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木星对我们的星球来说有多么重要?

时间:2019-05-02 21:42:10

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木星对我们的星球来说有多么重要?

木星经常被歌颂为伟大的英雄,保护我们在太阳系内部免受宇宙入侵者(即小行星)的威胁。如果没有木星,我们可能每100000到200000年就会被一公里长的岩石撞击,但事实上,如果没有另一颗行星,我们将根本不复存在。

图解:来自旅行者1号详细的假色木星大气层影像,显示巨大的红斑和经过的白色鹅蛋形气旋

当然木星也是保护着地球的行星之一,但是另一个总是被遗忘,尽管它可能是整个银河系最美丽的行星。土星,它只有95个地球质量,即三分之一的木星质量,但是在早期太阳系开始时,它的存在就决定了诸如水星、金星、地球和火星等一些小行星的出现。

图解:理想化的木星云带图解;并且被标示上正式的缩写,较亮的区标示在右侧,较暗地带标示在左侧。大红斑和BA长圆形分别显示在南热带区和南温带带。

有趣的是,在围绕其他恒星的行星系中,类地行星通常又大又重,部分被称为超级地球的行星可以达到地球质量的80倍,人们总是想知道,在现实中,为什么我们太阳系中的岩石行星与这些超级地球相比是那么的小。为什么太阳系中没有超级地球?当然,还有这个问题,为什么太阳系中的这些大行星在外围?而在其他行星系中它们却在内侧?要回答这些问题,我们应该回到恒星形成的起源上来。

图解:木星上的区、带和漩涡。宽阔的赤道区域通常可以看见两条暗的赤道带(SEB和NEB)。出现在白色的赤道区北缘的巨大灰蓝色不规则"热点",随着时间不断的变动,并且随着自转横越行星向东而行。大红斑位于SEB的南侧边缘,成串的小风暴沿着北半球的椭圆形边缘打转。小的、非常明亮的特征在动荡的地区迅速和任意的出现,是闪电和风暴的候选者。在赤道上能看到的特征最少也有600公里的直径,这张由14幅图片合成的动画相当于24天的木星日,或是10地球日。运动的速度是实际速度的600,000倍。

图解:木星的无线电发射范围和其它四颗带有磁性的行星比较,此处的(N、T、S、U)KR分别表示(海王星、地球、土星和天王星)的千米波辐射。

所有的恒星都是气体在自身重量下坍缩时形成的,但是只有当气体冷却才可以,这很重要,因为如果气体很热,压力很高,就不能坍缩下来,但是当冷却的气体团坍缩到一定程度,它就会越来越快,并变得越来越热。它所包含的能量被辐射,这样它就会变得越来越密集。这就是恒星的诞生。

如果这样一颗恒星形成,当然,会有很多没有落入恒星的物质留在它周围。那就是尘埃和气体。通常,气体圆盘在恒星周围形成,并且你能在今天直接观测到。你几乎可以在这些年轻恒星周围的气体尘埃盘中看到45亿年前在我们太阳系中发生了什么。

图解:哈伯太空望远镜的WFC3相机于所拍摄到木星的真实色彩影像,可清楚看见木星南半球的大红斑

行星就是在这些气体尘埃盘中形成的。离恒星越远,气体越冷,冷却的气体可以坍缩。靠近恒星的热气体不能坍缩,因为它是热的,这意味着气态行星将在外围诞生。人们会问,怎样可以在其他恒星周围的不远处出现气态行星?它们在那里运动,意味着,在气体尘埃盘的形成过程中,它们与气体尘埃盘摩擦,在恒星的重力场中失去能量,因此缓慢地向内移动。也就是说,它们不会以放射状的方式移动,而是向内旋转,直到到达不再与任何物体摩擦的地方。

图解:木星的大小比太阳小一个数量级(×0.10045),但仍比地球大一个数量级(×10.9733),大红斑大约有二到三个地球大(数量级相同)

今天,木星到太阳的距离是日地距离的五倍,土星则在更外层。那么,重要的问题来了,为什么在太阳系中这些小岩石是唯一的行星,且气态行星不像其他行星系的那样在内侧?回答如下:

图解:这幅模型剖面图显示木星内部的构造,液态金属氢覆盖着内部深处的岩石核心

实际上,在太阳系产生的前500万年,由于和气体尘埃盘摩擦,木星开始在诞生之后向内缓慢移动,又因为它从四面八方吸入气体,所以在移动的同时让圆盘产生了一个间隙。来自内部的气体比来自外部的气体运动的慢。来自内部的气体被木星加速,这意味着木星失去动量。

图解:这是航海家1号太空船于1979年2月25日距离木星920万千米(570万英里)飞掠过木星时拍摄的影像。大红班下方白色的椭圆正是直径大约与地球相同的风暴

来自外部的气体会再次使木星加速,并使它再次向外运动,也就是说,在这个星球上我们有两个种气体运动,如果必须加速大量的气体,那么净平衡将使它向内移动,否则,如果气体已经被加速,那么净平衡会使木星向外移动。

图解:木星大红斑的大小在缩减中(5月15日)

通常,在这种运动开始时,行星会因为失去大量能量而向内移动,所以木星开始迁移,此时的土星也在外围进行演化并在之后开始迁移、它也创造了一个缺口。虽然这两颗行星是内在联系在一起的,但它们之间的距离是如此之远,以至于当木星围绕太阳旋转三圈时,土星围绕太阳旋转两圈,并且从那时起,这两颗行星就紧密地耦合在一起。

图解:木星上的极光。 三个亮点是由连接到木星卫星埃欧(在左边)、佳里美德(在底部)和欧罗巴(在最底部)的磁流量管创造的。此外,可以看见非常明亮,几乎是圆形的区域,称为主要的鹅蛋形,可以看见和弱极区极光。

整个过程中,气体和尘埃都在它们上面流动。它们长啊,长啊,长啊,之间的间隙在某一点上重叠。它们产生了一个巨大的间隙,接着下面的事发生了:物质从遥远的外部进入太阳系内,使木星加速,在它们向内运动了很久之后,又一起向外运动。木星两次穿过小行星带——火星和木星之间的小行星带。

图解:在天文学大成中木星(☉)相对于地球(⊕)在经度方向运动的模型

这导致小行星带混合,早期太阳系的小行星从外部向内抛来,在某一时刻将会击中我们的地球(而地球在未来1亿年中才形成),并将为地球带来水。最不可思议的是,如果木星没有土星作为它的主星,它本可以向内走得更远,但木星清空了内部的气体尘埃盘,却留下了足够的物质,在接下来的一亿年内形成四颗小行星。在外部的土星捕捉到了木星的轨道并将它向外拉。这两个行星一起向内向外,因此演化出了一个再美丽不过的太阳系。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.Toni Sementana-·__·

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