木星的特征

到目前为止,美国宇航局已向木星发射了5个探测器.其中4个已经迢迢千万里,越过火星轨道和小行星带,然后与木星擦身而过,利用接近木星的机会,为我们发回了大量宝贵的资料.这4个探测器是"先驱者10号"、"先驱者11号"及"旅行者1号"和"旅行者2号";第5个探测器——"伽利略号"也已经发射,正在日夜兼程,奔向木星.

现在,先介绍一下两艘"先驱者"."先驱者10号"发射于1972年3月2日,次年12月3日与木星会合,沿着木星赤道作了探测."先驱者11号"于1973年4月6日发射,次年12月5日到达木星附近,在4.2万公里处从木星的北极上空掠过.这两艘探测器共发回了300多张彩色照片,并按计划做了一系列的测量和试验.

"先驱者"发现木星的磁场十分强大,强度达3～14高斯,约是地球的10倍.木星的磁极指向与地球相反,如果将地球上的指南针搬到木星上,它就变成"指北针"了.木星的磁场与太阳风相互作用,形成了木星的磁层.

木星的磁层要比地球的磁层大100倍,而且十分"松软",它的大小随太阳风的强弱频繁地变化着.木星的磁层转动也非常迅速,巨大的离心力将磁层中的带电粒子约束在木星磁赤道附近薄薄的一片区域上,这一薄片称为电流片.

"先驱者"还细致地考察了木星大气,探知木星的大气主要由氢和氦组成,它们分别占82％和17％,其他较重的元素约占1％,主要存在于木星云中.木星大气中有许多条纹,它们是木星大气环流被高速自转拉长形成的,其中亮带是高压区,而暗纹则是低压区."先驱者"对大红斑的观测证实了它实际上是一个大气旋,在沿逆时针方向转动.同时,"先驱者"还观测到木星上的若干小红斑,它们的尺度只相当于一个地球的大小,寿命比大红斑短得多,一般只能维持1～2年.

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根据"先驱者"对木星引力场的探测,科学家建立了新的木星结构模型:在厚达1000公里的大气下面,是一片蒸腾着的液态分子氢的海洋,液氢海洋的深度为25000公里.它的下面是一层能够像金属一样导电的金属氢,再下面可能是一个不太大的固体核.

继"先驱者"之后,美国于1977年8月20日和9月5日,又分别发射了两艘"旅行者"探测器,它们的设备更加精良,有许多激动人心的发现.

在"旅行者"到达木星之前,人们只知道土星和天王星有光环(海王星环的发现是1989年),而从"旅行者"发回的木星照片上,人们惊奇地发现原来木星也有光环,只是比起土星光环来,要逊色得多.木星环的宽度约6500公里,厚度不足30公里,其外边缘到木星中心约129000公里,木星环主要由一些细小的尘粒组成.这些尘粒可能来自木星的卫星——木卫一.

"旅行者"在木星的极区发现一条长3万公里的极光,并探测到了强大的极光辐射.这是人类首次在地球外发现了极光,极光的存在意味着木星也像地球一样,正遭受到许多高能粒子的轰击."旅行者"还发回了许多木星大气和大红斑的清晰照片,照片显示出木星大气具有非常复杂的结构,但是对于大红斑的成因,仍没有给出合理的解释.

这四个探测器在考察木星的同时,还对木星的卫星进行了一系列的"侦察",也获得了许多前所未有的重要情报.

最后,我们介绍一下"伽利略号"木星探测器.它是到目前为止人类发射的最复杂、设备最先进的行星探测器.于1989年10月由航天飞机"亚特兰蒂斯"号送上天空,目前正在漫长的旅途中奔波着,并将沿路拜访金星和两颗小行星,预计1995年12月抵达木星,它的任务主要是深入木星大气内部对大气进行详细考察.同时,还将测量木星本体的磁层和四颗"伽利略卫星",并拍摄高清晰度的木星及木卫照片.

木星的卫星

如果你用一架小望远镜观测木星,不但可以看到木星上面的条条云带,还可以看到木星被四颗小星簇拥着,它们在木星两侧一字排开,并且不断地变换着位置,它们就是木星的四颗最大的卫星.由于它们是伽利略在1610年首先发现的,因此又称为"伽利略卫星".木星的周围还有众多较小的卫星,现在发现的木星卫星的总数已达18个,其中16个的数据较为准确,它们除了有自己的大名外,一般都用"木卫"后面再加上一个编号来称呼它们,比如四颗"伽利略卫星"就分别称为"木卫一"、"木卫二"、"木卫三"

和"木卫四".

木星的卫星按照到木星的距离可以被分成3群.首先是最靠近木星的一群,由4颗"伽利略卫星"以及木卫五、木卫十四、木卫十五、木卫十六组成.它们在木星的赤道面上沿着近似圆形的轨道绕木星运动着,都是规则卫星.除这一群外,剩下的木卫都是不规则卫星.离木星稍远的一群由木卫六、木卫七、木卫十和木卫十三组成.这一群的特点是卫星轨道面与木星赤道面的交角较大,为24°～29°,卫星顺行,轨道偏心率也较大,在0.13～0.21之间.最后是离木星最远的一群,由木卫八、木卫九、木卫十一和木卫十二组成.它们的轨道都很扁,而且都是逆行卫星,因此有人认为它们是被木星俘获的小行星.

空间探测器在考察木星的过程中,也对木星的一些卫星进行了观测,并得到了许多重要的发现.这里仅介绍几例.

在木卫一上,人类第一次见到了地球以外的火山喷发.它上面的火山活动异常激烈,爆发时喷出熔岩和气体的速度超过400米／秒,喷射高度达450公里.此外,木卫一也和火星一样有极冠,不过它的极冠不是白色而是红色的.

木卫二是一个明亮的球体,表面被冰覆盖着,所以它的反照率很高.木卫二上还有很多黑色的条纹,这可能是冰层的裂缝,并且它上面的环形山不多.

木卫三是太阳系最大的卫星,直径超过了水星.它的密度较低,反照率也不高,所以表面可能由脏冰和岩石构成.木卫三的表面上还发现有一些山脊和峡谷及稀疏的环形山.

木卫四表面有一些由同心环围绕着的大盆地,地势较平坦,局部被冰层覆盖.木卫四的环形山明显多于其他几颗卫星,这说明它的地质年龄较长.