眾神之父——木星裘匹特
太陽係中的第五顆大行星木星,是9兄弟中最魁梧的巨人。木星的赤道半徑達71400千米,是地球的112倍。按體積講,木星是地球的1316倍。如果把地球比作一顆小小的綠豆,木星就相當於一個中等大小的西瓜。木星的質量為19×1027千克,相當於地球的318倍。即使把其他8個“弟兄”加在一起,也隻是它“體重”的40%。
不知是出於偶然的巧合還是其他什麼原因,巨大的木星在西方稱“裘匹特”。這是羅馬神話中最大的天神,相當於希臘神話中的主神宙斯。天文學上表示木星的符號“ψ”,也是宙斯(Zeng)的打頭字母的花寫體。宙斯原是地神該亞之子,他的大哥波賽冬是掌握汪洋大海的海神,二哥哈得斯是冥朝地府之尊,宙斯則是專管天上神靈的“眾神之父、萬人之王”。他能呼風喚雨,行雲駕風,手中還有閃電霹靂。但他到處拈花惹草,給不少仙女鑄成了悲劇。
木星在我國古代,稱木星為“歲星”。因為木星軌道距離太陽52天文單位,所以繞太陽的周期大致為12年(1186年),也就是說,大約12年在星空中繞過一周。用現代的說法,木星大致每年在黃道十二宮中走過一宮,或者說,可以以木星當時所在的星空位置來推算年份。我國古人已認識到這一點,“歲星”的名稱也由此而來。
木星真是龐大無比,如果在它赤道上繞行一周,行程將達45萬千米,比我們到月球的距離(38萬千米)還遠得多呢。人造地球衛星繞地球一圈的時間不過1個多小時(100來分鍾),倘若以這個速度(88千米/秒)繞木星,則將需14小時以上。
木星的質量巨大,表麵的引力也相應比地球的引力要大得多。同樣100千克的物質,搬到木星上就會重達264千克。所以倘若有“木星人”存在的話,那麼他們大約都是動作遲緩的“慢性子”,因為一舉手一抬足,都要比在地球上吃力得多。
木星巨大質量所產生的引力,也為空間探測帶來一係列新問題。我們知道,登月的宇航員要離開月球返回是比較容易的,因為月球質量小,逃脫月球引力的速度(也稱脫離速度、逃逸速度、第二宇宙速度等),隻需大於24千米/秒即可。但若隻有這個速度,到木星上則會有去無回了,因為要擺脫它引力的速度需達595千米/秒以上。這個速度可使人們在1分鍾內從南京到上海來回6次。
用望遠鏡觀測木星,很容易發現它的視麵並不圓。實際上它的扁率為00648,或者說,那兩極的半徑比赤道半徑約短4600多千米。要在其中塞進兩個水星,才與正圓差不多。木星的轉動也比類地行星快得多,按其自轉周期(9小時50分30秒)及赤道半徑不難算出,木星赤道上的自轉線速度為1266千米/秒,這個速度比出膛的步槍子彈快15倍,幾乎與它繞太陽公轉的速度(1306千米/秒)相等了!
孤立無援的木星
在一般人的頭腦中,行星都是像地球、月球那樣表麵是堅實的大地,飛船要在它上麵降落非得小心翼翼不可,倘若操縱、計算有絲毫失誤,免不了要撞得粉碎。然而,在木星那兒情況卻大不相同。
從木星的質量(19億億億噸)和體積(143億億億立方米)很快可以得到它的平均密度是133克/厘米3(或1330千克/米3)。隻是水的133倍。這個密度值甚至比太陽(1409千克/米3)還小。顯然,如果木星也像地球那樣,最輕的殼層密度有3300千克/米3,那豈非又要成為一個空心球?
因而,科學家認為,在它厚厚的大氣層下麵,並不是我們熟悉的山川大陸或者荒漠穀地,而是一片蒸騰鼎沸的汪洋大海。所以通常飛往月球和火星的宇宙飛船,如果冒冒失失闖進木星大氣,將遭到滅頂之災。。
木星不具備通常概念中的固體表麵,濃密的大氣之下都是“海洋”,而且,組成木星海洋的竟不是水,而是氫!誰都知道,氫氣是最輕的氣體,怎麼會變成液體?其實不必驚訝,說不定你身旁就有這樣的實例——一日三餐燒的液化石油氣,不就是變成液體的氣體嗎?物理學告訴我們,隻要有足夠的壓力及低溫,氣體就會變成液態。液化氣由於鋼瓶內保持著高壓,石油氣被液化了。木星那1千多千米厚的大氣層,其壓力比鋼瓶內要大得多。
這個科學結論,不久便得到了宇宙飛船的證實。空間探測器的資料表明,木星確實是顆“液體行星”,在它那1400千米厚的大氣層下麵,還可粗略地分為三大層:分子氫層、金屬氫層及內核層。三層的情況大體如下表:
液態分子氫的表層溫度很高,僅比太陽低1000攝氏度左右。如果不是有幾千大氣壓泰山壓頂似的壓著,恐怕早就蒸騰到太空中去了。這樣看來,與木星相比,金星表麵那可怕的環鏡已是如“天堂”般的美妙了。
木星中間的金屬氫層,外表看起來似乎很平靜,不如分子氫那樣在劇烈地翻滾,但其溫度高達11000~20000攝氏度。在這樣的高溫下,氫原子中的電子都掙脫了羈絆,變成了自由電子。這樣的氫就像水銀那樣可以導電,故稱之為金屬氫。現在科學家們已經能在實驗室中製造出這種奇特的物質了。
最有爭議的是它1萬多千米的核心部分。多數天文學家認為,木星應當有一個由鐵、鎳和矽酸鹽組成的固態核。但在幾萬度高溫下。能否保持固態實在很難說,所以也有人認為,木星是“徹底的”液體行星,根本不存在固體物質。這個問題至今尚無定論。
木星上的磁場很強,足以使一般手表“磁化”而無法運轉。但是它的磁極方向與我們地球相反,即在地球上指南的針到木星上所指的是北方。因為木星的磁場很強,所以木星大氣中有絢麗無比的極光。宇宙飛船在1979年3月間經過木星時,就見到了它那範圍達3萬千米的極光。如果我們身臨其境,那一望無際的神奇絢麗的自然景觀,一定會叫人如癡似醉。