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[[File: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.jpg|thumb|right|300px|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]] '''木星'''([[英文]]:'''Jupiter'''),[[太阳系]][[八大行星]]中距离[[太阳]]排名第五(第五近)的[[行星]],也是[[太阳系]]中体积最大的行星,目前已知有79颗卫星。古代的[[天文学家]]就已经知道这颗行星,[[古罗马|罗马人]]以他们的[[罗马神话|神]]称这颗行星为[[朱庇特]]。古代[[中国]]则称木星为[[岁星]],取其绕行天球一周约为12年,与[[地支]]相同之故,且产生了[[岁星纪年]]法。到[[西汉]]时期,《[[史记]]·天官书》作者[[司马迁]]从实际观测发现岁星呈青色,与“[[五行]]”学说联系在一起,正式把它命名为'''木星'''。 木星是颗[[巨行星]],[[质量]]是太阳的千分之一,但却是太阳系其他行星质量总和的2.5倍。太阳系的行星中,木星和[[土星]]是[[气态巨行星|气体巨星]]([[天王星]]和[[海王星]]是[[冰巨星]])。 从地球看木星,它的[[视星等]]可以达到 -2.94等,已经可以照出阴影,并使它成为继[[月球]]和[[金星]]之后,是夜空平均第三亮的天体(火星在其轨道的特定点上时能短暂与木星的亮度相比)。 木星的主要成分是[[氢]],[[氦]]占十分之一,氦占了总质量的四分之一;它可能有岩石的核心和重元素,木星是巨行星,没有可以明确界定的固体表面。由于快速地自转,木星的外观呈现[[扁球体]](赤道附近有轻微但明显可见的凸起)。外面的大气层依纬度成不同的区与带,在彼此的交界处有湍流和风暴作用着。[[大红斑]]第一次观测时间是17世纪使用[[望远镜]]观测到,持续旋转至今。 环绕着木星的还有微弱的[[行星环]]和强大的[[磁层]],包括4颗1610年发现的[[伽利略卫星]],至2019年12月已经发现79颗卫星。[[木卫三]]是其中最大的一颗,其直径大于行星中的[[水星]]。 迄今已有数艘[[无人太空船]]前往木星探勘,最值得注意的是早期飞掠任务的[[先锋计划|先锋号]]和[[旅行者计划]],和后期的[[伽利略号探测器|伽利略号]]。先前拜访木星的是锁定[[冥王星]]的[[新视野号]]太空船,在2007年2月28日最接近木星,并借助木星的[[重力助推|加速]]前往冥王星。目前[[朱诺号]]是木星轨道上唯一运作中的探测器,自2016年7月4日进入环绕木星的轨道后便持续进行观测作业至今。未来仍将有不少探测木星系统的太空任务,如探测木星卫星[[木卫二|欧罗巴]]的[[木卫二飞越任务]]。 [[文件:木星的真彩色拼接图.jpeg|center|thumb|300px|木星的真彩色拼接图由卡西尼上的窄角照相机在2000年12月拍摄的。NASA/JPL]] [[文件:木星南极彩色照片.jpeg|center|thumb|300px|木星南极彩色照片由公民科学家 Gabriel Fiset 用“朱诺号”上的JunoCam仪器数据拼接的]] [[文件:木星北极区域南部边缘的一场动态风暴被朱诺号拍到.jpeg|center|thumb|300px|木星北极区域南部边缘的一场动态风暴被朱诺号拍到。NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS]] 木星的条纹和漩涡实际上是由氨和水组成的寒冷多风的云,漂浮在氢和氦的大气中。木星标志性的大红斑是一场比地球还大的风暴,已经肆虐了数百年。 === 形成和迁徙 === 一组新的[[超级地球]]可能起初聚集在内[[太阳系]]。 地球和它邻近的行星可能是在木星碰撞与摧毁这些在太阳附近的超级地球之后,从碎片中形成的。当木星迁徙至内太阳系,在理论家所谓的[[大迁徙假说]],突然的引力推与拉,导致这些超级地球的轨道开始重叠,引发彼此间一系列的碰撞。天文学家已经发现500多个多行星系统,这些系统通常包括几颗质量数倍于地球(超级地球)的行星,进到比水星更靠近太阳的距离,并且类似木星的气体巨星也会很靠近它们的母恒星。看来,木星在太阳系的外侧轨道上,是因为当它迁徙时, [[土星]]拉着它往外移动。木星从内太阳系往外移动,可能给了内太阳系的行星,包括[[地球]],可以形成的契机。 2017年,来自美国[[劳伦斯利弗莫尔国家实验室]]和德国[[明斯特大学]]的研究人员在分析来自小行星的陨铁中[[钨]]和[[钼]]的同位素时发现,木星岩石内核可能在太阳系形成后的100万年后就已经处在形成阶段中,木星形成可能已有距今46亿至50亿年。 === 结构 === 木星主要由气体和液体[[物质]]构成,它是[[太阳系|太阳系]]中4颗[[巨行星]]中最大的,也是[[太阳系]]最大的[[行星]]。它的[[赤道]]直径142,984 km(88,846 mi),密度1.326g/cm<sup>3</sup>,是巨行星中第二高的,但远低于其它4颗[[类地行星]]。 ==== 成分 ==== 木星大气层上层的成分以气体[[分子]]的体积百分比大约88-92%是氢,8-12%是氦。因为氦的[[原子量]]是氢的4倍,当以质量描述组成时,不同原子量的元素就会有不同的比例。[[木星大气层|木星的大气层]]大约75%的质量是氢,24%的质量是氦,剩余的1%是其它的元素。内部包含密度较高的元素,大致是71%的氢,24%的氦,和5%其它的元素。大气中含有微量的甲烷、[[水蒸气]]、[[氨]]和[[矽]]基化合物。也有微量的[[碳]]、[[乙烷]]、[[硫化氢]]、[[氖]]、[[氧]]、[[磷化氢]]和[[硫]],最外层的大气含有[[结晶]]的氨。经由[[红外线]]和[[紫外线]]的测量,也发现有微量的[[苯]]和其它的[[烃类]]。 大气中氢和氦的比例接近理论上的原始[[太阳星云]]组成。氖在大气层上层仅占百万分之二十,大约是太阳中丰度的十分之一。氦也几乎耗尽,大约只有太阳组成的80%左右。这种减少是这些元素[[降水|沉降]]到行星内部的结果。较重的[[稀有气体|惰性气体]]在木星大气层中的丰度是太阳的2-3倍。 依据[[光谱]],[[土星]]的组成被认为类似于木星,但其它的巨行星,[[天王星]]和[[海王星]]有着相对较少的氢与氦。由于缺乏直接深入大气层的探测器,除了外层的大气层外,缺乏内部更重元素丰度的精确数值。 ==== 质量和大小 ==== 木星的[[质量]]是太阳系其他行星质量总和的2.5倍,由于它的质量是如此巨大,因此太阳系的[[质心]]落在太阳的[[光球层|太阳表面]]之外,距离太阳中心1.068[[太阳半径]]。虽然木星的直径是地球的11倍,体积是地球的1,321倍,但是它的密度很低,质量只是地球的318倍。木星的半径是[[太阳半径]]的十分之一,质量是[[太阳质量]]的千分之一,所以两者的密度是相近的。"[[木星质量]]"(M<sub>J</sub>或M<sub>Jup</sub>)通常被做为描述其它天体,特别是[[太阳系外行星|系外行星]]和[[棕矮星]]的质量单位。例如系外行星[[HD 209458 b]]的质量是0.69M<sub>Jup</sub>,而[[仙女座κb]]的质量是12.8M<sub>Jup</sub>。 理论模型显示如果木星的质量比现在更大,而不是仅有目前的质量,它将会继续收缩。质量上的些许改变,不会让木星的[[半径]]有明显的变化,大约要在500[[地球质量]](1.6M<sub>Jup</sub>)才会有明显的改变。尽管随着质量的增加,内部会因为压力的增加而缩小体积。结果是,木星被认为已经几乎达到了行星结构和演化史所能决定的最大半径。随着质量的增加,收缩的过程会继续下去,直到达到可察觉的[[恒星形成]]质量,大约是50M<sub>Jup</sub>的高质量[[棕矮星]]。 然而,需要75倍的木星质量才能使氢稳定的融合成为一颗恒星。最小的[[红矮星]],半径大约只是木星的30% 。尽管如此,木星仍然散发出大量能量。它接受来自太阳的能量,而内部产生的能量也几乎和接受自太阳的总能量相等。这些额外的热量是由[[开尔文-亥姆霍兹机制]]通过收缩产生的。这个过程造成木星每年缩小约2公分。当木星形成的时候,它比现在热,直径大约是现在的2倍。 ==== 内部结构 ==== 木星被认为有个由元素混合的致密[[行星核心|核心]],被一层含有少量氦,主要是氢元素的液态[[金属氢]]包覆着。除了这个基本的轮廓,不确定的成分还是相当多。核心经常被描述为[[岩石]],但是其详细的成分是未知的,而且在这种深度下的温度、压力、和材料的性质也都不清楚。1997年,有人建议用重力法测量是否存在着核心,显示核心大约有12至45地球质量,约占木星总质量的4%至14%。 行星模型认为在行星形成的历史上,木星至少有一段时间有个够大的岩石或冰的核心,才可以从[[康德-拉普拉斯假设|原始太阳星云]]收集到足够大量的氢和氦。假设它确实存在,它可能因为现存的热液态金属氢与地函混合的对流而萎缩,并且熔融在行星内部的较上层。核心现在可能完全消失,但由于重力测量仍不够精确,还不能完全排除这种可能性。 模型的不确定性受限于测量参数的误差:用来描述行星引力动量的一个自转系数(J<sub>6</sub>)、木星的赤道半径、在1帕压力处的温度。预期在2011年8月发射的[[朱诺号]]探测器将能获得这些参数更好的数值,从而在核心的问题上取得进展。 核心区域被密集的[[金属氢]]包围着,向外延伸到大约行星半径78%之处,通过这一层的氦和氖,像雨水滴般向下沉降,消耗掉这些元素在上层大气的丰度。 在金属氢上层是内层透明氢的大气层。在这个深度,温度是在[[临界温度]]之上,对氢而言只有33[[热力学温标|K]]。在此状态下,没有层次分明的液体和气体位相 -氢可能是临界的超流体状态。在这层之上的,从云层向下延伸至深度大约1,000[[公里]]的氢,顺理成章的应该是气体,而在更深的一层是流动的液体。在物理上,那里没有明确的边界 -气体很顺利的变得更热和更密集的下降。 由于开尔文-亥姆霍兹机制可知,木星内部的温度和压力在朝向核心地方向逐渐增加。在压力为10[[帕斯卡|帕]]的“表面”,温度大约是340 K(67 °C;152 °F)。在氢[[相变]]的区域 -温度达到临界点- 氢成为金属,相信温度是10,000 K(9,700 °C;17,500 °F),压力的[[数量级#1GPa|200]][[帕斯卡|GPa]]。在核心边界的温度估计为36,000 K(35,700 °C;64,300 °F),同时内部的压力大约是[[数量级#1TPa|3,000]]至4,500GPa。 [[File:这幅模型剖面图显示木星内部的构造,液态金属氢覆盖着内部深处的岩石核心.png|thumb|600px|center|这幅模型剖面图显示木星内部的构造,液态[[金属氢|金属氢]]覆盖着内部深处的岩石核心|alt=木星的卫星,表面和内部示意图]] === 大气层 === 木星有着太阳系内最大的行星大气层,跨越的高度超过5,000 km(3,107 mi)。由于木星没有固体的表面,它的大气层基础通常被认为是大气压力等于1 MPa(10 bar),或十倍于地球表面压力之处。 ==== 云层 ==== [[File: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.jpg|thumb|300px|[[航海家1号]]太空船于1979年2月25日距离木星920万公里(570万英里)飞掠过木星时拍摄的影像。大红斑下方白色的椭圆正是直径大约与地球相同的风暴]] 木星永远被氨晶体和可能是[[氢硫化铵|氢硫化氨]]的乌云笼罩着。[[对流层顶]]的云,在不同纬度形成不同的区带,最著名的是热带区。这些区带分为亮色调的''区''(zones)和深色调的''带''(belts)。这些模式互不相容[[大气环流|环流]]间的交互作用导致风暴和[[湍流]],[[风速]]达到100m/s(360Km/h)的纬向急流是很常见的。每一年,各区都有着不同的宽度、颜色和强度,但对天文学家而言,依然可以稳定的给予识别和指定。 云层大约只有50 km(31 mi)深,并且至少包含两层覆盖的云:厚厚的下层和薄且清晰的区域。在氨云层下面也有薄薄一层的[[水的性质|水]]云,有证据显示木星的大气层中也有闪烁的[[闪电]]。这是由水分子的[[极性]]造成的,它使得创造闪电所需要的电荷能够分离。这些放电的强度达到地球上的一千倍。水云可以形成雷暴,驱使热量从内部不断上升。 木星云层的橙色和棕色是内部涌升的化合物暴露在[[紫外线]]下,引起颜色的改变造成的。确切的构成仍然不清楚,但被认为是含有磷、硫或可能是[[烃类]]。这些丰富多彩的混合物,称为[[发色团]],与下层较温暖的云层混合。 区是由上升的氨结晶[[对流胞]]形成的,在观测上通常是较低层云的掩蔽物。 木星的低[[转轴倾角]]意味着两极能接收到的[[太阳辐射]]远远的少于行星的赤道地区。行星内部的[[对流]]输送大量的能量到极区,使云层的温度能够平衡。 ==== 大红斑和其它涡旋 ==== [[File:木星大红斑的大小在缩减中(2014年5月15日).jpg|thumb|right|300px|木星[[大红斑]]的大小在缩减中(2014年5月15日)]] 木星最著名的特征是[[大红斑]],这是比[[地球]]大的一个持久性[[反气旋]]风暴,位置在赤道南方22°,至少在1831年以来,就已经知道它的存在,并且可能更提早至1665年。来自[[哈伯太空望远镜]]的影像显示多达两个''红斑''毗邻着大红斑。这个风暴大得可以使用地基的小口径12 cm或更大的[[望远镜]]看见。一些[[数学模型]]表明这个风暴是稳定的,可能是这颗行星上一个永久性的特征。 [[鹅蛋形]]物体的[[自转]]是[[逆时针]]方向,[[周期]]大约是六天。大红斑的[[维度]]是24,000至40,000公里 × 12,000至14,000公里。它的直径大到可以容得下2至3颗地球。这个风暴最大的高度比周围的云层高出约8 km(5 mi)。 风暴通常都发生在[[巨行星]][[大气层]]的[[湍流]]内,木星也有白色和棕色的鹅蛋形风暴,但较小的那些风暴通常都不会被命名。白色的鹅蛋形风暴倾向于包含大气层上层,相对较低温的云。棕色鹅蛋形风暴是较温暖和位于''普通云层''。这种风暴持续的时间可以只有几个小时,也可以长达数个世纪。 在航海家证实大红斑的特征是一场风暴之前,因为它相对于周围其余的气团有时快,有时慢的差异旋转,已经是强有力的证据,表明大红斑与行星表面或深处的地形特征没有关联性。 在2000年,在南半球有一个外观与大红斑类似,但较小的大气特征出现。这是由几个较小的白色鹅蛋形风暴合并成的一个特征 -三个在1938年首度被观测到的较小的鹅蛋形风暴。合并后的特征被命名为[[木星大气层#长圆形BA|鹅蛋形BA]],并且因为它的强度增加,颜色由白转红,被暱称为幼红斑。 === 行星环 === [[File:木星的环.jpg|thumb|300px|[[木星环|木星的环]]]] 木星有个黯淡的[[行星环]]系统,约有6,500公里宽,但厚度不到10公里。由大量尘埃和黑色碎石组成,以大约7小时的周期围绕木星旋转。环由三个主要的部份组成:内侧像[[环面|花托]],是由颗粒组成的晕环,中间是相对明亮的主环,还有外圈的薄纱环。这些环,看起来是由尘埃组成,而不像土星环是由冰组成。主环可能是从卫星[[木卫十五|阿德剌斯忒亚]]和[[木卫十六|梅蒂斯]]喷发的物质组成。正常应该落回卫星的物质由于受到木星强大引力的影响,被木星吸引住。这些材料转变轨道的方向朝向木星,新的材料又因为碰撞影响而继续被加入。以相同的方式,[[木卫十四|特贝]]和[[木卫五|阿马尔塞]]可能组成薄纱环尘土飞扬的两个部分。也有证据显示沿着阿马尔塞的轨道可能有一连串与这颗卫星碰撞构成的岩石碎片。 === 磁层 === [[File:木星上的极光.jpg|thumb|300px|木星上的[[极光]]。三个亮点是由连接到木星卫星[[木卫一|埃欧]](在左边)、[[木卫三|佳里美德]](在底部)和[[木卫二|欧罗巴]](在最底部)的磁[[流量管]]创造的。此外,可以看见非常明亮,几乎是圆型的区域,称为主要的鹅蛋形,可以看见和弱极区极光。]] 木星的[[磁场]]强度是地球的14倍,范围从赤道的4.2[[高斯]](0.42[[特斯拉|mT]])到极区的10至14高斯(1.0-1.4mT),是[[太阳系]]除太阳黑子以外最强的磁场源。这个场被认为是由[[涡流]]产生的,即木星内部涡旋运动的液态金属氢。埃欧卫星上的火山释放出大量的二氧化硫,形成沿着卫星轨道的气体环。这些气体在磁层内被电离,生成[[硫]]和[[氧]]的[[离子]]。它们与源自木星大气层的氢离子,在木星的赤道平面形成[[电浆片]]。这些片状的电浆与行星一起转动,造成进入磁场平面的变形偶极磁场。在电浆片内的电流产生强大的无线电讯号,造成范围在0.6至30[[赫兹|MHz]]的爆发。 在距离木星大约75木星半径之处,磁层与太阳风的交互作用生成[[弓形震波]]。环绕着木星磁层的是[[磁层顶]],位于[[磁层鞘]]的内缘 -磁层顶和弓形震波之间的区域。太阳风与这些去的交互作用拉长了木星背风面的磁层,并且向外延伸至几乎到达土星轨道的位置,而面向太阳方向也有数百万公里厚。木星的四颗大卫星的轨道全都位于磁层内,受到保护而得以免受太阳风的侵袭,因此木星的卫星全都位于它的磁层之中。 [[伽利略号]]的大气探测器在木星环与高层大气之间新发现一个强辐射带,类似地球的[[范艾伦辐射带]],但比范爱伦辐射带强10倍左右,其中有高能的[[氦]]离子。 木星的磁层是其两极地区激烈发送的[[无线电波|电波辐射]]的源头。木卫埃欧剧烈的火山活动,喷发出的气体进入木星的磁层,产生一个托环状环绕着木星的微粒。当埃欧穿过这个托环时,相互作用生成的[[阿尔文波]]使游离的物质进入木星的极区。一个结果是,无线电波通过[[回旋加速器]]的[[天文物理迈射|迈射机制]],和能量沿着圆锥形的表面传输出去。当地球与这个锥面交会时,地球上探测到的木星发射的无线电波会强于太阳输出的无线电波。 === 轨道和自转 === 木星是行星中唯一与太阳的[[质心]]位于太阳本体之外的,但也只在太阳半径之外7%。木星至太阳的平均距离是7亿7800万公里(大约是地球至太阳距离的5.2倍,或5.2[[天文单位]]),公转太阳一周要11.8地球年。这是土星公转周期的五分之二,也就是说太阳系最大的两颗行星之间形成5:2的共振轨道周期。木星的椭圆轨道相对于地球轨道倾斜1.31°,因为[[轨道离心率|离心率]]0.048,因此[[近日点]]和[[远日点]]的距离相差7,500万公里。木星的[[轨道倾角]]相较于地球和火星非常小,只有3.13°,因此没有明显的季节变化。 木星的[[自转]]是太阳系所有行星中最快的,对其[[座标系|轴]]完成一次旋转的时间少于10小时;这造成的[[赤道隆起]],在地球以业余的小[[望远镜]]就可以很容易看出来。这颗行星是颗[[扁球体]],意思是他的赤道直径比[[两极]]之间的直径长。木星的赤道直径比通过两极的直径长9,275 km(5,763 mi)。 因为木星不是固体,他的上层大气有着[[较差自转]]。木星极区大气层的自转周期比赤道的长约5分钟,有三个系统做为参考框架,特别是在描绘大气运动的特征。系统I适用于纬度10°N至10°S的范围,是最短的9h50m30.0s。系统II适用于从南至北所有的纬度,它的周期是9h55m40.6s。系统III最早是[[电波天文学]]定义的,对应于行星磁层的自转,它的周期是木星的官方周期。 === 观测 === [[File:木星合月.jpg|thumb|300px|木星合月]] [[File:外行星的逆行运动是其对地球的相对位置造成的.png|thumb|300px|外行星的逆行运动是其对地球的相对位置造成的]] 木星通常是天空中第四亮的天体(在太阳、[[月球]]和[[金星]]之后),但有时候[[火星]]会比木星亮。依据木星相对于[[地球]]的位置,可以表现出不同的[[视星等]],在[[冲 (天体位置)|冲]]时最亮是-2.9等,在与太阳同向的[[合 (天体位置)|合]]时,会降至-1.6等。木星的[[角直径]]也会随之改变,从50.1到29,8[[角分|弧秒]]。木星在轨道上经过[[近日点]]附近时的冲最适宜观赏,木星上次是在2011年3月经过近日点,所以在2010年和2011年9月的冲是最有利的。 地球每398.9日会在轨道上超越木星一次,这个时间称为[[轨道周期|会合周期]]。每当会合之前,木星都会相对于背景的恒星出现明显的[[顺行和逆行|逆行运动]]。这是木星似乎在夜空中向后(向西)移动一段,执行回圈的运动。 木星接近12年的轨道周期对应于[[黄道]]的[[黄道十二宫|星宫]]。也就是,木星每一年约向东移动大约30°,约是一个星宫的宽度。 因为木星的轨在地球轨道之外,所以从木星看地球的相位角永远不会超过11.5°。也就是,从地球用望远镜观看木星时,它几乎都是呈现满月的姿态。只有当太空船飞近木星时,才会看见新月形的木星。通常,一架小望远镜就能看见木星的四颗[[伽利略卫星]]和跨越[[木星大气层]]明显的云带。当[[大红斑]]面向地球时,小口径的望远镜也有机会看得见。 === 研究和探测 === ==== 望远镜发明之前的研究 ==== [[File:在天文学大成中木星(☉)相对于地球(⊕)在经度方向运动的模型.png|thumb|300px|在[[天文学大成]]中木星(☉)相对于地球(⊕)在经度方向运动的模型]] 对木星的观测可以回溯至公元前7或8世纪的[[巴比伦天文学|巴比伦天文学家]]。中国的历史天文学家[[席泽宗]]宣称[[中国天文学|中国天文学家]][[甘德 (天文学家)|甘德]]在公元前362年就以裸眼发现[[木星的卫星]]之一。如果此一说法正确的话,会比伽利略的发现早了近2000年。在公元2世纪的[[天文学大成]],古希腊天文学家,[[地心说]]行星模型的先驱,[[克劳狄乌斯·托勒密|托勒密]]以[[均轮和本轮|本轮]]和[[均轮和本轮|均轮]]来解释行星相对于地球的运动,他给木星轨道环绕地球的周期是4332.38天,或11.86年。在公元499年,一位古典时代的印度[[印度数学|数学家]]和[[印度天文学|天文学家]],[[阿耶波多]],也用地心说的模型估计出木星的周期是4332.2722天,或11.86年。 ==== 地基望远镜的研究 ==== 1610年,[[伽利略]]发现 木星的4颗大[[天然卫星|卫星]] -[[木卫一|埃欧]]、[[木卫二|欧罗巴]]、[[木卫三|佳利美德]]、和[[木卫四|卡利斯多]](现在称为[[伽利略卫星]]- 首度用望远镜发现不属于地球的卫星。伽利略也是首度发现显然不以地球为中心[[天体力学|运动的天体]]。这是对[[哥白尼]][[日心说]]最主要的支撑,伽利略直言不讳的支持哥白尼学说,使他被置于文字狱的威胁下。 1660年代。卡西尼使用一架新的望远镜发现木星的斑点和彩色的区带,并且观察到这颗行星出现扁平形;就是在两极扁平。他也估计出这颗行星的自转周期。在1690年,卡西尼发现大气经历[[较差自转]]。 [[File:来自旅行者1号详细的假色木星大气层影像.jpg|thumb|300px|来自[[旅行者1号|旅行者1号]]详细的[[假色]]木星大气层影像,显示巨大的红斑和经过的白色鹅蛋形气旋]] 大红斑是在木星南半球的一个显著鹅蛋形特征,可能早在1664年就被[[罗伯特·虎克]]和[[乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼]]在1665年观测过;虽然这仍有争议。已知最早的绘图来自药剂师[[海因利希·史瓦贝]],他在1831年显示大红斑详细的信息。 据传说,大红斑在1878年变得很显眼前,在1665年至1708年曾经有多次从视线中消失的场合。它在1883年和20世纪初,再度被记录到衰退。 Giovanni Alfonso Borelli和卡西尼两人都小心地做出木星卫星的运动表,可以预测这些卫星经过木星前方或背后的时间。在1670年代,人们观测到当木星与地球在相对于太阳的两侧时,这些事件的发 会比预测的慢达17分钟。[[奥勒·罗默]]推论视线看到的不是即时发生的事情(卡西尼在此之前曾经拒绝这样的结论),而这个时间上的差异可以用来估计[[光速]]。 1892年,[[爱德华·爱默生·巴纳德]]在加利福尼亚州使用[[利克天文台]]的折射望远镜观察到木星的第5颗卫星。发现了这颗相对较小的卫星,证明了他敏锐的视力,使他很快的成名。这颗卫星后来被命名为[[木卫五|阿马尔塞]]。这是最后一颗以视觉发现的行星卫星。在1979年,[[航海家1号]]飞过木星之前,发现了额外的8颗卫星。 [[File:欧洲南天天文台甚大望远镜的木星红外线图像.jpg|thumb|260px|[[欧洲南天天文台]][[甚大望远镜]]的木星红外线图像]] 1932年,[[鲁珀特·沃尔特]]根据木星的吸收光谱确定木星大气中含有甲烷和氨。 1938年,观察到3个长寿的白色鹅蛋形反气旋特征。几十年来,它们是独立存在木星大气层的特征,有时会互相靠近,但永远不会合并。最后,两个在1998年合并,并在2000年吸收了第三个,被称为长圆形BA。 ==== 电波望远镜的研究 ==== 在1955年,巴纳德柏克和[[肯尼斯·佛兰克林]]侦测到来自木星的22.2MHz的无线电信号爆发。这些爆发与木星的自转周期匹配,也能够用这些信息来改进自转速率。发现来自木星的无线电爆发有两种形式:长达数秒的长爆发(L爆发),和持续时间短于百分之一秒的短爆发(S爆发)。 科学家发现来自木星的无线电讯号有三种传输的形式: * 随着木星旋转的十米无线电爆发(波长10米的无线电波),并且受到埃欧与木星磁场交互作用的影响。 * 公分无线电辐射(波长为公分的无线电波)于1959年首度由[[弗兰克·德雷克]]和Hein Hvatum观测到。这个信号起源于木星赤道附近的圆环带状,是由木星磁场中被加速电子引起的[[回旋辐射]]。 * 辐射热是由大气中的热产生的。 ==== 太空探索与探测 ==== 自1973年以来,有数艘自动化的太空船拜访过木星,最引人注目的是[[先锋10号]]太空船。它是第一艘足够接近木星,并发送回有关这颗太阳系最大行星的属性和现象的太空船。飞往太阳系内其他行星的太空船完全依赖能量的价值,太空船速度的净变化或[[ΔV]]。从地球的[[低地球轨道]]进入到木星的[[霍曼转移轨道]]只需要6.3Km/s的ΔV,这媲美于要进入低地球轨道的9.7Km/s的ΔV。幸运的是,[[重力助推]]可以用来减少抵达木星所需要的能量,然而,这也很明显的需要较长的飞行时间。 '''飞越任务''' 从1973年开始,数艘太空船在执行探测其他行星的任务时,有计划的从可以观测木星的范围内飞越。[[先锋计划]]最先观测到木星大气层和几颗卫星的特写影像。它们发现这颗行星的辐射场远远超出预期,但这两艘太空船在这种环境下都依然存活。这些太空船的运动轨迹被用来更精确地估计木星系统质量。行星的[[无线电掩星]]结果得到更好的木星质和和两极扁平的数值。 六年后,[[航海家计划]]任务极大地提高了对伽利略卫星的认识,并且发现了木星环。它们还证实大红斑是反气旋,比较影像显示大红斑已经改变了形状和颜色,从先锋任务的橙色转变成暗褐色。此外,这一计划还发现电离的原子沿着埃欧的轨道构成环形,和发现这颗卫星表面的火山,其中有一些还在喷发的过程中。当太空船从木星的背后飞过时,还观察到夜晚大气中的闪电。 随后探测木星的是尤利西斯太阳探测器,以执行绕行太阳的[[极轨道]]任务。在接近木星的阶段中,进行对木星磁层的研究。由于尤利西斯没有照相机,所以没有获取影像,第二次是在六年后以更远的距离飞越。 在2000年,卡西尼探测器在前往[[土星]]的途中飞越木星,并提供了一些有史以来最高解析度的木星影像。在2000年12月9日,太空船拍摄到卫星[[木卫六|希玛利亚]]的影像,但是解析力太低,无法显示表面的细节。 [[新视野号]]探测器在途中,于2007年2月28日达到最接近木星的位置,借由飞越木星时的重力助推前往[[冥王星]]。这艘探测器的照相机测量从埃欧的火山喷发出的电浆,并且以细的研究全部4颗的伽利略卫星,以及远距离的观测外围的[[木卫六|希玛利亚]]和[[木卫七|伊拉拉]]。从2006年9月4日就开始拍摄木星系统的影像。 '''伽利略任务''' [[File:卡西尼号拍摄的木星.jpg|thumb|260px|[[卡西尼-惠更斯号|卡西尼号]]拍摄的木星]] [[伽利略号]]是第一艘在轨道上环绕木星的太空船。它于1995年12月7日进入轨道,环绕这颗行星7年之久,并飞越过所有的伽利略卫星和[[木卫五|阿马尔塞]]。这艘太空船在接近木星的途中,对1994年[[舒梅克-李维九号彗星]]撞木星的事件进行了观测,见证了此一撞击事件的影响。虽然伽利略号广泛的收集了大量木星系统的信息,但因为高增益无线电发射天线的布署失败,使原设计的能力大为减损。 一个340公斤的钛金属制的[[伽利略探针|大气探针]],于1995年12月7日从伽利略号释放进入木星大气层。它以大约2,575公里(1,600英里)的时速,在大气层中下降了约150 km(93 mi),在它被压力和高温(23倍地球大气压,153℃)摧毁之前,蒐集了57.6分钟的资料,而这个探针可能被熔解和蒸发了。伽利略轨道器本身也遭遇了同样的命运,经过刻意操作在2003年9月21日以超过50Km/s的速度撞进木星的大气层,以避免它撞上[[木卫二|欧罗巴]]而可能造成的污染——这颗卫星已被假设可能是生命的避风港。 来自此一任务的资料揭露氢在木星大气层占90%。在探针汽化前,温度资料纪录超过了300℃(>570℉),风速测量超过644km/h(>400mph)。 '''朱诺任务''' 美国国家航空暨太空总署的太空船[[朱诺号]]在2016年7月4日抵达木星,预计未来的20个月将在轨道上绕行木星37圈。这次任务将以[[极轨道|绕极轨道]]仔细的研究这颗行星。在2016年8月27日,朱诺号完成其第一次的低空飞越木星,并且送回木星北极的第一张图像。 '''未来的探测''' [[欧洲太空总署]]的[[木星冰月探测器]](JUICE)预计在2022年发射。接下来是[[NASA]]在2025年的[[木卫二飞越任务|欧罗巴帆船]]任务。 '''取消的任务''' 由于木星的卫星欧罗巴、佳利美德、和卡利斯多的地表下可能有液体的海洋,因此对详细研究冰卫星非常感兴趣。但资金的困难拖延了进度,NASA的[[木星冰月轨道器]](JIMO,Jupiter Icy Moons Orbiter)于2005年被取消。随后提案由[[NASA]]和[[ESA]]共同执行的任务,[[木卫二-木星系统任务|EJSM/Laplace]]临时决定预计在2020年研制而成。EJSM/Laplace将有NASA主导的[[木星欧罗巴轨道器]]和ESA主导的[[木星佳利美德轨道器]]。然而,在2011年4月,ESA因为预算的原因结束与NASA的任务伙伴关系。取而代之的是ESA计划以只有欧洲参与的L1[[宇宙愿景]]任务来在竞争和超越。 === 卫星 === [[File:木星与伽利略卫星.jpg|thumb|260px|木星与伽利略卫星]] 木星有79颗卫星。木星是人类迄今为止发现的[[卫星 (天体)|天然卫星]]第二多的行星 (仅次于[[土星的卫星|土星]],土星具有相当复杂的卫星系统,目前已确认拥有轨道的自然卫星有82颗,此外还有不计其数的微型卫星以及形成于土星环的卫星等) ,俨然一个小型的太阳系:[[木星系]]。1610年1月,意大利天文学家[[伽利略]]最早以望远镜发现木星最亮的四颗卫星,并被后人称为[[伽利略卫星]]。它们环绕在离木星40~190万千米的轨道带上,由内而外依次为[[木卫一]]、[[木卫二]]、[[木卫三]]、[[木卫四]],然而近年中国有天文史学家提出在公元前364年,[[甘德 (天文学家)|甘德]]以肉眼发现[[木卫三]],但直至现时还未被公认。在1892年巴纳德以望远镜肉眼观测发现[[木卫五]]后,木星的其他卫星皆通过照相观测或行星际探测器的相片发现。 在以后的几个世纪中(至1950年代),人们又接连发现了12颗较大的卫星,使木星卫星的总数达到了16颗。直至1979年[[美国]][[旅行者一号]]及1995年[[伽利略号]]等飞临木星系的时候,又发现了许多更细小的、离木星更远的天然卫星,使人类所知的木星系卫星总数达到67个。2017年,卡内基科学研究所在追踪[[第九行星]]时意外发现了新的12颗卫星,并在2018年7月正式确认,因此至今已确认的木星卫星总数达到79个,这一数字还有可能继续增加。 ==== 伽利略卫星 ==== [[File:伽利略卫星,由左至右,与木星的距离由近至远排列:埃欧、欧罗巴、佳利美德、卡利斯多.jpg|thumb|400px|伽利略卫星,由左至右,与木星的距离由近至远排列:[[木卫一|埃欧]]、[[木卫二|欧罗巴]]、[[木卫三|佳利美德]]、[[木卫四|卡利斯多]]]] 埃欧、欧罗巴和佳利美德,这些在太阳系中最大的卫星,轨道的形成[[轨道共振|拉普拉斯共振]]的模式;埃欧每绕木星运转4圈,欧罗巴也很精确的绕着木星转2圈,佳利美德则很精确的绕木星转一圈。因为每颗卫星都在轨道上相同的点受到相邻卫星额外的拖曳,这种共振造成的[[引力]]效应使它们的轨道被扭曲成椭圆的形状。另一方面,来自木星的[[潮汐力]]致力于将它们的轨道弄成圆形。 它们的轨道[[轨道离心率|离心率]]造成当木星的引力拉扯它们接近时,这三颗卫星的形状规律的扭曲;而当他们远离时,又会回复到比较接近球体的形状。这种潮汐的扭曲使卫星的内部[[摩擦]]生[[潮汐加速#潮汐热|热]],最显而易见的是最内侧的埃欧(受到最强的潮汐力)异于平常的[[木卫一#火山|火山活动]];和程度较轻的欧罗巴表面年轻的地质(暗示卫星的外观最近重新铺过)。 '''木卫一''' 木星的岩石卫星木卫一是[[太阳系]]中火山活动最活跃的[[星球]],有数百座火山,一些喷发的熔岩喷泉有几十公里高。 木卫一的惊人活动是木星强大的引力和距离木星较远的两颗相邻卫星(木卫二和木卫三)之间较小但精确定时的引力拉锯战的结果。 在神话中,Io是一位凡人女子,在希腊神宙斯(罗马神话中的Jupite)和他的妻子赫拉(罗马神话中的Juno )之间发生争执时变成了一头牛。 [[文件:伽利略号飞船在1999年7月拍摄的木卫一的照片.jpeg|center|thumb|300px|伽利略号飞船在1999年7月拍摄了这张木卫一的照片,这是人类第一次目睹它的真面目。]] '''木卫二''' 在木星卫星木卫二冰冷的表面之下,或许是寻找适合生命生存的现代环境最有希望的地方。 Europa略小于地球的月球,木卫二的水冰表面被长而线性的裂缝纵横交错。和我们的星球一样,欧罗巴被认为有一个铁核,一个岩石地幔和一个咸水海洋。然而,与地球不同的是,木卫二的海洋位于一层厚约10至15英里(15至25公里)的冰层之下,深度估计为40至100英里(60至150公里)。 Europa的名字来源于希腊神话中被宙斯绑架的女人。 [[文件:伽利略号在20世纪90年代末拍摄冰质卫星木卫二的伪彩色照片.jpeg|center|thumb|300px|伽利略号在20世纪90年代末拍摄冰质卫星木卫二的伪彩色照片。NASA/JPL-Caltech]] ==== 卫星的分类 ==== 在航海家任务之前,基于它们整齐排列共通的[[轨道要素]],木星的4颗卫星被分成4个群组。之后,大量新的小卫星使这个画面变得复杂起来。现在被认为有六个主要的群组,还有一些特立独行,与其它的卫星显然有所不同。 基本的子群是8颗在内侧的周期性卫星,它们有着在木星赤道平面附近,接近圆形的轨道,并且被认为是与木星同时形成的。其它的卫星,包括数目不详的不规则小卫星,有着椭圆与倾斜的轨道,被认为是被捕获的小行星或是被捕或小行星的碎片。属于同一群的不规则卫星共用相似的轨道要素,因而可能有着共同的起源,或许是一颗大卫星或是碎裂的一个天体。 === 与太阳系的交互作用 === 伴随着太阳,木星的[[引力]]影响与帮助塑造了太阳系。(''除了[[水星]]以外,太阳系行星的轨道平面都比较接近木星的[[轨道平面]],而不是太阳的[[天球赤道|赤道平面]](水星是唯一轨道平面比较接近太阳赤道的。'')在[[主小行星带]]的[[柯克伍德空隙]]主要是由木星造成的,而且这颗行星可能也要对内太阳系历史上的[[后期重轰炸期]]负责。 [[File:此图显示与木星共轨道的特洛伊小行星,以及主小行星带.png|thumb|300px|此图显示与木星共轨道的[[特洛伊天体|特洛伊小行星]],以及[[主小行星带]]]] 和它的卫星,木星的引力场控制了无数被安顿在[[拉格朗日点]]的[[小行星]]。这些小行星在木星之前或跟随在木星之后一起绕着太阳公转。它们被称为[[特洛伊小行星]],并且分为[[木星特洛伊列表 (希腊营)|希腊营]]和[[木星特洛伊列表 (特洛伊营)|特洛伊营]],以纪念[[伊利亚特]]。第一颗是[[马克斯·沃夫]]在1906年发现的[[小行星588|(588) 阿基里斯]],自此之后,迄今已经发现了数千颗,其中最大的是[[小行星624|(624) 赫克特]]。 大多数[[周期彗星列表|短周期彗星]]属于木星族 -定义为轨道[[半长轴]]比木星小的彗星。木星族彗星被认为起源于海王星轨道之外的[[古柏带]]。在接近木星时,轨道受到[[摄动]]进入较短的周期,然后在木星和太阳的引力交互作用下,规律地环绕着太阳。 ==== 撞击 ==== [[File:1994年7月22日,UT在木星轨道的伽利略号所摄W核撞击照片(图片由左至右),只发生数秒间之闪光(亮点).jpg|400px|thumb|1994年7月22日8:06 12~19 UT在木星轨道的伽利略号所摄W核撞击照片(图片由左至右),只发生数秒间之闪光(亮点)]] [[File:哈伯太空望远镜的影像显示2009的木星撞击留下大约8,000千米(5,000英里)长的痕迹.jpg|thumb|300px|[[哈伯太空望远镜]]的影像显示[[2009年木星撞击事件|2009的木星撞击]]留下大约8,000公里(5,000英里)长的痕迹。]] 由于其巨大的[[重力井]]和邻近内太阳系,木星被称为太阳系的真空吸尘器。它是太阳系内最频繁接受到彗星撞击的行星。它被认为是保护内太阳系的行星得以免受彗星的轰击。最近的电脑模拟显示,木星重力的摄动虽然可以改变进入内太阳系彗星的轨道,将它们吸积或弹出,但并未减少进入内太阳系的彗星数量。这仍然是天文学家争议的主题,有些人相信它会将[[柯伊伯带]]的彗星拉近地球,而另一些人认为木星保护地球免于受到被宣称来自[[奥尔特云]]的彗星撞击。木星被[[小行星]]和[[彗星]]撞击的经验是地球的200倍。 在1997年,对历史上的天文图绘的调查认为[[乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼]]可能在1690年纪录了一次木星被撞击的疤痕。调查也确认其它8个候选的观测可能性太低或不是撞击事件。在1979年3月,航海家1号在与木星相遇时拍到一颗火球。在1994年7月16日至7月22日这段期间,超过20颗[[舒梅克-李维九号彗星]](SL-9,正式的名称是D/1993 F2)的碎片撞击在木星的[[南半球]],首次提供了直接观测太阳系内两个天体的碰撞。这种撞击对木星大气的成分提供了有用的资料。 在2009年7月19日,在系统2的经度216度之处发现被[[2009年木星撞击事件|撞击的位置]]。这个撞击在木星的大气层留下一个与长圆形BA的大小相似的黑点。红外线的观测显示在撞击点上有一个亮点,意味着撞击造成南极地区低层区域大气层的温度升高。 在2010年6月3日,澳洲的[[业余天文学|业余天文学家]]Anthony Wesley观测到[[2010年木星撞击事件|一颗火球]]的撞击,造成小于以前观测到的事件。稍后,另一位菲律宾的业余天文学家也录影捕捉到这次事件。2010年8月20日又有人见到一颗火球。 2012年9月19日,又检测到另一颗火球。 === 生命的可能 === 在1953年,[[米勒-尤里实验]]证明了闪电和存在于原始地球大气中的化合物组合可以形成有机物(包括[[胺基酸]]),可以做为生命的基石。这模拟的大气成分为水、甲烷、氨和氢分子;所有的这些物质都在现今的木星大气层中被发现。木星的大气层有强大的垂直空气流动,运载这些化合物进入较低的地区。 但在木星的内部有更高的温度,会分解这些化学物,会妨碍类似地球生命的形成。 在木星,因为[[大气层]]中只有少量的[[水]],还有任何的固体表面都在深处压力极大的地区,因此被认为不可能存在任何类似地球的生命。在1976年,在[[航海家计划|航海家]]任务之前,曾经假设基于[[氨]]与水的生命可能在木星大气层的上层进化。这一假设是基于地球的海洋态环境,顶层有简单的[[光合作用]][[浮游生物]],低层的鱼可以喂食这些生物,而肉食的海洋生物可以猎食这些鱼。 在木星的一些卫星,[[地表]]之下可能有[[海洋]]存在,导致这些卫星更可能有生物存在的猜测。 === 神话 === [[File:木星,出自1550年古德·波那提编辑的木刻集Liber Astronomiae.png|thumb|300px|木星,出自1550年[[古德·波那提]]编辑的木刻集''Liber Astronomiae''。]] 木星,因为在夜晚以肉眼很容易就看见它,当太阳的位置很低时,偶尔也能在白天看见,因此自古以来就为人所知。在[[巴比伦]],这个天体代表他们的神[[马尔杜克]](Marduk)。他们用木星轨道大约12年绕行[[黄道]]一周来定义它们生肖的[[黄道带|星宫]]。 罗马人依据神话将它命名为''[[朱庇特]]''(拉丁语:Iuppiter, Iūpiter,也称为Jova),是[[罗马神话]]中主要的[[神]],它的名字来自[[原始印欧语|原始印欧语系]]的[[呼格]]合成*''Dyēu-pəter''(主格:*''[[Dyeus|Dyēus]]-pətēr'',意思是, "O 天神之父"或"O 日神之父")。相对而言,木星对应于[[希腊神话]]是 ''[[宙斯]]''(Ζεύς),也被称为''Dias'' (Δίας),其中的行星名称仍然保留在现代的[[希腊语]]中。 ''Jovian''是从Jupiter转成的[[形容词]],古老的形容词是''jovial'',是[[中世纪]]的占星家使用的词汇,原来的意思是"幸福"或"圣诞快乐",是占星学中木星对情绪的影响。 在中、日、韩语系中,基于中国的[[五行]],这颗行星被称为木星。中国的道教它拟人化成为[[福星]],希腊人称之为Φαέθων,;''法厄同(Phaethon)''、"创新(blazing)"。在[[印度占星学|吠陀占星]],木星被称为[[祭主仙人]](Brihaspati),是启发灵性的宗教导师,通常称为[[上师]](Guru),字面的意思是"重人"。 在英语,周四(Thursday)是源自"雷神日"(Thor's day),是出在[[日耳曼异教徒|日耳曼神话]]。相较于罗马神话就是[[朱庇特]]。罗马星期的Jovis也重新命名为Thursday。 在[[突厥神话]],木星称为"Erendiz/Erentüz",这意味着"eren(?)+ yultuz(star)",而关于"eren"有许多有意义的理论。同样的,它们也算出木星的轨道周期是11年又300天。他们认为一些社会和自然的事件连结到在天上运行的。 ===参见=== * [[热木星]] * [[朱诺号]] * [[虚构作品中的木星]] * [[新视野号]] * [[太空探索]] * [[太阳系探测器列表]] * [[太阳系探索时间线]] * [[先驱者10号]] * 航海家号:[[航海家1号|1号]]、[[航海家2号|2号]] * [[伽利略号]] * [[卡西尼号]] [[Category:自古即知的天体]] [[Category:太阳系|J]] [[Category:太阳系行星|J]] [[Category:外行星|J]] [[Category:类木行星|J]] [[Category:木星|*]] [[分类:太阳系]] [[分类:天文学]] [[Category:中文词典]] [[Category:M音词语]] [[Category:木]]
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