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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    木星,不僅是一顆巨行星

                    2016-11-30 18:12:50


                    以羅馬神話中的主神朱庇特(Jupiter) 命名的木星,注定不是一顆平庸的行星。

                    木星是巨大的——“如果你將太陽系中的一切全都放在一起(除了太陽),那么它們都可以被塞進木星內部?!蹦拘且彩敲利惖摹懊鼽S色的它在夜空中尤為醒目,它還有糾纏瑰麗的氣體云和永不熄滅的極地煙火?!?span lang="EN-US">

                    幾千年前,我們的祖先曾經凝視過它,命名了它;幾百年前,伽利略還觀測過它,并發現了它的四顆衛星。如今,我們終于可以貼近這顆美麗的龐然大物,一睹芳容。也許在它壯麗的表象背后,還隱藏著太陽系形成和演化的秘密。

                    遠離太陽

                    木星圍繞太陽一周需要12 年左右,正好是一個生肖周期,所以在中國古代它被稱為“歲星”。它與太陽的距離要比日地距離遠5 倍,因此在木星附近接收到的太陽能功率大約是地球附近的1/25。作為首個在如此遙遠的距離仍使用太陽能為動力的人造飛船,“朱諾號”無疑面臨著嚴峻的考驗。

                    “朱諾號”的3 根太陽能帆板從其六邊形的本體伸出,展開太陽能帆板后的飛船寬度超過20 米,總面積達60 平方米,足以為飛船儀器提供420 瓦的電力。除了在飛掠地球期間的短短數分鐘內,它的太陽能帆板都一直保持著正對太陽的方向。如此大膽的設計得益于過去20 年間,人類制造太陽能晶片的發電效率有了超過50%的提升。當然,“朱諾號”本身也是一艘能源利用效率很高的飛船,能耗非常低。

                    龐然大物

                    雖然木星的質量只有太陽的千分之一,但與太陽系的其他行星相比,它仍是一個“巨獸”。無論從體積還是質量上來看,它都是太陽系最大的行星——其質量相當于太陽系其他行星質量總和的2.5 倍,地球質量的318 倍;它的直徑大約是14 萬千米,是地球極半徑的11 倍,換算成體積就是地球體積的1300多倍。

                    對比木星的體積和質量,我們不難發現,木星的密度要比地球小很多。事實上,木星的密度大概只比水重30%。盡管密度比水大,但木星并不是一顆液體或固體星球,而是一個不折不扣的氣體行星。在它的大氣成分中,90%是氫,其余的主要成分為氦,還有少量其他元素——木星更像是一個“氫氣球”。

                    既然木星是一個氣體星球,那么人類發射的探測器自然就無法在它表面登陸了。有人猜想,木星表面充滿氫氣,那么在某個深度是否存在能夠讓探測器浮在上面的氫的“海洋”呢?抱歉,并不存在這種可能。這是因為木星表面的溫度“太高”,無法讓氫氣變成液體,隨著逐漸深入木星內部,氣體才會“慢慢”變為液體。之所以是“慢慢”,是因為液體和氣體渾然一體,形成一片迷霧,并不存在一個清晰的“海面”。

                    “大紅斑”

                    作為木星表面的特征性標志,“大紅斑”是這個行星上最大的風暴氣旋,每6 個地球日按逆時針方向旋轉一周。它的位置大致位于木星南半球,但在不斷移動?!按蠹t斑”的南北寬度大約為1.4 萬千米,東西長度在不同時期有所變化,最長時達4 萬千米左右,一般長度在23 萬千米之間。在這團激烈的、沿逆時針方向運動的下沉氣流物質中,含有大量的紅磷化物,所以呈深褐色。


                    粒子流同樣不可小覷,它們持續轟擊著木星的衛星和光環。而木星磁層在朝向太陽的方向綿延100300 萬千米,在背離太陽的方向則延伸超過10 億千米。

                    為了盡可能減小強輻射對探測器造成的破環,保護敏感的電子設備,“朱諾號”首次采用了輻射防護電子艙的設計。電子艙由鈦金屬制成,大小和一輛SUV 的行李箱相當,重量超過200 千克。而在“朱諾號”頂部,設計人員還為它貼心地配備了1 厘米厚的防護層。飛船的指令與數據系統(相當于探測器的大腦)、電力與數據分發系統(相當于探測器的心臟),以及大約20 套其他電子設備都安裝在輻射防護電子艙中??杉幢闳绱?,“朱諾號”的“眼睛”——照相機也會在環繞木星7 周后失效。

                    衛星眾多

                    1610 1 7 日,偉大的意大利科學家伽利略,利用一臺今天看來相當原始的望遠鏡觀測到了木衛一(Io)、木衛二(Europe)、木衛三(Ganymede)和木衛四(Callisto),這4 顆衛星被統稱為伽利略衛星。其中木衛二表面存在水,這不由得使科學家猜測木衛二上是否存在有原始生命形態。

                    最新數據顯示,不包括那些“臨時”衛星,木星共擁有“正式”衛星64顆,位居太陽系各大行星之首。而所謂的“臨時”衛星,則是指那些由于接近木星而被它強大引力場臨時捕獲的小行星或者彗星。它們往往會圍繞木星運行幾天、幾個月甚至幾年,隨后或是離開,繼續它們原先的飛行旅程,或是墜入木星大氣層被焚毀。

                    在木星赤道上空,還有3 道細細的光環,它們的亮度遠不如土星光環。早在1971 年,人類就利用地面望遠鏡發現了木星光環,這些光環分為內環和外環,外環較亮,內環較暗,而且幾乎與木星大氣層相接。木星光環的主要成分是非常細小的塵埃顆粒,這些細碎顆粒很可能來自小行星與木星衛星之間的碰撞,它們也會環繞著木星公轉。

                    雖然數百年來,人們一直在嘗試對這顆星球進行詳細解剖,但關于這顆氣態巨行星,我們仍然有很多基本的問題有待解答:它是如何形成的、大氣中含有多少水和氧氣、內部結構究竟如何、強大的磁場是如何形成的、極光產生的機制是什么……在深厚的云層和猛烈的風暴下方,依舊隱藏著許許多多有關木星的身世,以及整個太陽系形成歷史的未解之謎。也許這一次,“朱諾號”會給我們提供部分答案。

                     

                    木星探測大事記

                    1610年:伽利略進行了首次詳細的木星觀測。

                    1973年:“先驅者10號”飛船成為首個穿越小行星帶的人類航天器,并飛掠木星。

                    1979年:“旅行者1號”和“旅行者2號”飛船發現了木星暗弱的光環,以及幾顆新的衛星,并發現在木衛一表面存在活火山爆發。

                    1994年:世界各地的天文學家和“伽利略號”探測器,共同觀測了“舒梅克-列維九號”彗星撞擊木星南半球的全過程,這是人類首次全程目睹一次天體碰撞。

                    1995年:“伽利略號”探測器抵達木星,首次對木星大氣開展直接探測,并對整個木星系統進行了詳細考察。

                    2016年:“朱諾號”探測器成功進入木星軌道。

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