木星（Jupiter）是太阳系中距离太阳第五近的行星，也是太阳系中体积最大的行星。古人早已认识这颗行星 ，罗马人以主神朱庇特命名这颗行星。古代中国则称木星为岁星，取其绕行天球18一周约为12年，与地支相同之故。到西汉时期，《史记‧天官书》作者司马迁从实际观测发现岁星呈青色，与“五行”学说联系在一起，正式把它命名为“木星”。

从地球看木星，视星等最高可达-2.94等，已经可以在地面照出物体阴影。木星是继月球和金星之后，是夜空平均亮度第三的天体（火星在其轨道的特定点上时能短暂超过木星的亮度）。

木星是颗巨行星，质量是太阳的千分之一，却是太阳系其他行星体积总和的2.5倍。木星的主要成分大约有71%的氢、24%的氦和5%的其他元素；它可能有硅酸盐和铁等重元素组成的坚硬核区，但没有可以明确界定的固体表面。由于快速地自转，木星的外观呈现扁球体。大气层依纬度成不同的区域带，在彼此的交界处有湍流和风暴作用着。最显著的例子就是大红斑，这是17世纪第一次被望远镜见到后就未曾停歇过的巨大风暴。环绕着木星的还有微弱的行星环和强大的磁层，包括4颗1610年发现的伽利略卫星，截至2023年2月，木星已知有92颗卫星2122。木卫三是其中最大的一颗，其直径大于行星中的水星。

早期飞掠木星的探测器有先驱者号和旅行者号各2艘，后来环绕木星探测的伽利略号、朱诺号以及借用木星引力加速飞往冥王星的新视野号。未来仍将有不少探测木星系统的太空任务。

人文历史

发现&命名

木星，因为在夜晚以肉眼很容易就看见它，当太阳位置很低时，偶尔也能在白天看见，因此自古以来就为人所知。在巴比伦，这个天体代表他们的神马尔杜克（Marduk）。他们用木星轨道大约12年绕行黄道一周来定义它们生肖的星宫。罗马人依据神话将它命名为木星（拉丁语：Iuppiter, Iūpiter，也称为Jove），是罗马神话中主要的神，它的名字来自原始印欧语系的呼格合成*Dyēu-pəter（主格：*Dyēus-pətēr，意思是“O天神之父”或“O日神之父”）。相对而言，木星对应于希腊神话是宙斯（Ζεύς），也被称为Dias（Δίας），其中的行星名称仍然保留在现代的希腊语中。在英语，周四（Thursday）是源自“雷神日”（Thor's day），是出在日耳曼神话。相较于罗马神话就是朱庇特。罗马星期四的Jovis也重新命名为“Thursday”。

在中、日、韩语系中，基于中国的五行，这颗行星被称为木星。李商隐在《马嵬》中那句“如何四纪为天子，不及卢家有莫愁”中的“纪“即为木星的公转周期。中国的道教将它拟人化成为福星。在吠陀占星学中，木星被称为祭主仙人（Brihaspati），是启发灵性的宗教导师，通常称为上师（Guru），字面的意思是"重人"。在突厥神话，木星称为“Erendiz/Erentüz”。

起源和演化

根据目前的太阳系形成模型，木星被认为是太阳系中最古老的行星。26其形成位置位于太阳星云中的冻结线（N2）或冻结线（N2）之外，距离早期太阳有一定距离，温度足够低，使水等挥发物凝结为固体。27最初，木星是一个具有固体核心的行星，然后逐渐积累了气态大气层。因此，这颗行星一定是在太阳星云完全分散之前形成的。28之后木星吸收了太阳形成后剩余的大部分质量，最终拥有的物质是太阳系其他天体总和的两倍多，达到地球质量的20倍，其中约一半由硅酸盐、冰和其他重元素组成。当木星的质量超过50倍地球质量时，它在太阳星云中形成了一个缺口，并在约300-400万年内达到了最终质量。26

根据"大迁徙假说（grand tack hypothesis）"，木星最初形成在距离太阳约3.5天文单位（5.2亿公里）的地方。随着质量增加，木星与围绕太阳运行的气体盘的相互作用以及与土星的轨道共振导致它向内迁移。2729这一过程扰乱了距离太阳较近的几颗巨型行星的轨道，导致它们发生了破坏性的碰撞。30随后，土星也开始向内迁移，但速度更快。最终两者以3：2的轨道共振关系在距离太阳约1.5天文单位（2.2亿公里;1.4亿英里）处被捕获。这又改变了它们的迁徙方向，最终使它们远离太阳，移动到它们目前的位置。3130这一系列事件发生在3-6百万年的时间内，而木星的最后一次迁徙发生在几十万年的时间里。2632木星的向外迁移过程为内部行星，包括地球，提供了形成的机会。33

"大迁徙假说"仍然存在一些未解决的问题，包括类地行星形成时间尺度似乎与测量的元素组成不一致，以及如果木星通过太阳星云迁移，它很可能会进入离太阳更近的轨道。3435一些竞争性的太阳系形成模型预测，木星的形成轨道与现今行星的轨道特性相似，而其他模型则认为木星形成于更远的距离。283637根据木星的组成，有研究人员认为木星最初形成在冻结线（N2）外，距离太阳约20-30天文单位（30-45亿公里；19-28亿英里），甚至可能距离高达40天文单位（60亿公里；37亿英里）。3839然后木星在形成后的约70万年内从初始形成位置迁移到其目前的位置，而太阳系内的其他行星，如土星、天王星和海王星，则形成在距离木星更远的地方，并且土星也曾经向内迁移。3637

2017年，来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和德国明斯特大学的研究人员在分析来自小行星的陨铁中钨和钼[mù]的同位素时发现，木星岩石内核可能在太阳系形成后的100万年后就已经处在形成阶段中，木星形成可能已有距今46亿至50亿年。4041

天文数据

运动&轨道

公转与自转

木星与太阳的共同质心实际上是位于距离太阳中心的1.07倍太阳半径之外——或者说是位于太阳表面之外的7%太阳半径的位置。木星至太阳的平均距离是7亿7800万千米（大约是地球至太阳距离的5.2倍，或5.2天文单位），公转太阳一周要11.8地球年。这是土星公转周期的五分之二，也就是说太阳系最大的两颗行星之间形成5：2的共振轨道周期。木星的椭圆轨道相对于地球轨道倾斜1.31°，因为离心率0.048，因此近日点和远日点的距离相差7,500万千米。木星的转轴倾角相较于地球和火星非常小，只有3.13°，因此没有明显的季节变化。木星的自转是太阳系所有行星中最快的，对其轴完成一次旋转的时间少于10小时；这造成的赤道隆起，在地球以业余的小望远镜就可以很容易看出来。这颗行星是颗扁球体，意思是它的赤道直径比两极之间的直径长。木星的赤道直径比通过两极的直径长9275千米。因为木星没有固体表面，上层大气有着较差自转。木星极区大气层的自转周期比赤道的长约5分钟，有三个系统作为参考框架，特别是在描绘大气运动的特征。系统I适用于纬度10°N至10°S的范围，是最短的9小时50分30.0秒。系统II适用于从南至北所有的纬度，它的周期是9小时55分40.6秒。系统III最早是电波天文学定义的，对应于行星磁层的自转，它的周期就是采用的木星自转周期。

卫星&光环

卫星

木卫一、木卫二、木卫三、木卫四在1610年被伽利略用望远镜发现，称为伽利略卫星。1892年巴纳德发现了木卫五，其他卫星都是1904年以后用照相方法陆续发现的。旅行者号飞船于1979年发现了木卫十四，1980年又先后发现木卫十五和木卫十六。除四个伽利略卫星外，其余的卫星半径多是几千米到20千米的大石头。木卫三半径为2631千米，是卫星中最大的一颗，直径大于水星。木卫二可能存在液态的海洋。木星的四个伽利略卫星和木卫五的轨道几乎在木星的赤道面上。5

木星运动正逐渐地变缓。同样相同的引潮力也改变了卫星的轨道，使它们慢慢地逐渐远离木星。木卫一、木卫二、木卫三由引潮力影响而使轨道共振固定为1：2：4，并共同变化。木卫四也是这其中一个部分，在未来的数亿年里，木卫四也将被锁定，以木卫三的两倍公转周期，以木卫一的八倍来运行。

木星有众多卫星，2018年已发现79颗，木星的卫星由宙斯一生中所接触过的人来命名（大多是他的情人）。它们大致分为三群：第一，顺行的规则卫星，最靠近木星，木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和四颗伽利略卫星共8颗，轨道偏心率都小于0.01。第二，顺行的不规则卫星，离木星稍远的一群，包括木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七等，偏心离为0.11～0.21。第三，逆行的不规则卫星，离木星最远的一群，包括木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九等，偏心率0.17～0.38。

2023年2月3日媒体报道，天文学家在木星周围发现了12颗新卫星，这令总数达到创纪录的92颗。

|| || 木星的卫星群

行星环

木星有一个同土星般的环，不过又小又微弱。早在1974年先锋11号探测器访问木星时，就曾在离木星约13万千米处观测到高能带电粒子的吸收特征。两年后有人提出这一现象可用木星存在尘埃环来说明。可惜当时无人作进一步的定量研究以推测这一假设环的物理性质。木星环的发现纯属意料之外，只是由于两个旅行者1号的科学家一再坚持应该去看一下是否有光环存在。其他人都认为发现光环的可能性为零，但事实上木星环是存在的。1979年3月，旅行者1号探测器穿越木星赤道平面时，这时它所携带的窄角照相机在离木星120万千米的地方拍到了亮度十分暗弱的木星环的照片。同年7月，后到达的旅行者2号探测器又获得了有关木星环的更多的信息，证实了这个结论。

木星光环的形状像个薄圆盘，其厚度约为30千米，宽度约为9400千米，离木星128300千米。光环分为内环和外环，外环较亮，内环较暗几乎与木星大气层相接。光环的光谱型为G型，光环也环绕着木星公转，7小时转一圈。根据对空间飞船所拍得照片的研究，现已知道木星环系主要由亮环、暗环和晕三部分组成。亮环在暗环的外边，晕为一层极薄的尘云，将亮环和暗环整个包围起来的厚度不超过30千米亮环离木星中心约13万千米，宽600千米。暗环在亮环的内侧，宽可达5万千米，其内边缘几乎同木星大气层相接。亮环的不透明度很低，其环粒只能截收通过阳光的万分之一左右。靠近亮环的外缘有一宽约700千米的亮带它比环的其余部分约亮10%，暗环的亮度只及亮度环的几分之一。晕的延伸范围可达环面上下各1万千米，它在暗环两旁延伸到最远点，外边界则比亮环略远。据推算，环粒的大小约为2微米，真可算是微粒。这种微米量级的微粒因辐射压力、微陨星撞击等原因寿命大大短于太阳系寿命。为了证实木星环是一种相对稳定结构这一说法人们提出了维持这种小尘埃粒子数量的动态稳定的几种可能的环粒补充源。

如果光环要保持形状，它们需被不停地补充。两颗处在光环中公转的小卫星：木卫十六和木卫十七，是光环物质来源的最佳候选。木星的两极有极光，这似乎是从木卫一上火山喷发出的物质沿着木星的引力线进入木星大气而形成的。木星有光环，光环系统是太阳系巨行星的一个共同特征，主要由黑色碎石块和雪团等物质组成。木星的光环很难观测到它没有土星那么显著壮观，但也可以分成四圈。木星环约有9400千米宽，但厚度不到30千米，光环绕木星旋转一周需要大约7小时。伽利略号飞行器对木星大气的探测发现木星光环和最外层大气层之间另存在了一个强辐射带，大致相当于电离层辐射带的十倍强。

木星图像

观测历史

古代观测

对木星观测可以追溯至古代中国和古巴比伦时期。古代中国将木星称为“岁星”，并根据木星绕太阳公转所需的大约年数建立了地支的12个循环，中文语言至今在提及年龄时仍然使用这个名称（简化为“岁”）。到公元前4世纪，这些观测已经演变成了中国的生肖系统，并且每一年都与太岁星和控制夜空中与木星位置相对应的天区的神祇相关联。这些信仰仍然存在于一些道教宗教实践中，以及东亚生肖的十二生肖动物中。4243中国历史学家奚泽宗曾声称，中国天文学家甘德在公元前362年就以裸眼发现木星的一颗卫星。如果属实，这将比伽利略的发现早了近两千年。444546

古代巴比伦人早在公元前50年之前就使用梯形规则来表示木星沿运行黄道的速度。47希腊的天文学家克劳狄奥斯·托勒密（ClaudiusPtolemaeus）在他的公元2世纪作品《天文学大成》中构建了一个以地球为中心的行星模型，以本轮和均轮来解释行星相对于地球的运动，他给出了木星绕地球的轨道周期为4332.38天，即11.86年。在公元499年，印度数学家和天文学家阿耶波多也使用地心说模型估算出木星的周期为4332.2722天，或11.86年。4849

地面观测

1610年，伽利略·伽利雷（Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei）和西门·马里乌斯（Simon Marius）各自独立的发现木星的4颗大卫星（伽利略卫星），这是首次发现不属于地球的卫星，也是当时首次发现显然不以地球为中心运动的天体。这是对尼古拉·哥白尼（Mikołaj Kopernik）日心说最主要的支撑，伽利略直言不讳的支持哥白尼学说，使他被置于教会的威胁下。1660年代，乔凡尼·多美尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）使用一架新的望远镜发现木星的斑点和彩色的区带，并且观察到这颗行星出现扁平形；就是在两极扁平。他也估计出这颗行星的自转周期。在1690年，卡西尼发现大气经历较差自转。大红斑是在木星南半球的一个显著鹅蛋形特征，可能早在1664年就被罗伯特·胡克（Robert Hooke）和卡西尼在1665年观测过；虽然这仍有争议。已知最早的绘图来自药剂师海因利希·史瓦贝（Samuel Heinrich Schwabe），他在1831年显示大红斑详细的资讯。据说，大红斑在1878年变得很显眼前，在1665年至1708年曾经有多次从视线中消失的场合。它在1883年和20世纪初，再度被记录到衰退。乔瓦尼·阿尔方多·波雷里（Giovanni Alfonso Borelli）和卡西尼两人都细心地做出木星卫星的运动表，可以预测这些卫星经过木星前方或背后的时间。在1670年代，人们观测到当木星与地球在相对于太阳的两侧时，卫星运动事件的发生会比预测的慢达17分钟。丹麦天文学家奥勒·罗默（Ole Rømer）推论视线看到的不是即时发生的事情（卡西尼在此之前曾经拒绝这样的结论），而这个时间上的差异可以用来估计光速。1892年，爱德华·爱默生·巴纳德（Edward Emerson Barnard）在加利福尼亚州使用利克天文台 36-英寸（910-毫米）的折射望远镜观察到木星的第5颗卫星。发现了这颗相对较小的卫星，证明了他敏锐的视力，使他很快的成名。这颗卫星后来被命名为木卫五（Amalthea）。这是最后一颗以人眼视觉发现的行星卫星，之后的卫星均从照片发现。

1932年，鲁珀特·沃尔特根据木星的吸收光谱确定木星大气中含有甲烷和氨。1938年，观察到3个长寿的白色鹅蛋形反气旋特征。几十年来，它们是独立存在木星大气层的特征，有时会互相靠近，但永远不会合并。最后，两个在1998年合并，并在2000年吸收了第三个，被称为长圆形BA。在1955年，巴纳德柏克和肯尼斯·佛兰克林侦测到来自木星的22.2MHz的无线电信号爆发。这些爆发与木星的自转周期匹配，也能够用这些资讯来改进自转速率。发现来自木星的无线电爆发有两种形式：长达数秒的长爆发（L爆发）和持续时间短于百分之一秒的短爆发（S爆发）。

科学家发现来自木星的无线电讯号有三种传输的形式：第一、随着木星旋转的十米无线电爆发（波长10米的无线电波），并且受到木卫一与木星磁场交互作用的影响。第二、厘米无线电辐射（波长为厘米的无线电波）于1959年首度由弗兰克·德雷克（Fank Drake）和Hein Hvatum观测到。这个信号起源于木星赤道附近的圆环带状，是由木星磁场中被加速电子引起的回旋辐射。第三、木星大气产生的热辐射。

先驱者号探测

美国宇航局于1972年3月发射了先驱者10号探测器，这是第一个木星探测器，它穿越危险的小行星带和木星周围的强辐射区，经过一年零九个月，行程10亿千米，于1973年10月率先飞临木星，探测到木星规模宏大的磁层，研究了木星大气传回了三百多幅木星图像。1973年4月美国又发射了先驱者11号探测器，1974年12月5日到达木星，距离木星表面最少只有4.6万千米，比先驱者10号更近。送回了有关木星磁场、辐射带、中立、温度、大气结构等情况，并观测到了木星南极地带。

旅行者号探测

1977年8月20日和9月5日，美国先后发射了旅行者2号和旅行者1号探测器这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务发射一百天后，旅行者1号超过旅行者2号，并先期到达木星探测。1979年3月5日，旅行者1号在距木星27.5万千米处与木星会合，拍摄了木星及其卫星的几千张照片并传回地球。通过这些照片可以发现木星周围也有一个光环，还探测到木星的卫星上有火山爆发活动。旅行者2号于1979年7月9日到达木星附近，从木星及其卫星中间穿过，在距木星72万千米处拍摄了几千张照片。

伽利略号探测

伽利略号探测器于1989年升空，1995年12月抵达环木星轨道。它旅行了28亿英里，它的终结日期比原来预计的晚了六年。伽利略号绕木星飞行了34圈，获得了有关木星大气层的第一手探测资料，在1995年将一个探测器放到了木星上。它发现木星的卫星木卫二、木卫三、木卫四的表面下有咸水海洋，还发现木星卫星上有剧烈的火山爆发。

伽利略号的首要任务是要对木星系统进行为期两年的研究，而事实上，伽利略号从1995年进入木星的轨道直到2003年坠毁，它一共在木星工作了8年之久。它环绕木星公转，约两个月公转一周。在木星的不同位置上，得到其磁层的数据。此外它的轨道也是预留作近距观测卫星的， 在1997年12月7日，它开始执行其额外任务，多次近距在木卫一和木卫二上越过，最近的一次是于2001年12月15日，距卫星表面仅180千米。

因为为了节约燃料，所以伽利略号并未灭菌处理，为了避免其与可能存在生命的木卫二接触，伽利略号探测器在2003年年9月21日坠毁于木星，以此结束其近14年的太空探索生涯。这将是美国宇航局自1999年以来首次控制探测器在地球之外的天体上坠毁。伽利略号对研究木星的卫星作出了很大的贡献。在伽利略号到达木星之前，人们一共只发现了16颗木星的卫星。伽利略号到达后又发现了多个卫星，使这个数字已经上升到了63个。

朱诺号探测

朱诺号是NASA新疆界计划前往木星探测的太空船。于2011年8月5日从卡纳维拉尔角空军基地发射升空，预定于2016年7月抵达。探测器将放置在绕极轨道，研究木星的组成、重力场、磁场和磁层和磁极。朱诺号也要搜索和寻找这颗行星是如何形成的线索，包括是否有岩石的核心、存在大气层深处的水量、质量的分布、风速可以达到618千米每小时(384英里每小时)的深度。

朱诺号探测器2011年8月5日发射，2013年10月9日利用地球引力弹弓加速飞往木星，在2016年7月5日到达木星轨道，展开对木星的深入探测。此后，朱诺号每年大约绕木星运转32圈，探测木星内部的结构情况；测定木星大气成分；研究木星大气对流情况以及探讨木星磁场起源和磁层。通过它的探测，科学家希望了解木星这颗巨行星的形成、演化和本体内部结构以及木星卫星等。

詹姆斯·韦伯太空望远镜观测

来源: 百度百科

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