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卫星最多的行星 木星周围已发现69颗卫星
2022-06-21

卫星最多的行星是木星。木星(Jupiter),是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星,从内向外的第五颗行星。它的质量为太阳的千分之一,是太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。木星是人类迄今为止发现的天然卫星最多的行星,已发现69颗卫星。木星与土星、天王星、海王星皆属气体行星,因此四者又合称类木行星(木星和土星合称巨行星)。下面就跟360常识网一起具体看看卫星最多的行星等相关内容。

结构组成

木星是一个巨大的液态氢星体。随着深度的增加千米处,液态氢在高压和高温形成。据推测,木星的中心是一个含硅酸盐和铁等物质组成的核区,物质组成与密度呈连续过渡。

木星是四个气体行星(又称类木行星)中的一个:即不以固体物质为主要组成的行星,它是太阳系中体积最大的行星,赤道直径为142984千米。木星的密度为1.326g/cm3,在气体行星中排行第二,但远低于太阳系中四个类地行星。

组成成分

木星的高层大气是由体积或气体分子百分率约88-92%的氢和约8-12%的氦所组成。由于氦原子的质量是氢原子的四倍,探讨木星的质量组成时比例会有所改变:大气层中氢和氦分别占了总质量的75%及24%,余的1%为其他元素,包括微量的甲烷、水蒸气、氨以及硅的化合物。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氢、氖、氧、磷化氢、硫等物质。大气最外层有冷冻的氨的晶体。木星上也透过红外线及紫外线测量发现微量苯和烃的存在。

木星大气层中氢和氦的比例非常接近原始太阳星云的理论组成,然而,木星大气中的惰性气体是太阳的二至三倍,高层大气中的氖只占了总质量的百万分之二十,约为太阳比例的十分之一,氦也几乎耗尽,但仍有太阳中氦的比例的80%。这个差距可能是由于元素降水至行星内部所造成。

由光谱学分析而言,土星被认为和木星的组成最为相似,但另外的气体行星、天王星与海王星相较之下所含氢和氦的比例较低,由于没有太空船实际深入大气层的分析,除了木星之外的行星至今仍没有重元素数量的精确数据。

质量大小

木星的质量是太阳系其他行星质量总和的2.5倍,由于它的质量是是如此巨大,因此太阳系的质心落在太阳的太阳表面之外,距离太阳中心1.068太阳半径。虽然木星的直径是地球的11倍,非常巨大,但是它的密度很低,所以木星的体积是地球的1,321倍,但质量只是地球的318倍。木星的半径是太阳半径的十分之一,质量是太阳质量的千分之一,所以两者的密度是相似的。木星质量(MJ或MJup)通常被做为描述其它天体,特别是系外行星和棕矮星,的质量单位。因此,例如系外行星HD209458b的质量是0.69MJup,而仙女座κb的质量是12.8MJup。

理论模型显示如果木星的质量比现在更大,而不是仅有目前的质量,它将会继续收缩。质量上的些许改变,不会让木星的半径有明显的变化,大约要在500地球质量(1.6MJup)才会有明显的改变。尽管随着质量的增加,内部会因为压力的增加而缩小体积。结果是,木星被认为是一颗几乎达到了行星结构和演化史所能决定的最大半径。随着质量的增加,收缩的过程会继续下去,直到达到可察觉的恒星形成质量,大约是50MJup的高质量棕矮星。

然而,需要75倍的木星质量才能使氢稳定的融合成为一颗恒星。最小的红矮星,半径大约只是木星的30%。尽管如此,木星仍然散发出更多的能量。它接受来自太阳的能量,而内部产生的能量也几乎和接受自太阳的总能量相等。这些额外的热量是由开尔文-亥姆霍兹机制通过收缩产生的。这个过程造成木星每年缩小约2厘米。当木星形成的时候,它比现在要略大一点。

内部结构

木星可能有一个石质的内核,被一层含有少量氦,主要是氢元素的液态金属氢包覆着。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在,木星内部就是这种环境(土星也是)液态金属氢由离子化的质子与电子组成。在木星内部的温度压强下氢气是液态的,而非气态,这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源,木星的磁场强度大约10高斯,比地球大10倍。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰。木星还是天空中已知的最强的射电源之一。

木星内部的温度和压力,由于开尔文-亥姆霍兹机制稳定地朝向核心增加。在压力为10帕的”表面”,温度大约是340K(67°C;152°F)。在氢相变的区域-温度达到临界点-氢成为金属,相信温度是10,000K(9,700°C;17,500°F),压力的200GPa。在核心边界的温度估计为36,000K(35,700°C;64,300°F),同时内部的压力大约是3,000至4,500GPa。

大气组成

木星有着太阳系内最大的行星大气层,跨越的高度超过5,000km(3,107mi)。由于木星没有固体的表面,它的大气层基础通常被认为是大气压力等于1MPa(10bar),或十倍于地球表面压力之处。

云层

木星的大气组成中,按分子数量来看,81%是氢气,18%是氦气,按质量则分别是75%和24%。只有约1%左右的其他气体,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,但木星中较重元素的比例却比原始太阳星云多数倍。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。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130~150米/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在激烈翻腾着。在木星大气中还观测到有闪电和雷暴。由于木星的快速自转,因此能在它的大气中观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹其中的亮带是向上运动的区域,暗纹则是较低和较暗的云。

木星表面有红、褐、白等五彩缤纷的条纹图案,可以推测木星大气中的风向是平行于赤道方向,因区域的不同而交互吹著西风及东风,是木星大气的一向明显特征。大气中含有极微的甲烷、乙炔之类的有机成份,而且有打雷现象生成有机物的机率相当大。

大红斑与涡旋

木星的大红斑位于南纬23°处,东西长4万公里,南北宽1.3万公里。探测器发现,大红斑是一团激烈上升的气流,呈深褐色。这个彩色的气旋以逆时针方向转动。在大红斑中心部分有个小颗粒,是大红斑的核,其大小约几百公里。这个核在周围的反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。大红斑的豔丽红色令人印象深刻,颜色似乎来自红磷。

鹅蛋形物体的自转是逆时针方向,周期大约是六天。大红斑的维度是24,000至40,000千米X12,000至14,000千米。它的直径大到可以容得下2至3颗地球。这个风暴的最大高度比周围的云层高出约8km(5mi)。

风暴通常都发生在巨行星大气层的湍流内,木星也有白色和棕色的鹅蛋形风暴,但较小的那些风暴通常都不会被命名。白色的鹅蛋倾向于包含大气层上层,相对较低温的云。棕色鹅蛋形是较温暖和位于普通云层。这种风暴持续的时间可以只有几个小时,也可以长达数个世纪。

外围组成

行星系统

随着行星际空间探测器的发射,不断揭示出太阳系天体中许多前所未知的事实,木星环的发现就是其中的一个早在1974年“先锋11号”探测器访问木星时,就曾在离木星约13万公里处观测到高能带电粒子的吸收特征。两年后有人提出这一现象可用木星存在尘埃环来说明。可惜当时无人作进一步的定量研究以推测这一假设环的物理性质1977年8月20日和9月5日美国先后发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”空间探测器经过一年半的长途跋涉“旅行者1号”穿过木星赤道面,这时它所携带的窄角照相机在离木星120万公里的地方拍到了亮度十分暗弱的木星环的照片同年7月后其到达的“旅行者2号”又获得了有关木星环的更多的信息。

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、暗环和晕三部分组成。环的厚度不超过30公里亮环离木星中心约13万公里,宽6000公里。暗环在亮环的内侧,宽可达5万公里,其内边缘几乎同木星大气层相接。亮环的不透明度很低,其环粒只能截收通过阳光的万分之一左右。靠近亮环的外缘有一宽约700公里的亮带它比环的其余部分约亮10%,暗环的亮度只及亮度环的几分之一。晕的延伸范围可达环面上下各1万公里它在暗环两旁延伸到最远点,外边界则比亮环略远。据推算,环粒的大小约为2微米,真可算是微粒。这种微米量级的微粒因辐射压力、微陨星撞击等原因寿命大大短于太阳系寿命。为了证实木星环是一种相对稳定结构这一说法人们提出了维持这种小尘埃粒子数量的动态稳定的几种可能的环粒补充源。

木星环比土星暗(反照率为0.05)它们由许多粒状的岩石质材料组成。过去有人猜测,在木星附近有一个尘埃层或环,但一直未能证实。1979年3月,“旅行者1号”考察木星时,拍摄到木星环的照片,不久,“旅行者2号”又获得了木星环的更多情况,终于证实木星也有光环。木星光环的形状像个薄圆盘,其厚度约为30公里,宽度约为9400公里,离木星12.8万公里。光环分为内环和外环,外环较亮,内环较暗几乎与木星大气层相接。光环的光谱型为G型,光环也环绕着木星公转,7小时转一圈。木星光环是由许多黑色碎石块构成的,石块直径在数十米到数百米之间。由于黑石块不反射太阳光,因而长期以来一直未被我们发现。

木星的两极有极光,这似乎是从木卫一上火山喷发出的物质沿着木星的引力线进入木星大气而形成的。木星有光环,光环系统是太阳系巨行星的一个共同特征,主要由黑色碎石块和雪团等物质组成。木星的光环很难观测到它没有土星那么显著壮观,但也可以分成四圈。木星环约有9400公里宽,但厚度不到30公里,光环绕木星旋转一周需要大约7小时。

木星有一个同土星般的环,不过又小又微弱。它们的发现纯属意料之外,只是由于两个旅行者1号的科学家一再坚持航行10亿千米后,应该去看一下是否有光环存在。其他人都认为发现光环的可能性为零,但事实上它们是存在的。这两个科学家想出的真是一条妙计啊。它们后来被地面上的望远镜拍了照。

木星光环中的粒子可能并不是稳定地存在(由大气层和磁场的作用)。这样一来,如果光环要保持形状,它们需被不停地补充。两颗处在光环中公转的小卫星:木卫十六和木卫十七,显而易见是光环资源的最佳候选。

伽利略号飞行器对木星大气的探测发现在木星光环和最外层大气层之间另存在了一个强辐射带,大致相当于电离层辐射带的十倍强。惊人的是,新发现的带中含有来自不知何方的高能量氦离子。

1979年3月,“旅行者一号”探测器穿越木星赤道平面时,在离地球6亿千米处发回大量的珍贵照片。出乎人们所料发现木星和土星一样也拥有光环。4个月后,旅行者2号探测器飞临木星证实了这个结论。

木星光环和土星光环有很大不同。木星光环是弥散透明的,由亮环、暗环和晕三部分组成。亮环在暗环的外边晕为一层极薄的尘云,将亮环和暗环整个包围起来。木星环是由大量的尘埃和黑色的碎石组成,不反光,肉眼无法看到以周期为7小时左右的速度围绕木星旋转。暗淡单薄的木星环套在庞大的木星身躯上,发现它确实是极不容易的。

卫星家族

木星是人类迄今为止发现的天然卫星最多的行星,已发现69颗卫星。木星运动正逐渐地变缓。同样相同的引潮力也改变了卫星的轨道,使它们慢慢地逐渐远离木星。木卫一,木卫二,木卫三由引潮力影响而使公转共动关系固定为1:2:4,并共同变化。木卫四也是这其中一个部分,在未来的数亿年里,木卫四也将被锁定,以木卫三的两倍公转周期,以木卫一的八倍来运行。木星的卫星由宙斯一生中所接触过的人来命名(大多是他的情人)。

木卫可分为三群:最靠近木星的一群——木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和四颗伽利略卫星等8颗轨道偏心率都小于0.01,顺行,属于规则卫星;其余均属不规则卫星。离木星稍远的一群卫星——木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七,偏心离为0.11~0.21,顺行。离木星最远的一群——木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九,偏心率0.17~0.38、逆行。木卫一、木卫二、木卫三、木卫四于1610年由伽利略发现,称为伽利略卫星。1892年巴纳德用望远镜发现了木卫五其他卫星都是1904年以后用照相方法陆续发现的。“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。除四个伽利略卫星外,其余的卫星半径多是几公里到20公里的大石头。木卫三较大其半径为2631公里。