星象分析木星表面是什麼

我們都知道木星星座是屬於一個氣體的行星存在，氣態的行星它們是沒有實體的表面的，它們的密度或者是相關的深度都是不一樣的，所以是屬於動態的，多變的存在。那麼你知道木星的表面是什麼樣子的嗎？和小編一起來看看吧！

木星由90%的氫和10%的氦（原子數之比，75/25%的質量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。木星的大氣層很濃厚，厚度達3000千米，在大氣層之下有一層厚達2.7萬公里的液態氫層，再下面是金屬氫，這與形成整個太陽系的原始的太陽系星雲的組成十分相似。土星有一個類似的組成，也是一層濃密的大氣層，大氣層下有一層厚達2.6萬㎞的液態氫層，再下面也是金屬氫。但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。

內核
　　木星可能有一個石質的內核，相當於10-15個地球的質量。內核上則是大部分的行星物質集結地，以液態氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎可能只在40億帕壓強下才存在，木星內部就是這種環境（土星也是）液態金屬氫由離子化的質子與電子組成（類似於太陽的內部，不過温度低多了）在木星內部的温度壓強下氫氣是液態的，而非氣態，這使它成為了木星磁場的電子指揮者

與根源，木星的磁場強度大約10高斯，比地球大10倍。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰木星還是天空中已知的最強的射電源之一。
　　最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成，它們在內部是液體，而在較外部則氣體化了，我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡單氣體分子在此處也有一點兒。

雲層的三個明顯分層中被認為存在着氨冰，氨水硫化物和冰水混合物。然而來自伽利略號的證明的初步結果表明雲層中這些物質極其稀少（一個儀器看來已檢測了最外層，另一個同時可能已檢測了第二外層）。但這次證明的地表位置十分不同尋常－－基於地球的望遠鏡觀察及更多的來自伽利略號軌道飛船的觀察提示這次證明所選的區域很可能是木星表面最温暖又是雲層最少的地區。

來自伽利略號的大氣層數據同樣證明那裏的水比預計的少得多，那時預計木星大氣所包含的氧是太陽的兩倍（算上充足的氫來生成水），但實際集中的比太陽要少。另外一個驚人的消息是大氣外層的高温和它的密度。

木星向外輻射能量，比起從太陽處收到的來説要多。木星內部很熱：內核處可能高達20000℃。該熱量的產量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的（行星的慢速重力壓縮）。（木星並不是像太陽那樣由核反應產生能量，它太小因而內部温度不夠引起核反應的條件。）這些內部產生的熱量可能很大地引發了木星液體層的對流，並引起了我們所見到的雲頂的複雜移動過程。土星與海王星在這方面與木星類似，奇怪的是，天王星則不。

木星的內核正在被侵蝕，但沒人知道到底有多快
　　木星是自身成就的犧牲者。一些複雜的新計算表明，這顆太陽系中最大的行星——質量比其他幾顆行星質量總和的兩倍還要大——已經摧毀了其核心的一部分。然而具有諷刺意味的是，罪魁禍首恰好是把木星打造成一顆氣態巨行星的氫和氦——隨着行星的形成，其內核的引力對這些元素產生了吸引。這一發現意味着大多數巨大的太陽系外行星可能根本就沒有內核。

天文學家之所以把木星稱為氣態巨行星，緣於其大部分由氫和氦構成，後者在地球上都是氣體。然而在木星上，由行星引力產生的巨大壓力將大部分氫壓縮為一種能夠導電的金屬流體。氫和氦包圍着一個由鐵、巖石和冰構成的中心核。而這一內核——質量相當於地球質量的10倍——僅僅是質量為地球318倍的行星的一小部分。

如今，美國加利福尼亞大學伯克利分校的行星科學家HughWilson和BurkhardMilitzer完成了一些量子力學計算，旨在搞清當位於行星中央的氧化鎂（MgO）——木星內核巖石中的一種關鍵成分——被一種氫—氦流體所浸沒時會發生什麼。這裏的温度約為16000開氏度——比太陽表面的温度還熱，壓力相當於4000萬個大氣壓。這些情況非常極端，沒有試驗能夠複製它們。

根據研究小組的計算，MgO具有非常高的溶解度。就像研究人員在遞交給《物理評論快報》的一篇論文所表述的那樣，儘管侵蝕的確切速度尚未搞清，但這意味着木星內核中的固體巖石正在溶解為液體。Wilson和Militzer較早前曾計算過木星內核中的冰也在溶解。因此，木星現在的內核可能並沒有行星形成時那麼大。

加利福尼亞理工學院的行星科學家DavidStevenson表示，新的研究很重要，因為科學家想要了解木星是如何隨着時間的流逝而變化的。Stevenson説：“如果能做到這一點，那麼我們將能夠就木星在形成之初是什麼樣子給出一個非常有用的描述。”“在那時，它是否曾有一個巨大的核？如果有，是地球質量的10倍，15倍，還是5倍？”2016年，美國宇航局（NASA）的朱諾號探測器將開始環繞木星運行，並通過測量其引力場提供有關行星現在內部情況的數據。

同時，這些計算的意義已經超越了木星。圍繞其他恆星運行的許多行星比木星還要大，因此它們的內核可能要更為炙熱。Militzer表示：“對這些行星而言，內核侵蝕可能要快得多。”這意味着質量是木星數倍的氣態巨行星或許根本就是沒有內核的，從而改變了科學家們秉持許久的有關這些遙遠世界的認識。

表面颶風
　　木星和其他氣態行星表面有高速颶風，風速達每小時400千米，並被限制在狹小的緯度範圍內，在接近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與温度變化造成了多彩的地表帶，支配着行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區（zones），暗的叫作帶（belts）。這些木星上的帶子很早就被人們知道了，但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發現。伽利略號飛船發回的數據表明表面風速比預料的快得多（大於400英里每小時）並延伸到根所能觀察到的一樣深的地方，大約向內延伸有數千千米。木星的大氣層也被發現相當紊亂，這表明由於它內部的熱量使得颶風在大部分急速運動，不像地球只從太陽處獲取熱量。

木星表面雲層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩繽紛的視覺效果，但是其詳情仍無法知曉。

色彩的變化與雲層的高度有關：最低處為藍色，跟着是棕色與白色最高處為紅色。我們通過高處雲層的洞才能看到低處的雲層。
　　木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉（這個發現常歸功於卡西尼，或是17世紀的RobertHooke）大紅斑是個長25000千米跨度12000千米的橢圓，足以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數十年了紅外線的觀察，加上對它自轉趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區，那裏的雲層頂端比周圍地區特別高，也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有，人類還不清楚為什麼這類結構能持續那麼長的一段時間。

表面磁場
　　宇宙飛船發回的考察結果表明，木星有較強的磁場，表面磁場強度達3-14高斯，比地球表面磁場強得多（地球表面磁場強度只有0.3-0.8高斯）木星磁場和地球的一樣是偶極的，磁軸和自轉軸之間有10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極而是南極，這與地球的情況正好相反。由於木星磁場與太陽風的相互作用，形成了木星磁層。木星磁層的範圍大而且結構複雜，在距離木星140-700萬公里之間的巨大空間都是木星的磁層；而地球的磁層只在距地心5~7萬公里的範圍內。木星的四個大衞星都被木星的磁層所屏蔽，使之免遭太陽風的襲擊。地球周圍有條稱為範艾倫帶的輻射帶，木星周圍也有這樣的輻射帶。美國的“旅行者1號”還發現木星背向太陽的一面有3萬公里長的北極光。1981年初，當“旅行者2號”早已離開木星磁層飛奔土星的途中，曾再次受到木星磁場的影響。由此看來，木星磁尾至少拖長到了6000萬公里以外的土星的軌道上。

木星的磁氣圈分佈範圍比地球磁氣圈的範圍大上100多倍，是太陽系中最大的磁氣圈由於太陽風和磁氣圈的作用木星也和地球一樣在極區有極光產生，強度約為地球的100倍。

大氣層
　　木星的大氣組成中，按分子數量來看，81%是氫氣，18%是氦氣，按質量則分別是75%和24%。只有約1%左右的其他氣體，其中包括甲烷、水蒸氣、氨氣等。這與太陽系的前身－原始太陽星雲的組成相近，但木星中較重元素的比例卻比原始太陽星雲多數倍。同為氣體行星的土星也是類似的組成，但天王星及海王星中的氫和氦就少得多。

由於木星快速的自轉，木星的大氣顯得非常地“焦躁不安”。木星的大氣其實是一個複雜多變的天氣系統，木星雲層的圖案每時每刻都在變化。我們在木星表面可以看到大大小小的風暴，其中最着名的風暴是“大紅斑”。這是一個朝着逆時針方向旋轉的古老風暴，它早在300多年前就被人類發現了，一般認為是17世紀的卡西尼或羅伯特·胡克發現的也就是説，這個巨大的風暴已經在木星大氣層中存在了幾百年。大紅斑有三個地球那麼大，其外圍的雲系每四到六天即運動一週，風暴中央的雲系運動速度稍慢且方向不定。因而云帶之間常形成小風暴，併合併成為較大型風暴；2000年，天文學家透過哈勃望遠鏡發現大紅斑以南形成一個小白斑，跟大紅斑相同之顏色已有大紅斑的一半大小，在木星自轉中隨大紅斑之後。兩紅斑每兩年擦身而過一次。2006年7月兩紅斑擦身而過；但沒有正面衝突，使得大紅斑“吃掉”小紅斑。有科學家預計未來將有可能發生兩紅斑合併的狀況。

由於木星的大氣運動劇烈，致使木星上也有與地球上類似的高空閃電。
　　木星有一層厚而濃密的大氣層，大氣的主要成分是氫，佔80%以上，其次是氦，約佔18%，其餘還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，總含量不足1%。由於木星有較強的內部能源，致使其赤道與兩極温差不大，不超過3℃，因此木星上南北風很小，主要是東西風，最大風速達130～150米/秒。木星大氣中充滿了稠密活躍的雲系。各種顏色的雲層像波浪一樣在激烈翻騰着。在木星大氣中還觀測到有閃電和雷暴。由於木星的快速自轉，因此能在它的大氣中觀測到與赤道平行的、明暗交替的帶紋其中的亮帶是向上運動的區域，暗紋則是較低和較暗的雲。

木星表面有紅、褐、白等五彩繽紛的條紋圖案，可以推測木星大氣中的風向是平行於赤道方向，因區域的不同而交互吹着西風及東風，是木星大氣的一向明顯特徵。大氣中含有極微的甲烷、乙炔之類的有機成份，而且有打雷現象生成有機物的機率相當大。

科學家由蘇梅克-列維9號彗星撞擊後釋出的大氣成份檢測出硫，得知木星大氣含有硫的成份。
　　木星的大紅斑位於南緯23°處，東西長4萬公里，南北寬1.3萬公里。探測器發現，大紅斑是一團激烈上升的氣流呈深褐色。這個彩色的氣旋以逆時針方向轉動。在大紅斑中心部分有個小顆粒，是大紅斑的核，其大小約幾百公里。這個核在周圍的反時針漩渦運動中維持不動。大紅斑的壽命很長，可維持幾百年或更長久大紅斑的豔麗紅色令人印象深刻，顏色似乎來自紅磷。

由於木星離太陽平均距離為7.78億公里，因此木星的表面温度比地球表面温度低得多。從木星接受太陽輻射計算其表面有效温度值為-168℃，而地球觀測值為-139℃，“先驅者11號”宇宙飛船的探測值為-148℃，仍比計算值高這也説明木星有內部熱源。

“先驅者號”探測器對木星考察的結果。表明，木星沒有固體表面，木星是一個流體行星。主要是氫和氦木星的內部分為木星核和木星幔兩層，木星核位於木星中心，主要由鐵和硅構成，是固體核，温度達3萬K。木星幔位於木星核外以氫為主要元素組成的厚層，其厚度約為7萬公里。木幔外就是木星大氣再向外延伸1000公里就到雲頂。

大紅斑
　　木星表面的大多數特徵變化倏忽，但也有些標記具有持久和半持久的特徵，其中最顯着最持久，也是人們最熟悉的特徵要算大紅斑了。

大紅斑是位於赤道南側、長達2萬多公里、寬約1.1萬公里的一個紅色卵形區域。從17世紀中葉，人們就開始對它進行時斷時續的觀測，1879年以後開始對它進行連續的記錄，並發現它在1879～1882年，1893～1894年，1903～1907年，1911～1914年，1919～1920年，1926～1927年，特別是在1936～1937年，1961～1968年，以及1973～1974年這些年代中，變得顯眼和色彩豔麗，在其他時間顯得暗淡，只略微帶紅有時只有紅斑的輪廓。

大紅斑是個什麼結構？為什麼是紅色的？如何能持續這麼長的時間？要了解這些問題，僅憑地面觀測實在是無能為力的。
　　按照科學家雷蒙·哈依德的理論，大紅斑是位於其下面的某種像山一類的永久特徵所造成的大氣擾動。但是“先驅者”發現木星表面是流體，完全排除了木星外層具有固態結構表面的可能性，上述理論也就是自然被拋棄了。

“旅行者1號”發回的照片使人清晰地看到，大紅斑宛如一個以逆時針方向旋轉的巨大漩渦，其浩瀚寬闊足以容納好幾個地球。從照片上還可以分辨出一些環狀結構。仔細研究後，科學家們認為，在木星的表面覆蓋着厚厚的雲層大紅斑是聳立於高空、嵌在雲層中的強大旋風，或是一團激烈上升的氣流所形成的。

在木星上，類似大紅斑的特徵還有一些。譬如，在大紅斑的偏南處，有3個白色卵形結構，它們首次出現於1938年。另外，1972年，地面觀測發現木星的北半球上出現一個小紅斑，18個月以後“先驅者10號”到達木星時，發現其形狀和大小几乎同大紅斑相似。再過一年，“先驅者11號”經過木星時，這個紅斑竟蹤跡皆無，看來這個紅斑只存在了兩年左右。

木星上的斑狀結構一般持續幾個月或幾年，它們的共同特點是在北半球作順時針方向旋轉，在南半球作逆時針旋轉氣流從中心緩慢地湧出，然後在邊緣沉降，遂形成橢圓形狀。它們相當於地球上的風暴，不過規模要大得多持續時間也長得多。

木星雲的絢麗多彩，證明木星大氣有着十分活躍的化學反應。在探測器拍攝的照片上，可以看到木星大氣明暗交錯的雲帶圖形。從南極區到北極區依稀可辨17個雲區或雲帶。它們的顏色、亮度均不相同，也許是氨晶體所組成；褐色雲帶的雲層要深些，温度稍高，因而大氣向下流動；藍色部分則顯然是頂端雲層中的寬洞，通過這些空隙方可看到晴朗的天空。藍雲的温度最高，紅雲的温度最低。據判斷，大紅斑是一個很冷的結構。令人不解的是如果按平衡狀態而言，所有的雲彩都應該是白色的，只有當化學平衡被破壞後，才會出現不同的顏色那麼是什麼破壞了化學平衡呢？科學家們推測，可能是荷電粒子、高能光子、閃電，或是沿垂直方向穿過不同温度區域的快速物質運動。

大紅斑的橙紅色一直使人困惑不解。有人認為是大紅斑中上升氣流形成的雲中放電現象。為此，美國馬里蘭大學的一位名叫波南貝羅麥的博士做了一個有趣的實驗。他在一隻長頸瓶中放上木星大氣中存在的一些氣體，如甲烷、氨、氫等，對這些氣體施加電火花作用，結果發現原先無色的氣體變成雲狀物，一種淡紅色的物質沉澱在瓶壁上這個實驗為人們解開大紅斑顏色之謎似乎提供了某種有益的啟示。相當一部分天文學家認為，磷化物可以説明大紅斑的顏色。

自從卡西尼發現大紅斑以來，到今天已有300多年了，它為什麼能持續如此長的時間呢？有人認為木星的大氣又密又厚是大紅斑長壽的主要原因，但這只是一種猜測。
　　大紅斑和木星上其他卵形結構的長壽，主要包含兩個問題：一個是這些斑狀結構必須是穩定的，不然它們只能存在幾天；另一個就是能源問題，一個穩定渦流如果沒有能源維持，很快就會下沉。

木星大紅斑每小時時速可達400千米，而地球上的龍捲風最高時速連它的3/4都達不到，而且持續時間與木星大紅斑大小都比地球龍捲風長和大。至於這是為什麼至今仍是個迷。
　　美國宇航局通過一系列觀測發現木星大紅斑正處於縮小狀態，未來的時間裏可能變得更小。早在1800年人們就對木星大紅斑進行了觀測，估計直徑大約為40000公里，美國宇航局1979年和1980年觀測其直徑變為22500公里，而NASA的觀測發現木星的大紅斑直徑大約為16100公里，紅斑直徑變得越來越小。

木星的大紅斑其實是一個巨大的超級風暴，可以容納下三至四個地球，自望遠鏡發明以來人們就對木星等天體進行觀測，這也是太陽系中最大的超級風暴，外部出現深紅色，並鑲嵌着淡黃色、橙色和白色結構。圖中顯示的為木星2014年的大紅斑，在1995年、2009年以及2014拍攝的木星大紅斑，我們可以明顯看出其大小正在變小，風暴的速度在每小時數百英里，其規模在太陽系中堪稱一絕。

對於大紅斑為什麼會出現變小的趨勢，科學家仍然還不得而知，根據最新的估計，其大小可能縮小了1000公里，大約為621英里，來自美國宇航局戈達德空間飛行中心的科學家艾米·西蒙認為大紅斑外圍風圈的縮小可能與內部的小型渦流有關，其實這些小渦流是大紅斑的組成部分，如果外部結構變小，説明其內部的渦流受到了某種因素的干擾，後續的調查計劃將圍繞着木星大氣層內發生變化為主，探索為什麼風暴能量會出現減弱，導致大紅斑萎縮。

小結：很多的科學家他們研究木星都是經過探測器來進行研究的，所以他們除了調查外，還能拍攝到木星表面的大紅斑的狀態。那麼木星發生的表面的變化，我們通過探測器也是能夠完全的發現的。