木星 Jupiter
哈伯太空望远镜, 1995.2. (C) NASA / STScI
木星是从太阳数来第五颗行星，也是太阳系最大的行星，它的轨道半径为77,833万公里 (5.20AU)；赤道处直径为142,984公里；质量是1.900x1027公斤，超过太阳系其它所有行星总合的2倍，是地球质量的318倍。
木星自史前时代就已为人所知，是全天第四亮的星体，仅次于太阳、月球和金星之后，火星则在某些时候会比它亮。1610年，伽利略首先发现木星的四大卫星－木卫一 (Io)、木卫二 (Europa)、木卫三 (Ganymede) 及木卫四 (Callisto)，也就是着名的伽利略卫星，这是人类首度发现绝对不可能绕着地球运转的星体，这是当时支持哥白尼的日心说最有力的证据之一。
1973年，先锋10号 (Pioneer 10)探测船首次造访木星，其后先锋11号 (Pioneer 11)、航海家1、2号 (Voyager 1/2) 及尤利西斯号 (Ulysses) 也陆续到过木星。新一代探测船伽利略号 (Galileo) 现正在木星轨道上，已传回许多极有价值的资料。
像木星一样的气体行星并没有固态的表面，它们的气体就是很单纯的愈深愈密。我们所谓的半径和大小是以一大气压处为其表面来计的；而我们肉眼所看到的表面则是其大气层的云顶，比一大气压处的位置略高。
木星的组成中，氢占了大约75%的质量，而氦则占了约25% (以原子数量来看，氢占90%而氦占10%)，还有微量的甲烷、水、氨及「岩石」，这与太阳系的前身－原始太阳星云 (Solar Nebula) 的组成相近。同为气体行星的土星也是类似的组成，但天王星及海王星中的氢和氦就少得多。
我们对木星及其它气体行星内部的了解非常之间接，这种情形可能还得延续很长一段时间。伽利略号的大气探测器也不过从云顶下探了大约150公里深而已。
木星可能有一个岩石质的核，质量大约有地球的10至15倍之多。在这个核之上、占木星主要体积的部分是像液态金属一样的氢，这种状态的氢是由游离的质子和电子混杂而成，很像太阳内部的电浆但温度低得多。在此温度下，木星内部的氢是液态而非气态，它是电的良导体，也造成木星的磁场。这一层中可能还含有一些氦及微量的「冰」。
木星的最外层则是由普通的分子氢气及氦气组成，也就是木星的大气层，我们肉眼所看到的木星表面就是这一厚层大气的最顶部。木星大气中还有微量的水、二氧化碳、甲烷等简单分子。
据信木星大气中有三层不同的云，分别是由氨冰、氨的氢硫化物及冰晶加水滴组成。然而，伽利略号大气探测器取得的初步资料只显示出少量的云，这是因为探测器的降落点 (左图) 并不寻常，地球上的望远镜及伽利略号之后的观测都指出此降落点在当时是特别温暖与少云的区域之一，这只能说是运气不佳。
伽利略号大气探测器的资料也指出木星大气中的水比预期的少很多。原本预期木星大气中含氧的比例会是太阳的2倍，而以与氢化合成水的形式存在，但实际上却是比太阳的含量还少。另一个惊人的发现则是大气最高层的高温与高密度。
木星及其它气体行星都有平行于纬线方向的宽广高速风带，每个相邻风带的风向都相反。各风带的化学组成及温度略有差异，使得木星表面呈现出带状色彩的外观，颜色较淡的称为「区」(zones) 而较深的则称为「带」(belts)。木星的风带为人所知已有一段时间了，但是在风带边界的复杂旋风却是由航海家探测船首见。伽利略号大气探测器的资料显示木星的风速可高达每小时400公尺，远比预期中的快得多，而且会下窜到探测器能侦测的深度以下，可能下窜达数百公里深。研究也发现木星的大气相当动荡，表示木星风主要是受其内部的热驱动，不像地球的天气变化是由太阳的热驱动。
木星云的鲜艳色彩可能是由于大气中微量元素的化学反应造成，很可能与硫有关，因为硫化物的颜色变化多端，不过这方面的细节实属未知。颜色还与高度有关，最低的是蓝色，其次是棕色与白色，而红色在最高处，有时我们可以从高云的裂隙中看到较低的云层。
大红班 (Great Red Spot, GRS) 早在300多年前就被发现了，一般认为是17世纪的卡西尼 (Cassini) 或 Robert Hooke 发现的。大红斑大小约为12,000×25,000公里，足足可以吞下2个地球！另一个较小但相似的斑点也已发现有数十年之久了。由红外线观测结果及其旋转方向可知大红斑是一个高气压区，它的云顶比其周围高得多也冷得多。类似的结构在土星及海王星都有发现，至于为什么它们可以持续存在这么久的时间则未知。
木星自己发散至太空的辐射量要比它从太阳吸收来的还要多，木星内部是高温的，核心可达约20,000K。这些自产能量是起源于木星形成初期的收缩，不像太阳是以核融合反应产生能量，这是因为木星不够大，其核心温度尚不足以引发核融合反应。木星内部的热可能会在液态层深处引发对流作用，进而造成我们在云顶所看到的复杂运动。土星及海王星在这方面与木星颇为相像，但奇怪的是天王星却非如此。
木星的大小差不多已到了行星的极限，如果再多加质量，它将会因重力收缩而使得体积大小仅些微增加。恒星之所以可以更为巨大，是因为其核心核融合反应产生的高热膨胀所致。木星至少要有80倍的质量才能引发核融合反应而成为一颗恒星。
木星具有比地球强大得多的磁场，它的磁层向太阳相反方向可延伸达6亿5千万公里，甚至超过土星的轨道！而面向太阳方向也有数百万公里厚。因此木星的卫星全都位于它的磁层之中，这或许正是造成木卫一表面许多活动的原因。未来的太空旅行者以及航海家与伽利略号的设计者都须注意，木星周遭有许多被其强大磁场捕捉的高能带电粒子，这种情况就像是地球外的范爱伦辐射带，不过可强烈得多！人类若没有防护必难逃一死。伽利略号的大气探测器在木星环与高层大气之间新发现一个强幅射带，比范爱伦辐射带强10倍左右。令人惊讶的是此带中有来路不明的高能氦离子。
木星像土星一样有环，但黯淡得多 。这个/发现完全是在意料之外，若不是有两位航海家1号计画的科学家坚持，在太空平安航行了10亿公里之后，航海家1号至少该花一点点功夫稍微找一下有没有环存在，就不会有这个重大发现。所有其它的科学家都认为能找到任何东西的机会根本就是零，结果却真的发现了，真是当头棒贺！从此科学家才陆续以地面及伽利略号的红外线影像勾勒出木星环的样貌。
1994年7月，舒梅克－李维9号彗星 (Comet Shoemaker-Levy 9) 坠入木星，形成壮观的历史镜头 。在木星表面所造成的影响连业余望远镜都清晰可见。哈伯太空望远镜甚至在近一年之后还观测得到撞击的残迹。
夜空中的木星常常是最亮的星体，金星虽然比它亮却很少出现在黑夜。此外，4个伽利略卫星用双筒望远镜即可轻易看到，而要看到一些风带及大红斑也只需小型天文望远镜。有些网站可以显示木星及其它行星在天空的现在位置；更多的细节及图表则可以在一些星图软体如Starry Night中找到。
木星的卫星
木星有28颗卫星，是太阳系中已知拥有第2多卫星的行星，仅次于土星，其中包括了4个大型伽利略卫星及24颗小卫星。
距中心距 半径 质量
卫星名称 (千km) (km) (kg) 发现者 日期
--------------------- -------- ------ ------- --------- ----
木卫十六 Metis 128 20 9.56e16 Synnott 1979
木卫十五 Adrastea 129 10 1.91e16 Jewitt 1979
木卫五 Amalthea 181 98 7.17e18 Barnard 1892
木卫十四 Thebe 222 50 7.77e17 Synnott 1979
木卫一 Io 422 1821 8.93e22 Galileo 1610
木卫二 Europa 671 1565 4.80e22 Galileo 1610
木卫三 Ganymede 1070 2634 1.48e23 Galileo 1610
木卫四 Callisto 1883 2403 1.08e23 Galileo 1610
S/2000 J1 (S/1975 J1) 7435 4 Kowal 1975
木卫十三 Leda 11094 5 5.68e15 Kowal 1974
木卫六 Himalia 11480 85 9.56e18 Perrine 1904
木卫十 Lysithea 11720 12 7.77e16 Nicholson 1938
木卫七 Elara 11737 40 7.77e17 Perrine 1905
S/2000 J11 12700 2.0 2000
S/2000 J10 20400 1.9 2000
S/2000 J3 20700 2.6 2000
S/2000 J5 21000 2.2 2000
木卫十二 Ananke 21200 10 3.82e16 Nicholson 1951
S/2000 J7 21200 3.4 2000
S/2000 J9 21700 2.5 2000
S/2000 J4 21900 1.6 2000
木卫十一 Carme 22600 15 9.56e16 Nicholson 1938
S/2000 J6 22800 1.9 2000
木卫八 Pasiphae 23500 18 1.91e17 Melotte 1908
S/2000 J8 23500 2.7 2000
木卫九 Sinope 23700 14 7.77e16 Nicholson 1914
S/2000 J2 24200 2.6 2000
S/1999 J1 24250 5 1999
上表中较小卫星的数据是推估值。
伽利略卫星
伽利略卫星是木星最大的4颗卫星，早在1610年就已由伽利略与 Marius 发现。
由于伽利略卫星产生的引潮力，使得木星的自转逐渐减缓；同时这些卫星也受引潮力的影响而渐渐地远离木星。其中木卫一、木卫二与木卫三的公转周期已被引潮力给锁定成1：2：4的共振状态；木卫四的公转也很接近共振状态了，差不多再过个数亿年，木卫四的公转周期也会被锁住，而以木卫三的2倍、木卫一的8倍周期公转。
木卫一 (伊奥) 比月球略大一点。相对于外太阳系大多数的卫星而言，木卫一和木卫二在组成上更接近类地行星，主要是矽酸盐类熔岩。伽利略号的最新资料显示它有一个至少900公里半径的铁核，也可能混有硫化铁。
木卫一的表面非常独特，与太阳系其它星体都完全不同。当年航海家号传回此现象时，着实令科学家大感意外，因为他们原以为其上会布满撞击坑，这样就可以由坑洞数量研判其表面的年代。实际的情形是几乎没有坑洞，也就是说木卫一的表面非常年轻，反而是有数百个火山口，其中还有活火山！航海家号及伽利略号都拍到喷发达300公里高的火山烟云，这是航海家任务的重大发现，它首度在地球之外找到了仍在高度活动中的类地星体。火山喷出物中可能含硫或二氧化硫，而且喷发的变化很快，在前后2艘航海家号、伽利略号、NASA在夏威夷的红外线天文台及哈伯太空望远镜的影像中，木卫一的面貌都不相同，显示它的表面真的是非常活跃。
木卫一表面的平均温度约为130K，但有些特别热的热点可高达1,500K，这些热点是木卫一发散热量的主要机制。木卫一表面剧烈活动的能量来源，很可能是它与木卫二、木卫三及木星之间的引潮力交互激荡所致，据估计造成其外形的变形及晃动量可以高达100公尺之多！
木卫一穿过木星的强大磁场，因而产生了感应电流，虽说比起前述引潮力的能量来得小，但也有超过1百万兆瓦的功率！由伽利略号的最新资料得知，木卫一和木卫三一样可能拥有自己的磁场。
木卫一有稀薄大气，主要成分是二氧化硫，也可能还含有其它气体。与其它伽利略卫星不同的是，木卫一没什么水或根本不含水，这可能是因为木卫一距木星较近，在太阳系演化早期的木星热得足以蒸发掉其中的水所致。
木卫二 (欧罗巴) 比月球略小一点。虽然它和木卫一一样主要由矽酸盐类岩石质组成，但它表面还有一薄层的水冰。伽利略号的最新资料显示它的内部可能有分层，也许有一个小的金属核。
木卫二有着非常平坦的表面，影像中的一些突出物可能只是反照率差异或是一些低矮的地形起伏而已。撞击坑极少，目前只找到3个超过5公里大小的坑洞，这似乎指出它有一个年轻且活动的表面。然而当年航海家号只拍下了一小片表面的高解析度影像，因此到底真像如何目前仍待解；伽利略号的重要任务之一就是要确认这件事，目前传回来的资料倾向支持这些看法。
木卫二的表面很像是地球上的海冰，因此可能在它的表冰之下有液态水，也许可深达50公里！伽利略号传回的影像强烈支持这种想法。液态水的存在可能是由引潮力所产生的热来维持。若果如此，木卫二就是地球之外，太阳系中唯一含有大量液态水的地方！在其表面上最显着的就是全球都布满了一连串的暗纹，最新的解释是由一连串的火山或喷泉所造成。
最新哈伯太空望远镜的影像显示木卫二有极稀薄的大气，由氧气组成。在太阳系的所有卫星中目前只知道有6颗拥有大气，除了4颗伽利略卫星之外还有土卫六与海卫一。不同于地球，木卫二的氧气并非生物性的，而非常可能是因太阳辐射将冰分解为氢和氧，较轻的氢逸散而剩下氧所致。
伽利略号的最新资料显示木卫二有微弱的磁场。
木卫三 (加尼美得) 是太阳系中最大的卫星，比水星还大但质量约仅及其一半，当然它比冥王星大得多。在伽利略号造访之前，一般认为木卫三和木卫四、土卫六及海卫一一样，有一个岩石质的核，外覆水或冰的厚函及冰壳；但伽利略号传回的初步资料显示木卫三有一个的铁质或硫化铁的小核，其外是矽酸盐类熔岩，最外壳是冰，就好像是木卫一外面包着一层冰一样。
木卫三的表面混杂着两种地区，一种是很老、多坑洞的暗区，很像是木卫四的表面；另一种是稍年轻的、有沟脊罗列的亮区，类似的沟脊构造也可以在土卫二、天卫五和天卫一上发现。这样的地貌显然是起因于构造运动，但细节未知，在这方面木卫三应更像是地球而非金星或火星，不过并没有证据显示木卫三现在还有构造运动。两种地区都有大型的坑洞，由坑洞的密度可推得表面的年代有30亿至35亿之老，和月球表面年代相近；而由其与沟脊相互截切的现象可知沟脊系统也是同一时代的产物。不过和月球不同的是它的坑洞平坦多了，不像月面或水星表面的坑洞具有环脊及中心凹陷，这可能是因为木卫三的冰壳较为软弱，在地质时代中因滑动而逐渐夷平，留下来的不过是原来坑洞的残影。
最新哈伯太空望远镜的影像显示木卫三有极稀薄的大气，和木卫二一样是由氧气组成，其来源也同样是非生物性的。
伽利略号第一次飞越木卫三就发现它在木星的庞大磁场之中还保有自己的磁场，这个磁场可能与地球一样是缘于内部金属的流动。
木卫四 (卡利斯托) 只比水星小一点但质量仅及其1/3。不同于木卫三，木卫四似乎没什么内部结构，伽利略号的最新资料显示其内部组成是渐变的，愈往核心岩石的比例愈高，整体而言冰占40%而岩石和铁质占60%，土卫六及海卫一大概也是差不多一样的组成。
木卫四的表面布满了坑洞，其年代非常老，如同月球和火星的高地一样。事实上木卫四拥有太阳系目前己知最老、坑洞最密的表面，40亿年来除了偶尔的撞击事件外几乎没有任何改变。一些最大的坑洞四周围有同心圆状的山脊，显示曾发生过的巨大撞击事件，这种巨大坑洞也可以在月球的东方海 (Mare Orientale) 及水星的卡路里盆地发现，但在木卫四上，地形已因长时期冰的缓慢滑动而逐渐夷平。如同木卫三一样，木卫四的古老坑洞也是面目模糊的。伽利略号的最新影像显示至少在某些地区，小型的坑洞多已遭消灭，表示更近代曾发生过一些作用，就像是它们原地倒塌了似的。而呈一直线排列的坑洞群则可能是被木星引潮力解体的星体连串撞击而成，就像是舒梅克－李维9号彗星撞击事件一样。
虽然大小相近，木卫四的单纯表面和木卫三截然不同，表示它的地质史要比木卫三简单得多。这种差异是行星科学家的重要研究课题，也许与木卫三的公转轨道及引潮力演变有关。当我们研究其它较复杂的星体时，「单纯」的木卫四是个很好的对照样本，也许它正是其它伽利略卫星的早期模样呢！
木卫四有一层极为稀薄的二氧化碳大气。伽利略号并没有测出它具有磁场。
内卫星
木星的内卫星指的是在伽利略卫星轨道以内的卫星。它们的公转轨道面都与木星赤道面相当贴近。
木卫十六是 Synnott 于1979年在航海家1号影像中发现的。它和木卫十五的轨道位于共振轨道半径与所谓的Roche极限范围之内，它们的大小也许小到不至于被引潮力撕裂，但它们的公转迟早会在引潮力中报销。
木卫十五是太阳系中最小的卫星之一，它是 David Jewitt 于1979年在航海家1号影像中发现的。它和木卫十六都位在木星环中，在环中的卫星也有人称之为「mooms」。
木卫五是在1982年9月9日由 Barnard 使用里克天文台(Lick Observatory) 的36吋 (91公分) 折射式望远镜发现的，它是最后一个由直接目视观测而非分析照片所找到的卫星。它是木星的第五大卫星，与大部分的木星卫星一样，它的公转也已达共振状态，且长轴总是对着木星。它是太阳系中最红的星体，其红色似乎源于木卫一的硫。其大小及不规则形状意味着它是颗相当坚实的星体，它的组成可能更像是小行星而非伽利略卫星。与木卫一一样，木卫五的辐射量高于自太阳所吸收的，这可能是导因于木星磁场中的电流。
木卫十四是 Synnott 于1979年在航海家1号影像中发现的。它面向木星的一面有3到4个大坑洞。
外卫星
伽利略卫星轨道以外的木星卫星可归类为2群：木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七平均距木星1千1百万公里，它们的轨道面与木星赤道面呈约28°的明显交角；而木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九则是位于2千3百万公里处，它们的公转都是逆行的，或说它们的轨道面与木星赤道面的交角超过90° (约150°)。这2群卫星可能是分别来自于单一的小行星，后来这2颗小行星被早期的木星所捕捉并撕裂。除了木卫六是木星第六大卫星，和木卫五差不多大以外，其它卫星都很小，其中木卫十三、木卫十二和木卫九是太阳系中最小的卫星之一。
在1999年之前，己知的木星就只有上述16颗，另外 S/1975 J1 自1975年被发现后就再也没找到过，因而未被确认。经过20多年的沈寂之后，先是在1999年发现了 S/1999 J1；到了2000年，在11月21日至12月5日半个月的时间内，夏威大学天文研究所以研究生 Scott Sheppard 为首的研究小组，利用该大学在冒那基亚峰 (Mauna Kea) 的88吋 (2.2公尺) 望远镜透过广域CCD找到了11颗木星卫星，其中 S/2000 J1 的轨道与 S/1975 J1 相同，可能不是新卫星，但总算是确认它的存在了；其它的10颗 (S/2000 J2～J11) 则是新发现，一举创下单次发现卫星数量的新纪录，消息在2001年初发布时震惊全天文学界。
新卫星的直径可能都在3到8公里之间，比之前发现的木星卫星都小，而且 S/2000 J2～J10 这9颗卫星是逆行的。除了 S/2000 J1 (S/1975 J1) 之外，1999年之后发现的11颗新卫星应可分别归入前述的2群外卫星之中。在学界进一步确认之后，国际天文学联合会 (International Astronomical Union, IAU) 就会颁布这些小行星的正式名称。
木星环
不像土星，木星环是暗的，反照率只有约0.05，它们可能是由小颗岩石组成，似乎不含冰。由于大气及磁场的拖曳作用，木星环的物质可能不会停留在原处太久，伽利略号确切发现到，木星环是持续由四个内卫星产生的尘埃来补充，这些尘埃都是受木星的强大重力场所引发；而黯淡的Halo环也因木星重力场的交互作用而伸展开来。
距中心距 宽度 总质量
环名 (千km) (km) (kg)
-------- -------- ------ ------
Halo 92.0 30500 ?
Main 122.5 6440 1e13
Gossamer 128.94 100000 ?
表中「距中心距」是计至各环的内缘。
文章来源:
http://earth.fg.tp.ed...rn/enso/
