请问木星叫气体星球是咋回事?难道说木星上没有土地吗?难道说木星完全是由粉尘组成的吗?那他有像电球一样的地核吗?气态星球的概念是什么?

Question

请问木星叫气体星球是咋回事?难道说木星上没有土地吗?
难道说木星完全是由粉尘组成的吗?那他有像电球一样的地核吗?气态星球的概念是什么?

Answer 1

　　木星(Jupiter)古称岁星,是离太阳远近的第五颗行星,是太阳系八大行星之一且是八大行星中最大的一颗,比所有其他的行星的合质量大2倍（地球的318倍）.
　　气态行星没有实体表面,它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大（我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径）.我们所看到的通常是大气中云层的顶端,压强比1个大气压略高.
　　木星由90％的氢和10％的氦（原子数之比, 75/25％的质量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成.这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似.土星有一个类似的组成,但天王星与海王星的组成中,氢和氦的量就少一些了.
　　我们得到的有关木星内部结构的资料（及其他气态行星）来源很不直接,并有了很长时间的停滞.（来自伽利略号的木星大气数据只探测到了云层下150千米处.）
　　木星可能有一个石质的内核,相当于10－15个地球的质量.
　　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（类似于太阳的内部,不过温度低多了）.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.同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰.
　　最外层主要由普通的氢气与氦气分子组成,它们在内部是液体,而在较外部则气体化了,我们所能看到的就是这深邃的一层的较高处.水、二氧化碳、甲烷及其他一些简单气体分子在此处也有一点儿.
　　云层的三个明显分层中被认为存在着氨冰,铵水硫化物和冰水混合物.然而,来自伽利略号的证明的初步结果表明云层中这些物质极其稀少（一个仪器看来已检测了最外层,另一个同时可能已检测了第二外层）.但这次证明的地表位置十分不同寻常－－基于地球的望远镜观察及更多的来自伽利略号轨道飞船的最近观察提示这次证明所选的区域很可能是那时候木星表面最温暖又是云层最少的地区.
　　来自伽利略号的大气层数据同样证明那里的水比预计的少得多,原先预计木星大气所包含的氧是目前太阳的两倍（算上充足的氢来生成水）,但目前实际集中的比太阳要少.另外一个惊人的消息是大气外层的高温和它的密度.
　　木星和其他气态行星表面有高速飓风,并被限制在狭小的纬度范围内,在接近纬度的风吹的方向又与其相反.这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带,支配着行星的外貌.光亮的表面带被称作区（zones）,暗的叫作带（belts）.这些木星上的带子很早就被人们知道了,但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现.伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多（大于400英里每小时）,并延伸到根所能观察到的一样深的地方,大约向内延伸有数千千米.木星的大气层也被发现相当紊乱,这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动,不像地球只从太阳处获取热量.
　　木星表面云层的多彩可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的,可能其中混入了硫的混合物,造就了五彩缤纷的视觉效果,但是其详情仍无法知晓.
　　色彩的变化与云层的高度有关：最低处为蓝色,跟着是棕色与白色,最高处为红色.我们通过高处云层的洞才能看到低处的云层.
　　木星表面的大红斑早在300年前就被地球上的观察所知晓（这个发现常归功于卡西尼,或是17世纪的Robert Hooke）.大红斑是个长25,000千米,跨度12,000千米的椭圆,总以容纳两个地球.其他较小一些的斑点也已被看到了数十年了.红外线的观察加上对它自转趋势的推导显示大红斑是一个高压区,那里的云层顶端比周围地区特别高,也特别冷.类似的情况在土星和海王星上也有.目前还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间.
　　木星向外辐射能量,比起从太阳处收到的来说要多.木星内部很热：内核处可能高达20,000开.该热量的产量是由开尔文-赫尔姆霍兹原理生成的（行星的慢速重力压缩）.（木星并不是像太阳那样由核反应产生能量,它太小因而内部温度不够引起核反应的条件.）这些内部产生的热量可能很大地引发了木星液体层的对流,并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程.土星与海王星在这方面与木星类似,奇怪的是,天王星则不.
　　木星与气态行星所能达到的最大直径一致.如果组成又有所增加,它将因重力而被压缩,使得全球半径只稍微增加一点儿.一颗恒星变大只能是因为内部的热源（核能）关系,但木星要变成恒星的话,质量起码要再变大80倍.
　　宇宙飞船发回的考察结果表明,木星有较强的磁场,表面磁场强度达3～14高斯,比地球表面磁场强得多（地球表面磁场强度只有0.3～0.8高斯）.木星磁场和地球的一样,是偶极的,磁轴和自转轴之间有 10°8′的倾角.木星的正磁极指的不是北极,而是南极,这与地球的情况正好相反.由于木星磁场与太阳风的相互作用,形成了木星磁层.木星磁层的范围大而且结构复杂,在距离木星140万～700万公里之间的巨大空间都是木星的磁层；而地球的磁层只在距地心5~7万公里的范围内.木星的四个大卫星都被木星的磁层所屏蔽,使之免遭太阳风的袭击.地球周围有条称为范艾伦带的辐射带,木星周围也有这样的辐射带.“旅行者1号”还发现木星背向太阳的一面有3万公里长的北极光.1981年初,当“旅行者2号”早已离开木星磁层飞奔土星的途中,曾再次受到木星磁场的影响.由此看来,木星磁尾至少拖长到6000万公里,已达到土星的轨道上.
　　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,主要由小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6500公里宽,但厚度不到10公里.
　　[木星有一层厚而浓密的大气层,大气的主要成分是氢,占80％以上,其次是氦,约占18％,其余还有甲烷、氨、碳、氧和水汽等,总含量不足1％.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.由于木星离太阳平均距离为7.78亿公里,因此木星的表面温度比地球表面温度低得多.从木星接受太阳辐射计算,其表面有效温度值为-168℃,而地球观测值为-139℃,“先驱者11号”宇宙飞船的探测值为-148℃,仍比计算值高,这也说明木星有内部热源.木星表面的大多数特征变化倏忽,但也有些标记具有持久和半持久的特征,其中最显著最持久,也是人们最熟悉的特征要算大红斑了.木星上的斑状结构一般持续几个月或几年,它们的共同特点是在北半球作顺时针方向旋转,在南半球作逆时针旋转.气流从中心缓慢地涌出,然后在边缘沉降,遂形成椭圆形状.它们相当于地球上的风暴,不过规模要大得多,持续时间也长得多.[编辑本段]木星的地形外观
　　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、乙烷之类的有机成份,而且有打雷现象,生成有机物的机率相当大.
　　木星表面最大的特征,首推南半球的大红斑.这个巨大的圆形漩涡超过地球直径的3倍.大红斑的艳丽红色令人印象深刻,颜色似乎来自红磷.
　　科学家由舒梅克－李维9号彗星撞击后释出的大气成份检测出硫,得知木星大气含有硫的成份.
　　[编辑本段]木星的表面环境
　　木星的成份绝大部分是氢和氦.木星离太阳比较远,表面温度低达摄氏零下150度,木星内部散放出来的热,是它从太阳接受的热的两倍以上,所以如果木星只靠太阳的热来加温,表面温度还会再低20度.
　　[编辑本段]木星的星体结构
　　木星的表面是由液态氢以及氦所组成的,在深入地心为液态的金属氢,其核心为一个岩质的核,约有地球的两倍大,十倍重.
　　木星拥有非常大的磁场,表面磁场的强度超过地球的10倍.木星的磁气圈分布范围比地球磁气圈的范围大上100多倍,是太阳系中最大的磁气圈.由于太阳风和磁气圈的作用,木星也和地球一样在极区有极光产生.
　　[编辑本段]木星的行星环
　　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.
　　木星的光环
　　光环 距离
　　（千米） 宽度
　　（千米） 质量
　　（千克）
　　Halo 100000 22800 ?
　　Main 122800 6400 1e13
　　Gossamer 129200 850000 ? 木星有16颗已知卫星,4颗大伽利略发现的卫星,12颗小的.
　　由于伽利略卫星产生的引潮力,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,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）.卫星 距离
　　（千米） 半径
　　（千米） 质量
　　（千克） 发现者 发现日期
　　木卫十六 128000 20 9.56e16 Synnott 1979
　　木卫十五 129000 10 1.91e16 Jewitt 1979
　　木卫五 181000 98 7.17e18 Barnard 1892
　　木卫十四 222000 50 7.77e17 Synnott 1979
　　木卫一 422000 1815 8.94e22 伽利略 1610
　　木卫二 671000 1569 4.80e22 伽利略 1610
　　木卫三 1070000 2631 1.48e23 伽利略 1610
　　木卫四 1883000 2400 1.08e23 伽利略 1610
　　木卫十三 11094000 8 5.68e15 Kowal 1974
　　木卫六 11480000 93 9.56e18 Perrine 1904
　　木卫十 11720000 18 7.77e16 Nicholson 1938
　　木卫七 11737000 38 7.77e17 Perrine 1905
　　木卫十二 21200000 15 3.82e16 Nicholson 1951
　　木卫十一 22600000 20 9.56e16 Nicholson 1938
　　木卫八 23500000 25 1.91e17 Melotte 1908
　　木卫九 23700000 18 7.77e16 Nicholson 1914
　　较小卫星的数值是约值.
　　Io 伊奥 Europa 欧罗巴 Ganymede 加尼美德 Callisto 卡利斯托
　　木星的卫星木星拥有超过61颗卫星 ,是太阳系中拥有最多卫星的行星.其中靠近内侧的地方有4颗特别大.从靠近木星的一端数起依序为：伊奥、欧罗巴 、加尼美德、卡利斯托,是由物理学家伽利略最早发现的,又称为伽利略四大卫星.
　　右图是由火星全球探索者号（Mars Global Surveyor,MGS）在2003年5月8日于火星轨道上所拍摄木星与其卫星的合照,由左至右分别为卡利斯托、加尼美德、木星、以及欧罗巴.
　　资料来源: NASA/JPL-Caltech
　　由图中可以看出木星的大小与卫星差异之大.除了欧罗巴以外,每颗伽利略卫星都比月球大,加尼美德甚至比水星还大.伊奥的大小和月球差不多,却拥有众多的活火山,地壳运动频繁.有人主张伊奥活火山的能量来自于木星强大的潮汐力.欧罗巴表面布满了无数条纹路花纹,上面几乎看不到陨石坑,十分奇特.这意味著欧罗巴的表面比较新.加尼美德的半径大约为2600公里,是太阳系中所有卫星中最大的一个,甚至比九大行星中的水星还要大.
　　[编辑本段]木星的观测资讯
　　一般小型的 双筒望远镜可以看到木星以及身旁的四大卫星,因为他的光度十分明亮,所以即使是在大都市中也可以在夜空中找到他的位置.在小型天文望远镜中,可以看到木星 较清晰的结构如大红斑以及与四大卫星,且卫星与木星的相对位置会随时间而改变,就像一个"小太阳系"一样,十分有趣.
　　人造卫星怎样通过木星引力场加如果以木星为参照系,你说的没错,人造卫星飞临木星时的速度和它离开木星的速度是相等的（在距木星同样距离的时刻,例如10万公里）,因为离木星的距离没有变,引力势能没有变,根据能量守恒的原则,卫星与木星相对运动速度所具有的动能不会变,所以相对于木星的运动速度数值也不会变（但速度方向会变）,但我们所说的加速不是以木星为参照系的,而是以太阳.木星本身是绕太阳运动的,卫星要想获得加速,必须以与木星运动轨道的有一定角度的方向接近木星,并尽量以木星运动同方向的角度（沿轨道切线方向）离开木星.这样一来,相对于木星,卫星进入木星引力场和离开后的速度是相等的,但相对于太阳系,卫星的速度就增加了.