书城教材教辅最佳课堂:天文探谜
10147400000003

第3章 身披色彩缤纷的彩带

通过望远镜,人们就能看到木星的扁平的有趣形状。不过,恐怕最吸引你的,是木星顶部云层的那些云雾状的醒目条纹了。明暗相间的条带大体规则又很有变化,而且都与赤道平行。条带颜色斑斓,除了白色外,还有橙红、棕黄色的。按照习惯,那些发白的浅色条纹叫“带”,那些较暗的红、棕等色条纹叫“条”或“带纹”。

这些条带都是木星云层,而且是木星顶部云层。木星被浓密的大气包围得严严实实,这层大气有多厚,现在不得而知,估计大约1000多千米,它使我们想要窥视一下木星大气的下层也不能,更不用说看见木星表面了。木星表面几乎全是氢和氦,氢82%,17%氦,此外是极少的甲烷、氮、水汽、碳和氧。

木星快速自转,云就被拉成长条形。科学家们不久后搞清楚了,浅色的带是木星大气的高气压带,温暖的气流在带里上升,呈现出白色或浅黄色。深暗色的条则是低气压带,气流在这里下降,呈现出红色和橙色。条带间像波浪一样激烈翻滚。换句话说,由于木星作高速自转,伴同高气压带和低气压带的旋风流和反旋风流完全把巨大的木星缠绕起来了。大气也不易跑掉,就因为木星有巨大吸引力束缚着漂泊不定的气体。

表面是液态氢形成的“海洋”

木星没有固体的表面,这与我们了解过的水星、金星、地球、火星、月球都不同。大气之下,很可能是液态的氢的“海洋”。在再往下离木星中心核大约一半的地方,那里的压强已十分巨大,可达300万个大气压,温度惊人的高,达11000℃,在这样的物理条件下,以致液态分子氢实际上已转化成液态的金属原子氢,这种液态的金属氢在地球的实验室中从未发现过,然而科学家坚信,在极端条件下会有这种液态金属氢存在。在木星最中心部分是木星核,木星核是固体的,主要由铁和硅之类的物质组成,不大的体积却相当于一二十个地球质量。这里必然承受非常大的大气压强,估计有上亿个大气压。温度高可达3万摄氏度,那里必然有地球所无法想像的特殊环境。

以上只是科学家设想的木星结构模型,因为要想了解云的下面是怎样的细节非常困难。

木星有强大的磁场。木星磁场强度为地磁强度的10倍,磁极方向和地球相反,在木星指南针确实是“指向南方”,木星的磁层比地球的磁层要大100倍,可直接达到700万千米之处。地球磁层只在距地心7~8千米范围内。打个比方,如果我们在夜间能用眼睛看见木星和它的磁层的话,木星本身只相当于一颗亮星那么大,木星的磁层则要比月亮大16倍。另外,木星磁层随太阳风“吹拂”,十分迅速地频频收缩和膨胀着。

木星有极光。地球上极地地区出现极光,是因为磁场捕获了来自太阳的带电粒子,太阳风到达木星这么远的地方,带电粒子也衰减得很多了,但由于木星强大的磁场,仍然可能捕捉到太阳带电粒子,这在理论上完全成立,过去却一直没有观测到。1979年,当“旅行者1号”转到木星的背面时,观看到一场动人的极光“演示”,夜幕中,一条长约3万千米的巨形光带,正在长空摇曳生姿,翩翩舞动。这还是在地球以外的太阳系天体上头一回遭遇极光,既在意料之外,又在情理之中。这一切再次说明了物理规律的普遍性和准确性。

木星也有光环。这是1979年3月4日,由“旅行者2号”无意中发现的。4个月以后,“旅行者2号”再次飞抵木星,证实了这一发现。木星环像个薄薄的圆盘,很暗,也不大。其厚度只有30来千米,宽度约6500千米,由大大小小的黑色块状物构成,外围离木星中心12万千米。由于黑色石块不反射太阳光,光环又小又薄,难怪我们在地球上长期都发现不了它。

于是,木星在土星、天王星以后,一跃而进入有光环行星的行列。