让我们一起来认识木星

　　木星是太阳系中最大的行星，也是迄今为止质量最大的行星。 它包含的物质是所有其他行星总和的两倍多。 木星是一颗与地球或任何其他内行星截然不同的行星。 它主要由液态和气态氢组成，没有固体表面。 因此，木星是＂气态巨行星＂中的第一颗。
　　卡西尼号太空船在前往土星途中拍摄的木星及其大红斑 (NASA)神话与文化
　　各大洲的古代天空观察者将希腊诸神的伟大国王宙斯与木星联系起来。 宙斯统治着所有其他不朽者，对人类非常尊重。 有时，他的愤怒会给人类带来意想不到的困难，尽管他们迫切地请求他的帮助。
　　木星的巨大温度、压力及其大小似乎都让我们的古代先辈将木星视为一个强大、喜怒无常的神灵，如果进行适当的奉献，可以从中获得保护和祝福。 也许这种观点将木星的天体物理现实神话化为一颗＂失败的恒星＂，需要对他没有成为的人不断表示哀悼。
　　在罗马万神殿中，朱庇特是主神，他凭借雷电夺取并维持着自己的权力。 日耳曼异教中的雷神是雷神托尔，他将自己的名字命名为＂雷神节＂，即星期四。 这个名字是基于拉丁语 dies Iovis，＂木星之日＂； 与法国的 jeudi、西班牙的 jueves 和意大利的 giovedi 进行比较。观察与探索
　　木星是距离太阳的第五颗行星，与太阳的平均距离为 4.8 亿英里（7.8 亿公里）——即地球距离的 5.20 倍。 木星绕太阳公转一圈需要 11.86 年。 木星的赤道直径约为 89,000 英里（143,000 公里），是地球直径的 11 倍多。 尽管木星很大，但它是自转速度最快的行星，自转一圈仅需 9 小时 56 分钟。 由于其快速自转，木星的两极明显变平。
　　木星足够大，离地球也足够近，可以显示出在小型望远镜中很容易看到的特征。 最突出的是赤道带，看起来像褐色条纹。 更高的放大倍率将揭示更多的特征，并显示木星大气层的复杂性。 小型望远镜可见的最显着特征是大红斑 (GRS)。 这是木星南半球的一个长期存在的气旋； 它至少持续了300年，比整个地球还大。 它在大约六天内逆时针旋转，有趣的是，随着云带环绕它，它向相反的方向移动。
　　木星的主要可观测大气特征。 （天空和望远镜杂志）
　　请注意，使用小型望远镜观看大红斑是一项挑战。 与任何一场大风暴一样，该斑点在过去几十年中的外观发生了一些变化——尤其是其颜色的强度。 目前，该斑点的颜色很微妙——更接近淡橙色而不是深红色。 你最好的前景将是当这个地点最接近木星圆盘的中心时。 地球的快速自转意味着这些＂机会之窗＂只会持续大约一个小时，因此请准备好连续几个晚上寻找它。
　　用望远镜更容易发现两条平行于地球赤道的黄褐色条纹。 木星大气层中的这些暗云带被称为云带，较亮的云带被称为云带。 南北赤道带像奶油饼干三明治一样横跨在明亮的赤道带上。 如果您的望远镜的主镜（或镜头）至少有 6 英寸（150 毫米）宽，您或许可以找出靠近木星两极的其他一些带和区域。
　　从 1973 年的先驱者 10 号开始，从地球上对木星进行了广泛的研究，并有多个航天器访问过木星。随着 1979 年航海者 1 号和航海者 2 号飞越木星，以及围绕木星运行的伽利略任务，我们对木星及其卫星的了解急剧增加 从 1995 年到 2003 年，向木星大气层投放了一个仪器探测器。 伽利略轨道飞行器本身在 2003 年因故意飞入木星而被摧毁，以避免以后撞击和污染木星卫星欧罗巴表面的任何可能性。
　　美国宇航局的朱诺号宇宙飞船于 2011 年 8 月发射，并于 2016 年 7 月抵达。它将研究这颗行星的成分、重力场和磁层，然后它也会在 2018 年 2 月因坠入木星大气层而被故意摧毁。气氛
　　木星的大部分质量由氢 (90%) 和氦 (9%) 组成。 它云层中的彩色图案是由微量的甲烷、氨、水冰晶和其他元素产生的。 天文学家认为木星最上层的大气层包含三个不同的云层。 最低的是由水冰或
　　可能是水滴。 上面是硫氢化铵晶体，基本上是氨和硫化氢的混合物。 顶部是氨冰云。
　　木星的上层大气呈现逆流向东和向西的风，称为纬向喷流。 相比之下，地球在每个半球的低纬度地区都有一股向西的气流（信风），在中纬度地区有一股蜿蜒向东的气流（急流）。 木星在每个半球都有五六个这两种类型，而且它们比地球上的更稳定。 在赤道附近，木星喷流以超过每小时 200 英里（每秒 100 米）的速度向东飞驰。 因此，木星上的大多数云特征旋转速度略快于行星内部深处。
　　航海者 2 号大红斑的特写图像。 （美国宇航局）
　　木星壮观的色彩提供了其大气中活跃化学的证据。 这些颜色与云的高度相关。 蓝色区域具有最高的表观温度，因此它们一定位于最深处，并且只能通过上层云层中的孔才能看到。 棕色更高，其次是白色，最后是红色。 大红斑是一个非常冷的特征，从其中心在红外光下的黑暗判断，因此必须非常高。
　　问题是所有预测的平衡条件下的云种都是白色的。 一种可能的着色剂是元素硫，它根据其分子结构呈现出多种色调。 一些科学家认为磷化氢使大红斑呈红色，而另一些科学家则提出有机（含碳）化合物可以解释木星云中几乎所有的颜色。
　　2013 年末，科学家推测大气中甲烷燃烧产生的碳烟灰会硬化成石墨块，然后在穿过越来越稠密的大气层时变成金刚石。 最大的钻石直径可能约为一厘米！ 这些钻石＂冰雹石＂最终会融化成行星热核中的液态海洋。内部结构
　　在云层下，大气压力迅速上升，将氢气和氦气压缩成液态。 再往下，压力是如此之大，以至于电子从氢原子中剥离出来，像金属中的电子一样在行星内部自由游荡。 这种液态金属氢构成了木星质量的大部分。 在它的中心，木星可能拥有一个与地球大小相当的岩石物质核心。
　　木星行星及其内部结构，按比例绘制。
　　因为木星几乎完全由氢和氦组成，所以它的内部结构与地球或任何＂类地＂行星大不相同。 在木星的最外层，也就是我们看到的部分，这两种元素是气体。 但是地球化学家只能通过观察氢气在不断增加的压力和温度下的表现来推测内部结构是什么样的。
　　一旦内部压力超过地球表面压力的 100,000 倍（100,000 巴），氢气就会压缩成类似于热液体的物质。 在木星云顶下方约 6,000 英里（10,000 公里）处，液态氢的压力达到 100 万巴（1 兆巴），导致其分子和原子键开始断裂。 这会产生液态金属氢——也就是说，氢的作用根本不像气体，而更像熔融金属。 与其他金属一样，这种奇异形式的氢是电导体，强磁场显然是由流过这种材料的电流产生的。
　　木星的导电内部和快速自转产生了一个非常大的强磁场，大约是地球磁场的 20,000 倍。 木星的磁场大体上与地球相似，但其尺寸至少大 1,200 倍。 事实上，如果我们能在夜空中看到这个巨大的电磁气泡，它看起来会比满月大几倍！ 航海者号观测表明，木星的磁尾被从太阳向外流动的太阳风拉长，延伸到土星轨道及更远的地方——至少 4 亿英里（6.5 亿公里）。
　　哈勃太空望远镜在紫外光下看到木星北极的极光。 (美国宇航局/STScI)
　　此外，木星拥有强大的内部热源，向太空辐射的能量几乎是它从太阳接收的能量的 2.5 倍。 这种热源被认为是形成木星的引力收缩留下的残余能量。 它是我们在云顶看到的大部分动荡天气的动力。 尽管如此，尽管木星有内部能量来源，但它的表面仍然非常冷：云顶为 -234°F（-148°C）。
　　如果木星含有更多物质，其中心的压力和温度将大到足以发生核反应。 氢会融合成氦，木星会变成一颗恒星，就像我们的联合国。 出于这个原因，木星有时被描述为一颗＂失败的恒星＂。 然而，木星必须要大得多——大约比实际质量大十倍——才能在其核心内部发生核聚变反应。卫星和环系统
　　木星有四颗大卫星，伽利略于 1610 年首次发现：木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。 这些＂伽利略＂卫星很容易用小型望远镜甚至双筒望远镜看到，沿着木星的赤道平面排列。 它们在围绕木星的轨道上快速移动； 人们可以在几个小时内看到它们相对于地球的运动。 伽利略卫星的阴影也经常很容易看到，它们穿过木星的表面。
　　比较木星的伽利略卫星。 （美国宇航局）
　　在太阳之后，木星是太阳系中最具影响力的天体。 它至少有 66 颗卫星，包括伽利略发现的四颗行星大小的天体。 木星内部的三颗伽利略卫星（Io、Europa 和 Ganymede）具有有趣的轨道特征。 所有四个都有近乎圆形的轨道，与木星赤道平面的倾角非常低。 它们处于三向、1:2:4 轨道共振。 换句话说，对于木卫三的每一个轨道，欧罗巴绕木星运行两次，木卫一绕木星运行四次。 所有四颗伽利略卫星都与木星潮汐锁定，永远向这颗巨大的行星展示同一张脸。
　　在航海者号宇宙飞船之前，除了地球之外，人们对太阳系中的任何卫星知之甚少。 期望其他行星的卫星会像我们自己的一样贫瘠、有陨石坑和岩石。 相反，木星伽利略卫星的第一张特写照片表明，它们本身就是一个惊人的多样性世界。 木卫一是太阳系中火山活动最活跃的天体。 木卫二拥有太阳系所有卫星中最光滑的表面； 它冰冷的表面漂浮在液态水的海洋上，这使它成为太阳系中最有可能存在生命的候选者之一。 木卫三是我们太阳系中最大的卫星； 它的表面斑驳着明暗区域、长沟、山脉和水冰的＂熔岩＂流，暗示着复杂的地质历史。 木卫四是太阳系中陨石坑最重的天体，其表面几乎完全没有任何地质活动，人们认为它是一个早已死去的世界。
　　木星 67 颗卫星中的其余卫星都很小，直径不到 200 公里。 它们也很暗，反照率约为 0.04。 它们形成一个复杂的系统，并按照与小行星相同的方式按轨道特性分为＂家族＂。 大多数都有逆行轨道，事实上被认为是被捕获的小行星。
　　木星环系统的马赛克，由伽利略号宇宙飞船从木星阴影中的太阳后面看到。 (美国宇航局/STScI)
　　航海者一号发现木星有一个微弱的光环系统，就像土星一样。 但与土星不同的是，木星的光环又暗又暗，从地球上几乎看不见。 木星环系统主要由尘埃组成。 较薄的内部＂主环＂密度最大，周围环绕着稀疏得多的＂光环＂。 这些包括从小的内部 Metis 和 Adrastea 喷出的灰尘。 更远的地方是两个宽阔但稀疏的＂薄纱环＂，由从卫星 Amalthea 和 Thebe 喷出的细小粒子形成。
　　另一个被捕获进入木星轨道的物体是命运多舛的苏梅克-列维 9 号彗星，它在 1994 年 7 月与木星相撞时分裂成十几块碎片。这是在另一颗行星上观测到的第一颗彗星撞击，并且 它留下了地球大小的瑕疵，这些瑕疵持续了数周，然后被木星的湍流大气层消散。
　　哈勃太空望远镜观测到的苏梅克-列维 9 号彗星撞击木星大气层的地点。 （美国宇航局）
　　2009 年 7 月，木星南极附近出现了类似的大气＂伤疤＂。 它被认为是由一颗单独的彗星或小行星撞击造成的，尽管没有观察到撞击本身。 2015 年 4 月，业余天文学家在视频中记录了另一次撞击木星的闪光。 显然，行星之王经常被撞击。