在夜晚,木星用肉眼就可以看见它,当太阳的位置很低时,偶尔也能在白天看见它。在中国古代,基于五行原理,这颗行星被称为木星,中国的道教把它奉为福星,因此,自古以来木星就被世人所熟知。在巴比伦,木星代表他们的神——马尔杜克。木星是希腊神话中的宙斯。木星也是罗马神话中的主要神。
木星与土星、天王星、海王星皆属气体行星,其表面环境非常恶劣,因此,人类的探测器是无法着陆对它进行近距离观测,只能通过先驱者10号、旅行者1号、伽利略号等探测器进行远距离观察和探索。另外,借助于光谱分析仪来分析木星对太阳光吸收后的反射光的光谱,也可间接推知木星的组成成分。因此,对木星的一些数据描述主要来自于观测和推理。
木星在太阳系中的位置
木星是太阳系八大行星之一,也是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星。按照从内向外的排序为第五颗行星。它的质量是太阳系中其它行星质量总和的2.5倍,木星的质量为1.90×10∧27千克,平均密度为1.326g/cm³,与地球空气密度1.29kg/m∧3相比,约为地球空气密度的千分之一。木星的表面引力加速度为24.79 m/s2,约是地球重力加速度的2.5倍。木星的直径是142987千米,为地球的11倍,其体积是地球的1321倍,质量是地球的318倍。木星距离太阳778,547,200千米,约5.2AU(天文单位)。木星表面温度达到-168℃。木星由于快速自转而呈现扁球状,在其赤道附近有明显的凸起。
2017年,天文学家发现了2颗新的木星卫星,使得木星的已知卫星数量增加到69个。2018年,美国科学家又发现了12颗新的木星卫星,使得木星的卫星总数达到79 个。
有人推理,木星是未来太阳的“接班人”。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。与其它气态行星一样,木星没有实体表面,其气态物质密度随深度的变大而不断加大。木星形成的时候,比现在要略大一点,每年缩小约2厘米。根据此推理,当木星压力增加到一定程度时,就可以使氢聚合为一颗恒星。
木星大气的组成:木星大气层中氢和氦,分别占了总质量的75%及24%, 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。木星大气最外层有冷冻的氨晶体。透过红外线及紫外线测量发现木星还有微量苯和烃存在。
木星有着太阳系内最大的行星大气层,跨越高度超过5000km。从木星的照片上看,人类所看到的是木星大气云层的顶端,压强比1个大气压略高。由于木星没有严格的固态、液态、气态的分界面,因此,对木星大气层划分还是以地球大气层为“参照物”,通常被认为是大气压力等于1MPa(1×10∧5pa)的范围内作为大气层的厚度,换算为压力,就是十倍于地球表面压力之处作为木星大气层的厚度。
由于木星内部温度较高,致使其赤道与两极温差不大,不超过3℃,木星上南北风很小,主要是东西风,最大风速达130~150米/秒。木星大气中充满了稠密活跃的云系。各种颜色的云像波浪一样激烈地翻腾着,有时还能够观测到有闪电和雷暴现象。
木星大红斑是一团激烈上升的气流,呈深褐色。大红斑位于南纬23°处,东西长4万公里,南北宽1.3万公里。最早在17世纪时人们以望远镜首度发现它的存在。这个彩色的气流以逆时针方向转动。大红斑风暴的最大高度比周围的云层高出约8km。
有一个推理数据,可以帮助大家理解木星大气层的高度。以地球上九级大地震产生的海啸浪高18米和重力加速度9.8m/s∧2计算,在木星上最多只能产生7.2m的浪高,不考虑木星液体的密度与水的密度差。地球上超强台风风速≥16级,其风速大于等于51.0m/s,而木星的最大风速达到130~150米/秒(按150m/s)计算,以台风形成大气层的高度10km计算,木星上的最大“台风”的高度30km/2.5=12km,实际上,大红斑风暴的最大高度比周围的木星云高出约8km。
木星还有白色和棕色的鹅蛋形风暴,通常发生在大气层的湍流内,白色鹅蛋形风暴倾向于大气层上层,棕色鹅蛋形风暴常位于普通云层。风暴持续的时间可以只有几个小时,也可以长达数个世纪。各种风暴的颜色似乎来自于红磷。
从木星表面的红、褐、白等五彩缤纷的条纹图案,可以推测木星大气中的风向是平行于赤道方向,不同的区域,交互刮着西风及东风,这是木星大气一个明显的特征。