木星

木星是我們研究的第五顆行星，同時也是最大的一個．木星的質量是地球的318倍，直徑86700英里，大致為地球直的11倍．木星距離太陽5.2天文單位．因為離熱源太遠， 所以它的溫度極低，近于-200°F左右．木星上布滿了明暗不一的斑紋，據此我們測知木星的自轉周期在赤道處為9小時50分．自轉周期隨緯度增加而延長，到兩極附近則為9小時56分．根據這些觀測結果便可斷定，我們所窺見的表面決不會是固態的．甚至在可見云層之下的相當深處， 卻看不見固態物質．

按體積來說，木星為眾行星之首，但其自轉周期同其它各行星相比卻為時最短．在赤道處的物質繞軸迅速旋轉，其速度約為每小時30000英里（地球的赤道自轉速度為每小時1000英里）.這樣一來，木星的兩極方向更加扁平，其輪廓與其說是象一只圓盤，不如說是象橢圓盤更恰當些．

a．觀測技朮 目前除了尚未發射宇苗飛船對木星進行近距考察而外（本文撰寫已久，時值今日、木星已于1973年被先鋒10號首次拜訪后，陸續被先鋒11號，旅行者1號，旅行者2號和Ulysses號考查。目前，伽利略號飛行器正在環繞木星運行，并將在以后的兩年中不斷發回它的有關數據。） 木星也和其它的內行星一樣都作了較為深入的研究．光學望遠鏡和射電望遠鏡搜集了大量的資料，利用這些資料我們對木星的性狀也有了一個清楚的概念．例如，海爾天文台的包姆（W．ABaum）和考德（C．P．Code）曾觀測過一顆位于木星運行軌道上的恆星．當該星被木星掩食（掩食現象是指行星或月亮從一顆恆星前經過而將該星遮住）時 恆星的光線穿過木星的大氣．這種觀測原理其實和水手號宇宙飛船發射射電信號穿過金星大氣和火星大氣的情況相似。 星光由于通過木星的上層大氣而發生一定的變化，其變化方式就反映了木星大氣的性質．

b.大氣 木星大氣和其它所有內行星的大氣完全不同﹔ 其主要成分是氫﹔大概占3/4．剩余的1/4可能被氦占去半數，而另一半乃是氨、水和甲烷等氣體． 不難想象，既然木星上含氫如此丰富，氫便極易和碳、氮與氧 等元素相化合了． 云層頂部的溫度約為-227°F，這樣低的溫度會使氨和水大部分都凝為結晶，但甲烷依然呈氣態．還有少量呈氣態的氨，因為檢測到了氫分子的吸收譜線．甲烷和氫的吸收譜線也測到了．

木星區別于其它行星的重要標志是其明暗不一的條帶． 這些條帶至少有一部分是氨和甲烷的結晶構成的．這種條帶上還時常呈現出象紅、黃一類的色彩變幻．這可能是由于分子從云層頂部底下浮出，流通一會兒便又沉沒下去的緣故．對右圖作一簡略的分析便可知道，云層的顏色是變化的．事實上，僅一年多的時間顏色的差別就相當懸殊． 在這些彩色變化的云層中卻有一個始終如一的顯著特征，這便是色呈暗紅的巨斑，它寬7000英里，長達30000英里，如左圖所示．這個為人矚目的巨紅斑早在十七世紀的六十年代便已發現，自那時起其亮度與顏色雖然有些差別， 但其基本輪廓卻無任何顯著的變化．經觀測發現．紅巨斑具有相對于周圍云層的運動，速度甚至達到每天（地球的時間）8000莢里．這表明，巨紅斑可能沒有依附在云層下的任何固體表面之上．巨紅斑的性質目前完全是個未解之謎（巨紅斑之謎以被先鋒10號和先鋒11號的近距探測和拍照所揭開，現在可以斷定，它就是一個猛烈而長久的旋風）在木星大氣中還有一種白色的斑痕時常隱現．這種白色斑痕也有著相對于云層的運動，但存在的壽命不長．它們大部就消失于條帶之中．

C. 木星的內部結構 云層的運動表明，這些云層沒有受到任何固體表面的限制．這向我們提供了研究木星內部結構的一個思路．木星的質量雖為地球的318倍，而體積卻是地球的1312倍．因此，若地球與木星兩者的體積相同時，地球的質量必定成為木星質量的4倍左右．這種關系可用密度這個詞來表達．

物質的密度即為其單位體積內的質量．水的密度取作1，其它任何物質皆可與水作對比．地球的平均密度為5.5．而木星的密度卻只有1.3．也就是說，在體積相同的條件下，地球的質量為水的5.5倍，而木星的質量只有水的1.3倍．這種低密度情況表明，木星的組成中大約氫占3/4． 有一種理論認為，木星大氣的厚度可能在500英里之下, 它也許以氫、氦的液海為依托，并且漸漸浸沒于該海洋之中, 隨著深度的增加，相對壓力的升高必定把氫壓縮為固體。在木星的中央部分可能是一個與地球體積不相上下的岩核．

木星結構的這一設想為其表面扁率情況所証實．木星兩極直徑為83200英里，而赤道直徑為88700英里，即約在85000英里中偏離5500英里左右，地球的扁率大概是在8000英里中偏離27英里．所以，木星的扁率比地球為大．關于木星扁率偏大的解釋除了木星自轉急劇的原因而外，便是前面提到的那種理論，即中央部分的密度與表層的密度相比過于懸殊。

d.射電信號 木星除了反射太陽光而外，還以射電波的方式向太空散發著它自身的輻射。這是由富蘭克林（K.L.Franklin)和布爾克（B.Burke)二人會同美國開爾尼治研究所于1955年發現的．這一發現開拓了一門嶄新的學科─行星射電天文學，并為我們提供了一種探測太陽系秘密的新式工具．自1955年起，即對木星作了深入細致的研究，不僅使用了射電望遠鏡，而且投入此項研究的光學望遠鏡也日益增 加，其目的就是使盡可能多的觀測資料得以相互比較與印証．

木星具有兩種基本不同的射電輻射：一是波長在3─68厘米之間的微波，另一是波長在10─50米之間的十米波。十米波段就是通常所說的頻率在每秒5─25兆周的頻段。木星上的微波射電源并非位于木星表面，而是分布在一種輻射帶上，這種輻射帶與地球外圍的范﹒阿倫輻射帶相似．

木星周圍的輻射帶的存在就証明了木星具有磁揚，而且其強度遠遠勝過地球的磁場．木星輻射帶向外伸延130000英里之遙，甚至連木衛五都包籠在內（木衛五是發現的第五顆木星的衛星，其軌道比伽里略發現的那四顆衛星更靠近木星）． 射到地球的十米波比微波還強，故較易于研究．在這種波段中，不僅有延續數秒的爆發，而且還發生維持數小時之久 的‘噪音暴”．研究十米波段的一個困難是地球大氣會使之產生閃爍現象，即如同夜空的星光閃爍一樣．將兩架射電望遠鏡分別安裝在相隔40英里的兩地進行觀測，所得結果就完全不同．每架望遠鏡雖然都可拾到爆發型信號，但接收的信號之間卻無任何聯系．這就再次要求應把望遠鏡帶到大氣之外來進行觀測．

現已探明，十米波和木星表面的聯系較微米波更為密切． 實際上，十米波呈現的周期大致接近于木星的自轉周期．這種射電波似乎是由木星上某些確定地區發射出來的． 因為木星的自轉周期依賴于緯度，故以前曾找到了兩種目轉周期．頭一個稱作系統I，是指赤道上的自轉周期．9小時50分又30.003秒,其二叫系統II，和木星赤道之外的部位有關，周期值為9小時55分又40.632秒．現在用十米波測定的周期等于9小時55分29.37秒，稱為系統III． 1964年發現，十米波段的射電爆發和木衛一（從里向外數第二顆木星衛星）的運動之間存在一種難以理解的關系。 木衛一從地球看來處于木星的某一側時，十米波段的射電， 發就極易發生，而轉至另一側時則否．對這種關系的實質目前尚毫無所知，有待干我們作更廣泛的實際觀測和理論研究。