木星的天文科学小知识

时间：2023-04-03 19:43:14 由 麦旋旋 分享

知识百科木星的天文科学小知识

木星是太阳系从内向外的第五颗行星，是太阳系中质量最大的行星，也是很多人都会想要观测的行星之一。下面为您精心推荐了木星的天文科学小知识，希望对您有所帮助。

木星的天文科学小知识

木星的天文科学小知识

在1610年，意大利天文学家伽利略用自制的望远镜，发现了木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。后来这4颗卫星被称为伽利略卫星。这4颗伽利略卫星的质量都比冥王星大，其中木卫三是太阳系中最大的卫星，直径超过水星。

4颗伽利略卫星的轨道内部，又有4颗木星卫星，它们分别是木卫十六、木卫十五、木卫五、木卫十四，其中木卫十六是离木星最近的卫星。从伽利略卫星向外，按距离依次为木卫十三、木卫六、木卫十和木卫七，它们绕木星顺向旋转，周期为260天左右。再向外，依次为木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九，它们逆向旋转，周期为700天左右。这么多的卫星环绕着木星，也难怪木星有“小太阳系”的美称。

木星的介绍

木星在太阳系的八大行星中体积和质量最大，它有着极其巨大的质量，是其它七大行星总和的2.5倍还多，是地球的317.89倍，而体积则是地球的1，316倍。按照与太阳的距离由近到远排，木星位列第五。同时，木星还是太阳系中自转最快的行星，自转一周只需要9小时50分30秒，所以木星并不是正球形的，而是两极扁，赤道鼓的三轴不等椭球体，扁平显著。木星是天空中第四亮的星星，仅次于太阳、月球和金星(在有的时候，木星会比火星稍暗，但有时却要比金星还要亮)，因为木星体积巨大，反射太阳光的能力也强。木星主要由氢和氦组成，其中氢元素含量是84%，氦元素含量是14%，其他仅为2%，中心温度估计高达30500℃。

木星表面有一个大红斑，位于木星赤道南部。从东到西最长时有48000千米，最小时也有20000多千米;从北到南最长有14000千米，最短时也有11000千米，面积大约453250000平方千米，能容纳三个地球。对于它是什么目前仍有争论，很多人认为它是一个永不停息的旋风，这个大红斑是1665年由法国后裔的天文学家卡西尼发现，每6个地球日按逆时针方向旋转一周，经常卷起高达8千米的云塔。它时常改变颜色和形状，但却从来没有完全消失过。

2017年6月，据科学家们估计，木星的硬核是从太阳系开始形成过了100万年后形成的。后来，硬核又吸引成为木星气体外壳的物质。科学就估计木星是太阳系最古老的一颗行星。

木星的具体知识

气态行星

气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大(我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径)。我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。

木星由90%的氢和10%的氦(原子数之比， 75/25%的质量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。木星的大气层很浓厚，厚度达3000千米，在大气层之下有一层厚达27000公里的液态氢层，再下面是金属氢，这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成，也是一层浓密的大气层，大气层下有一层厚达26000公里的液态氢层，再下面也是金属氢。但天王星与海王星的组成中，氢和氦的量就少一些了。

我们得到的有关木星内部结构的资料(及其他气态行星)来源很不直接，并有了很长时间的停滞。(来自伽利略号的木星大气数据只探测到了云层下150千米处)

石质内核

木星可能有一个石质的内核，相当于10-15个地球的质量。内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在，木星内部就是这种环境(土星也是)。液态金属氢由离子化的质子与电子组成(类似于太阳的内部，不过温度低多了)。在木星内部的`温度压强下，氢气是液态的，而非气态，这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源，木星的磁场强度大约10高斯，比地球大10倍。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰。木星还是天空中已知的最强的射电源之一。

最外层主要由普通的氢气与氦气分子组成，它们在内部是液体，而在较外部则气体化了，我们所能看到的就是这深邃的一层的较高处。水、二氧化碳、甲烷及其他一些简单气体分子在此处也有一点儿。

云层的三个明显分层中被认为存在着氨冰，铵水硫化物和冰水混合物。然而，来自伽利略号的证明的初步结果表明云层中这些物质极其稀少(一个仪器看来已检测了最外层，另一个同时可能已检测了第二外层)。但这次证明的地表位置十分不同寻常--基于地球的望远镜观察及更多的来自伽利略号轨道飞船的观察提示这次证明所选的区域很可能是那时候木星表面最温暖又是云层最少的地区。

来自伽利略号的大气层数据同样证明那里的水比预计的少得多，原先预计木星大气所包含的氧是目前太阳的两倍(算上充足的氢来生成水)，但目前实际集中的比太阳要少。另外一个惊人的消息是大气外层的高温和它的密度。

高速飓风

木星和其他气态行星表面有高速飓风，风速达每小时400千米，并被限制在狭小的纬度范围内，在接近纬度的风吹的方向又与其相反。这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带，支配着行星的外貌。光亮的表面带被称作区(zones)，暗的叫作带(belts)。这些木星上的带子很早就被人们知道了，但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多(大于400英里每小时)，并延伸到根所能观察到的一样深的地方，大约向内延伸有数千千米。木星的大气层也被发现相当紊乱，这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动，不像地球只从太阳处获取热量。

木星表面云层的多彩可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩缤纷的视觉效果，但是其详情仍无法知晓。

色彩的变化与云层的高度有关：最低处为蓝色，跟着是棕色与白色，最高处为红色。我们通过高处云层的洞才能看到低处的云层。

木星表面的大红斑早在300年前就被地球上的观察所知晓(这个发现常归功于卡西尼，或是17世纪的Robert Hooke)。大红斑是个长25000千米，跨度12000千米的椭圆，足以容纳两个地球。其他较小一些的斑点也已被看到了数十年了。红外线的观察加上对它自转趋势的推导显示大红斑是一个高压区，那里的云层顶端比周围地区特别高，也特别冷。类似的情况在土星和海王星上也有。目前还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。

内核高热

木星向外辐射能量，比起从太阳处收到的来说要多。木星内部很热：内核处可能高达20000℃。该热量的产量是由开尔文-赫尔姆霍兹原理生成的(行星的慢速重力压缩)。(木星并不是像太阳那样由核反应产生能量，它太小因而内部温度不够引起核反应的条件。)这些内部产生的热量可能很大地引发了木星液体层的对流，并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程。土星与海王星在这方面与木星类似，奇怪的是，天王星则不。

木星与气态行星所能达到的最大直径一致。如果组成又有所增加，它将因重力而被压缩，使得全球半径只稍微增加一点儿。一颗恒星变大只能是因为内部的热源(核能)关系，但木星要变成恒星的话，质量起码要再变大80倍。

较强磁场

宇宙飞船发回的考察结果表明，木星有较强的磁场，表面磁场强度达3-14高斯，比地球表面磁场强得多(地球表面磁场强度只有0.3-0.8高斯)。木星磁场和地球的一样，是偶极的，磁轴和自转轴之间有10°8′的倾角。木星的正磁极指的不是北极，而是南极，这与地球的情况正好相反。由于木星磁场与太阳风的相互作用，形成了木星磁层。木星磁层的范围大而且结构复杂，在距离木星140万-700万公里之间的巨大空间都是木星的磁层;而地球的磁层只在距地心5~7万公里的范围内。木星的四个大卫星都被木星的磁层所屏蔽，使之免遭太阳风的袭击。地球周围有条称为范艾伦带的辐射带，木星周围也有这样的辐射带。美国的“旅行者1号”还发现木星背向太阳的一面有3万公里长的北极光。1981年初，当“旅行者2号”早已离开木星磁层飞奔土星的途中，曾再次受到木星磁场的影响。由此看来，木星磁尾至少拖长到6000万公里，已达到土星的轨道上。

厚密大气层

木星有一层厚而浓密的大气层，大气的主要成分是氢，占80%以上，其次是氦，约占18%，其余还有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，总含量不足1%。由于木星有较强的内部能源，致使其赤道与两极温差不大，不超过3℃，因此木星上南北风很小，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。各种颜色的云层像波浪一样在激烈翻腾着。在木星大气中还观测到有闪电和雷暴。由于木星的快速自转，因此能在它的大气中观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹，其中的亮带是向上运动的区域，暗纹则是较低和较暗的云。

木星的大红斑位于南纬23°处，东西长4万公里，南北宽1.3万公里。探测器发现，大红斑是一团激烈上升的气流，呈深褐色。这个彩色的气旋以逆时针方向转动。在大红斑中心部分有个小颗粒，是大红斑的核，其大小约几百公里。这个核在周围的反时针漩涡运动中维持不动。大红斑的寿命很长，可维持几百年或更长久。

由于木星离太阳平均距离为7.78亿公里，因此木星的表面温度比地球表面温度低得多。从木星接受太阳辐射计算，其表面有效温度值为-168℃，而地球观测值为-139℃，“先驱者11号”宇宙飞船的探测值为-148℃，仍比计算值高，这也说明木星有内部热源。

“先驱者号”探测器对木星考察的结果表明，木星没有固体表面，木星是一个流体行星。主要是氢和氦。木星的内部分为木星核和木星幔两层，木星核位于木星中心，主要由铁和硅构成，是固体核，温度达3万K。木星幔位于木星核外，以氢为主要元素组成的厚层，其厚度约为7万公里。木幔外就是木星大气，再向外延伸1000公里，就到云顶。

基本的天文知识

太阳是太阳系的中心天体，是离我们最近的一颗恒星。太阳系的九大行星和其他天体都围绕它运动。太阳与地球的平均距离为14960万公里，半径为69.6万公里，为地球半径的109倍，体积为地球的130万倍，质量为地球的33万倍(占整个太阳系质量的99.86%)，平均密度为1.4克/厘米3。太阳是具有强大的吸引力的，是控制太阳系天体运动的主要力量源泉。

太阳是一个炽热的气体球，表面温度约6000℃，愈向内部温度愈高，中心温度高达1500万K。在这样的高温高压下，太阳中心区不停地进行着氢核聚变成氦核的热核反应，产生巨大的能量。太阳每秒钟释放出约4×1033尔格的能量，相当于0.5亿亿亿马力;其中只有二十二亿分之一的能量辐射到我们的地球，是地球上光和热的主要来源。

太阳是银河系中的一颗普通恒星，位于银道面之北的猎户座旋臂上，距银心约2.3光年，它以每秒250公里的速度绕银心转动，公转一周约需2.5亿年。太阳也在自转，其周期在日面赤道带约25天;两极区约为35天。通过对太阳光谱的分析，得知太阳的化学成分与地球几乎相同，只是比例有所差异。太阳上最丰富的元素是氢，其次是氦，还有碳、氮、氧和各种金属。据推算，太阳的寿命约为100亿年，目前已度过约50亿年。

沿椭圆轨道环绕太阳运行的、近似球形的天体叫行星。太阳系有九大行星，按距离太阳的次序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。冥王星离太阳最远，其轨道直径约120亿公里;天文学家认为太阳系的疆界可能比这个范围还要大得多。

九大行星按它们距离太阳的远近分为内行星和外行星两群：水星、金星、地球和火星为内行星;木星、土星、天王星、海王星、冥王星为外围行星。若按它们的质量、大小和结构特征，则分为类地行星和类木行星两类。体积小而密度大、自转慢、卫星少的行星与地球相似，称为类地行星，如水星、金星、火星称为类地行星;体积大而密度小，自转相当快、卫星多的行星称为类木行星，土星、天王星、海王星和冥王星都是类木行星。

行星本身不发射可见光，以其表面反射太阳光而发亮。在星空背景上，行星有明显的相对移动。这种移动都沿着黄道进行。九大行星中，最先被人们知道的是水星、金星、火星、木星和土星。太阳系中的另外三颗行星是在发明天文望远镜后发现的。1781年英国F.W.赫歇耳发现天王星;法国的勒威耶和英国的亚当斯各自推算出海王星的位置，1846年由德国的伽勒所观测到;冥王星则是1930年由美国的汤博发现。