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什麼是木星?概念、結構、大氣層、衛星和其他特徵

2024-10-14自然科學585

我們解釋有關木星的一切,包括它的結構、大氣層、衛星和其他特徵。還有,它是如何探索的。

什麼是木星?概念、結構、大氣層、衛星和其他特徵

木星距太陽7.5億公里。

木星是什麼?

木星是太陽系中最大的行星,距離太陽第五,距離約7.5億公里。它由氣體組成,主要是氫氣和氦氣。它是「外行星」群的一部分,與土星、天王星和海王星一起位於小行星帶之外。

它是太陽系中最古老的行星,甚至比太陽還要古老。它的名字來自宙斯(希臘神話),代表眾神之王、天空之神和雷霆之神。在羅馬神話中,朱庇特具有與宙斯相同的品質,因此被改名。

1979年,旅行者號探測器發現木星有一些幾乎難以察覺的環(顯然它們是由衛星碰撞產生的深色塵埃形成的)。

此外,目前已確認存在79顆衛星與被稱為「特洛伊小行星」的小行星共存,這些小行星由於木星的引力場而沿著木星的軌道運行。

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木星的特徵

由於其氣態成分,木星沒有固體表面,儘管由於極低的溫度,它可能有一個由冰形式的岩石材料組成的內核。它的直徑為142,800公里(比地球大11倍),密度為每立方厘米1.33克。它是太陽系中僅次於太陽的最大天體。

木星是所有行星中白天最短的,自轉一週需要10個地球小時,而平移運動則需要近12年。它的軸相對於繞太陽的軌道僅有 3° 的傾斜度(與地球軸不同),這意味著半球之間不會產生這種不同的季節變化。

木星的結構

木星由宇宙中最輕、最豐富的兩個元素(氫氣和氦氣)組成,這使得它更像一顆恆星而不是一顆行星。它的結構由緯線方向的雲帶組成,其中會產生時速高達 500 公里的風和強烈的風暴。

木星的大紅斑是地球上最引人注目的特徵,由複雜的橢圓形風暴(地球大小的兩倍)組成,逆時針移動,已經活躍了一個多世紀。其他較高的雲層將由凍結的氨晶體組成。

在行星深處,壓力如此之大,以至於氫原子破裂,釋放出它們的子(包圍每個原子的原子核)和質子(它們是每個原子核的一部分) 。

「金屬氫」這個名字源自於氫所獲得的新狀態,其主要特徵是它像液體材料一樣充當電導體。隨著重力的收縮,會產生釋放能量的來源。

如果木星大100倍,它的質量將達到能夠像太陽一樣進行核反應的質量,因此,一些科學家認為木星是一顆已經熄滅的古老太陽。

木星的大氣層

木星的大氣層非常深,深到從內到外包裹著整個行星。它由氫氣 (87%)、氦氣 (13%) 等氣體以及少量的甲烷、水蒸氣和其他化合物組成。

它非常湍急、寒冷,並且包含各種類型的雲。它所呈現的密度表明,行星內部的成分必定與大氣層相同。

木星衛星

什麼是木星?概念、結構、大氣層、衛星和其他特徵

木星最大的衛星是伽利略在 1610 年發現的。

木星有 79 顆公認的天然衛星,分為兩組:

  • 伽利略衛星。它們是伽利略·伽利雷於 1610 年發現的四個主要行星,根據希臘神話被命名為木衛一 (Io) 和歐羅巴 ( Europa),距離行星最近,緻密且多岩石;木衛三(Ganymede)和木衛四(Callisto),距離行星最遠,由冰組成,具有密度較小。

  • 小衛星。其餘 75 個是透過發送到木星的不同太空探測器發現的,並依次分為兩組:

    • 阿馬爾西婭衛星。 有 4 個小衛星與伽利略衛星一起在內軌道上旋轉。

    • 不規則衛星。 有許多衛星的軌道距離地球很遠,甚至連太陽的引力也會扭曲它們的軌道路徑。

1610年,當伽利略·伽利雷透過他的望遠鏡(當時的新發明)發現了木星的第一顆衛星時,他證實了距離地球很遠的天體的存在,並且這些天體保持在與地球不同的軌道上。

這項發現結束了當時古老而錯誤的觀念,即認為銀河系中的所有天體,包括太陽,都圍繞著地球旋轉(而不是所有天體都圍繞著發光恆星旋轉)。

更多內容:木星的衛星

木星太空探索

沒有足夠強大的火箭可以將太空船發射到太陽系外層及更遠的地方。然而,1962 年,科學家們計算出如何利用木星的強大引力,從地球發射太空船,繼續前往非常遙遠的地區。

從那時起,太空探測器的飛行距離比想像的更遠。多年來,已有十艘太空船造訪木星:其中七艘飛越木星,距離非常近,另外兩艘在木星軌道上停留了一段時間。

最近的一次是朱諾號,它在 2016 年最接近木星表面。這是第一個能夠對被雲層覆蓋的行星內部進行研究的計畫。

先鋒 10 號是第一艘飛近木星的太空船,美國太空總署的伽利略任務是第一個繞著木星運行的太空船,提供有關大氣層和風暴雲的資訊。反過來,卡西尼號和新地平線號任務使得研究木星成為可能,同時推進其主要目標:土星(卡西尼號)和冥王星(新地平線號)。

木星是一顆氣態行星,沒有有形的表面,而是由氣體和液體漩渦組成。因此,太空探測器沒有可以著陸的地面,而且由於木星散發的高壓和高溫,僅僅飛得非常接近行星表面,它們就可能被毀壞、融化或消失。

目前正在準備對木星衛星進行更直接研究的兩個新任務:美國太空總署的歐羅巴快艇和歐洲太空總署的 JUICE(木星冰衛星探測器)。

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標籤: 天文學

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