【九大行星】 (第2/3页)

这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的）。最近，一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由“火星全球勘测员”来解决。

    火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。

    如同水星和月球，火星也缺乏活跃的板块运动；没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动，在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人们却未发现火山最近有过活动的迹象。虽然，火星可能曾发生过很多火山运动，可它看来从未有过任何板块运动。

    火星上曾有过洪水，地面上也有一些小河道，十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去，火星表面存在过干净的水，甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。（VallesMarneris不是由流水通过而形成的。它是由于外壳的伸展和撞击，伴随着Tharsis凸起而生成的）。

    在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

    火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳（95.3％）加上氮气（2.7％）、氩气（1.6％）和微量的氧气（0.15％）和水汽（0.03％）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（比地球上的1％还小），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在OlympusMons的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5K的温度，比我们所知道的金星和地球的少得多。

    火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25％左右（由海盗号测量出）。

    但是最近通过哈博望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气现在似乎比海盗号勘测出的更冷、更干了（详细情况请看来自STScI站点）。

    海盗号尝试过作实验去决定火星上是否有生命，结果是否定的。但乐观派们指出，只有两个小样本是合格的，并且又并非来自最好的地方。以后的火星探索者们将继续更多的实验。

    火星的卫星

    火星有两个小型的近地面卫星。

    卫星距离（千米）半径(千米)质量(千克)发现者发现日期

    火卫一9000111.08e16Hall1877

    火卫二2300061.80e15Hall1877

    【木星】

    木星是离太阳第五颗行星，而且是最大的一颗，比所有其他的行星的合质量大2倍（地球的318倍）。

    公转轨道:距太阳778,330,000千米(5.20天文单位)

    行星直径:142,984千米(赤道)

    质量:1.900e27千克

    木星(a.k.a.Jove;希腊人称之为宙斯)是上帝之王，奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人，它是Cronus（土星）的儿子。

    木星是天空中第四亮的物体（次于太阳，月球和金星；有时候火星更亮一些），早在史前木星就已被人类所知晓。根据伽利略1610年对木星四颗卫星：木卫一，木卫二，木卫三和木卫四（现常被称作伽利略卫星）的观察，它们是不以地球为中心运转的第一个发现，也是赞同哥白尼的日心说的有关行星运动的主要依据；由于伽利略直言不讳地支持哥白尼的理论而被宗教裁判所逮捕，并被强迫放弃自己的信仰，关在监狱中度过了余生。

    木星在1973年被先锋10号首次拜访，后来又陆续被先锋11号，旅行者1号，旅行者2号和Ulysses号考查。目前，伽利略号飞行器正在环绕木星运行，并将在以后的两年中不断发回它的有关数据。

    气态行星没有实体表面，它们的气态物质密度只是由深度的变大而不断加大（我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径）。我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。

    木星由90％的氢和10％的氦（原子数之比,75/25％的质量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。土星有一个类似的组成，但天王星与海王星的组成中，氢和氦的量就少一些了。

    木星可能有一个石质的内核，相当于10－15个地球的质量。

    内核上则是大部分的行星物质集结地，以液态金属氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿巴压强下才存在，木星内部就是这种环境（土星也是）。液态金属氢由离子化的质子与电子组成（类似于太阳的内部，不过温度低多了）。在木星内部的温度压强下，氢气是液态的，而非气态，这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的“冰”。

    最外层主要由普通的氢气与氦气分子组成，它们在内部是液体，而在较外部则气体化了，我们所能看到的就是这深邃的一层的较高处。水、二氧化碳、甲烷及其他一些简单气体分子在此处也有一点儿。

    云层的三个明显分层中被认为存在着氨冰，铵水硫化物和冰水混合物。然而，来自伽利略号的证明的初步结果表明云层中这些物质极其稀少（一个仪器看来已检测了最外层，另一个同时可能已检测了第二外层）。但这次证明的地表位置十分不同寻常（左图）－－基于地球的望远镜观察及更多的来自伽利略号轨道飞船的最近观察提示这次证明所选的区域很可能是那时候木星表面最温暖又是云层最少的地区。

    木星和其他气态行星表面有高速飓风，并被限制在狭小的纬度范围内，在连近纬度的风吹的方向又与其相反。这些带中轻微的化学成分与温度变化造成了多彩的地表带，支配着行星的外貌。光亮的表面带被称作区（zones），暗的叫作带（belts）。这些木星上的带子很早就被人们知道了，但带子边界地带的漩涡则由旅行者号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明表面风速比预料的快得多（大于400英里每小时），并延伸到根所能观察到的一样深的地方，大约向内延伸有数千千米。木星的大气层也被发现相当紊乱，这表明由于它内部的热量使得飓风在大部分急速运动，不像地球只从太阳处获取热量。

    木星表面云层的多彩可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩缤纷的视觉效果，但是其详情仍无法知晓。

    色彩的变化与云层的高度有关：最低处为蓝色，跟着是棕色与白色，最高处为红色。我们通过高处云层的洞才能看到低处的云层。

    木星表面的大红斑早在300年前就被地球上的观察所知晓（这个发现常归功于卡西尼，或是17世纪的RobertHooke）。大红斑是个长25,000千米,跨度12,000千米的椭圆，总以容纳两个地球。其他较小一些的斑点也已被看到了数十年了。红外线的观察加上对它自转趋势的推导显示大红斑是一个高压区，那里的云层顶端比周围地区特别高，也特别冷。类似的情况在土星和海王星上也有。目前还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。

    木星向外辐射能量，比起从太阳处收到的来说要多。木星内部很热：内核处可能高达20,000开。该热量的产量是由开尔文-赫尔姆霍兹原理生成的（行星的慢速重力压缩）。（木星并不是像太阳那样由核反应产生能量，它太小因而内部温度不够引起核反应的条件。）这些内部产生的热量可能很大地引发了木星液体层的对流，并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程。土星与海王星在这方面与木星类似，奇怪的是，天王星则不。

    木星与气态行星所能达到的最大直径一致。如果组成又有所增加，它将因重力而被压缩，使得全球半径只稍微增加一点儿。一颗恒星变大只能是因为内部的热源（核能）关系，但木星要变成恒星的话，质量起码要再变大80倍。

    木星有一个巨型磁场，比地球的大得多，磁层向外延伸超过6.5e7千米（超过了土星的轨道！）。（小记：木星的磁层并非球状，它只是朝太阳的方向延伸。）这样一来木星的卫星便始终处在木星的磁层中，由此产生的一些情况在木卫一上有了部分解释。不幸的是，对于未来太空行走者及全身心投入旅行者号和伽利略号设计的专家来说，木星的磁场在附近的环境捕获的高能量粒子将是一个大障碍。这类“辐射”类似于，不过大大强烈于，地球的电离层带的情况。它将马上对未受保护的人类产生致命的影响。

    伽利略号号飞行器对木星大气的探测发现在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。惊人的是，新发现的带中含有来自不知何方的高能量氦离子。

    木星有一个同土星般的光环，不过又小又微弱。它们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航行10亿千米后，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，但事实上它们是存在的。这两个科学家想出的真是一条妙计啊。它们后来被地面上的望远镜拍了照。

    不像土星的，木星的光环较暗（反照率为0.05）。它们由许多粒状的岩石质材料组成。

    木星光环中的粒子可能并不是稳定地存在（由大气层和磁场的作用）。这样一来，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，显而易见是光环资源的最佳候选人。

    木星的卫星

    木星有16颗已知卫星，4颗大伽利略发现的卫星，12颗小的。

    由于伽利略卫星产生的引潮力，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公转共动关系固定为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，木卫一的八倍来运行。

    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）。

    卫星距离

    （千米）半径

    （千米）质量

    （千克）发现者发现日期

    木卫十六128000209.56e16Synnott1979

    木卫十五129000101.91e16Jewitt1979

    木卫五181000987.17e18Barnard1892

    木卫十四222000507.77e17Synnott1979

    木卫一42200018158.94e22伽利略1610

    木卫二67100015694.80e22伽利略1610

    木卫三107000026311.48e23伽利略1610

    木卫四188300024001.08e23伽利略1610

    木卫十三1109400085.68e15Kowal1974

    木卫六11480000939.56e18Perrine1904

    木卫十11720000187.77e16Nicholson1938

    木卫七11737000387.77e17Perrine1905

    木卫十二21200000153.82e16Nicholson1951

    木卫十一22600000209.56e16Nicholson1938

    木卫八23500000251.91e17Melotte1908

    木卫九23700000187.77e16Nicholson1914

    较小卫星的数值是约值。

    【土星】

    土星是离太阳第六远的行星，也是八大行星中第二大的行星：

    公转轨道:距太阳1,429,400,000千米(9.54天文单位)

    卫星直径:120,536千米(赤道)

    质量:5.68e26千克

    在罗马神话中，土星（Saturn）是农神的名称。希腊神话中的农神Cronus是Uranus（天王星）和该亚的儿子，也是宙斯（木星）的父亲。土星也是英语中“星期六”（Saturday）的词根。

    土星在史前就被发现了。伽利略在1610年第一次通过望远镜观察到它，并记录下它的奇怪运行轨迹，但也被它给搞糊涂了。早期对于土星的观察十分复杂，这是由于当土星在它的轨道上时每过几年，地球就要穿过土星光环所在的平面。（低分辨率的土星图片所以经常有彻底性的变化。）直到1659年惠更斯正确地推断出光环的几何形状。在1977年以前，土星的光环一直被认为是太阳系中唯一存在的；但在1977年，在天王星周围发现了暗淡的光环，在这以后不久木星和海王星周围也发现了光环。

    先锋11号在1979年首先去过土星周围，同年又被旅行家1号和2号访问。现在正在途中的卡西尼飞行器将在2004年到达土星。

    通过小型的望远镜观察也能明显地发现土星是一个扁球体。它赤道的直径比两极的直径大大约10％（赤道为120,536千米，两极为108,728千米），这是它快速的自转和流质地表的结果。其他的气态行星也是扁球体，不过没有这样明显。

    土星是最疏松的一颗行星，它的比重（0.7）比水的还要小。

    与木星一样，土星是由大约75％的氢气和25％的氦气以及少量的水，甲烷，氨气和一些类似岩石的物质组成。这些组成类似形成太阳系时，太阳星云物质的组成。

    土星内部和木星一样，由一个岩石核心，一个具有金属性的液态氢层和一个氢分子层，同时还存在少量的各式各样的冰。

    土星的内部是剧热的（在核心可达12000开尔文），并且土星向宇宙发出的能量比它从太阳获得的能量还要大。大多数的额外能量与木星一样是由Kelvin-Helmholtz原理产生的。但这可能还不足以解释土星的发光本领，一些其他的作用可能也在进行，可能是由于土星内部深层处氦的“冲洗”造成的。

    木星上的明显的带状物在土星上则模糊许多，在赤道附近变得更宽。由地球无法看清它的顶层云，所以直到旅行者飞船偶然观测到，人们才开始对土星的大气循环情况开始研究。土星与木星一样，有长周期的椭圆轨道以及其他的大致特征。在1990年，哈博望远镜观察到在土星赤道附近一个非常大的白色的云，这是当旅行者号到达时并不存在的；在1994年，另一个比较小的风暴被观测到。

    从地球上可以看到两个明显的光环（A和B）和一个暗淡的光环（C），在A光环与B光环之间的间隙被称为“卡西尼部分”。一个在A光环的外围部分更为暗淡的间隙被称为“EnckeGap”（但这有点用词不当，因为它可能从没被Encke看见过）。旅行者号发送回的图片显示还有四个暗淡的光环。土星的光环与其他星的光环不同，它是非常明亮的。（星体反照率为0.2-0.6）

    尽管从地球上看光环是连续的，但这些光环事实上是由无数在各自独立轨道的微小物体构成的。它们的大小的范围由1厘米到几米不等，也有可能存在一些直径为几公里的物体。

    土星的光环特别地薄，尽管它们的直径有250,000千米甚至更大，但是它们最多只有1.5千米厚。尽管它们有给人深刻印象的明显的形象，但是在光环中只有很少的物质－－如果光环被压缩成一个物件，它最多只可能是100千米宽。

    光环中的微粒可能主要是由水凝成的冰组成，但它们也可能是由冰裹住外层的岩石状微粒。

    旅行者号证实令人迷惑的半径的不均匀性在光环中的确存在，这被叫做“spokes（辅条）”，这是首先由一个业余天文学家报道的。它们的自然本性带给了我们一个谜，但使得我们有了弄清土星磁场区的线索。

    土星最外层的光环，F光环，是由一些更小的光环组成的繁杂构造，它的一些“绳结（Knots）”是很明显的。科学家们推测这些所谓的结可能是块状的光环物质或是一些迷你的月亮。这些奇怪的织状物在旅行者1号发回的图像中很明显，但它们在旅行者2号发回的图象中看不见，可能是因为后者拍到的光环部分的成分与前者的略有不同。

    土星的卫星之间和光环系统中有着复杂的潮汐共振现象：一些卫星，所谓的“牧羊卫星”（比如土卫十五，土卫十六和土卫十七）对保持光环形状有着明显的重要性；土卫一看来应对卡西尼部分某种物质的缺乏负责任，这与小行星带中Kirkwoodgaps遇到的情况类似；土卫十八处于EnckeGap中。整个系统太复杂，我们所掌握的还很贫乏。

    土星（以及其他类木行星）的光环的

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