木星的天文科學(xué)小知識(shí)
木星是太陽(yáng)系從內(nèi)向外的第五顆行星，是太陽(yáng)系中質(zhì)量最大的行星，也是很多人都會(huì)想要觀測(cè)的行星之一。下面為您精心推薦了木星的天文科學(xué)小知識(shí)，希望對(duì)您有所幫助。
木星的天文科學(xué)小知識(shí)
在1610年，意大利天文學(xué)家伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡， 發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四。后來(lái)這4顆衛(wèi)星被稱為伽利略衛(wèi)星。這4顆伽利略衛(wèi)星的質(zhì)量都比冥王星大，其中木衛(wèi)三是太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星，直徑超過水星。
4顆伽利略衛(wèi)星的軌道內(nèi)部，又有4顆木星衛(wèi)星，它們分別是木衛(wèi)十六、木衛(wèi)十五、木衛(wèi)五、木衛(wèi)十四，其中木衛(wèi)十六是離木星最近的衛(wèi)星。從伽利略衛(wèi)星向外， 按距離依次為木衛(wèi)十三、 木衛(wèi)六、木衛(wèi)十和木衛(wèi)七，它們繞木星順向旋轉(zhuǎn)，周期為260天左右。再向外，依次為木衛(wèi)十二、木衛(wèi)十一、木衛(wèi)八和木衛(wèi)九，它們逆向旋轉(zhuǎn)，周期為700天左右。這么多的衛(wèi)星環(huán)繞著木星，也難怪木星有“小太陽(yáng)系”的美稱。
木星的介紹
木星在太陽(yáng)系的八大行星中體積和質(zhì)量最大，它有著極其巨大的質(zhì)量，是其它七大行星總和的2.5倍還多，是地球的317.89倍，而體積則是地球的1，316倍。按照與太陽(yáng)的距離由近到遠(yuǎn)排，木星位列第五。同時(shí)，木星還是太陽(yáng)系中自轉(zhuǎn)最快的行星，自轉(zhuǎn)一周只需要9小時(shí)50分30秒，所以木星并不是正球形的，而是兩極扁，赤道鼓的三軸不等橢球體，扁平顯著。木星是天空中第四亮的星星，僅次于太陽(yáng)、月球和金星(在有的時(shí)候，木星會(huì)比火星稍暗，但有時(shí)卻要比金星還要亮)，因?yàn)槟拘求w積巨大，反射太陽(yáng)光的能力也強(qiáng)。木星主要由氫和氦組成，其中氫元素含量是84%，氦元素含量是14%，其他僅為2%，中心溫度估計(jì)高達(dá)30500℃。
木星表面有一個(gè)大紅斑，位于木星赤道南部。從東到西最長(zhǎng)時(shí)有48000千米，最小時(shí)也有20000多千米;從北到南最長(zhǎng)有14000千米，最短時(shí)也有11000千米，面積大約453250000平方千米，能容納三個(gè)地球。對(duì)于它是什么目前仍有爭(zhēng)論，很多人認(rèn)為它是一個(gè)永不停息的旋風(fēng)，這個(gè)大紅斑是1665年由法國(guó)后裔的天文學(xué)家卡西尼發(fā)現(xiàn)，每6個(gè)地球日按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一周，經(jīng)常卷起高達(dá)8千米的云塔。它時(shí)常改變顏色和形狀，但卻從來(lái)沒有完全消失過。
2017年6月，據(jù)科學(xué)家們估計(jì)，木星的硬核是從太陽(yáng)系開始形成過了100萬(wàn)年后形成的。后來(lái)，硬核又吸引成為木星氣體外殼的物質(zhì)?？茖W(xué)就估計(jì)木星是太陽(yáng)系最古老的一顆行星。
木星的具體知識(shí)
氣態(tài)行星
氣態(tài)行星沒有實(shí)體表面，它們的氣態(tài)物質(zhì)密度只是由深度的變大而不斷加大(我們從它們表面相當(dāng)于1個(gè)大氣壓處開始算它們的半徑和直徑)。我們所看到的通常是大氣中云層的頂端，壓強(qiáng)比1個(gè)大氣壓略高。
木星由90%的氫和10%的氦(原子數(shù)之比， 75/25%的質(zhì)量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。木星的大氣層很濃厚，厚度達(dá)3000千米，在大氣層之下有一層厚達(dá)27000公里的液態(tài)氫層，再下面是金屬氫，這與形成整個(gè)太陽(yáng)系的原始的太陽(yáng)系星云的組成十分相似。土星有一個(gè)類似的組成，也是一層濃密的大氣層，大氣層下有一層厚達(dá)26000公里的液態(tài)氫層，再下面也是金屬氫。但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。
我們得到的有關(guān)木星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的資料(及其他氣態(tài)行星)來(lái)源很不直接，并有了很長(zhǎng)時(shí)間的停滯。(來(lái)自伽利略號(hào)的木星大氣數(shù)據(jù)只探測(cè)到了云層下150千米處)
石質(zhì)內(nèi)核
木星可能有一個(gè)石質(zhì)的內(nèi)核，相當(dāng)于10-15個(gè)地球的質(zhì)量。內(nèi)核上則是大部分的行星物質(zhì)集結(jié)地，以液態(tài)氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎(chǔ)可能只在40億帕壓強(qiáng)下才存在，木星內(nèi)部就是這種環(huán)境(土星也是)。液態(tài)金屬氫由離子化的質(zhì)子與電子組成(類似于太陽(yáng)的內(nèi)部，不過溫度低多了)。在木星內(nèi)部的`溫度壓強(qiáng)下，氫氣是液態(tài)的，而非氣態(tài)，這使它成為了木星磁場(chǎng)的電子指揮者與根源，木星的磁場(chǎng)強(qiáng)度大約10高斯，比地球大10倍。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰。木星還是天空中已知的最強(qiáng)的射電源之一。
最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成，它們?cè)趦?nèi)部是液體，而在較外部則氣體化了，我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡(jiǎn)單氣體分子在此處也有一點(diǎn)兒。
云層的三個(gè)明顯分層中被認(rèn)為存在著氨冰，銨水硫化物和冰水混合物。然而，來(lái)自伽利略號(hào)的證明的初步結(jié)果表明云層中這些物質(zhì)極其稀少(一個(gè)儀器看來(lái)已檢測(cè)了最外層，另一個(gè)同時(shí)可能已檢測(cè)了第二外層)。但這次證明的地表位置十分不同尋常--基于地球的望遠(yuǎn)鏡觀察及更多的來(lái)自伽利略號(hào)軌道飛船的觀察提示這次證明所選的區(qū)域很可能是那時(shí)候木星表面最溫暖又是云層最少的地區(qū)。
來(lái)自伽利略號(hào)的大氣層數(shù)據(jù)同樣證明那里的水比預(yù)計(jì)的少得多，原先預(yù)計(jì)木星大氣所包含的氧是目前太陽(yáng)的兩倍(算上充足的氫來(lái)生成水)，但目前實(shí)際集中的比太陽(yáng)要少。另外一個(gè)驚人的消息是大氣外層的高溫和它的密度。
高速颶風(fēng)
木星和其他氣態(tài)行星表面有高速颶風(fēng)，風(fēng)速達(dá)每小時(shí)400千米，并被限制在狹小的緯度范圍內(nèi)，在接近緯度的風(fēng)吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學(xué)成分與溫度變化造成了多彩的地表帶，支配著行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(qū)(zones)，暗的叫作帶(belts)。這些木星上的帶子很早就被人們知道了，但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號(hào)飛船第一次發(fā)現(xiàn)。伽利略號(hào)飛船發(fā)回的數(shù)據(jù)表明表面風(fēng)速比預(yù)料的快得多(大于400英里每小時(shí))，并延伸到根所能觀察到的一樣深的地方，大約向內(nèi)延伸有數(shù)千千米。木星的大氣層也被發(fā)現(xiàn)相當(dāng)紊亂，這表明由于它內(nèi)部的熱量使得颶風(fēng)在大部分急速運(yùn)動(dòng)，不像地球只從太陽(yáng)處獲取熱量。
木星表面云層的多彩可能是由大氣中化學(xué)成分的微妙差異及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩繽紛的視覺效果，但是其詳情仍無(wú)法知曉。
色彩的變化與云層的高度有關(guān)：最低處為藍(lán)色，跟著是棕色與白色，最高處為紅色。我們通過高處云層的洞才能看到低處的云層。
木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個(gè)發(fā)現(xiàn)常歸功于卡西尼，或是17世紀(jì)的Robert Hooke)。大紅斑是個(gè)長(zhǎng)25000千米，跨度12000千米的橢圓，足以容納兩個(gè)地球。其他較小一些的斑點(diǎn)也已被看到了數(shù)十年了。紅外線的觀察加上對(duì)它自轉(zhuǎn)趨勢(shì)的推導(dǎo)顯示大紅斑是一個(gè)高壓區(qū)，那里的云層頂端比周圍地區(qū)特別高，也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什么這類結(jié)構(gòu)能持續(xù)那么長(zhǎng)的一段時(shí)間。
內(nèi)核高熱
木星向外輻射能量，比起從太陽(yáng)處收到的來(lái)說(shuō)要多。木星內(nèi)部很熱：內(nèi)核處可能高達(dá)20000℃。該熱量的產(chǎn)量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的(行星的慢速重力壓縮)。(木星并不是像太陽(yáng)那樣由核反應(yīng)產(chǎn)生能量，它太小因而內(nèi)部溫度不夠引起核反應(yīng)的條件。)這些內(nèi)部產(chǎn)生的熱量可能很大地引發(fā)了木星液體層的對(duì)流，并引起了我們所見到的云頂?shù)膹?fù)雜移動(dòng)過程。土星與海王星在這方面與木星類似，奇怪的是，天王星則不。
木星與氣態(tài)行星所能達(dá)到的最大直徑一致。如果組成又有所增加，它將因重力而被壓縮，使得全球半徑只稍微增加一點(diǎn)兒。一顆恒星變大只能是因?yàn)閮?nèi)部的熱源(核能)關(guān)系，但木星要變成恒星的話，質(zhì)量起碼要再變大80倍。
較強(qiáng)磁場(chǎng)
宇宙飛船發(fā)回的考察結(jié)果表明，木星有較強(qiáng)的磁場(chǎng)，表面磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)3-14高斯，比地球表面磁場(chǎng)強(qiáng)得多(地球表面磁場(chǎng)強(qiáng)度只有0.3-0.8高斯)。木星磁場(chǎng)和地球的一樣，是偶極的，磁軸和自轉(zhuǎn)軸之間有10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極，而是南極，這與地球的情況正好相反。由于木星磁場(chǎng)與太陽(yáng)風(fēng)的相互作用，形成了木星磁層。木星磁層的范圍大而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在距離木星140萬(wàn)-700萬(wàn)公里之間的巨大空間都是木星的磁層;而地球的磁層只在距地心5~7萬(wàn)公里的范圍內(nèi)。木星的四個(gè)大衛(wèi)星都被木星的磁層所屏蔽，使之免遭太陽(yáng)風(fēng)的襲擊。地球周圍有條稱為范艾倫帶的輻射帶，木星周圍也有這樣的輻射帶。美國(guó)的“旅行者1號(hào)”還發(fā)現(xiàn)木星背向太陽(yáng)的一面有3萬(wàn)公里長(zhǎng)的北極光。1981年初，當(dāng)“旅行者2號(hào)”早已離開木星磁層飛奔土星的途中，曾再次受到木星磁場(chǎng)的影響。由此看來(lái)，木星磁尾至少拖長(zhǎng)到6000萬(wàn)公里，已達(dá)到土星的軌道上。
厚密大氣層
木星有一層厚而濃密的大氣層，大氣的主要成分是氫，占80%以上，其次是氦，約占18%，其余還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，總含量不足1%。由于木星有較強(qiáng)的內(nèi)部能源，致使其赤道與兩極溫差不大，不超過3℃，因此木星上南北風(fēng)很小，主要是東西風(fēng)，最大風(fēng)速達(dá)130～150米/秒。木星大氣中充滿了稠密活躍的云系。各種顏色的云層像波浪一樣在激烈翻騰著。在木星大氣中還觀測(cè)到有閃電和雷暴。由于木星的快速自轉(zhuǎn)，因此能在它的大氣中觀測(cè)到與赤道平行的、明暗交替的帶紋，其中的亮帶是向上運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，暗紋則是較低和較暗的云。
木星的大紅斑位于南緯23°處，東西長(zhǎng)4萬(wàn)公里，南北寬1.3萬(wàn)公里。探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，大紅斑是一團(tuán)激烈上升的氣流，呈深褐色。這個(gè)彩色的氣旋以逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在大紅斑中心部分有個(gè)小顆粒，是大紅斑的核，其大小約幾百公里。這個(gè)核在周圍的反時(shí)針漩渦運(yùn)動(dòng)中維持不動(dòng)。大紅斑的壽命很長(zhǎng)，可維持幾百年或更長(zhǎng)久。
由于木星離太陽(yáng)平均距離為7.78億公里，因此木星的表面溫度比地球表面溫度低得多。從木星接受太陽(yáng)輻射計(jì)算，其表面有效溫度值為-168℃，而地球觀測(cè)值為-139℃，“先驅(qū)者11號(hào)”宇宙飛船的探測(cè)值為-148℃，仍比計(jì)算值高，這也說(shuō)明木星有內(nèi)部熱源。
“先驅(qū)者號(hào)”探測(cè)器對(duì)木星考察的結(jié)果表明，木星沒有固體表面，木星是一個(gè)流體行星。主要是氫和氦。木星的內(nèi)部分為木星核和木星幔兩層，木星核位于木星中心，主要由鐵和硅構(gòu)成，是固體核，溫度達(dá)3萬(wàn)K。木星幔位于木星核外，以氫為主要元素組成的厚層，其厚度約為7萬(wàn)公里。木幔外就是木星大氣，再向外延伸1000公里，就到云頂。
基本的天文知識(shí)
太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心天體，是離我們最近的一顆恒星。太陽(yáng)系的九大行星和其他天體都圍繞它運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)與地球的平均距離為14960萬(wàn)公里，半徑為69.6萬(wàn)公里，為地球半徑的109倍，體積為地球的130萬(wàn)倍，質(zhì)量為地球的33萬(wàn)倍(占整個(gè)太陽(yáng)系質(zhì)量的99.86%)，平均密度為1.4克/厘米3。太陽(yáng)是具有強(qiáng)大的吸引力的，是控制太陽(yáng)系天體運(yùn)動(dòng)的主要力量源泉。
太陽(yáng)是一個(gè)熾熱的氣體球，表面溫度約6000℃，愈向內(nèi)部溫度愈高，中心溫度高達(dá)1500萬(wàn)K。在這樣的高溫高壓下，太陽(yáng)中心區(qū)不停地進(jìn)行著氫核聚變成氦核的熱核反應(yīng)，產(chǎn)生巨大的能量。太陽(yáng)每秒鐘釋放出約4×1033爾格的能量，相當(dāng)于0.5億億億馬力;其中只有二十二億分之一的能量輻射到我們的地球，是地球上光和熱的主要來(lái)源。
太陽(yáng)是銀河系中的一顆普通恒星，位于銀道面之北的獵戶座旋臂上，距銀心約2.3光年，它以每秒250公里的速度繞銀心轉(zhuǎn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)一周約需2.5億年。太陽(yáng)也在自轉(zhuǎn)，其周期在日面赤道帶約25天;兩極區(qū)約為35天。通過對(duì)太陽(yáng)光譜的分析，得知太陽(yáng)的化學(xué)成分與地球幾乎相同，只是比例有所差異。太陽(yáng)上最豐富的元素是氫，其次是氦，還有碳、氮、氧和各種金屬。據(jù)推算，太陽(yáng)的壽命約為100億年，目前已度過約50億年。
沿橢圓軌道環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的、近似球形的天體叫行星。太陽(yáng)系有九大行星，按距離太陽(yáng)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。冥王星離太陽(yáng)最遠(yuǎn)，其軌道直徑約120億公里;天文學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)系的疆界可能比這個(gè)范圍還要大得多。
九大行星按它們距離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近分為內(nèi)行星和外行星兩群：水星、金星、地球和火星為內(nèi)行星;木星、土星、天王星、海王星、冥王星為外圍行星。若按它們的質(zhì)量、大小和結(jié)構(gòu)特征，則分為類地行星和類木行星兩類。體積小而密度大、自轉(zhuǎn)慢、衛(wèi)星少的行星與地球相似，稱為類地行星，如水星、金星、火星稱為類地行星;體積大而密度小，自轉(zhuǎn)相當(dāng)快、衛(wèi)星多的行星稱為類木行星，土星、天王星、海王星和冥王星都是類木行星。
行星本身不發(fā)射可見光，以其表面反射太陽(yáng)光而發(fā)亮。在星空背景上，行星有明顯的相對(duì)移動(dòng)。這種移動(dòng)都沿著黃道進(jìn)行。九大行星中，最先被人們知道的是水星、金星、火星、木星和土星。太陽(yáng)系中的另外三顆行星是在發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡后發(fā)現(xiàn)的。1781年英國(guó)F.W.赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星;法國(guó)的勒威耶和英國(guó)的亞當(dāng)斯各自推算出海王星的位置，1846年由德國(guó)的伽勒所觀測(cè)到;冥王星則是1930年由美國(guó)的湯博發(fā)現(xiàn)。