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走近太陽系最大行星——木星,了解它的十個秘密

木星(Jupiter)的名字恰到好處,它以羅馬神話中的眾神之王為名。它有著巨大的質量,強大的磁場,以及比太陽系中的任何行星都更多的衛星。儘管在古代天文學家就已經知道它的存在了,但是望遠鏡的發明和現代天文學的出現讓我們對這個氣態巨星有了更多的了解。

簡而言之,關於木星這個氣體巨行星有無數有趣的真相,卻不為人知。今天,我們在天文在線冒昧地列出了10件特別有趣的事情,這一定會讓你著迷,還會讓你大吃一驚。你以為你知道木星的一切?再想想!

1.木星巨大無比

木星是太陽系中最大的行星,這顯而易見。但是這種說法還不夠準確。其一,木星的質量是地球的318倍,而且,它實際上還是太陽系所有其它行星質量之和的2.5倍。不過還有一件有意思的事情...

圖注:木星是太陽系其它行星質量之和的2.5倍。圖片來源:美國宇航局NASA

如果木星質量再大一些,它的形狀則會變小。額外的質量會使得木星密度增大,過大的密度會讓它開始收縮。不過天文學家們預測木星可能要達到當前質量的四倍才會變化,否則都將保持大小不變。

2.木星無法成為恆星

天文學家稱木星為失敗的恆星,這種說法並不貼切。儘管木星確實像恆星一樣富集氫氦,但是它的質量還不足以在核心引發核聚變。恆星就是這樣產生能量的,通過聚集氫原子,在高壓高熱的情況下生成氦原子,在過程中釋放光和熱。

只有巨大的引力才能完成核聚變。木星至少要達到當前質量的70倍,才能引發核聚變,成為恆星。如果讓數十個木星撞擊在一起,你也許有機會創造新的恆星。不過現在,木星還將保持著巨型氣態行星的身份,無望成為恆星。抱歉,木星!

3.木星是太陽系中自轉最快的行星:

儘管木星的體積和質量都很大,但它的移動速度確實很快。事實上,木星以12.6千米/秒(約7.45米/秒)或45300千米/小時(28148英裡/小時)的旋轉速度,只需要大約10個小時就可以完成繞軸的完整旋轉。因為自轉速度過快,木星的兩極已經略有變平,而赤道處卻在膨脹。

事實上,木星赤道上的點比兩極離中心遠4600多千米。換句話說,木星的極地半徑為66854±10千米(對地球而言偏差為10.517千米),而赤道的直徑為71492±4千米(對地球而言偏差為11.209千米)。快速的自轉也有助於木星產生強大的磁場,提高其周圍危險的異塵餘生。

4. 木星上的雲層厚度只有50千米:

沒錯,我們所看到的的木星上那些美麗雲層和旋轉的風暴只有大約50千米厚。它們是氨晶體分解形成的兩個不同的雲層。天文學家認為較暗的物質是來自木星深層的化合物,當它們與陽光反應時就會改變顏色。但是在這些雲層下面,只有無盡的聚在一起的氫和氦。

旅行者1號於1979年3月5日拍攝的木星紅斑圖像在1998年11月6日進行了重新處理,並重新記錄至MDA膠片記錄儀(MRPS ID# 93779)上。原始的視象管圖像大小為800行,每行800像素。

圖解:1979年3月5日拍攝的木星巨大的紅斑。圖片來源:美國宇航局NASA GSFC/NASA/JPL

5. 大紅斑的存在由來已久

木星上的大紅斑是它最為人知的特徵之一。這個持續的反氣旋風暴位於木星赤道以南,直徑為24000千米,高度為12~14000千米。故而它大到足以容納兩三個地球直徑大小的行星。早在17世紀就有人發現了大紅斑,它存在至少有350年的歷史了。

1665年,意大利天文學家喬瓦尼·卡西尼首次發現了大紅斑。到了20世紀,天文學家開始用理論證明這是一場由木星的混亂且快速移動的大氣造成的風暴。旅行者1號證實了這一理論,在1979年3月,當時旅行者1號正在飛越火星,它近距離觀察了這個巨大的紅斑。

然而,自那時起,它似乎一直在縮小。根據卡西尼的觀測,在17世紀,它的大小預計為4萬公里,幾乎是現在的兩倍。天文學家不知道它是否會完全消失,也不知道它什麽時候會完全消失,但他們相對肯定的是,會有另一個紅斑會在木星的其他地方出現。

6. 木星也有光環

當人們想到行星光環時,自然而然地會想到土星。但事實上,天王星和木星都有自己的光環。木星光環是第三組為人們發現的光環(在其他兩組之後),因為它們特別微弱。木星的光環由三個主要部分組成——一個稱為光暈的內環,一個相對明亮的主環和一個相對暗淡的外環。

圖解:木星光環系統的圖示,其由四種主要成分組成。為了方便描述,圖中墨提斯(木衛十六)和阿德剌斯忒亞(木衛十五)與光環共享軌道。來源:美國宇航局NASA/JPL/Cornell University

人們普遍認為,這些光環是由木星的衛星在受到隕石撞擊時噴出物質而形成的。特別是主光環,人們認為它是由木衛十五和木衛十六的物質組成,而忒拜(木衛十四)和阿曼爾提亞(木衛五)則產生了組成暗淡的塵埃環的兩種不同物質。

由於木星強大的引力影響,這些物質落入環繞木星的軌道(而不是回到原本的衛星上)。當一些物質轉向木星的同時,額外的撞擊又增加新的物質,這個光環也會消耗和定期補充。

7. 木星的磁場比地球強14倍:

指南針在木星上確實有用。因為它有著太陽系中最強的磁場。天文學家認為,磁場是由液態金屬氫核內的渦流,也就是導電物質的旋轉運動產生的。這種磁場會捕獲木衛一火山噴發時產生的二氧化硫顆粒,二氧化硫顆粒會電離產生硫離子和氧離子。再加上來自木星大氣層的氫離子,它們在木星的赤道平面上形成了一個等離子層。

圖解:木星的磁場和協同旋轉加強了電流。圖片來源:Wikipedia Commons/Ruslik0

在更遠的地方,磁層與太陽風的相互作用會產生弓形震波,這是一種危險的異塵餘生帶,會對航天器造成損害。木星的四顆最大的衛星都在磁層內運行,磁層保護它們免受太陽風的影響,但也使得在它們的表面建立極地的可能降低。木星的磁層也造成了木星極地地區強烈的無線電異塵餘生。

8. 木星有79個衛星:

在寫這篇文章的時候,木星有79顆已確認和命名的衛星。然而,據估計,木星有200多顆天然衛星環繞著它。它們的直徑幾乎都不到10公里,直到1975年第一艘宇宙飛船(先鋒10號)抵達木星後天文學家才慢慢開始發現。

然而,它也有四個主要的衛星,統稱為伽利略衛星(因為伽利略首次發現它們)。按照離木星的距離,它們分別是伊奧(木衛一)、歐羅巴(木衛二)、蓋尼米得(木衛三)和卡裡斯托(木衛四)。這些衛星是太陽系中最大的衛星,加尼米德(木衛三)是最大的一個,直徑為5262公里。(木星衛星大多以羅馬神話中神王Jupiter的相關人物命名)

圖解:木星和伽利略衛星。圖片來源:美國宇航局NASA

9. 宇宙飛船造訪木星7次:

1973年12月,美國宇航局的先鋒10號宇宙飛船首次造訪木星,1974年12月,先鋒11號宇宙飛船又造訪了木星。然後是1979年,旅行者1號和2號在航行中掠過木星。這之後是一段很長的間歇,直到1992年2月尤利西斯號到達木星,接著是1995年的伽利略號太空探測器。然後卡西尼號在2000年前往土星的途中掠過木星。最後,美國宇航局NASA的新視野號宇宙飛船在2007年也造訪了木星。這是最近一次飛越木星的任務,但肯定不會是最後一次。

10. 你可以用自己的眼睛看到木星:

在地球的天空中,木星是太陽系中第三亮的天體,僅次於金星和月球。很有可能,你在天空中看到了木星,卻不知道你看到的是什麽。在天文在線上,我們要教導讀者,讓讀者知道在夜空中發現木星的最佳時機是什麽時候。

如果你看到天空中有一顆非常亮的星星,那麽你看到的很可能就是木星。如果你認識一個有望遠鏡的人,那就更好了。使用適當的放大倍數,你甚至可以發現環繞它的小光斑,也就是它的伽利略衛星。想象一下,你會知道伽利略在1610年凝視這顆行星時所做的事情。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. Maurice- universetoday

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