木星表面的大红斑可以容纳两个地球。
木星是太阳系中体积最大的行星,这一特点也让它从太阳系八大行星中脱颖而出,成为太阳系中名副其实的“大块头”。
能够影响太阳系质心的木星
当木星与我们生存的地球相比较,我们就能非常直观地感受到木星的庞大:木星的直径为地球的11倍,体积为地球的1321倍,质量为地球的318倍。
此外,木星的质量是太阳系其他行星质量总和的2.5倍,如此大的质量使得太阳系的质心落在太阳表面之外,质心距离太阳中心1.068个太阳半径。
太阳系中最大的行星大气层
木星有着太阳系中最大的行星大气层。大气层跨越的高度超过5000千米,被分为四个层次:对流层、平流层、增温层和散逸层。
不同于地球的大气层,木星没有中气层,没有固体表面,大气最底层的对流层平稳地转换进入行星的流体内部,这是温度和压力在氢和氦的临界点之上造成的结果,意味着气体和液体的相位之间没有明确的界限。
木星的大气中有约81%的氢和20%的氦,只有约1%的其他气体,其中包括甲烷、水蒸气、氨气等。这与太阳系的前身——原始太阳星云的组成相近。同为气体行星的土星也是类似的组成,但同为气体行星的天王星及海王星中的氢和氦就少得多。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150米每秒。
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激烈翻腾着,其中还有闪电和雷暴。由于木星的快速自转,我们能在它的大气中观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹。
独特的大红斑与涡旋
大红斑是木星表面最显著的特征之一,它其实是木星上最大的风暴气旋。自人类观测到它以来,已经存在了300多年,虽然颜色和形状有些改变,但从未消失。
探测器发现,大红斑是一团激烈上升的气流,呈深褐色。在大红斑中心有个小颗粒,是大红斑的核,其直径约几百千米。这个核在周围的逆时针漩涡运动中维持不动。大红斑的寿命很长,可维持几百年或更久。
大红斑的自转是逆时针方向,自转周期大约是六天。它的长度为24000~40000千米,宽度为12000~14000千米,其直径大到可以容得下2颗地球。
不起眼的木星环
在太阳系中,土星光环最为壮观,天王星也有环状系统,而木星周围也存在着不起眼的木星环。1979年,旅行者1号探测器穿越木星赤道平面时,它携带的窄角照相机在离木星120万千米的地方拍到了亮度十分弱的木星环的照片。伽利略号探测器不仅发现了新的木星环,而且证实了这些光环是由太空陨石撞击木星的小卫星所产生的尘埃组成。
木星光环的形状像个薄圆盘,其厚度约为30千米,宽度约为9400千米,距离木星128300千米。光环包括内环和外环,外环较亮,内环较暗且几乎与木星大气层相接。光环绕着木星公转,7小时转一圈。根据对空间飞船所拍得照片的研究,现已知道木星环系主要由亮环、暗环和环晕三部分组成。
太阳系的“清道夫”
1994年,苏梅克-列维9号彗星与木星相撞,这是人们首次直接观测到太阳系内与行星有关的天体撞击事件。21块碎片相继以60千米每秒的速度撞上木星的南半球,所造成的“疤痕”比地球直径还大。实际上,木星受到的撞击远不止这一次。2009年,一位业余天文爱好发现木星被彗星或者小行星撞击,在木星表面留下地球般大小的撞击痕迹。美国航空航天局喷气推进实验室证实,木星在过去相当短一段时间内多次遭遇其他星体撞击,使木星南极附近的黑色疤斑撞击处上空的大气层出现了一个地球大小的空洞……
木星发生撞击的概率是地球的几千倍,是太阳系的“清道夫”,以强大的引力吸掉本有可能撞上地球或太阳系内其他行星的“天外来客”。这也为地球及其他行星提供了一定的保护作用,让它们免遭彗星撞击。
当之无愧的“卫星之王”
截至2023年2月,人类已发现92颗木星的卫星。
木卫一、木卫二、木卫三、木卫四在1610年被伽利略用望远镜发现,称为伽利略卫星。1892年巴纳德发现了木卫五,其他卫星都是1904年以后陆续发现的。旅行者号飞船于1979年发现了木卫十四,1980年又先后发现木卫十五和木卫十六……
其中,木卫三是太阳系中最大的卫星,它的直径大于水星,质量约为水星的一半,木卫三主要由硅酸盐岩石和冰体构成,星体分层明显,拥有一个富铁的、流动性的内核,是太阳系中已知的唯一拥有磁圈的卫星。
(本文科普知识点由重庆市科学传播专家团成员、重庆大学天体物理教授李芳昱提供指导)