木星是太陽系中距離太陽第五近的行星,占據(jù)多項(xiàng)之最:
木星是太陽系中體積最大的行星、一天時長最短的行星、被最多航天器到訪過的外行星、擁有最多特洛伊小行星的行星、太陽系中擁有最活躍火山的天體以及太陽系中密度最大的衛(wèi)星,擁有衛(wèi)星上最多的隕石坑、最強(qiáng)的磁場、太陽系中最強(qiáng)大的極光、太陽系中最大的反氣旋風(fēng)暴。
木星的質(zhì)量是太陽系其他行星質(zhì)量總和的2.5倍,距離太陽中心1.068太陽半徑,赤道直徑為142984千米。雖然木星的直徑是地球的11倍,非常巨大,但是它的密度很低,僅為1.326g/cm3,在氣體行星中排行第二,但遠(yuǎn)低于太陽系中四個類地行星。所以盡管木星的體積是地球的1321倍,但質(zhì)量只是地球的318倍。木星的半徑是太陽半徑的十分之一,質(zhì)量只為太陽質(zhì)量的千分之一,所以兩者的密度是相似的。
木星至太陽的平均距離是7億7800萬千米(大約是地球至太陽距離的5.2倍,或5.2天文單位),公轉(zhuǎn)太陽一周要11.8地球年。
木星與地球的會合周期是399天,即13個月左右,每個周期中,木星與地球會迎來一次“相會”。
從地球看木星,視星等最高可達(dá)-2.94等,已經(jīng)可以在地面照出物體陰影。木星是繼月球和金星之后,是夜空平均亮度第三的天體(火星在其軌道的特定點(diǎn)上時能短暫超過木星的亮度)。
木星是一個巨大的液態(tài)氫星體。隨著深度的增加,在距離表面至少5000千米深處,液態(tài)氫在高壓和高溫環(huán)境下形成。
木星內(nèi)部的溫度和壓力,由于開爾文-亥姆霍茲機(jī)制穩(wěn)定地朝向核心增加。在壓力為10帕的“表面”,溫度大約是340K(67℃;152℉)。在氫相變的區(qū)域--溫度達(dá)到臨界點(diǎn)--氫成為金屬,相變溫度是10000K(9700℃;17500℉),壓力為200GPa。在核心邊界的溫度估計為36000K(35700℃;64300℉),同時內(nèi)部的壓力大約是3000-4500GPa。
木星大氣層是太陽系內(nèi)最大的行星大氣層,大氣組成中,按分子數(shù)量來看,81%是氫,18%是氦,按質(zhì)量則分別是75%和24%。只有約1%左右的其他氣體,包括甲烷、水蒸氣、氨以及硅的化合物。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氫、氖、氧、磷化氫、硫等物質(zhì)。大氣最外層有冷凍的氨的晶體。木星上也透過紅外線及紫外線測量發(fā)現(xiàn)微量苯和烴的存在。這些基本組成與太陽系的前身--原始太陽星云的組成相近,但木星中較重元素的比例卻比原始太陽星云多數(shù)倍。
木星的大氣層缺乏一個很明顯的低層界限,并且逐漸轉(zhuǎn)變成為行星內(nèi)部的流體。從最低處到最高處,大氣的層次為對流層、平流層、增溫層和散逸層,各層有各自的溫度梯度特征。最底層的對流層有復(fù)雜的云霧組成的系統(tǒng),并且呈現(xiàn)朦朧狀,包括數(shù)層的氨、硫化氫氨和水。上層的氨云是可見的木星表面,組織成12道平行于赤道的帶狀云,并且被稱為噴射氣流的強(qiáng)大帶狀氣流(風(fēng))分隔著。這些交替的云氣有著不同顏色:暗的云氣稱為帶,亮的云氣稱為區(qū)。區(qū)的溫度比帶低,是上升的氣流,而帶是下降的氣體。
木星的大氣層顯示廣泛的活動現(xiàn)象,包括不穩(wěn)定的帶狀物、旋渦(氣旋和反氣旋)、風(fēng)暴和閃電。旋渦自身會呈現(xiàn)巨大的紅色、白色或棕色的斑點(diǎn)(長圓形),最大的兩個斑點(diǎn)是大紅斑(GRS)和也是紅色的BA橢圓。這兩個和許多其他的大斑點(diǎn)都是反氣旋,較小的反氣旋傾向于白色,旋渦被認(rèn)為深度不會超過數(shù)百公里,相對來說是較淺的結(jié)構(gòu)。位于南半球的大紅斑,是太陽系中已知最大的旋渦,它可以容下數(shù)個地球,并且已經(jīng)至少存在了300年。BA橢圓在大紅斑的南邊,大小是大紅斑的三分之一,是逐漸由3個白色的橢圓合并形成的紅斑。
木星有威力強(qiáng)大、經(jīng)常伴著閃電的風(fēng)暴。風(fēng)暴是潮濕的大氣對流造成水的蒸發(fā)和結(jié)露造成的結(jié)果。他們是強(qiáng)大上升氣流的啟動源,形成明亮和濃厚的云層。風(fēng)暴主要形成在帶的區(qū)域。木星上有少數(shù)的閃電遠(yuǎn)比地球的更具威力,但是平均的活動水平只是可以和地球上的不相上下。
木星環(huán)系主要由亮環(huán)、暗環(huán)和暈三部分組成。光環(huán)的形狀像個薄圓盤,其厚度約為30千米,寬度約為9400千米,離木星128300千米。光環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán),外環(huán)較亮,內(nèi)環(huán)較暗幾乎與木星大氣層相接。光環(huán)也環(huán)繞著木星公轉(zhuǎn),7小時轉(zhuǎn)一圈。
如果光環(huán)要保持形狀,它們需被不停地補(bǔ)充。兩顆處在光環(huán)中公轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星:木衛(wèi)十六和木衛(wèi)十七,是光環(huán)物質(zhì)來源的最佳候選。
人類已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)證明了閃電和存在于原始地球大氣中的化合物組合可以形成有機(jī)物(包括氨基酸),可以做為生命的基石。這模擬的大氣成分為水、甲烷、氨和氫分子;所有的這些物質(zhì)都在現(xiàn)今的木星大氣層中被發(fā)現(xiàn)。木星的大氣層有強(qiáng)大的垂直空氣流動,運(yùn)載這些化合物進(jìn)入較低的地區(qū)。但在木星的內(nèi)部有更高的溫度,會分解這些化學(xué)物,會妨礙類似地球生命的形成。同時,由于在木星的大氣層中只有少量的水,并且所有固體表面都在深處壓力極大的地區(qū),因此被認(rèn)為不可能存在任何類似地球的生命。
在木星的一些衛(wèi)星,地表之下可能有海洋存在,導(dǎo)致這些衛(wèi)星更可能有生物存在的猜測。
木星是太陽系中擁有較多衛(wèi)星的行星。到目前為止,在這顆巨大的氣體行星周圍已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了79顆自然衛(wèi)星,并且還有更多可能存在的衛(wèi)星。
因而,人類的猜測具有無限的可能性。