第二章 太陽系的行星成員

　　我們太陽系的行星成員目前主要包括：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等八大行星，早期的冥王星已經被降級爲矮行星系列。至於海王星外圍軌道上是否還存在滿足行星定義的天體，目前還未發現。

　　這些行星成員我們又分爲三大類，第一種是類地行星（岩石行星），主要由硅酸鹽岩石組成，它們分別是水星、金星、地球、火星。第二種是類木行星（氣態巨行星），主要由氫和氦組成的氣體構成，它們分別是木星和土星。第三種是冰巨行星，主要由水、氨與甲烷組成的冰狀固體構成，分別是天王星和海王星。

　　我們按離太陽的距離來介紹這8大行星

　　第一節類地行星

　　見上一篇文章的描述

　　第二節 類木行星

　　類木行星主要是由氣體組成的行星，有時候也稱爲氣態巨行星。它們分別是木星和土星，之所以稱爲類木，因此是因爲土星和木星類似。

　　2.2.1 木星

　　木星是離太陽更遠的行星，比火星更爲遙遠。木星是太陽系體積最大的行星，木星沒有固體表面，它的表面是氣態的。木星表面最爲顯著的是它那美麗的大紅斑（即木星表面的超級風暴氣旋），已經存在數百年之久。

　　圖2.2.1哈伯太空望遠鏡的WFC3相機於2014年所拍攝到木星的真實色彩影像，可清楚看見木星南半球的大紅斑

　　2.2.1.1 木星上有木頭麼？

　　木星，我們以字體意思來看，是不是一個有很多木頭的行星？答案肯定不是，木星上沒有木頭，表面只有氣態的物質，且大多數爲氫氣和氦氣，接下來的一節會講到相關的信息。

　　2.2.1.2 木星的由來

　　在西漢時期之前，木星被稱爲歲星。木星較大，易觀測。古代用木星週期來紀年，故稱之歲星。

　　到西漢時期，《史記天官書》作者天文學家司馬遷從實際觀測發現歲星呈有橙、白、青（青色居多）等不同顏色雲霧帶，與“五行”學說聯繫在一起，正式把它命名爲木星。

　　因此這就是木星的由來，並非是木頭做的行星。

　　2.2.1.3 木星有多大多重？

　　木星是太陽系所有行星中個子最大的一個

　　太陽的直徑恰好略等於木星直徑的10倍，太陽直徑約爲139萬公里（千米），木星直徑約爲13.9822萬公里（千米）。然而地球的直徑約爲12742千米，因此木星的直徑約等於地球的11倍（準確值爲10.973）。換言之，11個地球並排一線，纔有木星赤道直徑那麼寬大，10個木星纔有太陽赤道直徑那麼寬大。

　　然而直徑與體積有比較大的差異，約1321個地球才能裝下滿1個木星，約986.5個木星才能裝下滿一個巨大的太陽。

　　木星的質量是太陽系其他行星質量總和的2.5倍，其質量約是地球的318倍（精確值爲317.83），質量約是太陽質量的千分之一（精確值爲0.0009546）。由於其強大的質量，所以也“拉動”了太陽，導致太陽質心偏離了一點。同時其強大的引力也影響着周圍的天體，如木星與火星之間的小行星帶。根據現有理論，小行星帶的誕生是由於木星強大的引力抑制了該帶正常誕生的行星。如果沒有木星這般強大的引力阻擋，那麼今天我們看見的小行星帶，很有可能就是一顆行星了。

　　圖2.2.1.3木星的大小比太陽小一個數量級（×0.10045），但仍比地球大一個數量級（×10.9733），大紅斑大約與地球一樣大（相同數量級）

　　2.2.1.4 木星的自轉與公轉

　　由於木星表面是氣態，所以各緯度的自轉時間都有差異。平均的自轉週期大約爲9.9259小時，這個自轉是太陽系所有行星中最快的，也就是用時最短的。

　　由於木星更爲遙遠，所以比火星的公轉時間更長。木星繞太陽轉一整圈的時間，也就是它的公轉時間約爲4330.595天（11.857地球年）。

　　木星的軌道傾角相較於地球和火星非常小，只有約3.13度（地球爲23.44度），因此沒有明顯的季節變化。

　　圖2.2.1.4動畫模擬的是木星（紅色）每11.8個地球年環繞太陽（在中心）運轉一圈，地球的軌道是藍色的。

　　2.2.1.5 木星離太陽有多遠？離我們又有多遠？

　　木星距離太陽平均約爲7.8億千米（精確值爲7.7857），比地球遠約5.2倍。因此可以得出木星距離地球約爲6億多公里（6.2876），相當於4.2倍日地距離。我們前面說過從地球飛到太陽，如果乘坐普通民航飛機，大約需要花費近20年的時間，那麼想到木星的話，就可能需要花費大約80年了。

　　一般的民航飛機速度最高約1000千米每小時，然而我們的木星探測器，如朱諾號，可以達到15萬千米每小時。朱諾號木星探測器在2013年10月以15萬千米每小時的速度奔向木星，在不到3年的時間，也就是2016年7月抵達了木星軌道。

　　2.2.1.6 木星到底是個啥？

　　木星是太陽系中體積最大的行星，它的外殼主要是由氣體構成，其內部主要是由具有金屬性質的液態氫構成，最核心部位被認爲是冰或岩石狀態。

　　木星大氣層是太陽系內最大的行星大氣層，其主要成分爲氫和氦氣。我們從地球所能看見的是它最上面的一層，其主要成分是氨。在氨雲層下面是一層水雲，這裏有雷電發生，類似地球的雷電，不過這裏的雷電更爲劇烈。

　　木星表面最爲顯著的特徵就是大紅斑，其實就是一個巨大的“反氣旋風暴”，是目前太陽系已知的最大規模的“颱風”。木星的這個大紅斑至少已經持續了近300多年，它的大小可以容納2到3個地球（大紅斑過去曾經達到三個地球並排排列的大小，然而現在已經縮小到約一個地球直徑的大小）。

　　木星周圍具有一層薄薄暗淡的環，最初由旅行者1號在1979年發現。由於如此的暗淡，所以在地球上一般望遠鏡幾乎是看不見的，只有使用大型的望遠鏡纔可以看見。木星的行星環不同於土星環，木星環的物質可能是一些木星的衛星帶來的，主要爲塵埃小顆粒。

　　圖2.2.1.6這是航海家1號太空船於1979年2月25日距離木星920萬千米（570萬英里）飛掠過木星時拍攝的影像。大紅班下方白色的橢圓正是直徑大約與地球相同的風暴

　　2.2.1.7 木星的天然衛星

　　截止2018年7月，人類已經發現了79顆木星的天然衛星，是太陽系行星中數目最多的。距離木星最遠的一顆衛星（有編號的）是木衛十九，距離約2469萬千米（未有編號的S/2003 J 2，距離約3029萬千米）。距離木星最近的爲木衛十六，其距離僅僅只有約12.8萬千米（差不多是近地月的三分之一距離）。本小節簡單的介紹著名的伽利略衛星系統。

　　木星有4顆在地球上看來最爲顯眼的天然衛星，它們是木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。它們是木星衛星中最大的，是在1610年由伽利略發現的，因此也叫伽利略衛星。但是其中的木衛三被發現，似乎最早在公元前364年，由我國天文學家甘德以肉眼發現的（伽利略是用瞭望遠鏡），這比伽利略在公元1610年的發現早了二千多年，但目前爲止仍未被國際所承認。

　　木衛三

　　在伽利略衛星中有一顆比水星還要大的衛星，它就是木衛三，木衛三同時也是太陽系中最大的衛星。木衛三的表面有火山的活動，但不同於地球上的火山，由於木衛三平均溫度約爲-160度，非常的寒冷，因此其表面往往是冰火山。地球上的火山噴發出來的是滾熱的岩漿，然而冰火山噴出來的是冰岩漿（水、氨、甲烷一類的揮發物）。木衛三還有個不可思議的地下海洋（鹽水），是由伽利略號探測器發現的。

　　木衛一

　　木星的天然衛星木衛一在伽利略衛星中是最靠近木星的一顆衛星，由於很靠近木星，因此會受到木星強大引力的“拉扯”。導致其內部非常活躍，從而引致其表面有很多座活火山，目前的數據看來至少有400多座活火山，是太陽系中地質活動最活躍的天體。其表面之所以看起來五顏六色是因爲它廣泛的火山作用導致各種各樣材料散佈的結果，這些材料包含硅酸鹽（例如直輝石類）、硫磺和二氧化硫等。

　　木衛二

　　木衛二是一顆誘惑的衛星，它的表層下面可能是深度約100公里的海洋，很有可能有生命存在。木衛二在伽利略4顆衛星中是最小的一顆，其直徑只有約3120千米，比月球3474.8千米要小點。木衛二主要由硅酸鹽岩石構成，其表面是一層約10到30公里厚的水冰地殼，核心可能與地球類似由鐵-鎳組成。木衛二的表面是太陽系中最爲光滑的表面（高低落差不大），有着迷人的裂紋，其裂紋的形成主要是由板塊運動引起的。

　　圖2.2.1.7木衛二背向行進方向的半球。右下角的白色區域爲普維斯撞擊坑，深色區域是木衛二水冰表面礦物含量較高的區域。圖像顏色近似真色，於1996年9月7日由伽利略號拍攝。

　　木衛四

　　陌生而又熟悉的木衛四，木衛四的表面到處都佈滿了隕石撞擊坑。木衛四的軌道在四顆伽利略衛星中距離木星最遠，約爲188萬千米。木衛四主要由硅酸鹽岩石和水組成，更加讓我們感興趣的是伽利略號探測器發現木衛四表面以下大約100公里處可能有液態海洋的存在，主要以鹽水的方式存在，其厚度可能達到約250千米。有水就可能有生命存在，不過比起木衛二，這裏環境更加惡劣，所以生命存在的可能性比木衛二低。

　　2.2.1.8 在地球上觀賞木星

　　從地球上看木星是相當明亮的，僅次於日月金星，不過有時火星的亮度會超過木星。木星距離我們遙遠，在地球軌道之外，因此從地球上看去，木星表面幾乎全部被太陽光照亮。要想看到木星的月牙形狀，就只有太空探測器近距離纔可以看見了。

　　從地球上，肉眼即可見木星，如果使用小型望遠鏡，在視寧度很好的狀態下，可以看見木星表面的帶狀雲層以及大紅斑結構。當然也可以看見4顆明亮的伽利略衛星，要想看得更清晰更多的衛星，就必須加大望遠鏡的口徑。

　　關於木星的小檔案

　　質量約爲：1898190000000000000000000噸=1.89819億億億噸=189819x10的19次方噸（地球的317.83倍）；

　　體積約爲：14312800 0000 0000立方千米=1431.28萬億立方千米=143128x10的10次方立方千米（地球的1321.33倍）；

　　直徑約爲：139822公里（地球的10.973倍）；

　　自轉週期約爲：9.9259小時（地球的0.414倍）；

　　公轉週期約爲：4330.595天（11.857地球年）；

　　平均溫度約爲：-161度（大氣壓0.1 bar值）；

　　距離太陽中心約爲：7.7857億公里；

　　距離地球中心約爲：6.2876億公里；

　　從地球看去的最大目視星等約爲：-2.94

　　2.2.2 土星

　　見下一篇：天文知識之土星-簡單篇

　　參考資料

　　1.WJ百科

　　2.所有數據參數引用至NASA-Planetary Fact Sheets

　　文章作者：零度星系（天文在線）

　　審覈人員：小抽

　　最終審覈：零度星系（天文在線）

　　編輯用時：2018年07月02日-2018年07月06日

　　審覈用時：2018年07月08日-2018年09月16日

　　最後更新：2018年9月17日星期一

　　注意：所有信息數據龐大，難免出現錯誤，還請指出錯誤所在好加以改之。

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　　全文排版：天文在線（零度星系）

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