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太阳系探索——航天器飞探木星

（2006年02月10日 18:02） 来源：《太空探索》

□作者: 尹怀勤

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　　在太阳系9大行星中，木星身居中间位置，内外两侧各有4颗行星绕日运行。与类地行星不同，木星拥有17颗天然卫星绕其运转，形成了一个小型太阳系。它是类木行星中的主要代表。
　　
　　第一大行星
　　
　　木星是太阳系最大的行星。它的赤道直径为142984千米，是地球赤道直径的11.2倍，其体积是地球的1316倍，质量是地球的318倍，表面引力是地球引力的2.64倍。
　　巨大的木星到太阳的平均距离为7.783亿千米，约为日地距离的5.2倍，绕太阳公转1周的时间为11.862个地球年，但它自转却快得出奇，每9小时50分钟就自转1周，约合0.41354个地球日，是9大行星中自转最快的1个。不难算出，木星1年有1万多个昼夜。

　　亮度仅次于金星的木星，被一层厚度超过1000千米的浓密大气所包裹。大气层中的1个大旋涡形成了木星的大红斑，从发现至今已300多年未见消减。
　　17世纪大科学家伽利略通过天文观测，发现了木星的4颗卫星，后人通常将其称为伽利略卫星。为了研究上的方便，现在人们经常将其称作木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。这4颗卫星在众多的木星卫星中，不仅体积最大，而且距离木星较近。
　　

　　三批航天器
　　
　　20世纪70年代以来，人类已向木星发射了3批航天器对其进行探测，并获得了宝贵的数据资料。它们全是美国发射的。
　　第一批是先驱者10号和11号行星探测器。1972年3月2日升空的先驱者10号经过21个月的飞奔，于1973年12月3日在距木星13万千米处掠过，拍摄了照片并进行了10多项试验与测量。1973年4月6日升空的先驱者11号于1974年12月5日从木星左侧上空4.2万千米处飞过，探测了地球上无法观测的木星北极地区，拍摄了300多张彩色照片，进行了多种科学考察。
　　第二批是旅行者1号和2号行星探测器。1号是1977年9月5日发射升空的，于1979年3月5日从距木星27.5万千米处掠过。2号是1977年8月 20日发射升空的，于1979年7月9日从木星及其卫星中间穿过。它们拍摄了成千上万张彩色照片，获得了极其丰富的数据资料。
　　第三批是伽利略号木星探测器。它是1989年10月18日由阿特兰蒂斯号航天飞机发射的，于1995年7月13日释放呈圆锥形的重为340千克的多元素子探测器，本身开始绕木星飞行。1995年12月7日探测器进入木星大气层进行考察，工作75分钟后坠落木星表面。与前4个航天器仅从木星近处掠过不同，伽利略号主体(轨道器)是环绕木星运行的航天器，故能长时间地对木星及其卫星进行探测。原计划它的使命为两年，但目前仍在工作，已发回大量照片和珍贵数据。地面控制中心可以遥控它的飞行轨道高度。
　　

　　近处探测木星
　　
　　航天器对木星的多次探测，极大地丰富了人类对木星的认识。
　　液态行星木星大气主要由占82%的氢和占17%的氦组成。大气层下面是由液态氢组成的星体表面。氢的球壳分为两层，外层是液态分子氢，厚约24000千米；内层为液态金属氢，厚约45000千米，能像金属一样导电。在木星内部有1个由铁和硅组成的高压高温的固体核心。
　　大红斑之谜先驱者拍摄的照片表明，大红斑是一团急骤上升的强大气流，形象地说是木星上的巨大台风。这股强风的直径达数万千米，足以容纳3～4个地球。旅行者的探测基本弄清了大红斑的结构。它是一个逆时针方向旋转着的大漩涡，是一股耸立于高空、嵌入云层中的强劲旋风。由于它含有红磷化合物，故呈现出红色。

　　木星光环两个旅行者探测器拍摄的照片表明，在木星赤道平面上空存在着光环。光环从木星表面开始一直扩展到最大直径为25万千米处，厚度仅为20千米。初步分析认为，光环由黑色的石块和尘埃组成。这是继土星和天王星之后发现的第三个行星光环。
　　电磁区域航天器发现木星磁场区域很大，分布在距木星中心140万～700万千米的范围内，其结构非常复杂，强度约是地球的10～20倍。受太阳风的作用，木星也有辽阔的磁层和长达7亿千米以上的磁尾。同时，木星也有辐射带，且比地球辐射带要强大得多。
　　

　　木卫上的发现
　　
　　航天器探测木星的同时，还探测了木星卫星，并在伽利略卫星上获得了惊人发现。
　　木卫一活火山木卫一平均直径3340千米，距木星42万千米。旅行者1号在木卫一上发现了正在爆发的活火山，且是6座火山同时爆发。旅行者2号发现其中1座停止了爆发，另5座仍在喷射岩浆物质。伽利略号拍摄的照片则大不相同，说明火山活动已使木卫一发生很大变化。木卫一是至今发现的地外有活火山的天体。
　　木卫二海洋木卫二平均直径2920千米，距木星67万千米。多次探测发现，木卫二表面覆盖着冰层，有纵横沟壑，如同地球两极的浮冰。在冰层下面可能存在环形海洋。估计冰厚8～16千米，水深80千米以上。洋底还可能有火山活动，其提供的热量可使水中不需要阳光和空气的微生物存活。这就是木卫二生命假说的由来。

　　木卫三有行星特征木卫三平均直径5270千米，距木星107万千米，是太阳系中最大的天然卫星。探测表明，它在很多方面像1颗行星。一是外貌类似于行星。由冰层和岩石构成的表面呈现出与地球类似的一些特征。二是自身也拥有磁场。使它有别于其它卫星。三是可能有盐水海洋。海洋位于木卫三表面以下约200千米处，深度可达几千米。四是内部可能有金属核心，与地球情形相似。
　　木卫四大冰球木卫四平均直径4800千米，距木星188万千米。探测器提供的照片上的木卫四，像个灰白色的大冰球，上面有一些由同心环围绕的大盆地。放出奇特的亮光。这些盆地可能是陨石轰击留下的痕迹。木卫四地势起伏不大，环形山却比木卫三的多，说明它的地质比较古老。
　　科学家之所以对这4颗卫星感兴趣，是因为它们的体积较大而位置适中，经过开发，可作为将来人类进行宇宙航行时的中途基地。
　　航天器还新发现了木星的4颗卫星，这使木星的卫星数目增至17颗。
　　

　　彗木相撞事件
　　
　　1994年7月17日至22日，在木星强大引力作用下，苏梅克-利维9号彗星的彗核分裂成的21块碎片，首尾相接长达16万千米，像一列特快列车相继撞入木星，发生了著名的彗木相撞事件。
　　这是人类有史以来预见到并观测到的最严重的太阳系天体撞击事件。美国天文学家马尔斯登等人，根据轨道计算结果，在1993年5月22日就预报了这次彗木之吻的时间，使对事件的观测工作提前1年多就开始准备。奇观发生时，哈勃空间望远镜和全世界所有地面大型天文设备都进行了适时观测。实践证明，预报同实测相差仅5～10分钟。对于远离地球7.7亿千米发生的此次天体相撞，证明预报理论已具有相当高的水平，这对人类防止天体撞击地球有着重要的借鉴意义。同时，通过观测彗木撞击效应，又加深了人类对木星的认识。　

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文章作者:尹怀勤
责任编辑:skylook

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