太阳系最大的行星木星 与我们的地球有哪些不同？

自从1610年伽利略通过自制望远镜首次观测木星以来，科学家和天文学家们就对这颗星球产生了浓厚兴趣。这不仅仅因为它是太阳系里最大的行星，还在于经过几个世纪的研究之后，我们仍未彻底了解木星的全部秘密。

最主要的原因在于，木星和我们熟知的其他行星有很大差别。在它难以想象的体型、质量、成分、磁场与重力场和它那令人印象深刻的卫星系统等多方面，木星向我们展示了行星究竟可以有多么多样化。

半径、质量与密度：

地球的平均半径是6371km(3958.8英里)，质量是5.97×10^24kg，而木星的平均半径是69,911±6km(43441英里)，其质量为1.8986×10^27kg。简而言之，木星的半径是地球的11倍，而质量是地球的318倍。但是，由于地球是一个岩质行星，它的密度是5.514g/cm^3，远高于木星的1.326g/cm^3。

因此，木星“表面”重力加速度远高于地球上的(9.8m/s^2，或表示为1g)。然而，作为一个巨型气态行星，木星没有严格意义上的表面，天文学家们就把木星大气内气压为1bar(即地球海平面上的气压)的高度作为木星的表面，在那里木星的重力加速度是24.79m/s^2(2.528g)

成分和结构：

地球是一个由硅酸盐岩石和金属组成的岩质行星——地核是金属，地幔和地壳是硅酸盐。地核内部也有区别：分为内核与外核，外核的旋转方向与地球自转方向相反。从地壳向下，深度越深，温度和压强就越高。

地球的形状可以近似为一个两极稍扁、赤道略鼓的扁球形。赤道的鼓起是由地球自转造成的，地球的赤道直径比两极直径大47km(27英里)。

相反地，木星主要由气体和液态物质组成，可以分为外面的大气层和更致密的内部。从体积上看，木星上层的大气中有88-92%是氢气，8-12%是氦气;而从质量上看，氢气占75%，氦气占24%，剩下的1%是其他成分。

木星大气中还有极少量(少于百万分之一，后同)的甲烷、水蒸气、氨和硅基化合物，和极少量的苯和其他碳氢化合物，以及极少量的碳、乙烷、硫化氢、氖气、氧气、膦和硫。在木星最外层大气里，还有冻住的氨水晶体存在。

从质量占比上看，木星那致密的内部中有71%是氢，24%是氦，其他成分占据了剩余的5%。科学家们认为木星的内核成分不止一种，核的内部是液态的金属氢和一些氦的混合物，外层则主要是氢分子。也有人认为木星的核是岩质的，但这点仍未得到证实。

和地球一样，木星内部的温度和压强也随深度增加而急剧增大。在木星“表面”，气压大概是10bar，温度是340K(67℃，152℉)。在木星内部氢气变为金属的深度，温度可达10,000K(9,700℃，17,500℉)，压强达到200Gpa。在木星内核的边界处，科学家们估计那里的温度有36,000K(35,700℃，64,300℉)，压强大概在3,000-4,500Gpa之间。

和地球一样，木星也是一个椭球体。实际上，木星的扁率远比地球大——前者是0.06487 ± 0.00015，后者是0.00335，这意味着木星的赤道半径比极半径大4600km。造成这个差异的原因是木星的快速自转。

轨道参数：

地球轨道的偏离率非常小，在近日点处地日距离为147,095,000km(0.983AU)，在远日点处则为151,930,000km(1.015AU)，由此得出地日平均距离为149,598,261km，从而有了天文单位的大小(AU)。

地球的轨道周期是365.25天，相当于1.000017个儒略年。这意味着每四年地球历法上就会多出一天，这称为闰年。一般认为一天有24小时，但是地球自传周期是23小时56分钟4秒，相当于0.997个地球日。但结合地球围绕太阳的轨道周期考虑，两次日出之间的时间为24小时，这被称为太阳日。

从北极上空看，地球的自转是逆时针方向的。从太阳和地球的北极上空看，地球公转也是逆时针的，并且地球自转轴向太阳黄道面倾斜23.4°，这造成了地球的四季更替。除了造成温度变化之外，这还导致半球在一年中接受的日照量变化。

木星绕太阳运动的的平均距离(半长轴)为778,299,000km(5.2AU)，近日点为740,550,000km(4.5AU)，远日点为816,040,000km(5.455AU)。在这样的轨道上，木星绕太阳运动的周期是11.8618个地球年。换句话说，一个木星年长度是4332.59地球日。

但是木星自转的速度是太阳系行星里最快的，不到十小时木星就可以绕轴旋转一周(9小时55分钟30秒)。因此，一个木星年相当于10,475.8个木星日。

大气层：

地球大气层主要可以分为五层：对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。通常来说，距离地面越远的大气层里，气压和空气密度会降低。但是温度和海拔的关系更复杂，某些情况下，海拔升高温度却也升高。

地球大气层大约有80%的质量都在对流层，其中50%集中在海拔5.6km以下的底层，对流层比上面各层都稠密。它主要由氮气(78%)和氧气(21%)以及微量的水蒸气、二氧化碳和其他气体分子组成。

几乎所有的水蒸气都集中在对流层，所以对流层是地球上大部分大气现象(如云团、降水、降雪、雷暴)发生的地方。热成层是个例外，极光(包括北极光和南极光)在这里产生。

如前所述，木星的大气成分主要是氢气和氦气，还有微量的其他成分。与地球相似，木星的南北两极上空也会产生极光现象。但是木星上的极光活动更加剧烈，而且很少停止。强烈的太阳辐射、木星的磁场以及来自艾欧的(木卫一)火山喷发物和木星的电离层反应，造就了这个蔚为壮观的灯光秀。

木星上的气候条件十分恶劣，在纬向激流区，风速一般在100m/s(360km/h)，最高可达620km/h(385mph)。风暴可在短短几小时内形成，并在一夜之间扩张到直径几千公里。大红斑，作为著名的木星大气风暴，最晚形成于十七世纪末期，在这期间它一直缩小、扩张，但是在2012年，有科学家认为大红斑可能最终消失。

木星一直被由氨晶体和硫氢化铵组成的云层覆盖着。这些云层位于对流层顶部，在不同纬度上排列成带状，被称为“热带地区”，它们的深度仅有50km(31mi)，可以分为较厚重的底层和较轻薄的上层。

来自钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜的复合图像显示了木星上高能X射线引发的极光。

由于水分子的极性可以导致引起闪电的电荷分离，在木星大气中观测到闪电可能表示在木星大气层的氨层下面还有一层薄薄的水气云。对这些大气放电活动的观测结果表明，它们的功率比地球上的闪电高一千倍。

卫星：

地球只有一个环绕卫星：月球。在史前时期人们就注意到它的存在，它在所有人类文明的神话故事和天文学中都扮演了重要角色，月球对地球的潮汐活动也有显著影响。在现代，月球也仍是天文学与科学研究和空间探索的焦点。

实际上，月球是唯一一个人类踏足过的天体。1969年7月20日尼尔·阿姆斯特朗在人类首次登月活动中踏上月球，成为首个在月面行走的人。在此之后，共有13名宇航员到达月球，他们开展的研究对我们了解月球的组成和形成很有帮助。

得益于对采集到的月岩样本的研究，主流理论认为，大约在45亿年前地球和一个被称为Theia的火星大小的天体碰撞，这次碰撞产生了巨大的碎片云，并环绕在地球周围，最终聚结为我们现在看到的月球。

月球是太阳系中最大的天然卫星之一，在卫星中月球的密度仅次于木卫一。月球被地球潮汐锁定，意味着月球只有一面朝向地球，另一面则永远背向地球。月球远侧那一面被称为“月球暗面”，在人们发射卫星对其进行拍摄之前，尚不为人所知。

另一方面，人们已经发现了木星的67颗卫星。其中最大的四颗被称为“伽利略卫星”，因为它们是被伽利略发现的。它们是：木卫一(艾欧)，太阳系内火山活动最剧烈的天体;木卫二(欧罗巴)，表面的固态水之下是一片海洋;木卫三(盖尼米德)，太阳系里最大的卫星;卡利斯托(木卫四)，也被认为有地下水存在，并具有太阳系里最古老的表面物质。

然后是内侧群(或称“Amalthea群”)卫星，由四颗直径小于200km、轨道半径小于200,000km的小卫星组成，它们的轨道倾角小于0.5°。这个卫星群包括Metis、Adrastea、Amalthea和Thebe。这些卫星和许多尚未被发现的

内层小卫星共同组成、维持了不明显的木星环系统。

木星还有一系列不规则的小行星，它们更小，距木星更远，轨道偏心率也更大。按照轨道和组成的相似度，它们被划分为不同的族。这些小行星很有可能源自于一个大天体被木星引力捕获、碰撞的事件。

关键词： 太阳系最大的行星