木星的世界
木星是距太阳的第五颗行星，并且是太阳系中最大的行星。如果木星的内部是空的，它能装下一千多个地球。木星的成份也比其他行星更为复杂。它的重量为1.9×1027公克，赤道直径为142，800公里。木星拥有16个卫星，其中的四个（木卫四、木卫二、木卫三和木卫一）早在1610年就被伽利略发现了。
1979年，“旅行者”一号发现木星也有环，但它非常昏暗，在地球上几乎看不到。木星的大气非常厚，可能它本身就像太阳那样是个气体球。木星大气的主要成份是氢和氦，以及少量的甲烷、氨、水汽和其他化合物。在木星的内部，由于巨大的压力，氢原子中的电子被释放出来，仅存赤裸的质子。使氢呈现金属特性。
木星是一个巨大的气态行星。最外层是一层主要由分子氢构成的浓厚大气。随着深度的增加，氢逐渐转变为液态。在离木星大气云顶一万公里处，液态氢在100万帕的高压和6000K的高温下成为液态金属氢。木星的中央是一个由硅酸盐岩石和铁组成的核，核的质量是地球质量的10倍。
由于木星快速的自转，它有一个复杂多变的天气系统，木星云层的图案每时每刻都在变化。我们在木星表面可以看到大大小小的风暴，其中最著名的风暴是“大红斑”。这是一个朝着顺时针方向旋转的古老风暴，已经在木星大气层中存在了几百年。大红斑有三个地球那么大，其外围的云系每四到六天即运动一周，风暴中央的云系运动速度稍慢且方向不定。由于木星的大气运动剧烈，致使木星上也有与地球上类似的高空闪电。
木星的两极有极光，这似乎是从木卫一上火山喷发出的物质沿着木星的引力线进入木星大气而形成的。木星有光环。光环系统是太阳系巨行星的一个共同特征，主要由小石块和雪团等物质组成。木星的光环很难观测到，它没有土星那么显著壮观，但也可以分成四圈。木星环约有6500公里宽，但厚度不到10公里。
木星没有固体外壳，在浓密的大气之下是液态氢组成的海洋。木星的内部是由铁和硅组成的固体核，称为木星核，温度高达30000℃。木星核的外部则是液态氢组成的木星幔。再向外就是木星的大气层。
木星的大气厚达1000千米以上，由90％的氢和10％的氦及微量的甲烷、水、氨等组成。木星虽然巨大无比，但它的自转速度却是太阳系中最快的。自转周期为9小时50分30秒，比地球快了近二倍半。如此快速的自转在木星表面造成了非常复杂的大气运动，各种对流、环流运动十分激烈和复杂，并出现许多层与赤道平行的云带。更奇异的是木星南半球上有一个持续运动了几百年的大气旋，称为“大红斑”。它的大小足够可容纳好几个地球，在里面彩色的云团作着剧烈的运动，有些类似地球上的龙卷风。
1979年，旅行者1号和2号探测器发现木星和土星一样也拥有光环。但木星光环和土星光环有很大不同，木星光环比较弥散，由亮环、暗环和晕3部分组成。亮环在暗环的外边，晕为一层极薄的尘云，将亮环和暗环整个包围起来。木星环距木星中心约12.8万千米，环宽9000余千米，厚度只有几千米左右，是由大量的尘埃及暗黑的碎石构成，肉眼很难看到。暗淡单薄的木星环套在庞大的木星身躯之上，发现它确实很不容易。
木星的特征
到目前为止，美国宇航局已向木星发射了5个探测器。其中4个已经迢迢千万里，越过火星轨道和小行星带，然后与木星擦身而过，利用接近木星的机会，为我们发回了大量宝贵的资料。这4个探测器是“先驱者10号”、“先驱者11号”及“旅行者1号”和“旅行者2号”；第5个探测器——“伽利略号”也已经发射，正在日夜兼程，奔向木星。
现在，先介绍一下两艘“先驱者”。“先驱者10号”发射于1972年3月2日，次年12月3日与木星会合，沿着木星赤道作了探测。“先驱者11号”于1973年4月6日发射，次年12月5日到达木星附近，在4.2万公里处从木星的北极上空掠过。这两艘探测器共发回了300多张彩色照片，并按计划做了一系列的测量和试验。
“先驱者”发现木星的磁场十分强大，强度达3～14高斯，约是地球的10倍。木星的磁极指向与地球相反，如果将地球上的指南针搬到木星上，它就变成“指北针”了。木星的磁场与太阳风相互作用，形成了木星的磁层。
木星的磁层要比地球的磁层大100倍，而且十分“松软”，它的大小随太阳风的强弱频繁地变化着。木星的磁层转动也非常迅速，巨大的离心力将磁层中的带电粒子约束在木星磁赤道附近薄薄的一片区域上，这一薄片称为电流片。
“先驱者”还细致地考察了木星大气，探知木星的大气主要由氢和氦组成，它们分别占82％和17％，其他较重的元素约占1％，主要存在于木星云中。木星大气中有许多条纹，它们是木星大气环流被高速自转拉长形成的，其中亮带是高压区，而暗纹则是低压区。“先驱者”对大红斑的观测证实了它实际上是一个大气旋，在沿逆时针方向转动。同时，“先驱者”还观测到木星上的若干小红斑，它们的尺度只相当于一个地球的大小，寿命比大红斑短得多，一般只能维持1～2年。
根据“先驱者”对木星引力场的探测，科学家建立了新的木星结构模型：在厚达1000公里的大气下面，是一片蒸腾着的液态分子氢的海洋，液氢海洋的深度为25000公里。它的下面是一层能够像金属一样导电的金属氢，再下面可能是一个不太大的固体核。
继“先驱者”之后，美国于1977年8月20日和9月5日，又分别发射了两艘“旅行者”探测器，它们的设备更加精良，有许多激动人心的发现。
在“旅行者”到达木星之前，人们只知道土星和天王星有光环（海王星环的发现是1989年），而从“旅行者”发回的木星照片上，人们惊奇地发现原来木星也有光环，只是比起土星光环来，要逊色得多。木星环的宽度约6500公里，厚度不足30公里，其外边缘到木星中心约129000公里，木星环主要由一些细小的尘粒组成。这些尘粒可能来自木星的卫星——木卫一。
“旅行者”在木星的极区发现一条长3万公里的极光，并探测到了强大的极光辐射。这是人类首次在地球外发现了极光，极光的存在意味着木星也像地球一样，正遭受到许多高能粒子的轰击。“旅行者”还发回了许多木星大气和大红斑的清晰照片，照片显示出木星大气具有非常复杂的结构，但是对于大红斑的成因，仍没有给出合理的解释。
这四个探测器在考察木星的同时，还对木星的卫星进行了一系列的“侦察”，也获得了许多前所未有的重要情报。
最后，我们介绍一下“伽利略号”木星探测器。它是到目前为止人类发射的最复杂、设备最先进的行星探测器。于1989年10月由航天飞机“亚特兰蒂斯”号送上天空，目前正在漫长的旅途中奔波着，并将沿路拜访金星和两颗小行星，预计1995年12月抵达木星，它的任务主要是深入木星大气内部对大气进行详细考察。同时，还将测量木星本体的磁层和四颗“伽利略卫星”，并拍摄高清晰度的木星及木卫照片。
木星的卫星
如果你用一架小望远镜观测木星，不但可以看到木星上面的条条云带，还可以看到木星被四颗小星簇拥着，它们在木星两侧一字排开，并且不断地变换着位置，它们就是木星的四颗最大的卫星。由于它们是伽利略在1610年首先发现的，因此又称为“伽利略卫星”。木星的周围还有众多较小的卫星，现在发现的木星卫星的总数已达18个，其中16个的数据较为准确，它们除了有自己的大名外，一般都用“木卫”后面再加上一个编号来称呼它们，比如四颗“伽利略卫星”就分别称为“木卫一”、“木卫二”、“木卫三”和“木卫四”。
木星的卫星按照到木星的距离可以被分成3群。首先是最靠近木星的一群，由4颗“伽利略卫星”以及木卫五、木卫十四、木卫十五、木卫十六组成。它们在木星的赤道面上沿着近似圆形的轨道绕木星运动着，都是规则卫星。除这一群外，剩下的木卫都是不规则卫星。离木星稍远的一群由木卫六、木卫七、木卫十和木卫十三组成。这一群的特点是卫星轨道面与木星赤道面的交角较大，为24°～29°，卫星顺行，轨道偏心率也较大，在0.13～0.21之间。最后是离木星最远的一群，由木卫八、木卫九、木卫十一和木卫十二组成。它们的轨道都很扁，而且都是逆行卫星，因此有人认为它们是被木星俘获的小行星。
空间探测器在考察木星的过程中，也对木星的一些卫星进行了观测，并得到了许多重要的发现。这里仅介绍几例。
在木卫一上，人类第一次见到了地球以外的火山喷发。它上面的火山活动异常激烈，爆发时喷出熔岩和气体的速度超过400米／秒，喷射高度达450公里。此外，木卫一也和火星一样有极冠，不过它的极冠不是白色而是红色的。
木卫二是一个明亮的球体，表面被冰覆盖着，所以它的反照率很高。木卫二上还有很多黑色的条纹，这可能是冰层的裂缝，并且它上面的环形山不多。
木卫三是太阳系最大的卫星，直径超过了水星。它的密度较低，反照率也不高，所以表面可能由脏冰和岩石构成。木卫三的表面上还发现有一些山脊和峡谷及稀疏的环形山。
木卫四表面有一些由同心环围绕着的大盆地，地势较平坦，局部被冰层覆盖。木卫四的环形山明显多于其他几颗卫星，这说明它的地质年龄较长。
木卫一、海卫一——具有活火山的两个天体3月末，欧美科学家披露了在火星大气中发现甲烷气体以后，出现了两种解释：一是火星火山爆发所致；一是来自火星上存在的甲烷菌。由于航天器未在火星上探测到活火山，故而第一种说法被否定，一些科学家认为，这可能是火星存在生命的证据。与此同时，这也引起了人们对地外天体有无活火山的追问。实际上，多年的航天探测表明，在木卫一和海卫一两个天然卫星上存在着火山活动。它们和地球是目前人类仅知的太阳系中具有活火山的3个星球。
木卫一是木星61颗卫星中个儿较大的一颗，平均直径为3630公里，稍大于月球。其轨道呈圆形，距离木星42万公里，自转周期与绕木星转动的周期相同。该星基本上是岩体结构，周围有稀薄的大气层。人类已向木星发射过5个航天器，有3个探测到木卫一上有火山爆发的现象。
1979年3月5日，旅行者1号探测器从距离木星27.5万公里处掠过时，发现了木卫一上正在喷发的活火山。传回地面的照片表明，该星上有8座火山同时爆发。它们以每小时1600公里的速度向外喷射着熔岩和气体物质，喷出物可达450公里的高空，气势十分壮观。这是航天探测器在地外观测到的第一个有火山活动的天体。
1979年7月9日，旅行者2号探测器飞抵木卫一附近，在长达10小时的观测中，拍摄了150张火山照片。从中看出已有1座火山停止活动，另外7座还在继续喷发含硫元素的矿物质，使木卫一表面呈现出绚丽的色彩。
1996年6月，伽利略号探测器拍摄的木卫一照片显示，原来火山喷发对地貌的诸多影响已随17年的岁月演进而逐渐消失，只有1座火山喷溢的灰尘层尚未褪色，同时发现1座新的火山正在喷发。该火山源源不断地喷发蓝色火焰，喷射物质腾空高达96公里，说明木卫一仍处于火山活动活跃时期。
1997年11月6日，美国航宇局宣布，伽利略号探测器发现木卫一在当年4月到9月间又有1座新火山进行了喷发，并形成了一个直径400公里的熔岩流黑点暗区。
以上情况说明，木卫一上的火山活动在18年中从未中断过。由于火山喷发物质的大量堆积，使木卫一的表面颜色也在不断变化，尤以南半球最为明显。至于木卫一何以产生火山活动，目前科学家们尚未取得共识，一种意见认为由于其地质年龄不长，尚未冷却下来；一种意见认为其热源是木星的巨大引力所造成的潮汐力，因为相对其他木星卫星来说，它距离木星较近。
海卫一是海王星11颗卫星中的老大，直径为2700公里，略小于月球，在半径为35.47万公里的圆形轨道上绕海王星逆向运行，总以一面朝向海王星。至今只有旅行者2号探测器飞掠过海王星及其卫星，并发现了海卫一也存在火山活动。不过，由于它距离太阳比木卫一更远，由喷发物质可知，其性质属冰火山。
1989年8月24日，旅行者2号逼近海王星，向地面发回了6000多张海王星及其卫星的照片，由此发现海卫一是太阳系中最冷的一个天体，表面温度为零下236摄氏度。令科学家们兴奋的是，照片显示，海卫一上有3个冰火山，而且有的还在活动，曾喷出过冰冻的甲烷或其它冰类物质，有时它喷出的氮冰微粒高达32公里。这使海卫一成为人类发现的地外第二个有火山活动的天体。
科学家们认为，海卫一冰火山的喷发是由其内部不断升高的液氮压力引起的。从照片上还可看出，海卫一到处都有断层、山脊、低悬岩和各种冰结构，说明可能发生过地震。同时海卫一上空有层稀薄的氮气大气层，其表面可能存在液氮冰湖。所有这些均证明，海卫一可能有过长达10亿年的地质活动期。
与月球到地球的距离38.44万公里相比，木卫一到木星的距离稍远，海卫一到海王星的距离略近，相差不多。同时，这3个天然卫星都是以一面对着木星运转。但对月球的多次航天探测表明，月球并没有活火山喷发，这说明木卫一和海卫一的地质年龄较轻，不像月球那样古老。
寻找地球以外的活火山是人类进行星球探测的一项重要任务。航天探测器虽在火星、水星、月球上观测到了火山遗迹，但都未看见活火山。因此，科学家们对木卫一和海卫一的火山爆发特感兴趣，并认为是航天探测活动取得的重要收获。由于木星、土星、天王星、海王星都拥有众多的天然卫星，而目前对它们所进行的航天探测次数较少，也不够全面，因此还不能说今后不会再发现具有活火山的天体。
火山爆发时星球内部物质向外流出，能把星球构造的秘密泄露出来，收集其爆发过程和喷出物质的数据资料，不仅能使人类对其认识大大增强，而且有可能揭示太阳系天然卫星形成的原因。这对促进航天深空探测技术的进步和天文学、天体物理学的发展也有着积极意义和重要作用。
