木星的云鬼鬼吗?

木星云中是烈酒吗?答案可能是肯定的!最近的出版物 地球物理研究杂志:行星 已经确定了何种似乎是“兴建的氛围中的”精灵“。

在欧洲民间传说中,‘Sprites’(来自拉丁语'Spiritus'或Spirit)是士兵和以太民用的地球。该术语适用于“闪电精灵”,一种自然气象现象,具有许多目击者证词,但直到1989年未被捕获。通过雷电放电在地球大气中创造,精灵是较大的现象的一部分,称为TLE或“瞬态发光事件“,持续只有一秒钟的分数。

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宇宙飞船和地面望远镜共同努力,让我们令人惊叹的木星新闻

It’很难想象木星上的风暴的大小。煤气巨头’最明显的大气特征, 伟大的红点,可能越来越小,但一百年前,直径约为40,000公里(25,000英里),或地球三次’s diameter.

木星’S的气氛还具有比地球高五倍的雷电’S:从底部到顶部的64公里(40英里)。它的气氛并不完全理解,尽管美国宇航局’S Juno SpaceCraft正在推进我们的理解。该地球可以包含像一层液体金属氢的奇怪的东西。

现在,一群科学家们将哈勃太空望远镜,双子座天文台和朱诺航天器的力量结合起来的探针木星’在那里产卵的大气,以及令人敬畏的风暴。

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木星上的天气怎么样?

欢迎今天宇宙的新系列!在这个细分市场中,我们将看一下其他星球上的天气。首先,我们看看“King of Planets” – Jupiter!

关于气体巨型木星的最明显的事实之一是它的巨大尺寸。与A. 平均半径为69,911±6公里(43441英里)和质量为1.8986×1027 kg,木星几乎是地球大小的11倍,恰好在318次’s massive. But this “go big or go home”态度远远超出了地球’s size.

谈到天气模式时,木星也是极端运动。这个星球经历了在几个小时的空间中长到数千公里的风暴。该行星在某些地区也经历了风暴,闪电和极光。事实上,木星的天气非常极端,可以从太空看到它!

木星’s Atmosphere:

木星主要由气态和液体物质组成。它是气体巨头中的最大,并且像它们一样,在气态外部大气和由密集材料组成的内部之间分开。它的上层大气层由大约88-92%的氢和8-12%氦气组成,百分比的气体分子体积和大约。 75%的氢和质量氦24%,其余1%由其他元素组成。

此视图将Jupiter的幸运成像视图与在红外波长的Visir(左)上的幸运成像视图,在可见光下的非常尖锐的业余图像,从大约同一时间(右)。信用:ESO / L.N。弗莱彻/达米安桃子
此视图比较了一个“lucky imaging”从Visir(左)的木星视图在红外波长与一个非常锋利的业余图象的在可见光(右)。信用:ESO / L.N。弗莱彻/达米安桃子

气氛含有痕量的甲烷,水蒸气,氨和硅基化合物以及痕量的苯和其他烃。还存在碳,乙烷,硫化氢,氖,氧,磷和硫。在大气的最外层中也观察到冷冻氨的晶体。

木星长期覆盖着由这些氨晶体组成的云,并且可能是氢硫化铵。这些云位于Trophopause中,并被安排在不同纬度的乐队中,称为“热带地区”。云层只有约50公里(31英里)深,由至少两个云甲板组成:厚的下层甲板和薄的更清晰的区域。

这些云也是一个给行星被带状外观的东西,云的云,棕色和白色迅速盘旋。这些带由在各种纬度的不同方向上流动的空气产生。大气层升起的打火机区域被称为区域。空气瀑布被称为皮带的更暗的地区。当这些相反的流动互动时,出现风暴和湍流(又名。“zonal jets”).

伟大的红斑:

如上所述,木星经历了暴风雨,这通常采用Zonal喷气机的形式。在这些气象前沿,100米/秒(360 km / h)的风速很常见。但强大的行星上的风暴可以高达620 kph(385英里/小时)。这些风暴可以在几小时内形成,直径数千千公里过夜。

juno宇宙飞船不是'第一个访问木星。伽利略在90年代中期去了那里'S和Voyager 1在其使命上拍了一张漂亮的云层。图片:美国宇航局
juno宇宙飞船不是’第一个访问木星。伽利略在90年代中期去了那里’S和Voyager 1在其使命上拍了一张漂亮的云层。图片:美国宇航局

一场风暴, 伟大的红点,自从1600多岁后期以来一直在肆虐–当意大利天文学家Giovanni Cassini撰写了第一个记录的观察时。在整个历史中,风暴一直在萎缩和扩大;但2012年,有人建议巨型红斑 可能最终消失.

这场风暴是太阳系中最着名的特征之一。它位于赤道以南22°,达到40,000公里的尺寸,直径比地球更大。风暴以逆时针运动旋转,使其成为抗旋风风暴。

它比大气的其余部分不同地旋转:有时更快,有时会更慢。在其录制的历史中,它相对于它下方的任何固定位置,它已经在地球周围多次旅行。

气象现象:

木星 also experience weather phenomena that are similar to those of Earth. These 闪电风暴,已在木星中检测到’大气层。科学家认为这些可能是由于薄层 水云 氨层底层。

Chandra X射线天文台和哈勃太空望远镜的复合图像显示了木星的超能量X射线极光。左侧的图像是冠状批量喷射到达木星时,右侧的图像是当极光消退时。从2011年从太阳到达行星的峡谷射出的冠状大气引发了极光。图片:X射线:NASA / CXC / UCL / W.DUNN等,光学:NASA / STSCI
Chandra X射线天文台和哈勃太空望远镜的复合图像显示了木星的超能量X射线极光。图片:X射线:NASA / CXC / UCL / W.DUNN等人,光学:NASA / STSCI

这种水层的存在(和它’S极性)将产生闪电所需的电荷分离。这些电气放电的观察表明,它们可以与地球上观察到的那些达到一千倍。

像地球,木星也经历 极光 靠近其北部和南极杆。但在木星上,极光活动更加激烈,很少有困难。辐射辐射,木星’s powerful magnetic field, and the abundance of material from io的火山 与木星的电离层反应,创造一个真正壮观的光秀。

它归结为的是,木星经历了与我们在地球上的体验相似的天气。这包括风暴,闪电和北部和南北地区的极光。唯一的区别是在木星中’S情况,天气的大小和规模很大,更大!

在木星上,就像其他一切“King of Planets”,天气是泰坦尼克号的结果,产生一些严重的强大的结果。如果其中任何一个在地球上发生,结果会发生灾难!

我们写了许多有趣的文章 木星 今天在宇宙中。这里’s 关于木星的十个有趣的事实, 到木星需要多长时间?, 木星比地球更大多少?, 木星有多强’s Gravity? , 和 木星 Compared to Earth.

有关更多信息,请查看NASA’s 太阳系探索– Jupiter以及关于木星的事实 空间事实 .

天文演员也有专用于木星的剧集– 第56集:木星 , 和 第57集:木星’s Moons.

来源:

这个星球木星

木星 and Io. Image Credit: NASA/JPL

自从望远镜本发明四百年前,天文学家被称为木星的天然气巨头着迷。在它的恒定,旋转的云端,它的许多,许多卫星和它的巨型红斑,这个星球有很多令人愉快和迷人的事情。

但也许关于木星的最令人印象深刻的功能是它的纯粹尺寸。在质量,体积和表面积方面,木星是我们太阳系中最大的行星,通过宽边缘。由于人们已经意识到了数千年的存在,因此它在宇宙系统中发挥了积极作用许多文化。但是只是让木星如此巨大,我们还知道什么?

大小,质量和轨道:

木星’S质量,体积,表面积和平均圆周为1.8981 x 1027 kg, 1.43128 x 1015 km3,6.1419 x 10 10 km2,4.39264 x 105 分别为km。为了使这种情况下,木星直径大约是地球的11倍,而太阳系中的所有其他行星的质量为2.5。

但是,是一种煤气巨头,它的密度相对较低– 1.326 g/cm3 –这不到四分之一的地球’s。这意味着虽然木星’S卷相当于大约1,321个地球,它的巨大量仅为318倍。低密度是科学家能够确定它主要是气体的一种方式,尽管辩论仍然肆虐其核心存在的东西(见下文)。

木星 orbits the Sun at an average distance (semi-major axis) of 778,299,000 km (5.2 AU), ranging from 740,550,000 km (4.95 AU) at perihelion and 816,040,000 km(5.455 au)在aphelion。在这个距离,Jupiter需要11.8618岁的地球,完成一个轨道的太阳轨道。换句话说,单一的贾维亚一年持续相当于4,332.59天。

但是,木星’S旋转是所有太阳系的最快 ’S行星,在其轴上的旋转略低于10小时(9小时,55分和30秒确切。因此,一个爪子年度持续 10,475.8 Jovian太阳日。 这种轨道周期是土星的二五,这意味着我们太阳系中的两个最大的行星形成了5:2轨道共振。

结构与组成:

木星主要由气态和液体物质组成。它是气体巨头中的最大,并且像它们一样,在气态外部大气和由密集材料组成的内部之间分开。它’S高气氛由约88-92%的氢和8-12%氦气组成,百分比的气体分子体积,约为约。 75%的氢和质量氦24%,其余1%由其他元素组成。

该剖面示出了木星内部的模型,其具有覆盖的岩石芯,由深层液体金属氢气覆盖。信用:克尔维森松/维基梅德米亚
该剖面示出了木星内部的模型,其具有覆盖的岩石芯,由深层液体金属氢气覆盖。信用:克尔维森松/维基梅德米亚

气氛含有痕量的甲烷,水蒸气,氨和硅基化合物以及痕量的苯和其他烃。还存在碳,乙烷,硫化氢,氖,氧,磷和硫。在大气的最外层中也观察到冷冻氨的晶体。

内部含有密度材料,使得分布大约为71%氢,24%氦气和5%的其他元素质量。据信木星’S核心是一种密集的元素–一种液体金属氢气与一些氦气的周围层,以及主要的分子氢的外层。核心也被描述为岩石,但这也是不为人知的。

1997年, 存在核心 被引力测量建议,表明土壤的质量为12至45倍’S质量,或大约4%-14%的木星的总质量。还支持核心的模型支持行星形成的模型,表示如何在地球的某些点在岩石或冰冷的核心是必要的’历史历史,以从原子溶解的星云中收集其所有氢气和氦气。

然而,由于热,液体,金属氢气与熔融芯混合的对流电流,这一核心可能已经收缩。现在甚至可以缺席此核心,但在确认此之前需要详细分析。这 朱诺使命 已在2011年8月推出的(见下文),预计将对这些问题提供一些洞察力,从而取得核心问题。

木星内的温度和压力稳定地朝向核心增加。当“surface”,压力和温度被认为是10巴和340k(67℃,152°F)。当“phase transition”氢气变成金属的区域,认为温度为10,000k(9,700℃; 17,500°F),压力为200GPa。核心边界处的温度估计为36,000 k(35,700°C; 64,300°F),内部压力约为3,000-4,500GPa。

木星’s Moons:

Jovian系统目前包括67名已知的卫星。这四大都被称为 加里利亚卫星,它以他们的发现者命名, 伽利略·伽利雷。他们包括: IO. ,我们太阳系中最容易活跃的身体; 欧罗巴 ,怀疑有巨大的地下海洋; Ganymede. 是我们太阳系中最大的月亮;和 Callisto. ,这也被认为有一个地下海洋,并在太阳系中具有一些最古老的表面材料。

然后是’■内部组(或氨基脲基团),由四个小卫生部组成,该小型矿石直径少于200公里,轨道距离不到200,000公里,并且具有不到一半的轨道倾斜度。该群体包括卫星 梅斯 , adrastea , amalthea. , 和 该会 。随着许多尚未看不见的内蒙兴,这些卫星补充并维持木星的微弱环形系统。

木星还具有一系列不规则的卫星,其基本上比其他卫星大大较小,并且具有比其他更远的距离和偏心轨道。这些卫星被分解为轨道和构图中具有相似性的家庭,并且被认为主要是由木星捕获的大物体碰撞的结果’s gravity.

木星和伽利略卫星的例证。信用:美国宇航局
木星和伽利略卫星的例证。信用:美国宇航局

气氛和风暴:

像地球一样,木星经历 极光 靠近其北部和南极杆。但在木星上,极光活动更加激烈,很少有困难。辐射辐射,木星’S磁场和IO的材料丰富’与木星反应的火山’S电离层创造一个真正壮观的光明秀。

木星 also experiences 暴力天气模式。 100米/秒(360 km / h)的风速在Zonal喷射中常见,并且可以高达620 kph(385英里/小时)。暴风雨在几小时内形成,可以在一夜之间变成数千千克。一场风暴, 伟大的红点,自从1600年代后期以来一直在肆虐。在整个历史中,风暴一直在萎缩和扩大;但2012年,有人建议巨型红斑 可能最终消失.

木星永久地覆盖着由氨晶体和氢硫化铵组成的云。这些云位于对流层,并被安排在不同纬度的乐队中,称为“tropical regions”。云层只有约50公里(31英里)深,由至少两个云甲板组成:厚的下层甲板和薄的更清晰的区域。

也可能有一层薄薄的层 水云 氨层底层,如闪光所证明的 在大气中检测到闪电 木星,这将是由水引起的’S极性会产生闪电所需的电荷分离。这些电气放电的观察表明,它们可以与地球上观察到的那些达到一千倍。

6月3日Jupiter影响闪光的彩色综合图像。信誉:澳大利亚破碎山的安东尼Wesley。
6月3日Jupiter影响闪光的彩色综合图像。信誉:安东尼韦斯利

历史观察地球:

作为一种可以用肉眼观察的星球,人类已经了解了木星的存在数千年。因此,它在许多文化的神话和占星系统中起着至关重要的作用。第一个记录的文件日期回到了第7和第8世纪BCE的巴比伦帝国。

在2世纪,Greco-egyptian天文学家Ptolemy构建了他着名的地区行星模型,该模型含有推迟和幕徒,以解释木星的轨道相对于地球(即逆行运动)。在他的工作中, almagest. 他归因于木星(11.86岁)4332.38天的轨道周期。

在499年,aryabhata–来自印度古典年龄的数学家 - 天文学家–还使用了一个地理位置模型来估计木星’S期为4332.2722天,或11.86岁。它还冒昧地冒着中国天文学家甘德发现了木星’S 362 BCE的MOONS不使用乐器。如果是的,那将意味着伽利略不是稍后第一次发现Jovian Moons。

在1610年,伽利略伽利略是第一个使用望远镜观察行星的天文学家。在他对外太阳系统的考试的过程中,他发现了木星的四个最大的卫星(现在被称为伽利利亚人)。发现地球以外的卫星的发现’S是一个有利于的主要观点 哥白尼 ’ 天真透学理论 行星的运动。

第一星级派对? Galileo天空的天空在圣马克广场的在威尼斯。注意缺乏自适应光学器件。 (公共领域的插图)。
伽利略在圣克斯的天空展示’S广场在威尼斯。注意缺乏自适应光学器件。信用:公共领域

在1660年代,Cassini使用了一个新的望远镜来发现木星’S斑点和彩色乐队,观察到行星似乎是扁圆形球体。到1690年,他还能够估计地球的旋转周期,并注意到大气经历差分旋转。 1831年,德国天文学家Heinricon Schwabe生产了 最早的已知绘图 显示伟大红斑的细节。

1892年,E. E.Barnard在加利福尼亚州Lick Meangentorator中使用折射器望远镜观察了Jupiter的第五卫星。这个相对较小的物体后来命名 amalthea. ,并将是通过视觉观察直接发现的最后一个行星月亮。

1932年,Rupert Wildt在木星的光谱中鉴定了氨和甲烷的吸收带;到1938年,三个长期存在的反漫气功能被称为“white ovals”被观察到。几十年来,它们仍然是大气中的独立功能,有时互相接近但从不合并。最后,两个椭圆在1998年合并,然后在2000年吸收了第三个,成为 椭圆形ba. .

从20世纪50年代开始,木星的无线电释放研究开始了。这是由于天文学家Bernard Burke和Kenneth Franklin’S 1955年通过Jupiter的无线电信号检测。这些无线电波突发,与行星旋转相对应,允许伯克和富兰克林以改进行星的估计’s rotation rate.

从索非亚首次由5.4(蓝色),24(绿色)和37微米(红色)的单个图像组成的索非亚首次轻型飞行的红外图像,由Cornell University的预播相机制成的。最近近似相同侧面的近似同一侧的视波长图片被示出进行比较。红外图像中的白色条纹是相对透明的云的区域,可以看到木星的温暖内部。 (可视图像信用:Anthony Wesley)
来自索非亚首次轻型飞行的木星的红外图像由康奈尔大学的广播摄像头制作的波长的单个图像组成。信誉:安东尼韦斯利/康奈尔大学

随着时间的推移,科学家发现,从木星传输了三种形式的无线电信号–欺骗式无线电突发,减去无线电发射和热辐射。欺诈突发随着木星的旋转而变化,并受到IO与木星的相互作用的影响’s magnetic field.

Decimetric无线电排放–这源自Jupiter周围的圆环形皮带’s equator –是由在木星中加速的电子的回流辐射引起的’S磁场。同时,热辐射在木星的气氛中通过热量产生。 Jupiter使用Radiotelescopes的木星可视化使天文学家能够了解其大气的大气,热性能和行为。

勘探:

自1973年以来,已经向Jovian系统发送了许多自动化航天器,并执行了将它们带到地球范围内的行星蝇蜘蛛。这些最值得注意的是 先锋10. , 第一艘航天器足够接近,以送回木星及其卫星的照片。在这个使命和 先锋11, 天文学家了解这座天然气巨头的物业和现象的大量巨大。

木星先锋10的艺术家印象。图片信用:NASA / JPL
木星先锋10的艺术家印象。图片信用:NASA / JPL

例如,他们发现行星附近的辐射场比预期强大。这些航天器的轨迹也用于改进Jovian系统的质量估计,并且地球的无线电掩星导致木星测量更好’S直径和极性扁平化的量。

六年后, 航行员 任务开始,这大大提高了对伽利略卫星的理解和发现的木星’戒指。他们还证实,伟大的红点是反气旋,其色调改变了先锋任务–从橙色转向深棕色–并在黑暗的一面闪电。观察也是由 IO. ,这沿着其轨道路径和表面上的火山显示了离子原子的圆环。

1995年12月7日, 伽利略 Orbiter成为第一个在木星周围建立轨道的探头,在那里它将留下七年。在其使命期间,它在所有伽利略棉和亚马尔氏菌进行了多个鹅卵石,并将探针部署到大气中。它也是见证的完美位置 Comet Shoemaker-Levy 9 它在1994年接近木星。

2003年9月21日,伽利略被故意进入地球,并以50公里/秒的速度在其气氛中坠毁,主要是为了避免崩溃并导致欧罗巴的任何可能的污染–一个据信的月亮 港生命 .

艺术家印象新的地平线与木星。图片学分:NASA / JPL / JHUAPL
艺术家印象新的地平线与木星。图片学分:NASA / JPL / JHUAPL

探针和轨道器收集的数据显示氢气组成高达90%的木星’大气层。记录的温度数据超过300°C(570°F),风速在探针蒸发之前测量超过644公里(400英里/小时)。

2000年, 卡西尼泳装 探针(途中途中) 土星 )由木星飞行,并提供了一些最高分辨率的图像拍摄了地球。途中途中 冥王星 , 这 新视野 木星飞行的空间探针并测量了来自的等离子体输出 IO. ’s volcanoes,详细研究了所有四个伽利略卫星,也进行了长途观测 HIMALIA和ELARA..

美国宇航局 ’s 朱诺 使命 ,2011年8月推出,在Jovian Planet周围实现了轨道 2016年7月4日。本任务学习木星的目的’S内部,大气,磁层和引力场,最终是为了确定地球历史的目的’S的形成(将在太阳系的形成上发光)。

由于探头进入了其极性椭圆轨道 7月4日 在完成35分钟的主发动机射击后,称为木星轨道插入(或JOI)。随着探头从其北极上方接近木星,它得到了追逐的爪子系统,它需要一个 最后的图片 在开始joi之前。

Nasa的juno航天器的插图射击它的主机慢下来并且进入木星附近的轨道。 Lockheed Martin为NASA的喷气机推进实验室建造了Juno SpaceCraft。信用:美国宇航局/洛克希德马丁
美国国家航空航天局的插图’S Juno SpaceCraft射击其主发动机慢下来,进入木星周围的轨道。信用:美国宇航局/洛克希德马丁

7月10日,JUNO探针在向轨道上电后传送其第一个图像,然后备份其科学仪器套件。当航天器乘坐木星的430万公里(270万英里)以及其初始53.5天捕获轨道的出站腿时,采取了图像。这 彩色镜像 显示木星的大气特征,包括着名的伟大红点,以及三个大规模的星球’S四大卫星–IO,Europa和Ganymede,从左到右的图像。

下次计划的Jovian系统使命将由欧洲航天局执行’s 木星 Icy Moon Explorer (果汁),由于2022年推出,其次是美国宇航局’s 欧罗巴剪刀 使命 in 2025.

外产:

Exoplanets的发现透露,行星甚至比木星更大。事实上,的数量“超级刺客”过去几年的开普勒空间探针(以及地面望远镜)观察一直在令人震惊。事实上,截至2015年,已识别出300多个这样的行星。

值得注意的例子包括 PSR B1620-26 B. (methuselah)是第一个被观察到的超木星(于2003年)。 127亿岁,它也是宇宙中最古老的知名星球。那里’s also HD 80606 B. (Niobe),具有最古怪的任何已知地球的轨道,和 2M1207B. (Lerna),棕色矮人轨道 Fomalhaut B. (Illion).

这里’是一个有趣的事实。科学家理论大中气体增益可以在它开始氘融合之前获得木星的大小,使其成为棕色矮星。好事也是如此,因为太阳系需要的最后一件事是为了木星去新星!

木星 was appropriately named by the ancient Romans, who chose to name after the king of the Gods (also known as Jove). The more we have come to know and understand about this most-massive of Solar planets, the more deserving of this name it appears.

我们今天在宇宙中有许多关于木星的有趣文章。这是一些关于的文章 颜色 重力 木星,怎么样 它得到了它的名字 , 和 它如何形成我们的太阳系.

有关于木星的问题’更大的奥秘?然后在这里’s 木星是否有固体核心?, 木星可以成为一个明星吗?, 我们能生活在木星吗? , 和 我们可以磨牙木星吗?

我们已经录制了一系列关于该系列的播客 天文学铸造的太阳系.