为什么要研究木星和它的卫星系统?

在太阳系里,木星可以称得上是九大行星里的“巨人”,它的直径是142800公里,是地球直径的11倍,它的体积能容纳下1300个地球,它的质量不仅比其他行星质量都大,而且是其他行星质量总和的2.5倍。木星个儿巨大,反射太阳光的能力也强,在天空中除了金星以外,木星就是天上最明亮的行星了。

木星在离太阳平均77830万公里的地方,以大约每秒13公里的速度环绕太阳运转,公转一周的时间几乎等于12年,所以我国古代把木星运动周期12年和历法上的十二支以及12.37个朔望月联系起来,把它叫做“岁星”。

在一般的天文望远镜里就能看到木星与众星不同的面目,那就是一些横过整个圆面的明暗云带和各种色调的斑点,寻着这些标志点,可以发现木星在迅速自转,大约10小时自转一周。 由于它自转快,使赤道部分向外隆起,两极向内压缩,扁平显著,据测定它的赤道半径是71400公里,极半径是66900公里。

木星的内部储存了大量的能量,向外辐射到整个木星上空的辐射热要比它从太阳获得的热量大两倍,这种热辐射和木星以约10小时一周的自转形成了木星独特的大气环流,这正是形成交错的明暗云带的原因。

木星最明显的标志,是南半球表面附近的椭圆形大红斑,它长2万多公里,宽11000多公里,可放得下三个地球。自从法国卡西尼于1665年发现这个大红斑后,到现在已经有三百多年了,它的形状完全没有改变。

木星其实是一位“脆弱的巨人”,它的平均密度还不到地球平均密度的四分之一。它的这种惊人低的密度和巨大的体积,使人们不难知道木星是由很轻的物质构成的。空间探索证实它的主要成分是最轻的元素氢和氦。原来,木星是一颗由液态氢构成的巨大星球,除了可能有一个很小的熔融的岩核外,不会有任何的固体表面。木星有一层厚达约1000公里的大气层,大气中82 %是氢,17%是氦,其他成分仅占1%左右,在木星云顶之下1000公里处气态的氢在10000°C的温度和巨大的压力下变成为液态氢,大约在25000公里的深处,液态氢在11000°C的温度和300万个大气压力下变成了液态金属氢,这种流体是电导体。在木星上存量丰富的氢和氦,这在天文学上有重要意义,说明了50亿年前太,阳系由星际尘埃云凝结而成以来,木星上气体就一直没有经过多大变化。木星和太阳的距离,比地球和太阳的距离远得多,太阳给予木星的热量只有地球接受热的二十七分之一,木星表面层温度只有一140C。 也正是由于这样的低温,还有木星具有比地球高达2.6倍的奇大吸引力,使木星保持了氢和氦,可以成为一一个巨大的液态星球。

木星这个巨大的行星还发出很强的无线电辐射,它是目前已发现的天空中最强的射电源之一,木星的磁场强度约为10高斯,比地球大10倍,木星的磁轴与自转轴的交角为10.8°,磁场的主要成分是偶极子,象地球一样,所以在,地面上用的罗盘在木星上使用时它仍将指向南方。

木星又是一个子女众多的行星,共有15个卫星围绕着它运转,分布在离木星13.8万~2400万公里的范围内。它们绕木星运转一周的时间极不一样,最短的只要11小时53分钟;最长的需要758天。卫星长的个儿大小也很不一样,最小的木卫十三直径只有8公里;最大的木卫三直径竟达5200多公里。在地球上,用一架小望远镜就能同时看到木星和它的四个卫星,这四个卫星是木卫中最大的、最亮的四颗,这是1610年意大利天文学家伽利略首先发现的,因此,把它们叫做伽利略卫星。其中最大的二颗直径在5000公里以上,比水星还大;另外二个同月球差不多大小。木星的卫星大部分都是自西向东绕着木星运转的,和木星的公转和自转方向相同;而木卫八、九、十一与十二却是自东向西“逆行”的,天文学家认为这四颗卫星也许不是和木星同时形成的,而是被巨大的木星引力“俘获”过来的。木星的卫星在物质的结构上,距离木星越远,密度越小。这同太阳系里行星离太阳越远密度越小情况一样。靠近木星的木卫一和木卫二很可能是岩石性卫星。

木星确是一颗占重要地位的行星。木星和它的卫星组成系统就象-一个小型的太阳系。研究木星和它的卫星以及新发现的木星“光环”,对于解决太阳系的起源和演化有着重要的意义。
(徐时松)


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