谁是木星?谁是地球?

木星在椭圆轨道上绕太阳运行，与太阳的平均距离是7.78亿公里。它在近日点时同太阳的距离比在远日点约近 7480万公里。木星绕太阳一圈的时间是11.86年。木星赤道部分的自转周期为9小时50分30秒,两极地区的自转周期稍慢一些。木星是太阳系中自转最快的行星。快速自转使木星形状变扁，为中腰鼓起的椭圆形，借助望远镜，也能看出木星的视圆面呈扁圆状。由于木星离太阳遥远，木星表面温度比地球表面低得多，宇宙飞船测得的温度为零下148摄氏度。木星没有固体表面而是一个流体行星，木星的主要成分是氢和氦，其比例类似太阳大气。而在木星中心则有一个主要由铁和硅构成的固体核,那里的温度可达3万摄氏度。这个核心称木星核。核的外面是以氢为主要元素组成的厚层，称为木星幔。它又可分为两层。第一层中估计压力为 300万个大气压，温度为11000摄氏度，氢处于液态金属氢状态，其中分子离解为独立的原子，形成导电的流体。这一层从核向外延伸到46000公里处。第二层延伸到70000公里处，被认为是由液态分子氢构成。大气在这层之上再延伸1000公里，直到云顶。

　　木星有浓密的大气。木星很快的旋转速度带动它的大气层顶端的云层，以每小时约35400公里的速度旋转，在这样的速度下，云层被拉成条状云带。用望远镜观测木星，可以看到一系列与赤道平行的明暗交替分布的云带。云带的结构十分复杂，而且激烈运动着。木星大气中风速甚至达到每小时500公里。

虽然木星表面的大多数特征变化不定，但有些特征仍具有持久性和半持久性,甚至持续几十年到几百年,只是能见度时高时低。其中最显著最持久的特征要算大红斑了。1610年，意大利天文学家伽利略用自制的望远镜首次发现木星上有一个大红斑。它的颜色明亮而鲜艳，位于木星赤道南侧。1878年，大红斑以鲜明的颜色引人注意，从此就有了连续的观测记录。大红斑在经度方向有漂移运动，因而它肯定不是一种固态的表面特征。近400多年来，大红斑的形状几乎没有变化，大小和颜色却经常变幻。长度最长时达到4万公里，至少也有1万多公里，一般保持在2万公里，宽度变化不大，约1.1万公里。大红斑中放入一个地球绰绰有余。大红斑颜色有时鲜红，有时略带棕色或淡玫瑰色。当它的位置在东西方向上时会有漂移。木星探测器探明：大红斑原来是木星大气云层中的一个大旋涡，其中飘浮着五颜六色的云，有棕红色的、棕黄色的、橙色的、白色的，它们主要由红磷化合物构成，而且不停地激烈运动。科学家认为这是木星大气层中的带电粒子，在木星旋转磁场作用下的螺旋运动中形成的猛烈风暴。从木星的外面看去,它是一个强大的旋涡，或是一团激烈上升的气流。旋涡或气流中含有红磷化合物，红斑的颜色可能就是由此产生的。

 从“旅行者” 1号发回的照片看来，红斑呈深橙色，象一团巨大的旋风，逆时针方向转动。木星大气既密且厚，所以大红斑寿命很长。除大红斑外，木星上还有一些较小的红斑。1972年地面观测发现木星的北半球出现一个小红斑。十几个月后，“先驱者”10号飞掠木星时发现其形状和大小已同大红斑相近。再过一年,“先驱者”11号经过木星时,这个红斑已经杳无踪影。看来，这个小红斑大约存在两年光景。

　　木星大气中存在着大规模的环流和小规模的运动。木星云带和红斑的长期存在表明，木星大气中的运动与我们所熟悉的地球大气运动截然不同。一个值得注意的事实是，在两极和赤道之间热通量是均匀分布的。从太阳输入的热量主要集中在低纬度地区，因此内热释放必定起着很重要的补充作用。从木星接受的太阳辐射计算，它表面的有效温度的理论值应为105K，但地面观测值是134K,行星际探测器测得的值为125K,都比理论值高。对木星进行红外观测也表明，木星辐射的热能为它从太阳那里接收到的热能的两倍。这些都说明木星内部存在热源。它的热能可能是木星形成时由引力势能转变而来的，由液氢的大规模对流传递到表面上。

　　已知木星大气中氦的含量是氢的10％。对木星的光谱研究得知，氨和甲烷的含量比例同太阳大气中相似。“旅行者” 1号在木星大气中发现了碳、氧和少量的铁，还发现了大量的硫在木星大气中逸散。在木星的背阳面，发现了三万公里长的极光，这表明木星大气受到很多高能粒子的轰击。木星的云带被木星的自转拉长，在木星的厚大气中升降着,行星际探测器的红外线观测表明,暗的带纹是较低、较热的云区，亮带则是较高、较冷的云区。当然,不论带或带纹都是冷的。带的温度是130K,带纹温度是136K。

　　木星云为什么如此绚丽多采？这涉及大气的化学成分。从光谱分析证认出木星大气中含有五种物质：氢、氦、氨、甲烷和水，还推断出有氢的硫化物存在，这些都是无色的。云带出现颜色，必定有其他着色物质，如硫化铵、硫化氢铵以及各种有机化合物和复杂的无机聚合物。“旅行者”1号还在木星云层上面发现了闪电,这表明那里可能有相当复杂的碳氢化合物的分子。
    木星具有比地球更大更强的磁场，但是场的方向正好与地磁场相反。这就是说，地球上指北的罗盘搬到木星上将指向南方。

　　木星早期演化理论和太阳系起源理论十分相似。木星和它的卫星系统很像一个小太阳系，它的中心天体(木星)和太阳系中心天体（太阳）一样，有丰富的氢元素，而且自身也发出热辐射。它的四个大卫星（木卫一至木卫四）同太阳系中的行星一样，密度也随着离中心天体的距离而减少。

有科学家指出，木星系统是45亿年前由一团与太阳成分相同的、炽热的原始对流气体星云形成的，这块星云较扁，处于转动状态，并开始向中心坍缩。同时星云盘逐渐消散，木星的几个内卫星开始形成。它们现在的密度差别反映出离中心不同距离处星云盘的温度。木星系的演化和太阳系起源虽然十分相似，但仍有重大差别。例如，太阳自转缓慢，极大部分太阳系角动量集中在行星上，但在木星系统中情形正好相反。

长期以来，人们用可见光、红外线和射电波仔细地研究这个星球,近年来,美国“先驱者”10号和11号，尤其是伽利略木星探测器对木星的探索，大大加深了人们对它的认识。