木星是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星，从内向外的第五颗行星。木星是四个气体行星（又称类木行星）中的一个，即不以固体物质为主要组成的行星。它是一个巨大的液态氢星体，密度为1.326 g/cm³，在气体行星中排行第二，但远低于太阳系中四个类地行星。据推测，木星的中心是一个由硅酸盐和铁等物质组成的核区，物质组成与密度呈连续过渡。

木星的大气层被分为四个层次：对流层、平流层、增温层和散逸层。不同于地球的大气层，木星没有中气层，没有固体的表面，大气最底层的对流层，平稳地转换进入行星的流体内部。这是温度和压力在氢和氦的临界点之上造成的结果，意味着气体和液体的相位之间没有明确的界限存在。

木星的高层大气是由体积或气体分子约88%到92%的氢和约8%到12%的氦所组成。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氢、氖、氧、磷化氢、硫等物质，大气最外层有冷冻的氨的晶体。透过红外线及紫外线测量，木星上也发现了微量苯和烃的存在。木星大气层中氢和氦的比例非常接近原始太阳星云的理论组成。然而，氧、氮、硫和惰性气体的丰度大约是太阳的三倍，高层大气中的氖只占了总质量的百万分之二十，约为太阳比例的十分之一，氦也几乎耗尽，但仍有太阳中氦比例的80%。这个差距可能是由于元素降水至行星内部所造成的。

在光谱学的分析下，土星被认为和木星的组成最为相似，但另外的气体行星，天王星与海王星相较之下所含氢和氦的比例较低，由于太空船没有深入大气层分析，除了木星之外的行星至今仍没有重元素数量的精确数据。

木星大气层的垂直温度变化与地球大气层相似，对流层的温度随着高度降低，抵达对流层顶部其温度也达到最低值，对流层顶是对流层和平流层的交界处。在木星，对流层顶大约在可见的云层之上50公里，该处的气压是0.1巴，温度110K；在平流层，当转折至增温层时温度已上升至约200K，高度大约是320公里，压力为1微巴；在增温层，温度继续上升，大约在1,000公里处温度高达1000K，该处的压力大约为1纳巴。

由于大气层的底层界限无法确定，一般将压力为10巴之处，视为对流层的最低处，约位于压力为1巴之下约90公里处，温度大约是340K。在科学文献中，将大气压力为1巴之处作为高度为0的木星“表面”。如同地球一样，大气层的最高处，外逸层的顶端，也没有明确的界限，密度梯度逐渐降低，直到平稳地转入星际物质之中，这大约是在“表面”上5000公里的高度。

木星的热成层位于压力低于1微巴之处，能展现气辉现象、极区的极光和X射线的辐射。在它的内部还有数层电子和离子数量增高的电离层。热成层是在地球之外最早被发现有三氢正离子的地方，这种离子在强烈的中红外线辐射下生成，并且是热成层致冷的主要机制。

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