內,在接近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與溫度變化造成了多彩的地表帶,支配着行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(zones),暗的叫作帶(belts)。這些木星上的帶子很早就被人們知道了,但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發現。伽利略號飛船發回的數據表明表面風速比預料的快得多(大於400英裏每小時),並延伸到根所能觀察到的一樣深的地方,大約嚮內延伸有數千千米。木星的大氣層也被發現相當紊亂,這表明由於它內部的熱量使得颶風在大部分急速運動,不像地球衹從太陽處獲取熱量。
木星表面雲層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩繽紛的視覺效果,但是其詳情仍無法知曉。
色彩的變化與雲層的高度有關:最低處為藍色,跟着是棕色與白色,最高處為紅色。我們通過高處雲層的洞才能看到低處的雲層。
木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個發現常歸功於卡西尼,或是17世紀的robert hooke)。大紅斑是個長25,000千米,跨度12,000千米的橢圓,總以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數十年了。紅外綫的觀察加上對它自轉趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區,那裏的雲層頂端比周圍地區特別高,也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什麽這類結構能持續那麽長的一段時間。
木星嚮外輻射能量,比起從太陽處收到的來說要多。木星內部很熱:內核處可能高達20,000開。該熱量的産量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的(行星的慢速重力壓縮)。(木星並不是像太陽那樣由核反應産生能量,它太小因而內部溫度不夠引起核反應的條件。)這些內部産生的熱量可能很大地引發了木星液體層的對流,並引起了我們所見到的雲頂的復雜移動過程。土星與海王星在這方面與木星類似,奇怪的是,天王星則不。
木星與氣態行星所能達到的最大直徑一致。如果組成又有所增加,它將因重力而被壓縮,使得全球半徑衹稍微增加一點兒。一顆恆星變大衹能是因為內部的熱源(核能)關係,但木星要變成恆星的話,質量起碼要再變大80倍。
宇宙飛船發回的考察結果表明,木星有較強的磁場,表面磁場強度達3~14高斯,比地球表面磁場強得多(地球表面磁場強度衹有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。由於木星磁場與太陽風的相互作用,形成了木星磁層。木星磁層的範圍大而且結構復雜,在距離木星140萬~700萬公裏之間的巨大空間都是木星的磁層;而地球的磁層衹在距地心7~8公裏的範圍內。木星的四個大衛星都被木星的磁層所屏蔽,使之免遭太陽風的襲擊。地球周圍有條稱為範艾倫帶的輻射帶,木星周圍也有這樣的輻射帶。“旅行者1號”還發現木星背嚮太陽的一面有3萬公裏長的北極光。1981年初,當“旅行者2號”早已離開木星磁層飛奔土星的途中,曾再次受到木星磁場的影響。由此看來,木星磁尾至少拖長到6000萬公裏,已達到土星的軌道上。
木星的兩極有極光,這似乎是從木衛一上火山噴發出的物質沿着木星的引力綫進入木星大氣而形成的。木星有光環。光環係統是太陽係巨行星的一個共同特徵,主要由小石塊和雪團等物質組成。木星的光環很難觀測到,它沒有土星那麽顯著壯觀,但也可以分成四圈。木星環約有6500公裏寬,但厚度不到10公裏。 |
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木星環較土星為暗(反照率為0.05)。它們由許多粒狀的岩石質材料組成。
木星有一個同土星般的環,不過又小又微弱。(右圖)它們的發現純屬意料之外,衹是由於兩個旅行者1號的科學家一再堅持航行10億千米後,應該去看一下是否有光環存在。其他人都認為發現光環的可能性為零,但事實上它們是存在的。這兩個科學家想出的真是一條妙計啊。它們後來被地面上的望遠鏡拍了照。
木星光環中的粒子可能並不是穩定地存在(由大氣層和磁場的作用)。這樣一來,如果光環要保持形狀,它們需被不停地補充。兩顆處在光環中公轉的小衛星:木衛十六和木衛十七,顯而易見是光環資源的最佳候選人。
伽利略號號飛行器對木星大氣的探測發現在木星光環和最外層大氣層之間另存在了一個強輻射帶,大致相當於電離層輻射帶的十倍強。驚人的是,新發現的帶中含有來自不知何方的高能量氦離子。
1994年7月,蘇梅剋-利維9號彗星碰撞木星,具有驚人的現象。甚至用業餘望遠鏡都能清楚地觀察到表面的現象。碰撞殘留的碎片在近一年後還可由哈勃望遠鏡觀察到。
在夜空中,木星是空中最亮的一顆星星(僅次於金星,但金星在夜空中往往不可見)。四個伽利略的衛星用雙筒望遠鏡可很容易的觀察到;木星表面的帶子和大紅斑可由小型天文望遠鏡觀測。邁剋·哈衛的行星尋找圖表顯示了火星以及其它行星在天空中的位置。越來越多的細節,越來越好的圖表將被如燦爛星河這樣的天文程序來發現和完成。
過去有人猜測,在木星附近有一個塵埃層或環,但一直未能證實。1979年3月,“旅行者1號”考察木星時,拍攝到木星環的照片,不久,“旅行者2號”又獲得了木星環的更多情況,終於證實木星也有光環。木星光環的形狀像個薄圓盤,其厚度約為30公裏,寬度約為6500公裏,離木星12.8萬公裏。光環分為內環和外環,外環較亮,內環較暗,幾乎與木星大氣層相接。光環的光譜型為g型,光環也環繞着木星公轉,7小時轉一圈。木星光環是由許多黑色碎石塊構成的,石塊直徑在數十米到數百米之間。由於黑石塊不反射太陽光,因而長期以來一直未被我們發現。
木星有一層厚而濃密的大氣層,大氣的主要成分是氫,占80%以上,其次是氦,約占18%,其餘還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等,總含量不足1%。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。木星大氣中充滿了稠密活躍的雲係。各種顔色的雲層像波浪一樣在激烈翻騰着。在木星大氣中還觀測到有閃電和雷暴。由於木星的快速自轉,因此能在它的大氣中觀測到與赤道平行的、明暗交替的帶紋,其中的亮帶是嚮上運動的區域,暗紋則是較低和較暗的雲。
木星的大紅斑位於南緯23°處,東西長4萬公裏,南北寬1.3萬公裏。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,其大小約幾百公裏。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,可維持幾百年或更長久。
由於木星離太陽平均距離為7.78億公裏,因此木星的表面溫度比地球表面溫度低得多。從木星接受太陽輻射計算,其表面有效溫度值為-168℃,而地球觀測值為-139℃,“先驅者11號”宇宙飛船的探測值為-150℃,均比理論值高,這也說明木星有內部熱源。
“先驅者號”探測器對木星考察的結果表明,木星沒有固體表面,11是一個流體行星。主要是氫和氦。木星的內部分為木星核和木星幔兩層,木星核位於木星中心,主要由鐵和硅構成,是固體核,溫度達3萬k。木星幔位於木星核外,以氫為主要元素組成的厚層,其厚度約為7萬公裏。木幔外就是木星大氣,再嚮外延伸1000公裏,就到雲頂。 |
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木星表面的大多數特徵變化倏忽,但也有些標記具有持久和半持久的特徵,其中最顯著最持久,也是人們最熟悉的特徵要算大紅斑了。
大紅斑是位於赤道南側、長達2萬多公裏、寬約1.1萬公裏的一個紅色卵形區域。從17世紀中葉,人們就開始對它進行時斷時續的觀測,1879年以後,開始對它進行連連續的記錄,並發現它在1879~1882年,1893~1894年,1903~1907年,1911~1914年,1919~1920年,1926~1927年,特別是在1936~1937年,1961~1968年,以及1973~1974年這些年代中,變得顯眼和色彩豔麗。在其他時間,顯得暗淡,衹略微帶紅,有時衹有紅斑的輪廓。
大紅斑是個什麽結構?為什麽是紅色的?如何能持續這麽長的時間?要瞭解這些問題,僅憑地面觀測實在是無能為力的。
按照科學家雷蒙·哈依德的理論,大紅斑是位於其下面的某種像山一類的永久特徵所造成的大氣擾動。但是“先驅者”發現木星表面是流體,完全排除了木星外層具有固態結構表面的可能性,上述理論也就是自然被揚棄了。
“旅行者1號”發回的照片使人清晰地看到,大紅斑宛如一個以逆時針方向旋轉的巨大漩渦,其浩翰寬闊足以容納好幾個地球。從照片上還可以分辨出一些環狀結構。仔細研究後,科學家們認為,在木星的表面覆蓋着厚厚的雲層,大紅斑是聳立於高空、嵌在雲層中的強大旋風,或是一團激烈上升的氣流所形成的。
在木星上,類似大紅斑的特徵還有一些。譬如,在大紅斑的偏南處,有3個白色卵形結構,它們首次出現於1938年。另外,1972年,地面觀測發現木星的北半球上出現一個小紅斑,18個月以後“先驅者10號”到達木星時,發現其形狀和大小幾乎同大紅斑相似。再過一年,“先驅者 11號”經過木星時,這個紅斑竟蹤跡皆無,看來這個紅斑衹存在了兩年左右。
木星上的斑狀結構一般持續幾個月或幾年,它們的共同特點是在北半球作順時針方向旋轉,在南半球作逆時針旋轉。氣流從中心緩慢地涌出,然後在邊緣沉降,遂形成橢圓形狀。它們相當於地球上的風暴,不過規模要大得多,持續時間也長得多。
木星雲的絢麗多彩,證明木星大氣有着十分活躍的化學反應。在探測器拍攝的照片上,可以看到木星大氣明暗交錯的雲帶圖形。從南極區到北極區依稀可辨17個雲區或云帶。它們的顔色、亮度均不相同,也許是氨晶體所組成;褐色雲帶的雲層要深些,溫度稍高,因而大氣嚮下流動;藍色部分則顯然是頂端雲層中的寬洞,通過這些空隙,方可看到晴朗的天空。藍雲的溫度最高,紅雲的溫度最低。據判斷,大紅斑是一個很冷的結構。令人不解的是,如果按平衡狀態而言,所有的雲彩都應該是白色的,衹有當化學平衡被破壞後,纔會出現不同的顔色。那麽,是什麽破壞了化學平衡呢?科學家們推測,可能是荷電粒子、高能光子、閃電,或是沿垂直方向穿過不同溫度區域的快速物質運動。
大紅斑的橙紅色一直使人睏惑不解。有人認為是大紅斑中上升氣流形成的雲中放電現象。為此,美國馬裏蘭大學的一位名叫波南貝羅麥的博士做了一個有趣的實驗。他在一隻長頸瓶中放上木星大氣中存在的一些氣體,如甲烷、氨、氫等,對這些氣體施加電火花作用,結果發現原先無色的氣體變成雲狀物,一種淡紅色的物質沉澱在瓶壁上。這個實驗為人們解開大紅斑顔色之謎似乎提供了某種有益的啓示。相當一部分天文學家認為,磷化物可以說明大紅斑的顔色。
自從卡西尼發現大紅斑以來,到今天已有300多年了,它為什麽能持續如此長的時間呢?有人認為木星的大氣又密又厚是大紅斑長壽的主要原因,但這衹是一種猜測。
大紅斑和木星上其他卵形結構的長壽,主要包含兩個問題:一個是這些斑狀結構必須是穩定的,不然它們衹能存在幾天;另一個就是能源問題,一個穩定渦流如果沒有能源維持,很快就會下沉。 |
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木星難道僅僅是行星嗎?為什麽不能把它看作是顆未來的恆星,看作是正在嚮恆星方向發展的天體呢?讀者也許會驚訝:這樣提問題是否太荒唐了?本世紀80年代初,前蘇聯科學家蘇切科夫提出木星也許是顆正在發展中的恆星這種新見解之後,確實遭到了不少非議。但是,蘇切科夫的意見也並非“空中樓閣”,毫無依據。他的主要觀點是:木星內部在進行熱核反應,它有自己的熱核能源,應該歸到“能自己發熱、發光”的恆星類天體裏去。
事情真是那樣子嗎?
木星離太陽比地球遠得多,它接受到的太陽輻射也少得多,表面溫度理所當然要低得多。根據計算得出的結果,木星表面溫度應該是零下168攝氏度。可是,地面觀測得出來的溫度是零下 139攝氏度,與計算值相差近30攝氏度,這無論如何不可能是由誤差造成的。讓探測器在木星附近進行測量,準確程度理應更高些。“先驅者11號”於1974年12月飛掠木星時,測得的木星表面溫度為零下148攝氏度,仍比理論值高出不少,說明木星有自己的內部熱源。
對木星進行紅外綫測量也反映出類似情況。如果木星內部沒有熱源,它吸收到的熱量和支出的應該達到平衡,地球和水星等類的行星的情況正是這樣。木星卻不然,它是支大於入,約大1.5~2.0倍,這超支的能量從哪裏來呢?很明顯,衹能由它自己內部的熱源予以補貼。
木星是一顆以氫為主要成分的天體,這與我們的地球有很大的差異,而與太陽相似。木星與太陽這兩個天體的大氣,都包含約90%的氫和約10%的氦,以及很少量的其他氣體。關於木星的內部結構,現在建立的模型認為它的表面並非固體狀,整個行星處於流體狀態。木星的中心部分大概是個固體核,主要由鐵和硅組成,那裏的溫度至少可以有30000度。核的外面是兩層氫,先是一層處於液態金屬氫狀態的氫,接着是一層處於液態分子氫狀態的氫;這兩層合稱為木星幔。再往上,氫以氣體狀態成為大氣的主要成分。
具有如此結構的天體,其中心能否發生熱核反應而産生出所需的能量來呢?許多人認為是可疑的,甚至不可能的。況且木星的質量並沒有達到太陽質量的0.07。
比起太陽來,木星確實有點“小巫見大巫”。稱“霸”其他行星的木星,體積衹有太陽的千分之一,質量衹及太陽的1/1047,即約0.001個太陽質量,而中心溫度也衹有太陽的五百分之一。有人認為,這並不妨礙木星內部存在熱源,因為它是在木星形成過程中産生並積纍起來的。
前蘇聯學者蘇切科夫等的意見是頗為新穎的,他認為木星內部正進行着熱核反應,核心的溫度高得驚人,至少有28萬度,而且還將變得越來越熱,釋放更多的能量。釋放的速度也將進一步加快。換句話說,木星在逐漸變熱,最終會變成一顆名副其實的恆星。
我國學者劉金沂對行星亮度的研究,從一個側面提供了證據。他發現在過去很長的一段歷史時期裏,水星、金星、火星和土星的亮度都有減小的趨勢,唯獨木星的亮度在增大。如果前述四行星的亮度減小與所謂的太陽正在收縮、亮度在減弱有關,那麽,木星亮度增大的原因一定是在木星本身。劉金沂得出的結論是:在最近2000年中,木星的亮度每千年增大約0.003等。這無異對蘇切科夫等的觀點作了註釋。
此外,太陽不僅每時每刻嚮外輻射出巨大的能量,同時也以太陽風等形式持續不斷地嚮外拋射各種物質微粒。它們在行星際空間前進時,木星自然會俘獲其中相當一部分。這樣的話,一方面木星的質量日積月纍不斷增加,逐漸接近和達到成為一個恆星所必需的最低條件;另一方面,在截獲來自太陽的各種粒子時,木星當然也就獲得了它們所攜帶的能量。換言之,太陽以自己的日漸衰弱來促使木星日漸壯大,最後達到兩者幾乎並駕齊驅的程度,使木星成為恆星。
這樣的過程據說大致需要30億年的時間。那時,現在的太陽係將成為以太陽和木星為兩主體的雙星係統;也有可能木星在其“成長”的過程中,把一些小天體俘獲過來,建立以自己為中心天體的另一個“太陽係”,與仍以現在太陽為中心天體的太陽係,平起平坐。不管是哪種形式的變化,目前太陽係的全部天體,包括大小行星乃至彗星等,都將有較大幅度的變動。
這種大變遷會帶來什麽後果呢?特別是地球和地球上的人類該怎麽辦呢?一種觀點認為,事物發生變化那是必然的,至於是否像前面提到的那樣,木星變成恆星那樣的天體,這衹是一傢之見,何況還有30億年的漫長歲月呢!
像木星內部結構之類的問題,本來就是一個假說不少、爭論頗多的領域,蘇切科夫等人的觀點衹不過使得爭論更加熱烈而已。在目前的觀測水平和理論水平不完善的情況下,像“木星是否正在嚮恆星方向演變”之類的重大自然科學之謎,不僅現在無法解答,即使是在可以預見到的將來,恐怕也未必能理出個頭緒。它無疑將會在很長的一段歷史時期裏,一直成為科學家們孜孜不倦地探討的課題。 |
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在宇宙飛船探測木星之前,人們知道木星有13顆衛星。科學家們從“旅行者2號”發回的照片上又發現了3顆,共有16顆木衛。按距離木星中心由近及遠的次序為:木衛十六、木衛十四、木衛五、木衛十五、木衛一、木衛二、木衛三、木衛四、木衛十三、木衛六、木衛十、木衛七、木衛十二、木衛十一、木衛八和木衛九。它們都圍繞着木星公轉,離木星最遠的木衛九與木星的距離比地球和月亮的距離遠60倍,它繞木星公轉一周需要758天。
木衛一、木衛二、木衛三、木衛四於16i0年由伽利略發現,稱為枷利略衛星。1892年巴納德用望遠鏡發現了木衛五,其他衛星都是1904年以後用照相方法陸續發現的。“旅行者號”飛船於1979年發現了木衛十四,1980年又先後發現木衛十五和木衛十六。除四個伽利略衛星外,其餘的衛星半徑多是幾公裏到20公裏的大石頭。木衛三較大,其半徑為2631公裏。
木衛可分為三群:最靠近木星的一群——木衛十六、木衛十四、木衛五、木衛十五和四顆伽利略衛星等8顆,軌道偏心率都小於0.01,順行,屬於規則衛星;其餘均屬不規則衛星。離木星稍遠的一群衛星——木衛十三、木衛六、木衛十及木衛七,偏心離為0.11~0.21,順行。離木星最遠的一群——木衛十二、木衛十一、木衛八及木衛九,偏心率0.17~0.38、逆行。
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。“旅行者1號”對這五顆衛星作了考察。
木衛五是天文學家巴納德於1892年在木衛一的軌道內發現的,形狀呈卵形。“旅行者1號”發現它為淺灰色,上有一個長約130公裏、寬200~220公裏的微紅區域。木星光環正位於木衛五的軌道裏。
木衛一是16顆衛星中最著名的一顆,離木星很近,平均距離約42萬千米。它的體積並不是很大,直徑約3640千米,密度和大小有些類似月球,呈球狀,整個表面光滑而乾燥,有開闊的平原、起伏的山脈和長數千千米、寬百餘千米的大峽𠔌,還有許多火山盆地。它的顔色特別的鮮紅,比火星還紅,可能是太陽係中最紅的天體,上空由稀薄的二氧化硫大氣及鈉雲所包圍,並有很頻繁的火山活動。旅行者1號探測器在木衛一的表面共發現了9座火山,火山的噴發高度為70~300千米,噴發速度平均每秒1000米,比地球火山爆發大。這些火山不斷地噴出由二氧化硫組成的煙,降落在木衛一的表面。這些煙是本星磁層中許多粒子的主要來源,也就是木星磁層中輻射帶最強的部分。木衛一是迄今在太陽係中所觀測到的火山活動最為頻繁和激烈的天體,這一發現給天文學家對太陽係天體的研究提供了新的啓示。
木衛二是一顆體積比月球小,但密度和月球差不多,表面非常光滑,被大量的冰覆蓋着,好像是一個冰與奶油巧剋力混合而成的大球體。所以從望遠鏡中看是一顆顯得非常明亮的天體。木衛二的另一特徵是冰面上布滿了許多縱橫交錯、密如蛛網的明暗條紋,很可能是冰層的裂縫。在木衛二的表面覆蓋一層50千米厚的海洋,海洋的上面又覆蓋着一層約5千米厚的冰層,也許這就是木衛二的表面如此光滑,反照率又這麽高的原因。
木衛三是木星最大的一顆衛星,它的體積比水星大,表面呈黃色,可分為蓋滿冰層的明亮區和冰上堆積着岩質灰塵的黑暗區,並有幾處橫嚮錯開的斷層、綫狀地形、互相平形的山脊與深溝。這些綫狀地形互相重疊,顯示它們形成的年代不同。因此,天文學家推斷,木衛三可能曾經發生過類似地球的板塊活動。
木衛四的表面布滿了密密麻麻的隕石坑,最明顯的特徵是一個像牛眼似的白色核心,外面被一層圓環包圍着,類似同心圓盆地,直徑達600~1500千米。木衛四除了坑洞以外再也找不到其他特殊的地形,因而推斷它是太陽係中最古老的衛星表面,在很早以前就終止了內部活動。
每顆伽利略衛星都有自己的特點,它們的表面、顔色、地殼構造和我們熟悉的行星很不相同。通過對伽利略衛星的研究,我們對太陽係有了更新的認識。
1610年1月,大物理學家枷利略用望遠鏡首先觀測到木星的4顆衛星,即木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。後人統稱它們為枷利略衛星。以後很長一段時間,人們沒有再發現木星的衛星,直到1892年巴納德纔發現了木衛五。爾後又陸續發現木衛六、七……。1974年,發現了木衛十三。1979年,
“旅行者”探測器遨遊木星時,又發現了3顆木星衛星。這16顆衛星連同木星一起,組成了一個龐大的係統,稱為木星係,不少人認為它是一個微型太陽係,對研究太陽係形成和演化的天文學家來說,它是一個令人心馳神往的世界。
木星的4顆枷利略衛星和木衛五的軌道幾乎都在木星的赤道面上。1979年,探測器“旅行者1號”對這5顆衛星一一起進行了考察,其中對木衛一的考察尤其詳細,並第一次發現了地球之外的火山爆發現象。
木衛一離木星很近,平均距離約42萬公裏,它的直徑約3640公裏,質量為89億億億剋。無論從大小、質量以及離行量的距離來看,木衛一都和地球的衛星——月亮比較相似。木衛一的視星等衹有4.9等,而且又被木星的光輝所淹沒,因此用肉眼是無法看到它的。
在發射“旅行者”之前,天文學家就覺得木衛一有些奇怪。首先是它的顔色,紅得十分耀眼,比火星還紅,可能是太陽係中最紅的天體。其次,從它的紅外綫或雷達的反射特徵上來看,在某些年份裏,它似乎不斷在在發生着某種變化。再有,就是不知什麽原因,木衛一在運行軌道上遺落下一些硫、鈉和鉀的微粒。正因為如此,天文學家對木衛一的探測特別感到興趣盎然。
當探測器接近木衛一時,發現它的表面五光十色,這種奇特景象在太陽係的其他星球上是絶無僅有的。木衛一與小行星區相鄰,照理說,它應受到小行星區散落物的不斷衝擊而變得傷痕纍纍,斑跡重重,但從“旅行者1號”所拍攝的照片來看,木衛一上根本不存在直徑大於1公裏的撞擊隕石坑。這就奇怪了。我們知道,在太陽係許多行星和衛星表面,隕石撞擊的坑穴比比皆是,尤其是在像水星和月球這些沒有空氣的行星和衛星上。我們地球表面上早期也存在着大量的隕石坑,衹是由於水、風等因素的長期侵蝕和風化作用,纔使許多隕石坑逐漸消逝,但現在仍然可以發現一些。據有的科學家考證,江蘇的太湖可能就是一個隕石坑。而木衛一上很冷,根本沒有流動的水,也沒有稠密的大氣,因此也就談不上水蝕和風化作用。另外,從“旅行者2號”拍攝的照片來看,木衛二的外貌有些像月球,即使在低分辨率的照片上,也能分辨出許多撞擊隕石坑。同樣是木星的衛星,又處於近乎相同的空間環境,為什麽兩者在地貌上會有如此大的差異呢?
看來,木衛一受隕星轟擊是在所難免的,一定是某些更激烈的活動過程毀壞了或掩蓋了隕星坑。不少天文學家想到了這種激烈過程可能是火山,由於經常發生規模巨大的火山爆發,不斷把地下物質帶到衛星表面,形成新的表面物質,所以木衛一的表面看起來好像是昨天才形成的,十分年輕。
在“旅行者1號”到達木星之前不久,木衛一的一種新的能源被證實,那就是斯坦頓·比爾和他的助手們提出的潮汐生熱。在以前,人們幾乎從來沒有重視過這個潛在的巨大能源。根據比爾等人的計算,木衛一內部的大部分物質,由於潮汐生熱過程而熔化成為液態。比爾等認為,木衛一上應該有噴發的火山。木衛一內部的硫磺,在表面附近熔化、集中後,在火山的作用下,形成了液態硫地下海。當固態硫加熱到大約 115℃時,就會熔化,而且會改變顔色。加熱的溫度越高,顔色就變得越深。假如熔化的硫磺迅速冷卻,又會恢復它原來的顔色。我們在木衛一上看到的不同顔色,很像火山口噴出的液態硫:火山頂端的呈黑色,溫度最高;火山附近形成的河流狀態硫,呈紅色及桔黃色;遍布在平原部分的硫呈黃色。
木衛一本身不發光,要想直接觀測木衛一上的火山爆發現象,活動火山必須位於衛星明暗交界處附近。這樣,陽光可以照亮在黑暗天空背景襯托下的火山噴發物,即使是“旅行者”探測器也不例外。
1979年3月9日,“旅行者”號飛行控製組的一位名叫莫拉比圖的女工程師,通過計算機強化木衛一邊緣圖像時,發現一股耀眼的煙雲正從衛星表面噴射出來。不久,她就確定了噴出物的位置正好在一個被推測的火山口上。比爾等人的預言證實了,“旅行者”號發現了地球之外的第一個活火山。以後又陸續發現了8個正處於不同程度的連續噴發之中的火山,從而使木衛一榮獲“擁有最多活火山的天體”的稱號。
木衛一火山爆發時所形成的羽毛狀“噴泉”,給人們留下難忘而又美好的印象。由於木衛一的引力很小,又不存在空氣,使火山噴出來的氣體、塵埃拋得很高,然後緩緩地落下,形成一種對稱的傘形結構。即接近中心的部分密度高;離中心越遠,密度越低,因而稱為傘形羽狀物。科學家就是從“旅行者1號”拍攝的8個羽狀物中,獲得木衛一上有火山活動的直接證據的。
與地球相比,木衛一的火山活動規模是十分壯觀的。在已經發現的羽狀物中,最大的一個直徑為1000公裏,噴射高度達280公裏,僅中央噴流的底部直徑就有37公裏。從分佈上說,8個羽狀物中有7個集中在赤道±30°左右,而沿經度方向大體上是隨機分佈的。據猜測,這種分佈可能同木星對本衛一的潮汐作用相關。
這些羽狀物有着共同的特徵:中央部分有一個暗黑的區域,噴發物即由此被拋出,核心部分有一圈不規則的或圓形的亮環圍繞着,在亮環外圍是一片範圍更大的擴散區域。科學家仔細地分析了“旅行者1號”的觀測資料,發現木衛一上的許多區域都有這種特徵。有的火山位於邊緣附近,但沒觀測到羽狀物噴發;有的不是在邊緣找到的,因而更無法判斷是否有過火山爆發。但不能否認,這些地區在不久前可能有過爆發。照這麽說來,木衛一上的火山活動不僅規模大,而且所涉及的區域也是相當廣泛的。
在根據“旅行者1號”觀測資料所繪製的木衛一地圖上,可以找到大大小小300多個不活動的火山口,其中直徑大於20公裏的有200來個,最大的竟達250公裏。它們深淺不一,最深的達1公裏,它們在木衛一表面上近乎隨機分佈。地球的陸地總面積是木衛一總表面積的3.5倍,但直徑大於 20公裏的火山口一共衹有15個左右,相比之下,木衛一上火山活動的劇烈程度就不難想象了。
科學家對木衛一的一些現象産生的疑惑和不解,隨着木衛一上火山活動的發現而釋然了。
由於經常發生大規模的火山爆發,木衛一表面的更新速率非常高,可以“隨時”把撞擊隕石坑掩埋掉。根據觀測估算,由於火山爆發,平均每年可以在木衛一表面覆蓋一層厚約1毫米的物質,所以木衛一的表面看起來總是那麽年輕。
木衛一表面的另一特徵就是與火山密切相關的火山流,它們一般出現在衛星表面的橙黃色區域。大部分火山流又長又窄,呈暗黑色,很顯然,它們是從破火山口放射出來的暗流。許多火山流是由硫構成的,硫的熔化溫度較低,再加上木衛一地殼的熱導率很低,於是火山流蔓延得很長、很遠,最長可達300公裏。由於硫的染色作用,使木衛一成為太陽係裏最紅的天體。
由於木衛一上火山噴發得非常高,非常遠,以致它們的部分噴發物可以直接進入太空,圍繞木星運動。處於木衛一軌道上的那些微粒環的來源可能就是這些火山噴發物。一種意見認為,這些微粒,盤旋着逐漸移嚮木星,覆蓋了在木衛一軌道內側而靠得很近的木衛五,遂使木衛五也變紅了。照這樣推測,木衛一噴發的物質中,相當一部分很有可能歷盡坎坷最後匯入到木星的環形係統。
關於火山噴發的熱源,科學家大都同意比爾等人的理論:木衛一處於木星的強大引力場中,可能由相鄰的其他木衛的潮汐攝動引起,這與地球上的火山可能靠放射性元素的蛻變,加熱地核這些因素不同。
木衛一是迄今在太陽係中所觀測到的火山活動最為頻繁、最為激烈的天體,這一發現使天文學家對太陽係,特別是對木星係的認識豐富了不少,為今後太陽係天體的研究提供了新的啓示。但是關於木衛一火山爆發,人們還存在着一些至今尚未解决的問題,譬如木衛一噴射出來的是富硫的硅酸????物質呢,還是一種新型的、完全由硫和硫化物組成的物質? |
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為了探測太陽係外圍空間的物理情況,迄今為止,共發射了4艘宇宙飛船,即“先驅者” 10號、11號,“旅行者” 1號和2號。它們都肩負着美國宇航局的重大科學考察項目。“先驅者10號”於1972年3月2日上午,一路上考察了行星際物質;1973年12月3日與木星會合,在離木星13萬公裏處飛掠而過,探測到木星規模宏大的磁層,研究了木星大氣,送回300多幅木星雲層和木星衛星的彩色電視圖像。“先驅者11號”飛船於1973年4月6日發射,1974年12月5日到達木星。它離木星表面最近時衹有4.6萬公裏,比“先驅者10號”近兩倍。送回有關木星磁場、輻射帶、重力、溫度、大氣結構以及4個大衛星的情況,並按地面指令調整航嚮,飛越在地面因視角不合適而難於觀測的木星南極地帶。“先驅者11號”在完成任務後,嚮着土星飛去。1977年8月20日和9月5日,美國又相繼發射了“旅行者1號”和“旅行者2號”飛船。這兩艘飛船在儀器設備方面比“先驅者”10號和11號先進。“旅行者1號”於1979年3月飛臨木星,在3天之內探測了木星和4個伽利略衛星,以及木衛五,拍攝了數以千計的彩色照片,並進行了一係列科學考察。“旅行者2號”於1979年7月飛臨木星,對木星進行了考察。兩艘飛船在離開木星後,還要繼續探測土星、天王星和海王星,然後飛出太陽係,到茫茫的宇宙中去尋找知音。
伽利略是世界第一架天文望遠鏡的發明者和 4顆木星衛星的發現者。1989年,美國宇航局發射了以他的名字命名的一個木星探測器,預定在1995年12月飛抵木星。據說,它是迄今發射的最復雜、最先進的行星探測器。
科學家賦予“伽利略”探測器三項使命:(1)探測木星大氣層,包括化學組成、同位素比例、木星大氣層垂直結構的輪廓圖;木星大氣層溫度、壓力輪廓圖;木星雲層的位置和結構;大氣輻射能的平衡;木星閃電的出現頻率及其特徵等資料。(2)木星的衛星情況,提供木星係形成與演化的研究資料。 (3)瞭解木星磁層結構的特徵。 |
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察日、月之行以揆歲星順逆。曰東方木,主春,日甲乙。義失者,罰出歲星。歲星贏縮,以其捨命國。所在國不可伐,可以罰人。其趨捨而前曰贏,退捨曰縮。贏,其國有兵不復;縮,其國有憂,將亡,國傾敗。其所在,五星皆從而聚於一捨,其下之國可以義緻天下。
以攝提格歲:歲陰左行在寅,歲星右轉居醜。正月,與鬥、牽牛晨出東方,名曰監德。色蒼蒼有光。其失次,有應見柳。歲早,水;晚,旱。
歲星出,東行十二度,百日而止,反逆行;逆行八度,百日,復東行。歲行三十度十六分度之七,率日行十二分度之一,十二歲而周天。出常東方,以晨;入於西方,用昏。
單閼歲:歲陰在卯,星居子。以二月與婺女、虛、危晨出,曰降入。大有光。其失次,有應見張。其歲大水。
執徐歲:歲陰在辰,星居亥。以三月與營室、東壁晨出,曰青章。青青甚章。其失次;有應見軫。歲早,旱;晚,水。
大荒駱歲:歲陰在巳,星居戌。以四月與奎、婁晨出,曰踡踵。熊熊赤色,有光。其失次,有應見亢。
敦牂歲:歲陰在午,星居酉。以五月與胃、昴、畢晨出,曰開明。炎炎有光。偃兵;唯利公王,不利治兵。其失次,有應見房。歲早,旱;晚,水。
葉洽歲:歲陰在未,星居申。以六月與觜觿、參晨出,曰長列。昭昭有光。利行兵。其失次,有應見箕。
涒灘歲:歲陰在申,星居未。以七月與東井、輿鬼晨出,曰大音。昭昭白。其失次,有應見牽牛。
作鄂歲:歲陰在酉,星居午。以八月與柳、七星、張晨出,曰長王。作作有芒。國其昌,熟𠔌。其失次,有應見危。有旱而昌,有女喪,民疾。
閹茂歲:歲陰在戌,星居巳。以九月與翼、軫晨出,曰天睢。白色大明。其失次,有應見東壁。歲水,女喪。
大淵獻歲:歲陰在亥,星居辰。以十月與角、亢晨出,曰大章。蒼蒼然,星若躍而陰出旦,是謂“正平”。起師旅,其率必武;其國有德,將有四海。其失次,有應見婁。
睏敦歲:歲陰在子,星居卯。以十一月與氐、房、心晨出,曰天泉。玄色甚明。江池其昌,不利起兵。其失次,有應昴。
赤奮若歲:歲陰在醜,星居寅,以十二月與尾、箕晨出,曰天皓。黫然黑色甚明。其失次,有應見參。
當居不居,居之又左右搖,未當去去之,與他星會,其國兇。所居久,國有德厚。其角動,乍小乍大,若色數變,人主有憂。
其失次捨以下,進而東北,三月生天棓,長四丈,末兌,進而東南,三月生彗星,長二丈,類彗。退而西北,三月生天欃,長四丈,末兌。退而西南,三月生天槍,長數丈,兩頭兌。謹視其所見之國,不可舉事用兵。其出如浮如瀋,其國有土功;如瀋如浮,其野亡。色赤而有角,其所居國昌。迎角而戰者,不勝。星色赤黃而瀋,所居野大穰。色青白而赤灰,所居野有憂。歲星入月,其野有逐相;與太白鬥,其野有破軍。
歲星一曰攝提,曰重華,曰應星,曰紀星。營室為清廟,歲星廟也。 |
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相與營室晨出東方·秦始皇帝元 三 五七 九 [二]
與東闢晨出東方二四 六 [八] [十][三]
與婁晨出東方 三五 七 [九]一 [四]
與畢晨出東方 四六 八 [卅]二 [五]
與東井晨出東方五七 九·漢元 ·孝惠[元] [六]
與柳晨出東方 六八 卅二 二 [七]
與張晨出東方 七九 一 [三] [三][八]
與軫晨出東方 八廿 二 [四]四 [元]
與亢晨出東方 九一 三五 五二
與心晨出東方 十二 四六 六三
與鬥晨出東方 一三 五七 七
與婺女晨出東方二四 六八 ·代皇
秦始皇帝元年(前246年)正月,歲星日行廿分,十二日而行一度,終[歲行卅]度百五分,見三[百六十五日而夕入西方,伏]卅日,三百九十五日而復出東方。[十二]歲一周天,廿四歲一與大[白]合營室。
木星簡介
2007.5.21更新 木星是太陽係中八大行星中的第五個行星,距離太陽有5.2au,大約為7.8億公裏。
木星為太陽係最大的行星。木星大到什黱程度呢? 做個比較,如果木星是個中空的球體,那黱其內部大約可以放入1300個地球,可見這顆行星有多巨大. 不過由於木星的密度較地球低,其質量僅為地球的317倍. 左邊的圖片為木星與地球依照比例呈現的圖片。
位於木星之外的行星,包括土星,天王星,海王星等,主要都是由氣體所組成的,通稱為類木行星。
木星與地球大小比較
木星的地形外觀
木星表面有紅、褐、白等五彩繽紛的條紋圖案,可以推測木星大氣中的風嚮是平行於赤道方向,因區域的不同而交互吹著西風及東風,是木星大氣的一嚮明顯特徵。大氣中含有極微的甲烷、乙烷之類的有機成份,而且有打雷現象,生成有機物的機率相當大。
木星表面最大的特徵,首推南半球的大紅斑。這個巨大的圓形漩渦超過地球直徑的3倍。大紅斑的豾麗紅色令人印象深刻,顔色似乎來自紅磷。
科學家由舒梅剋-李維9號彗星撞擊後釋出的大氣成份檢測出硫,得知木星大氣含有硫的成份。
大紅斑
木星的表面環境
木星的成份絶大部分是氫和氦。木星離太陽比較遠,表面溫度低達攝氏零下150度,木星內部散放出來的熱,是它從太陽接受的熱的兩倍以上,所以如果木星衹靠太陽的熱來加溫,表面溫度還會再低20度。
木星的星體結構
木星的表面是由液態氫以及氦所組成的,在深入地心為液態的金屬氫,其核心為一個岩質的核,約有地球的兩倍大,十倍重。
木星擁有非常大的磁場,表面磁場的強度超過地球的10倍。木星的磁氣圈分佈範圍比地球磁氣圈的範圍大上100多倍,是太陽係中最大的磁氣圈。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産生。
木星的行星環
木星也有環,衹是遠遜於土星的環,據從地面進行光譜觀測的結果顯示,木星薄環的成份可能是岩石(矽酸????類),寬度超過十萬公裏。
木星的衛星
io 伊奧 europa 歐羅巴 ganymede 加尼美德 callisto 卡利斯托
木星擁有超過61顆衛星 ,是太陽係中擁有最多衛星的行星。其中靠近內側的地方有4顆特別大。從靠近木星的一端數起依序為:伊奧、歐羅巴 、加尼美德、卡利斯托,是由物理學家伽利略最早發現的,又稱為伽利略四大衛星。
右圖是由火星全球探索者號(mars global surveyor,mgs)在2003年5月8日於火星軌道上所拍攝木星與其衛星的合照,由左至右分別為卡利斯托、加尼美德、木星、以及歐羅巴。
資料來源: nasa/jpl-caltech
由圖中可以看出木星的大小與衛星差異之大。除了歐羅巴以外,每顆伽利略衛星都比月球大,加尼美德甚至比水星還大。伊奧的大小和月球差不多,卻擁有衆多的活火山,地殼運動頻繁。有人主張伊奧活火山的能量來自於木星強大的潮汐力。歐羅巴表面布滿了無數條紋路花紋,上面幾乎看不到隕石坑,十分奇特。這意味著歐羅巴的表面比較新。加尼美德的半徑大約為2600公裏,是太陽係中所有衛星中最大的一個,甚至比九大行星中的水星還要大。
木星的觀測資訊
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"小太陽係"一樣,十分有趣。 |
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木星古稱歲星,是離太陽遠近的第五顆行星,而且是八大行星中最大的一顆,比所有其他的行星的合質量大2倍(地球的318倍)。木星繞太陽公轉的周期為4332.589天,約合11.86年。木星(a.k.a. jove)希臘人稱之為 宙斯(衆神之王,奧林匹斯山的統治者和羅馬國的保護人,它是cronus(土星的兒子。)
公轉軌道:距太陽 778,330,000 千米 (5.20 天文單位)
行星直徑:142,984 千米 (赤道)
質量: 1.90*10^27千克
木星是天空中第四亮的物體(次於太陽,月球和金星;有時候火星更亮一些),早在史前木星就已被人類所知曉。根據伽利略1610年對木星四顆衛星:木衛一,木衛二,木衛三和木衛四(現常被稱作伽利略衛星)的觀察,它們是不以地球為中心運轉的第一個發現,也是贊同哥白尼的日心說的有關行星運動的主要依據。
氣態行星沒有實體表面,它們的氣態物質密度衹是由深度的變大而不斷加大(我們從它們表面相當於1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑)。我們所看到的通常是大氣中雲層的頂端,壓強比1個大氣壓略高。
木星由90%的氫和10%的氦(原子數之比, 75/25%的質量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。這與形成整個太陽係的原始的太陽係星雲的組成十分相似。土星有一個類似的組成,但天王星與海王星的組成中,氫和氦的量就少一些了。
我們得到的有關木星內部結構的資料(及其他氣態行星)來源很不直接,並有了很長時間的停滯。(來自伽利略號的木星大氣數據衹探測到了雲層下150千米處。)
木星可能有一個石質的內核,相當於10-15個地球的質量。
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衹在40億巴壓強下纔存在,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(類似於太陽的內部,不過溫度低多了)。在木星內部的溫度壓強下,氫氣是液態的,而非氣態,這使它成為了木星磁場的電子指揮者與根源。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰。
最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成,它們在內部是液體,而在較外部則氣體化了,我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡單氣體分子在此處也有一點兒。
雲層的三個明顯分層中被認為存在着氨冰,銨水硫化物和冰水混合物。然而,來自伽利略號的證明的初步結果表明雲層中這些物質極其稀少(一個儀器看來已檢測了最外層,另一個同時可能已檢測了第二外層)。但這次證明的地表位置十分不同尋常--基於地球的望遠鏡觀察及更多的來自伽利略號軌道飛船的最近觀察提示這次證明所選的區域很可能是那時候木星表面最溫暖又是雲層最少的地區。
來自伽利略號的大氣層數據同樣證明那裏的水比預計的少得多,原先預計木星大氣所包含的氧是目前太陽的兩倍(算上充足的氫來生成水),但目前實際集中的比太陽要少。另外一個驚人的消息是大氣外層的高溫和它的密度。
木星和其他氣態行星表面有高速颶風,並被限製在狹小的緯度範圍內,在接近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與溫度變化造成了多彩的地表帶,支配着行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(zones),暗的叫作帶(belts)。這些木星上的帶子很早就被人們知道了,但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發現。伽利略號飛船發回的數據表明表面風速比預料的快得多(大於400英裏每小時),並延伸到根所能觀察到的一樣深的地方,大約嚮內延伸有數千千米。木星的大氣層也被發現相當紊亂,這表明由於它內部的熱量使得颶風在大部分急速運動,不像地球衹從太陽處獲取熱量。
木星表面雲層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩繽紛的視覺效果,但是其詳情仍無法知曉。
色彩的變化與雲層的高度有關:最低處為藍色,跟着是棕色與白色,最高處為紅色。我們通過高處雲層的洞才能看到低處的雲層。
木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個發現常歸功於卡西尼,或是17世紀的robert hooke)。大紅斑是個長25,000千米,跨度12,000千米的橢圓,總以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數十年了。紅外綫的觀察加上對它自轉趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區,那裏的雲層頂端比周圍地區特別高,也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什麽這類結構能持續那麽長的一段時間。
木星嚮外輻射能量,比起從太陽處收到的來說要多。木星內部很熱:內核處可能高達20,000開。該熱量的産量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的(行星的慢速重力壓縮)。(木星並不是像太陽那樣由核反應産生能量,它太小因而內部溫度不夠引起核反應的條件。)這些內部産生的熱量可能很大地引發了木星液體層的對流,並引起了我們所見到的雲頂的復雜移動過程。土星與海王星在這方面與木星類似,奇怪的是,天王星則不。
木星與氣態行星所能達到的最大直徑一致。如果組成又有所增加,它將因重力而被壓縮,使得全球半徑衹稍微增加一點兒。一顆恆星變大衹能是因為內部的熱源(核能)關係,但木星要變成恆星的話,質量起碼要再變大80倍。
宇宙飛船發回的考察結果表明,木星有較強的磁場,表面磁場強度達3~14高斯,比地球表面磁場強得多(地球表面磁場強度衹有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。由於木星磁場與太陽風的相互作用,形成了木星磁層。木星磁層的範圍大而且結構復雜,在距離木星140萬~700萬公裏之間的巨大空間都是木星的磁層;而地球的磁層衹在距地心7~8公裏的範圍內。木星的四個大衛星都被木星的磁層所屏蔽,使之免遭太陽風的襲擊。地球周圍有條稱為範艾倫帶的輻射帶,木星周圍也有這樣的輻射帶。“旅行者1號”還發現木星背嚮太陽的一面有3萬公裏長的北極光。1981年初,當“旅行者2號”早已離開木星磁層飛奔土星的途中,曾再次受到木星磁場的影響。由此看來,木星磁尾至少拖長到6000萬公裏,已達到土星的軌道上。
木星的兩極有極光,這似乎是從木衛一上火山噴發出的物質沿着木星的引力綫進入木星大氣而形成的。木星有光環。光環係統是太陽係巨行星的一個共同特徵,主要由小石塊和雪團等物質組成。木星的光環很難觀測到,它沒有土星那麽顯著壯觀,但也可以分成四圈。木星環約有6500公裏寬,但厚度不到10公裏。 |
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木星(Jupiter)古稱歲星,是離太陽遠近的第五顆行星,是太陽係八大行星之一且是八大行星中最大的一顆,比所有其他的行星的合質量大2倍(地球的318倍)。木星(a.k.a. Jove)希臘人稱之為 宙斯(衆神之王,奧林匹斯山的統治者和羅馬國的保護人,它是Cronus(土星)的兒子。
公轉軌道: 距太陽 778,330,000 千米 (5.20 天文單位)
公轉周期:木星繞太陽公轉的周期為4332.589天,約合11.86年。
自轉周期:木星赤道部分的自轉周期為9小時50分30秒,兩極地區的自轉周期稍慢一些。木星是太陽係中自轉最快的行星。
行星直徑: 142,984 千米 (赤道)
質量: 1.90*10^27千克
表面重力加速度:23.12 米每二次方秒。衛星數量:16
逃逸速度:60.2 千米/秒
木星在太陽係的八大行星中體積和質量最大,它有着極其巨大的質量,是其它七大行星總和的2.5倍還多,是地球的318倍,而體積則是地球的1,321倍。按照與太陽的距離由近到遠排,木星位列第五。同時,木星還是太陽係中自轉最快的行星,所以木星並不是正球形的,而是兩極稍扁,赤道略鼓。木星是天空中第四亮的星星,僅次於太陽、月球和金星(在有的時候,木星會比火星稍暗,但有時卻要比金星還要亮)。木星主要由氫和氦組成,中心溫度估計高達30,500℃。
木星表面有一個大紅斑,從東到西有40,000公裏,從北到南有13,000千米,面積大約453,250,000平方千米。對於它是什麽目前仍有爭論,很多人認為它是一個永不停息的旋風,它的範圍可以吞沒3個地球。
木星是天空中第四亮的物體(次於太陽,月球和金星;有時候火星更亮一些),早在史前木星就已被人類所知曉。根據伽利略1610年對木星四顆衛星:木衛一,木衛二,木衛三和木衛四(現常被稱作伽利略衛星)的觀察,它們是不以地球為中心運轉的第一個發現,也是贊同哥白尼的日心說的有關行星運動的主要依據.許多年來人們一直認為木衛三是1609年由伽利略通過他自製的望遠鏡發現的,連同木衛一、木衛二、木衛四被稱為伽利略衛星。其實木衛三是中國戰國時代的天文學家甘德發現的,他著有《歲星經》和《天文星占》兩書,可惜均已失傳。唐朝天文學家瞿曇悉達編著的《開元占經》第二十三捲中有這樣的記載“甘氏曰:單閼之歲,攝提格在卯,歲星在子,與須女、虛、危晨出夕入,其狀甚大有光,若有小赤星附於其側,是謂同盟”。
甘德早在公元前346年發現了木衛三,比伽利略早了將近2000年。
朱庇特及木星符號氣態行星沒有實體表面,它們的氣態物質密度衹是由深度的變大而不斷加大(我們從它們表面相當於1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑)。我們所看到的通常是大氣中雲層的頂端,壓強比1個大氣壓略高。
木星由90%的氫和10%的氦(原子數之比, 75/25%的質量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。這與形成整個太陽係的原始的太陽係星雲的組成十分相似。土星有一個類似的組成,但天王星與海王星的組成中,氫和氦的量就少一些了。
我們得到的有關木星內部結構的資料(及其他氣態行星)來源很不直接,並有了很長時間的停滯。(來自伽利略號的木星大氣數據衹探測到了雲層下150千米處。)
木星可能有一個石質的內核,相當於10-15個地球的質量。
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衹在40億帕壓強下纔存在,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(類似於太陽的內部,不過溫度低多了)。在木星內部的溫度壓強下,氫氣是液態的,而非氣態,這使它成為了木星磁場的電子指揮者與根源。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰。
最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成,它們在內部是液體,而在較外部則氣體化了,我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡單氣體分子在此處也有一點兒。
雲層的三個明顯分層中被認為存在着氨冰,銨水硫化物和冰水混合物。然而,來自伽利略號的證明的初步結果表明雲層中這些物質極其稀少(一個儀器看來已檢測了最外層,另一個同時可能已檢測了第二外層)。但這次證明的地表位置十分不同尋常--基於地球的望遠鏡觀察及更多的來自伽利略號軌道飛船的最近觀察提示這次證明所選的區域很可能是那時候木星表面最溫暖又是雲層最少的地區。
來自伽利略號的大氣層數據同樣證明那裏的水比預計的少得多,原先預計木星大氣所包含的氧是目前太陽的兩倍(算上充足的氫來生成水),但目前實際集中的比太陽要少。另外一個驚人的消息是大氣外層的高溫和它的密度。
木星和其他氣態行星表面有高速颶風,並被限製在狹小的緯度範圍內,在接近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與溫度變化造成了多彩的地表帶,支配着行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(zones),暗的叫作帶(belts)。這些木星上的帶子很早就被人們知道了,但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發現。伽利略號飛船發回的數據表明表面風速比預料的快得多(大於400英裏每小時),並延伸到根所能觀察到的一樣深的地方,大約嚮內延伸有數千千米。木星的大氣層也被發現相當紊亂,這表明由於它內部的熱量使得颶風在大部分急速運動,不像地球衹從太陽處獲取熱量。
木星表面雲層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩繽紛的視覺效果,但是其詳情仍無法知曉。
色彩的變化與雲層的高度有關:最低處為藍色,跟着是棕色與白色,最高處為紅色。我們通過高處雲層的洞才能看到低處的雲層。
木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個發現常歸功於卡西尼,或是17世紀的Robert Hooke)。大紅斑是個長25,000千米,跨度12,000千米的橢圓,總以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數十年了。紅外綫的觀察加上對它自轉趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區,那裏的雲層頂端比周圍地區特別高,也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什麽這類結構能持續那麽長的一段時間。
木星嚮外輻射能量,比起從太陽處收到的來說要多。木星內部很熱:內核處可能高達20,000開。該熱量的産量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的(行星的慢速重力壓縮)。(木星並不是像太陽那樣由核反應産生能量,它太小因而內部溫度不夠引起核反應的條件。)這些內部産生的熱量可能很大地引發了木星液體層的對流,並引起了我們所見到的雲頂的復雜移動過程。土星與海王星在這方面與木星類似,奇怪的是,天王星則不。
木星與氣態行星所能達到的最大直徑一致。如果組成又有所增加,它將因重力而被壓縮,使得全球半徑衹稍微增加一點兒。一顆恆星變大衹能是因為內部的熱源(核能)關係,但木星要變成恆星的話,質量起碼要再變大80倍。
宇宙飛船發回的考察結果表明,木星有較強的磁場,表面磁場強度達3~14高斯,比地球表面磁場強得多(地球表面磁場強度衹有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。由於木星磁場與太陽風的相互作用,形成了木星磁層。木星磁層的範圍大而且結構復雜,在距離木星140萬~700萬公裏之間的巨大空間都是木星的磁層;而地球的磁層衹在距地心5~7萬公裏的範圍內。木星的四個大衛星都被木星的磁層所屏蔽,使之免遭太陽風的襲擊。地球周圍有條稱為範艾倫帶的輻射帶,木星周圍也有這樣的輻射帶。“旅行者1號”還發現木星背嚮太陽的一面有3萬公裏長的北極光。1981年初,當“旅行者2號”早已離開木星磁層飛奔土星的途中,曾再次受到木星磁場的影響。由此看來,木星磁尾至少拖長到6000萬公裏,已達到土星的軌道上。
木星的兩極有極光,這似乎是從木衛一上火山噴發出的物質沿着木星的引力綫進入木星大氣而形成的。木星有光環。光環係統是太陽係巨行星的一個共同特徵,主要由小石塊和雪團等物質組成。木星的光環很難觀測到,它沒有土星那麽顯著壯觀,但也可以分成四圈。木星環約有6500公裏寬,但厚度不到10公裏。 |
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木星表面的大多數特徵變化倏忽,但也有些標記具有持久和半持久的特徵,其中最顯著最持久,也是人們最熟悉的特徵要算大紅斑了。
大紅斑是位於赤道南側、長達2萬多公裏、寬約1.1萬公裏的一個紅色卵形區域。從17世紀中葉,人們就開始對它進行時斷時續的觀測,1879年以後,開始對它進行連連續的記錄,並發現它在1879~1882年,1893~1894年,1903~1907年,1911~1914年,1919~1920年,1926~1927年,特別是在1936~1937年,1961~1968年,以及1973~1974年這些年代中,變得顯眼和色彩豔麗。在其他時間,顯得暗淡,衹略微帶紅,有時衹有紅斑的輪廓。
大紅斑是個什麽結構?為什麽是紅色的?如何能持續這麽長的時間?要瞭解這些問題,僅憑地面觀測實在是無能為力的。
按照科學家雷蒙·哈依德的理論,大紅斑是位於其下面的某種像山一類的永久特徵所造成的大氣擾動。但是“先驅者”發現木星表面是流體,完全排除了木星外層具有固態結構表面的可能性,上述理論也就是自然被揚棄了。
“旅行者1號”發回的照片使人清晰地看到,大紅斑宛如一個以逆時針方向旋轉的巨大漩渦,其浩翰寬闊足以容納好幾個地球。從照片上還可以分辨出一些環狀結構。仔細研究後,科學家們認為,在木星的表面覆蓋着厚厚的雲層,大紅斑是聳立於高空、嵌在雲層中的強大旋風,或是一團激烈上升的氣流所形成的。
在木星上,類似大紅斑的特徵還有一些。譬如,在大紅斑的偏南處,有3個白色卵形結構,它們首次出現於1938年。另外,1972年,地面觀測發現木星的北半球上出現一個小紅斑,18個月以後“先驅者10號”到達木星時,發現其形狀和大小幾乎同大紅斑相似。再過一年,“先驅者 11號”經過木星時,這個紅斑竟蹤跡皆無,看來這個紅斑衹存在了兩年左右。
木星上的斑狀結構一般持續幾個月或幾年,它們的共同特點是在北半球作順時針方向旋轉,在南半球作逆時針旋轉。氣流從中心緩慢地涌出,然後在邊緣沉降,遂形成橢圓形狀。它們相當於地球上的風暴,不過規模要大得多,持續時間也長得多。
木星雲的絢麗多彩,證明木星大氣有着十分活躍的化學反應。在探測器拍攝的照片上,可以看到木星大氣明暗交錯的雲帶圖形。從南極區到北極區依稀可辨17個雲區或云帶。它們的顔色、亮度均不相同,也許是氨晶體所組成;褐色雲帶的雲層要深些,溫度稍高,因而大氣嚮下流動;藍色部分則顯然是頂端雲層中的寬洞,通過這些空隙,方可看到晴朗的天空。藍雲的溫度最高,紅雲的溫度最低。據判斷,大紅斑是一個很冷的結構。令人不解的是,如果按平衡狀態而言,所有的雲彩都應該是白色的,衹有當化學平衡被破壞後,纔會出現不同的顔色。那麽,是什麽破壞了化學平衡呢?科學家們推測,可能是荷電粒子、高能光子、閃電,或是沿垂直方向穿過不同溫度區域的快速物質運動。
大紅斑的橙紅色一直使人睏惑不解。有人認為是大紅斑中上升氣流形成的雲中放電現象。為此,美國馬裏蘭大學的一位名叫波南貝羅麥的博士做了一個有趣的實驗。他在一隻長頸瓶中放上木星大氣中存在的一些氣體,如甲烷、氨、氫等,對這些氣體施加電火花作用,結果發現原先無色的氣體變成雲狀物,一種淡紅色的物質沉澱在瓶壁上。這個實驗為人們解開大紅斑顔色之謎似乎提供了某種有益的啓示。相當一部分天文學家認為,磷化物可以說明大紅斑的顔色。
自從卡西尼發現大紅斑以來,到今天已有300多年了,它為什麽能持續如此長的時間呢?有人認為木星的大氣又密又厚是大紅斑長壽的主要原因,但這衹是一種猜測。
大紅斑和木星上其他卵形結構的長壽,主要包含兩個問題:一個是這些斑狀結構必須是穩定的,不然它們衹能存在幾天;另一個就是能源問題,一個穩定渦流如果沒有能源維持,很快就會下沉。
木星大紅斑每小時時速可達400千米,而地球上的竜捲風最高時速連它的3/4都達不到,而且持續時間與木星大紅斑大小都比地球竜捲風長和大。至於這是為什麽至今仍是個迷。 |
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為了探測太陽係外圍空間的物理情況,迄今為止,共發射了4艘宇宙飛船,即“先驅者” 10號、 11號,“旅行者” 1號和2號。它們都肩負着美國宇航局的重大科學考察項目。“先驅者10號”於1972年3月2日上午,一路上考察了行星際物質;1973年12月3日與木星會合,在離木星13萬公裏處飛掠而過,探測到木星規模宏大的磁層,研究了木星大氣,送回300多幅木星雲層和木星衛星的彩色電視圖像。“先驅者11號”飛船於1973年4月6日發射,1974年12月5日到達木星。它離木星表面最近時衹有4.6萬公裏,比“先驅者10號”近兩倍。送回有關木星磁場、輻射帶、重力、溫度、大氣結構以及4個大衛星的情況,並按地面指令調整航嚮,飛越在地面因視角不合適而難於觀測的木星南極地帶。“先驅者11號”在完成任務後,嚮着土星飛去。1977年8月20日和9月5日,美國又相繼發射了“旅行者1號”和“旅行者2號”飛船。這兩艘飛船在儀器設備方面比“先驅者”10號和11號先進。“旅行者1號”於1979年3月飛臨木星,在3天之內探測了木星和4個伽利略衛星,以及木衛五,拍攝了數以千計的彩色照片,並進行了一係列科學考察。“旅行者2號”於1979年7月飛臨木星,對木星進行了考察。兩艘飛船在離開木星後,還要繼續探測土星、天王星和海王星,然後飛出太陽係,到茫茫的宇宙中去尋找知音。
伽利略是世界第一架天文望遠鏡的發明者和 4顆木星衛星的發現者。1989年,美國宇航局發射了以他的名字命名的一個木星探測器,預定在1995年12月飛抵木星。據說,它是迄今發射的最復雜、最先進的行星探測器。
科學家賦予“伽利略”探測器三項使命:(1)探測木星大氣層,包括化學組成、同位素比例、木星大氣層垂直結構的輪廓圖;木星大氣層溫度、壓力輪廓圖;木星雲層的位置和結構;大氣輻射能的平衡;木星閃電的出現頻率及其特徵等資料。(2)木星的衛星情況,提供木星係形成與演化的研究資料。 (3)瞭解木星磁層結構的特徵。
受到“伽利略號”成功的鼓舞,又研製了一個飛嚮土星的太空探測器,並且為了紀念卡西尼當年發現土星光環的環縫,就把這顆太空探測器取名為“卡西尼號”。
參加“卡西尼號”土星探測計劃的國傢一共有17個,它是人類進入空間時代以來最激動人心的大型國際合作課題之一。“卡西尼號”直徑3米,高7米,重6.4噸,攜帶了27種最先進的科學儀器設備。“卡西尼號”還攜帶了一個專門用於探測土星最大衛星土衛六的探測器,取名為“惠更斯號”。
“卡西尼號”在北京時間1997年10月15日16時43分發射升空。如果僅僅依靠火箭的推力直接飛嚮土星,並要求它像現在這樣在7年之內飛到土星,那麽使用的燃料决不能少於70噸。然而,人類至今還不能製造可以攜帶這麽多燃料的火箭。因此,“卡西尼號”采用了與“伽利略號”類似的辦法,藉用行星的引力來加快速度。
“卡西尼號”發射後,首先於1998年4月在距金星284千米處飛掠,利用金星引力獲得加速。之後,它繞太陽一圈,於1999年6月再次在距金星600千米處飛掠,獲得金星引力的第二次加速。同年8月,“卡西尼號”在距地球1171千米處飛掠,被地球引力再次加速。
“卡西尼號”第二次離開地球後,纔飛往太陽係的外層。2000年12月,它在距木星約1000萬千米處飛掠,獲得了木星引力的加速。這時,它的速度超過了每秒30千米。然後,它纔嚮目的地土星飛去。
土星離開地球的距離,最近時不到13億千米,最遠時也不超過16億千米,然而“卡西尼號”由於采用了上述迂回的飛行路綫,飛往土星的行程長達35億千米。不過,磨刀不誤砍柴功,飛行的時間並沒有因此增加,而燃料卻大大節省了。
進入環繞土星軌道
北京時間2004年7月1日上午,“卡西尼號”已經來到了土星近旁。這時候的“卡西尼號”,離開我們的距離超過15億千米,以至於它與地球之間的無綫電通信聯繫,儘管無綫電波以光速傳播,可是單程就要花84分鐘。於是,對於在“卡西尼號”發生的事情,就有了兩個時間,一個是在“卡西尼號”上的時鐘記錄下來的一件事情真正發生的時間,另一個則是我們地球上的時鐘記錄下來的我們“看到”這件事情發生的時間,後一時間比前一時間晚84分鐘。
下面,我們還是以地球上“看到”事情發生的時間為準,而且,我們采用北京時間來表示地球時間。
“卡西尼號”的任務之一就是對土星的光環進行探測。儘管它初來乍到,然而入軌過程本身,就是在預期4年的探測運行中一個絶好的與土星距離最近的機會,它與土星表面雲層頂部的距離最近時衹有大約2萬千米。科學家自然不會放過這個機會開展對土星光環的探測,因此在它入軌的過程中安排了兩次穿越土星光環。
整個入軌過程,包括兩次穿越光環,每一個步驟,都是預先經過精密計算設定的,由電腦控製着所有事情有條不紊地進行。 |
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相與營室晨出東方 ·秦始皇帝元 三 五 七 九 [二]
與東闢晨出東方 二 四 六 [八] [十] [三]
與婁晨出東方 三 五 七 [九] 一 [四]
與畢晨出東方 四 六 八 [卅] 二 [五]
與東井晨出東方 五 七 九 ·漢元 ·孝惠[元] [六]
與柳晨出東方 六 八 卅 二 二 [七]
與張晨出東方 七 九 一 [三] [三] [八]
與軫晨出東方 八 廿 二 [四] 四 [元]
與亢晨出東方 九 一 三 五 五 二
與心晨出東方 十 二 四 六 六 三
與鬥晨出東方 一 三 五 七 七
與婺女晨出東方 二 四 六 八 ·代皇
秦始皇帝元年(前246年)正月,歲星日行廿分,十二日而行一度,終[歲行卅]度百五分,見三[百六十五日而夕入西方,伏]卅日,三百九十五日而復出東方。[十二]歲一周天,廿四歲一與大[白]合營室。 |
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木星表面有紅、褐、白等五彩繽紛的條紋圖案,可以推測木星大氣中的風嚮是平行於赤道方向,因區域的不同而交互吹著西風及東風,是木星大氣的一嚮明顯特徵。大氣中含有極微的甲烷、乙烷之類的有機成份,而且有打雷現象,生成有機物的機率相當大。
木星表面最大的特徵,首推南半球的大紅斑。這個巨大的圓形漩渦超過地球直徑的3倍。大紅斑的豔麗紅色令人印象深刻,顔色似乎來自紅磷。
科學家由舒梅剋-李維9號彗星撞擊後釋出的大氣成份檢測出硫,得知木星大氣含有硫的成份。 |
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木星的成份絶大部分是氫和氦。木星離太陽比較遠,表面溫度低達攝氏零下150度,木星內部散放出來的熱,是它從太陽接受的熱的兩倍以上,所以如果木星衹靠太陽的熱來加溫,表面溫度還會再低20度。 |
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木星的表面是由液態氫以及氦所組成的,在深入地心為液態的金屬氫,其核心為一個岩質的核,約有地球的兩倍大,十倍重。
木星擁有非常大的磁場,表面磁場的強度超過地球的10倍。木星的磁氣圈分佈範圍比地球磁氣圈的範圍大上100多倍,是太陽係中最大的磁氣圈。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産生。 |
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隨着行星際空間探測器的發射,不斷揭示出太陽係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13萬公裏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120萬公裏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。
根據對空間飛船所拍得照片的研究,現已知道木星環係主要由亮環、暗環和暈三部分組成。環的厚度不超過30公裏。亮環離木星中心約13萬公裏,寬6000公裏。暗環在亮環的內側,寬可達5萬公裏,其內邊緣幾乎同木星大氣層相接。亮環的不透明度很低,其環粒衹能截收通過陽光的萬分之一左右。靠近亮環的外緣有一寬約700公裏的亮帶,它比環的其餘部分約亮10%,暗環的亮度衹及亮度環的幾分之一。暈的延伸範圍可達環面上下各1萬公裏,它在暗環兩旁延伸到最遠點,外邊界則比亮環略遠。據推算,環粒的大小約為2微米,真可算是微粒。這種微米量級的微粒因輻射壓力、微隕星撞擊等原因壽命大大短於太陽係壽命。為了證實木星環是一種相對穩定結構這一說法,人們提出了維持這種小塵埃粒子數量的動態穩定的幾種可能的環粒補充源。
木星的光環
光環距離
(千米)寬度
(千米)質量
(千克)Halo10000022800?Main12280064001e13Gossamer129200850000? |
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木星有16顆已知衛星,4顆大伽利略發現的衛星,12顆小的。
由於伽利略衛星産生的引潮力,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。在未來的數億年裏,木衛四也將被鎖定,以木衛三的兩倍公轉周期,木衛一的八倍來運行。 木星的衛星由宙斯一生中所接觸過的人來命名(大多是他的情人)。衛星距離
(千米)半徑
(千米)質量
(千克)發現者發現日期木衛十六128000209.56e16Synnott1979木衛十五129000101.91e16Jewitt1979木衛五181000987.17e18Barnard1892木衛十四222000507.77e17Synnott1979木衛一42200018158.94e22伽利略1610木衛二67100015694.80e22伽利略1610木衛三107000026311.48e23伽利略1610木衛四188300024001.08e23伽利略1610木衛十三1109400085.68e15Kowal1974木衛六11480000939.56e18Perrine1904木衛十11720000187.77e16Nicholson1938木衛七11737000387.77e17Perrine1905木衛十二21200000153.82e16Nicholson1951木衛十一22600000209.56e16Nicholson1938木衛八23500000251.91e17Melotte1908木衛九23700000187.77e16Nicholson1914
較小衛星的數值是約值。
Io 伊奧 Europa 歐羅巴 Ganymede 加尼美德 Callisto 卡利斯托
木星的衛星木星擁有超過61顆衛星 ,是太陽係中擁有最多衛星的行星。其中靠近內側的地方有4顆特別大。從靠近木星的一端數起依序為:伊奧、歐羅巴 、加尼美德、卡利斯托,是由物理學家伽利略最早發現的,又稱為伽利略四大衛星。
右圖是由火星全球探索者號(Mars Global Surveyor,MGS)在2003年5月8日於火星軌道上所拍攝木星與其衛星的合照,由左至右分別為卡利斯托、加尼美德、木星、以及歐羅巴。
資料來源: NASA/JPL-Caltech
由圖中可以看出木星的大小與衛星差異之大。除了歐羅巴以外,每顆伽利略衛星都比月球大,加尼美德甚至比水星還大。伊奧的大小和月球差不多,卻擁有衆多的活火山,地殼運動頻繁。有人主張伊奧活火山的能量來自於木星強大的潮汐力。歐羅巴表面布滿了無數條紋路花紋,上面幾乎看不到隕石坑,十分奇特。這意味著歐羅巴的表面比較新。加尼美德的半徑大約為2600公裏,是太陽係中所有衛星中最大的一個,甚至比九大行星中的水星還要大。 |
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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"小太陽係"一樣,十分有趣。
人造衛星怎樣通過木星引力場加如果以木星為參照係,你說的沒錯,人造衛星飛臨木星時的速度和它離開木星的速度是相等的(在距木星同樣距離的時刻,例如10萬公裏),因為離木星的距離沒有變,引力勢能沒有變,根據能量守恆的原則,衛星與木星相對運動速度所具有的動能不會變,所以相對於木星的運動速度數值也不會變(但速度方向會變),但我們所說的加速不是以木星為參照係的,而是以太陽。木星本身是繞太陽運動的,衛星要想獲得加速,必須以與木星運動軌道的有一定角度的方向接近木星,並盡量以木星運動同方向的角度(沿軌道切綫方向)離開木星。這樣一來,相對於木星,衛星進入木星引力場和離開後的速度是相等的,但相對於太陽係,衛星的速度就增加了。 |
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7月21日,據國外媒體報道,澳大利亞一位業餘天文愛好者安東尼·衛斯理,在當地時間20日凌晨1點利用自傢後院的14.5英寸反射式望遠鏡發現木木星被撞圖片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。安東尼·衛斯理介紹說,他起初曾認為該斑點是木星的一顆衛星,但隨後的進一步觀測表明,其運動軌跡與任何一顆已知的木星衛星的均不相同。除此之外,這一斑點所處的位置和形狀也顯示,不可能是某顆木星衛星投下的陰影,故推斷為是一次撞擊事件。這個撞擊木星的星體本身直徑可能僅有80至160千米左右,當時該星體撞嚮木星的速度可能為50-100千米/每秒。此次撞擊事件應該發生在兩天以內。人們仍然可以在未來幾天觀察到撞擊發生以後木星的變化。
幾小時以內,衛斯理發佈的照片就遍布科學網站。這一發現在空間觀察領域掀起軒然大波。美國航空航天局噴氣推進實驗室在20日晚上9點證實了衛斯理的發現,並於21日證實,木星在過去相當短一段時間內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一個地球大小的空洞。據報道,美國航天局仍在繼續追蹤觀測木星,以獲取更多信息,包括證實撞擊物究竟是彗星還是其他物質。由於此次相撞的時間很可能與15年前的彗木相撞重合,科學家還希望研究其間是否存在某種規律。 |
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木星是太陽係九大行星中最大的一個,它的體積可以容納1300多個地球。它的質量是地球質量的300多倍。把太陽係所有其他行星的質量全加起來還不及木星質量的一半。木星也是夜空中最亮的星之一,-2.4等,僅次於金星,比天狼星亮,因而很受註意。
木星在橢圓軌道上繞太陽運行一周需要11.86年,與太陽平均距離是7.78億千米。由於木星離太陽遙遠,木星表面溫度比地球表面低得多。根據“先驅者”11號飛船測得的溫度約為-150°C。
木星自轉很快,但各處不同,赤道部分自轉一周衹需9小時50分30秒,是太陽係中自轉最快的一個,兩極速度較慢,這說明它沒有固體外殼。由於快速自轉,使木星形狀變扁,不是正圓形,而是中腰鼓起的橢圓形。很快的旋轉速度帶動它的大氣層頂端的雲層以約35400千米/小時的速度旋轉這種高速産生的離心力把雲層拉成綫絲,從而使木星赤道上空高高隆起。木星圓面上有許多帶狀紋每條帶狀紋都與木星的赤道平行。這些帶狀紋是木星的大氣環流。亮帶稱為區,為氣流上升區,白色或淺黃色;暗帶稱為帶,是氣流下降區域,暗紅色。此外還有形狀大小各異的旋渦、斑點,白黃棕紅各色都有。這些顔色說明大氣中有各種有色物質。木星的南半球,有一個顔色明亮而鮮豔的大紅斑,三百多年來,大紅斑的形狀幾乎沒有變化,大小和顔色卻經常變幻。長度最長時達到4萬千米,最少也有1萬多千米,一般保持在2萬千米左右,寬度變化不大。大紅斑顔色有時鮮紅,有時略帶棕色或淡玫瑰色。當它的位置在東西方向上時會有漂移。木星探測器探明:大紅斑原來是木星大氣雲層中的一個大旋渦,其中飄浮着五顔六色的雲,有棕紅色的、棕黃色的、橙色的、白色的,五彩繽紛。它們主要由紅磷化合物構成,而且不停地激烈運動這實際上是木星大氣中的帶電粒子,在木星旋轉磁場作用下的蠃旋運動中形成的猛烈風暴。
木星磁場比地球的強20倍,磁極與地球方向相反。在太陽風作用下,形成磁層。背陽面有長達三萬公裏的極光。這是除地球外第二個有極光的行星。
木星是一個沒有固體表面的星球,表面充滿液態的氫。地球上的物體衹要獲得11.2千米/秒的速度就能飛離地球,木星上的物體必須具有60千米/秒的速度才能擺脫木星的引力。
在離木星幾十萬千米處圍繞木星赤道的區域,有一個由黑色碎石塊構成的環,叫做木星環。木星環的厚度約30千米,寬數千千米,以7小時的周期圍繞木星高速旋轉。每個石塊的直徑從數十米到數百米。這個木星環的外緣距離木星中心約12.8萬千米。 |
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muxing
木星
Jupiter
太陽係九大行星中最大的一顆,按離太陽由近及遠的次序為第五顆。在天文學中,常用符號□表示。木星是夜空中最亮的幾顆星之一,僅次於金星,通常比火星亮(除火星衝日時以外),也比最亮的恆星天狼亮。西方人用羅馬主神“尤皮特” (Jupiter)的名字來稱呼它。中國古代又稱木星為歲星,並用它來紀年(見歲星紀年)。木星的赤道半徑為71,400公裏,為地球的11.2倍;體積是地球的1,316倍;質量是1.9×10□,相當於地球質量的三百多倍,是所有其他行星總質量的兩倍半。平均密度相當低,衹有1.33/釐米□。重力加速度在赤道和兩極不同,赤道上為2,707釐米/秒□,兩極為2,322釐米/秒□。已確認的木星衛星有十三顆。長期以來,人們用可見光、紅外綫和射電波仔細地研究這個星球,近年來,美國“先驅者”10號和11號對木星的探索,大大加深了人們對它的認識。1979年3月,美國“旅行者”1號發現木星周圍有環,這樣,木星成為太陽係中除土星和天王星外第三個有環的行星(見行星環)。
木星
運動 木星在橢圓軌道上繞太陽運行,軌道半長徑約為5.2天文單位,軌道偏心率為0.048,它在近日點同太陽的距離比在遠日點約近 0.5天文單位。木星的軌道面和黃道面的交角衹有1□3,幾乎在同一平面上。木星繞太陽公轉周期為 11.86年。木星赤道部分的自轉周期為9小時50分30秒,兩極地區的自轉周期稍慢一些。它的赤道面和軌道面的交角衹有3°05□,也就是說,木星的自轉軸幾乎垂直於軌道面。木星是太陽係中自轉最快的一個行星。由於自轉很快,星體扁率相當大,達0.0648,藉助望遠鏡,肉眼也能看出木星的視圓面呈扁圓狀。
大氣 木星有濃密的大氣,用望遠鏡觀測木星,可以看到木星大氣中有一係列與赤道平行的明暗交替分佈的雲帶。亮的叫帶,暗的叫帶紋。雲帶的結構十分復雜,形狀並非始終不變,不僅帶和帶紋的亮度隨時間變化,而且在亮帶中常常出現不規則的暗區,在暗帶中又有能觀測到的亮區。這些特徵的暫時性和可變性表明,木星大氣中的白色、橙色、褐色和棕黃色的雲在激烈運動着。
雖然木星表面的大多數特徵變化不定,但有些特徵仍具有持久性和半持久性,甚至持續幾十年到幾百年,衹是能見度時高時低。其中最顯著最持久的特徵要算大紅斑了。它是位於赤道南側長達2萬多公裏、寬約1.1萬公裏的一個紅色蛋形區域。從十七世紀以來就對它進行時斷時續的觀測。1878年,大紅斑以鮮明的顔色引人註意,從此就有了連續的觀測記錄。人們發現,有些年代紅斑色彩濃豔,有些年代顯得暗淡,有時甚至衹能隱約看見它的輪廓。大紅斑在經度方向有漂移運動,因而它肯定不是一種固態的表面特徵。現在認為它很可能是一個巨大的風暴。從木星的外面看去,它是一個強大的旋渦,或是一團激烈上升的氣流。旋渦或氣流中含有紅磷化合物,紅斑的顔色可能就是由此産生的。從“旅行者” 1號發回的照片看來,紅斑呈深橙色,象一團巨大的旋風,逆時針方向轉動。木星大氣既密且厚,所以大紅斑壽命很長。除大紅斑外,木星上還有一些較小的紅斑。1972年地面觀測發現木星的北半球出現一個小紅斑。十幾個月後,“先驅者”10號飛掠木星時發現其形狀和大小已同大紅斑相近。再過一年,“先驅者”11號經過木星時,這個紅斑已經杳無蹤影。看來,這個小紅斑大約存在兩年光景。
木星大氣中存在着大規模的環流和小規模的運動。木星雲帶和紅斑的長期存在表明,木星大氣中的運動與我們所熟悉的地球大氣運動截然不同。一個值得註意的事實是,在兩極和赤道之間熱通量是均勻分佈的。從太陽輸入的熱量主要集中 |
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- n.: jove, Jupiter, the largest planet of the solar system, fifth in order from the sun
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- n. Jupiter
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