揭秘木星的磁场

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  太阳系中磁场最大的行星是哪一个?
  众所周知磁场是看不见的,在太阳系中,仅仅有6个行星有磁场,它们分别是水星、地球、木星、土星、天王星和海王星。在这6个行星中,木星的磁场是最大和最强的,其赤道附近的磁场密度为4高斯,比地球磁场大10倍。木星的磁气圈也大得惊人,它的范围甚至超过了木星的环系,半径约为640万千米,可以装数千个太阳。
  类似地球磁气圈上的效应,太阳风也将木星的磁气圈吹出一个长长的尾巴。由于木星的磁气圈范围很大,所以太阳风的“拉拽”形成了很长的尾巴,大约为6000万千米,甚至超过了土星运行的轨道。
  木星的强大磁场是由木星内部液态金属氢的对流运动(速度为每秒1厘米)而产生的,同时将木星自身产生的热量带走。
  木星周围有范艾伦带吗?
  范艾伦辐射带,是指在地球近地空間中存在一个包围着地球的高能的电子辐射带。这个高能的电子辐射带是由美国物理学家范,艾伦最先发现的,并以他的名字命名。
  木星磁场强度比地球磁场强度大2万倍,在木星附近也有类似于地球的范艾伦射线带,其高能带电粒子束与地球比较,有一些共同特征,但不同于地球的是,其低频无线电波可能来自“木卫一”和“木卫二”。
  目前人类对于木星的范艾伦带所知甚少,只有“伽利略”号航天器环绕着木星的大气层进行长达8年多的探测,测量到关于木星内部磁场的电子辐射运动信息。
  什么是类木行星?
  木星、土星、天王星和海王星统统称为类木行星,它们的共同特点是组成成份类似,主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成,而石质和铁质的成份只占极小的比例,它们的质量和半径均远大于地球,但密度却较低。
  此外,类木行星还有3个特征,一是具有行星环的结构;二是星体的密度较低,例如,土星的密度甚至比水还要低;三是具有比较多的卫星,有些卫星周围还有一圈圈光环。其中木星的引力最大,所以拥有的卫星最多。
  为什么木星如此巨大?
  木星大约是在46亿年前形成的。按照太阳系形成理论,在太阳形成初期,由于宇宙里的冰块、尘埃粒子的旋转和塌陷,进而扎堆形成越来越大的碎片,其中的一些碎片继续组合,导致木星及其它行星的形成,还有一些更小的碎片独立存在,形成了围绕太阳旋转的陨石。离太阳近的行星,因为那里比较热,所以一般由岩石和金属组成;离太阳远的行星,因为那里比较冷,所以一般是由气体、冰块及岩石组成。
  最新发现,由于太阳风的作用,很多气体和尘埃,进入外层太阳系,在木星和土星的引力作用下,导致今天人们看到了木星和土星周围被厚厚气体包围着。
  为什么木星表面失去一道条纹
  木星上的天气是多变的,下面两张木星照片分别拍摄于2009年6月和2010年5月,通过两张照片的对比,可以发现木星赤道以南表面的云带逐渐消失了。天文学家认为可能是由于大气的变化而导致消失的。
  通过观察还发现,随着南半球云带的消失,木星上的大红斑开始向北半球推移。天文学家认为木星的大红斑已经持续300多年,它是强大的风暴,它覆盖的面积比2倍地球还要大,目前似乎萎缩。自2008年以来,其它的小红斑也像似暴风,随着南半球云带消失,其变化似乎也缓慢了。
  如何在晴朗的夜空找到木星?
  在晴朗的夜晚,木星非常明亮,很容易发现它。除了月亮,你只要先排除金星这个更明亮的行星就行。
  下图是一张拍摄于2008年12月某一个晴朗夜晚的照片,这也是一个难得的情景,金星、木星和月亮组合,形成了一张笑脸夜空,下一次这样巧妙的组合在一起将是在2054年。
  土星周围有磁场存在吗?
  土星也有磁场,而且整个磁气圈具有不同的磁场强度。由于太阳风的作用,在土星的南北极也会产生极光,与地球不同的是,这些极光无法用肉眼观察,因为土星极光放射出的是紫外线。极光是由于太阳辐射的粒子流,在行星的磁场环境作用下产生的。下图是哈勃空間望远镜于1997年拍摄的土星极光照片。
  天文学家一直不知道土星上有磁场,直到1979年“先驱者”11号经过土星时才发现。磁场在赤道的强度为0.2高斯,大约是木星磁场的20分之一,由于强度远比木星的微弱,因此土星的磁层仅延伸至土卫六轨道之外。
  下期预告:
  气体行星位于外层太阳系,离地球比较远,除了看起来格外漂亮之外,还经常呈现出一些神秘的现象。前几期对木星的现象进行了介绍,下期名为“气体行星的奇异现象”,主要围绕着海王星和天王星进行讨论,如海王星的巨大黑点是什么、为什么海王星和天王星保持着很多原始物质、海王星的环系能否永久存在、为什么海王星比天王星温度更高、“海卫一”来自哪里、“海卫六”的未来会怎样等问题进行介绍。
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