天文知识之木星-简单篇

51fly

第二章 太阳系的行星成员

我们太阳系的行星成员目前主要包括：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等八大行星，早期的冥王星已经被降级为矮行星系列。至于海王星外围轨道上是否还存在满足行星定义的天体，目前还未发现。

这些行星成员我们又分为三大类，第一种是类地行星（岩石行星），主要由硅酸盐岩石组成，它们分别是水星、金星、地球、火星。第二种是类木行星（气态巨行星），主要由氢和氦组成的气体构成，它们分别是木星和土星。第三种是冰巨行星，主要由水、氨与甲烷组成的冰状固体构成，分别是天王星和海王星。

我们按离太阳的距离来介绍这8大行星

第一节类地行星

见上一篇文章的描述

第二节 类木行星

类木行星主要是由气体组成的行星，有时候也称为气态巨行星。它们分别是木星和土星，之所以称为类木，因此是因为土星和木星类似。

2.2.1 木星

木星是离太阳更远的行星，比火星更为遥远。木星是太阳系体积最大的行星，木星没有固体表面，它的表面是气态的。木星表面最为显著的是它那美丽的大红斑（即木星表面的超级风暴气旋），已经存在数百年之久。

图2.2.1 哈伯太空望远镜的WFC3相机于2014年所拍摄到木星的真实色彩影像，可清楚看见木星南半球的大红斑

2.2.1.1 木星上有木头么？

木星，我们以字体意思来看，是不是一个有很多木头的行星？答案肯定不是，木星上没有木头，表面只有气态的物质，且大多数为氢气和氦气，接下来的一节会讲到相关的信息。

2.2.1.2 木星的由来

在西汉时期之前，木星被称为岁星。木星较大，易观测。古代用木星周期来纪年，故称之岁星。

到西汉时期，《史记‧天官书》作者天文学家司马迁从实际观测发现岁星呈有橙、白、青（青色居多）等不同颜色云雾带，与“五行”学说联系在一起，正式把它命名为木星。

因此这就是木星的由来，并非是木头做的行星。

2.2.1.3 木星有多大多重？

木星是太阳系所有行星中个子最大的一个

太阳的直径恰好略等于木星直径的10倍，太阳直径约为139万公里（千米），木星直径约为13.9822万公里（千米）。然而地球的直径约为12742千米，因此木星的直径约等于地球的11倍（准确值为10.973）。换言之，11个地球并排一线，才有木星赤道直径那么宽大，10个木星才有太阳赤道直径那么宽大。

然而直径与体积有比较大的差异，约1321个地球才能装下满1个木星，约986.5个木星才能装下满一个巨大的太阳。

木星的质量是太阳系其他行星质量总和的2.5倍，其质量约是地球的318倍（精确值为317.83），质量约是太阳质量的千分之一（精确值为0.0009546）。由于其强大的质量，所以也“拉动”了太阳，导致太阳质心偏离了一点。同时其强大的引力也影响着周围的天体，如木星与火星之间的小行星带。根据现有理论，小行星带的诞生是由于木星强大的引力抑制了该带正常诞生的行星。如果没有木星这般强大的引力阻挡，那么今天我们看见的小行星带，很有可能就是一颗行星了。



图2.2.1.3 木星的大小比太阳小一个数量级（×0.10045），但仍比地球大一个数量级（×10.9733），大红斑大约与地球一样大（相同数量级）

2.2.1.4 木星的自转与公转

由于木星表面是气态，所以各纬度的自转时间都有差异。平均的自转周期大约为9.9259小时，这个自转是太阳系所有行星中最快的，也就是用时最短的。

由于木星更为遥远，所以比火星的公转时间更长。木星绕太阳转一整圈的时间，也就是它的公转时间约为4330.595天（11.857地球年）。

木星的轨道倾角相较于地球和火星非常小，只有约3.13度（地球为23.44度），因此没有明显的季节变化。



图2.2.1.4 动画模拟的是木星（红色）每11.8个地球年环绕太阳（在中心）运转一圈，地球的轨道是蓝色的。

2.2.1.5 木星离太阳有多远？离我们又有多远？

木星距离太阳平均约为7.8亿千米（精确值为7.7857），比地球远约5.2倍。因此可以得出木星距离地球约为6亿多公里（6.2876），相当于4.2倍日地距离。我们前面说过从地球飞到太阳，如果乘坐普通民航飞机，大约需要花费近20年的时间，那么想到木星的话，就可能需要花费大约80年了。

一般的民航飞机速度最高约1000千米每小时，然而我们的木星探测器，如朱诺号，可以达到15万千米每小时。朱诺号木星探测器在2013年10月以15万千米每小时的速度奔向木星，在不到3年的时间，也就是2016年7月抵达了木星轨道。

2.2.1.6 木星到底是个啥？

木星是太阳系中体积最大的行星，它的外壳主要是由气体构成，其内部主要是由具有金属性质的液态氢构成，最核心部位被认为是冰或岩石状态。

木星大气层是太阳系内最大的行星大气层，其主要成分为氢和氦气。我们从地球所能看见的是它最上面的一层，其主要成分是氨。在氨云层下面是一层水云，这里有雷电发生，类似地球的雷电，不过这里的雷电更为剧烈。

木星表面最为显著的特征就是大红斑，其实就是一个巨大的 “反气旋风暴”，是目前太阳系已知的最大规模的“台风”。木星的这个大红斑至少已经持续了近300多年，它的大小可以容纳2到3个地球（大红斑过去曾经达到三个地球并排排列的大小，然而现在已经缩小到约一个地球直径的大小）。

木星周围具有一层薄薄暗淡的环，最初由旅行者1号在1979年发现。由于如此的暗淡，所以在地球上一般望远镜几乎是看不见的，只有使用大型的望远镜才可以看见。木星的行星环不同于土星环，木星环的物质可能是一些木星的卫星带来的，主要为尘埃小颗粒。



图2.2.1.6 这是航海家1号太空船于1979年2月25日距离木星920万千米（570万英里）飞掠过木星时拍摄的影像。大红班下方白色的椭圆正是直径大约与地球相同的风暴

2.2.1.7 木星的天然卫星

截止2018年7月，人类已经发现了79颗木星的天然卫星，是太阳系行星中数目最多的。距离木星最远的一颗卫星（有编号的）是木卫十九，距离约2469万千米（未有编号的S/2003 J 2，距离约3029万千米）。距离木星最近的为木卫十六，其距离仅仅只有约12.8万千米（差不多是近地月的三分之一距离）。本小节简单的介绍著名的伽利略卫星系统。

木星有4颗在地球上看来最为显眼的天然卫星，它们是木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。它们是木星卫星中最大的，是在1610年由伽利略发现的，因此也叫伽利略卫星。但是其中的木卫三被发现，似乎最早在公元前364年，由我国天文学家甘德以肉眼发现的（伽利略是用了望远镜），这比伽利略在公元1610年的发现早了二千多年，但目前为止仍未被国际所承认。

木卫三

在伽利略卫星中有一颗比水星还要大的卫星，它就是木卫三，木卫三同时也是太阳系中最大的卫星。木卫三的表面有火山的活动，但不同于地球上的火山，由于木卫三平均温度约为-160度，非常的寒冷，因此其表面往往是冰火山。地球上的火山喷发出来的是滚热的岩浆，然而冰火山喷出来的是冰岩浆（水、氨、甲烷一类的挥发物）。木卫三还有个不可思议的地下海洋（盐水），是由伽利略号探测器发现的。

木卫一

木星的天然卫星木卫一在伽利略卫星中是最靠近木星的一颗卫星，由于很靠近木星，因此会受到木星强大引力的“拉扯”。导致其内部非常活跃，从而引致其表面有很多座活火山，目前的数据看来至少有400多座活火山，是太阳系中地质活动最活跃的天体。其表面之所以看起来五颜六色是因为它广泛的火山作用导致各种各样材料散布的结果，这些材料包含硅酸盐（例如直辉石类）、硫磺和二氧化硫等。

木卫二

木卫二是一颗诱惑的卫星，它的表层下面可能是深度约100公里的海洋，很有可能有生命存在。木卫二在伽利略4颗卫星中是最小的一颗，其直径只有约3120千米，比月球3474.8千米要小点。木卫二主要由硅酸盐岩石构成，其表面是一层约10到30公里厚的水冰地壳，核心可能与地球类似由铁-镍组成。木卫二的表面是太阳系中最为光滑的表面（高低落差不大），有着迷人的裂纹，其裂纹的形成主要是由板块运动引起的。

图2.2.1.7 木卫二背向行进方向的半球。右下角的白色区域为普维斯撞击坑，深色区域是木卫二水冰表面矿物含量较高的区域。图像颜色近似真色，于1996年9月7日由伽利略号拍摄。

木卫四

陌生而又熟悉的木卫四，木卫四的表面到处都布满了陨石撞击坑。木卫四的轨道在四颗伽利略卫星中距离木星最远，约为188万千米。木卫四主要由硅酸盐岩石和水组成，更加让我们感兴趣的是伽利略号探测器发现木卫四表面以下大约100公里处可能有液态海洋的存在，主要以盐水的方式存在，其厚度可能达到约250千米。有水就可能有生命存在，不过比起木卫二，这里环境更加恶劣，所以生命存在的可能性比木卫二低。

2.2.1.8 在地球上观赏木星

从地球上看木星是相当明亮的，仅次于日月金星，不过有时火星的亮度会超过木星。木星距离我们遥远，在地球轨道之外，因此从地球上看去，木星表面几乎全部被太阳光照亮。要想看到木星的月牙形状，就只有太空探测器近距离才可以看见了。

从地球上，肉眼即可见木星，如果使用小型望远镜，在视宁度很好的状态下，可以看见木星表面的带状云层以及大红斑结构。当然也可以看见4颗明亮的伽利略卫星，要想看得更清晰更多的卫星，就必须加大望远镜的口径。

关于木星的小档案

质量约为：1898190000000000000000000吨= 1.89819亿亿亿吨= 189819x10的19次方吨（地球的317.83倍）；

体积约为：14312800 0000 0000立方千米=1431.28万亿立方千米= 143128x10的10次方立方千米（地球的1321.33倍）；

直径约为：139822公里（地球的10.973倍）；

自转周期约为：9.9259小时（地球的0.414倍）；

公转周期约为：4330.595天（11.857地球年）；

平均温度约为：-161 度（大气压0.1 bar值）；

距离太阳中心约为：7.7857亿公里；

距离地球中心约为：6.2876亿公里；

从地球看去的最大目视星等约为：-2.94

2.2.2 土星

见下一篇：天文知识之土星-简单篇

参考资料

1.WJ百科

2.所有数据参数引用至NASA-Planetary Fact Sheets

文章作者：零度星系（天文在线）

审核人员：小抽

最终审核：零度星系（天文在线）

编辑用时：2018年07月02日-2018年07月06日

审核用时：2018年07月08日-2018年09月16日

最后更新：2018年9月17日星期一

注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请指出错误所在好加以改之。

结束，感谢您的阅读与关注

全文排版：天文在线（零度星系）

转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处