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本文目录一览：

1、木星 黑白

2、行星都有极光吗

3、简述木星的卫星伽利略卫星的特点？

木星 黑白

在朱诺红外相机的镜头里，木卫一表面出现了60个热点。NASA / Roman Tkachenko

1979年，Linda Morabito就是在这张照片里，发现地球之外的第一座活火山的（右下角）。而在图中木卫一的昼夜分隔线处，还有另一个巨大的火山羽冠，它因阳光的照射而显得十分夺目。NASA

去年七月，朱诺探测器第七次近距离飞掠木星时，世人的目光都被那枚壮观的大红斑吸引住了。实际上，也是在这次飞掠过程中，朱诺还传回了另一张神奇的照片。

这是一张木卫一的照片。在这张红外照片里，木卫一如同一个炼狱，通体泛着红光。不仅如此，这张照片中的木卫一表面还密布着至少60个亮点。它们是60个“热点”，其中有许多是活火山。

这张照片原本是黑白的，因为科研所用的影像，通常会在独立的波段范围内进行成像。为了产生较好的视觉效果，天文爱好者Roman Tkachenko对数据进行了计算机着色处理。

木卫一表面的活火山数liàng至少有130，加上不再喷发的死火山，这个数字还可以上升至400。木卫一火山喷发时的温度可以高达1300摄氏度，喷出物多半是玄武岩，这一点和地球很像。但它们还会喷出大量硫和二氧化硫。这也是木卫一之所以会变得如此五彩斑斓de原因之一。

木卫一比月球太不了多少。这个距离太阳十分遥远的卫星内心为什么如此炽热？研究结果显示，部分原因可能与木卫二和木卫三有关。这两个卫星的引力共同拉扯着木卫一，使之只能沿着一gè偏心的轨道绕木星飞行。一会儿近，一会儿远。木星强大的引力同时也会作用在它身上。一会儿强，一会儿弱。这样的“蹂躏”，导致它内部产生了许多裂缝，进而使其内部温度上升到足以使岩石熔化的程度。熔岩以火山的形式喷出地面，在火卫一表面流淌，形成了这些在红外波段上十分明亮的光斑。

木卫一上的活火山最早是由旅行者1号发现的。当时，科学家Linda Morabito意外地看到，在旅行者1号拍摄的一张照片中，木卫一的边缘处有一个突起，看起来就像是有另一个未被发现的卫星躲在它身后。随后她和科研团队的其他成员意识到，这个突起物实际上是木卫一火山喷发时产生的高大羽冠。制造出这个高达300公里的羽冠的，是人类有史以来在地球以外发现的第一座活火山。

伽利略探测器拍摄的木卫一。黑色和白色物质是凝固的一氧化硫，黄色和棕色物质是其它硫化物。亮红色的环和黑色的点是新近火山活动留下的迹象。NASA

行星都有极光吗

基于对地球极光2000多年的观测记录和研究，现在大家都知道，极光的形成必须满足三个前提条件：磁场、相当厚实的大气以及（太阳高速带电粒子所形成的）太阳风。 通过对太阳系各行星形成极光条件的统计，我们可以预测：三颗类地行星（水星、金星和火星，即以硅酸盐石作为主要成分的行星）是不会产生极光的，而地球以外的四颗类木行星（木星、土星、天王星和海王星，即主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成，石质和铁质只占极小比例的行星）全都有极光产生。下面我们将根据zuì新的观测和研究资料，对比较典型的金星、火星和木星的极光进行介绍。由于水星几乎没有大气，很难有产生极光的必要条件，而且至今没有发现极光的任何迹象，所以不做讨论。 弥散且微弱的金星极光 由于金星的整体磁场非常弱，只是地球磁场的0.0015%。所以金星上应当是没有极光的。但是，科学家却在金星上观察到了极光，只不过它的极光是形状和强度不断变化的弥散状色斑，有时跨越整个星球，这与地球上围绕两jí的极光明显不同。金星极光的特点正是来源于它本身没有磁场，不可能产生类似于地球的磁层，因而太阳风强劲电子的磁场不可能与本来就不存在的金星磁层相互作用，从而在围绕着磁层的高空产生出环绕极地的极光来。 美国洛杉矶大学的学者在1986年第一次肯定地报道了金星夜晚的极光，他们是根据金星先锋号卫星上安装的紫外guāng光谱计在8年时间里获得的金星背阳面的紫外光辐射数据，分析得出的。此后，不少学者对金星极光进行了理论模拟研究。2008年，比利时、俄罗斯和美国科学家采用理论模型计算了氧原子的辐射比，发现与实际测定值相符。 金星既然没有固有磁场，为何又能够产生极光呢？这是由于太阳风与金星dà气的相互作用会产生流过其大气层的电流，从而创造出类似于彗星尾部那样拖得很长的微弱磁场。而正是由于产生了这样的诱导磁场，所以金星的高空大气层外也会有所谓的诱导磁层出现。这样就有了类似于地球产生极光的条件。这种诱导cí场很弱，分布又相当广，而且金星大气的主要成分是二氧化碳，因此所产生的极光就不明亮且很分散，这就shì金星弥散色斑状极光的来源。 我们知道，金星无论质量、体积，还是距太阳的距离，都与地球相似，可是各方面又都与地球很不相同。因此，对金星的观测研究从未间断，从1962年发射Mariner 2号开始，向金星发射的飞船和卫星，包括飞越金星、绕其轨道运行、进入到大气层，以及登陆金星表面的，不下30个。正因为如此，我们对金星的极光才有了较扎实的了解。但是，关于金星极光仍然有不少问题没有得到解决，比如极光的强度及其来源还是不很清楚。科学家期望着2005年欧盟发射的金星快车号( Venus Express)宇宙飞船能使我们对其有更多的了解。 很晚才发现的火星极光 与金星类似，火星也是没有整体磁场的，只有不均匀的局部磁场，而且其大气也很稀薄，氧和氮这样的能够激发可见极光的原子很少，因此不可能有像地球那样的环状或弧状可见极光。那么火星上到底有没有极光呢？为了弄清楚这个问题，科学家通过多年的艰苦观cè和研究，包括近年来欧盟发射的火星快车号( Mars Express)宇宙飞船对火星的近距离观测，才终于在最近几年有了突破。首先是2005年6月，法国、荷兰、美国和俄罗斯的科学家在《自然》杂志上发表文章，表明火星的确有极光。他们是根据安装在火星快车号上的紫外光和红外guāng大气层光谱仪，对火星大气特征光谱探测后得到的数据，从而确认火星存在极光。紧接着，2006年2月，瑞典、美国、法国、日本、英国、芬兰、德国、以色列、意大利和瑞士的16míng科学家在《科学》杂志上发表联名文章，他们根据火星快车号shàng安装的空间等离子体和高能原子实验分析仪，以及1997年美国发射的火xīng探测器MGS( Mars Global Surveyor)上的磁强计进一步证实了火星极光的存在。至此，人们对于火星极光已经有了较好的了解。 首先是火星极光的特点。火星极光既不像地球和其他大行星的极光那样处于整体磁场磁力线的顶端近磁极附近，呈环状或弧状，也不像金星那样的呈弥散状或有时广泛分布的暗淡的紫外光极光。火星的极光自成一类，是为其外壳反常磁场所控制的高度集中和局域化的发射极光。2005年首次确认的那道极光位于火星南半球的Terra Cimmeria地区，极光辐射区域宽约30千米，高度在8千米左右，而且该地区存在很强的jú部反常磁场。2006年确认的那道极光是位于火星外壳磁化区域与无磁化区域分界面上的分立极光，在火星南半球背阳面近赤道地区形成复杂的图案。 其次，huǒ星存在人眼不可见的紫外光极光。即使有朝一日人们能够登上火星，或者是夜间飞越其上空，也无法像观看地球极光那样观看到可见光极光，至少目前的了解是如此。 再次，是火星极光形成的可能机制。2006年，科学家根据对观测数据的分析，发现火星表面的局部磁场可以延伸至1000千米宽，10千米深，并且从表面向上伸展到1300千米的高空。局部磁场的强度足以抵挡太阳风，从而形成“小型火星磁层”。这样的局部磁场有很多处。在壳层磁化区域之间的界面区域，火星夜间高空中被加速的太阳风中的电子等离子体急速向下，与该区域高空大气层中的二氧化碳分子和/或原子碰撞，从而激发出极光。他们发现，该区域内每秒钟的能量通量为1~50毫瓦／平方米（1瓦=1000毫瓦），与地球上空产生明亮分离极光的能量相当。科学家还发现，由于火星地壳存在着多处反常磁场，因而极光并不只是存在一二处，而是很多处，使得火星极光呈现出复杂的地理分布图像。 这些发现使我们初步揭开了火星极光的神秘面纱。但是，尚有许多问题不清楚。比如，最强的火星局部磁场强度也仅是地球磁场强度的1/50，那电子等离子体究竟是如何被加速到足够高的能量而激发出火星极光呢？（地球极光产生的机制请参见本刊2010年第3期《俏丽壮观而又迷人的极光》一文）。又比如，到底有没有可能像观看地球极光那样观测到火星极光呢？对于后一点，首先发现火星极光的法国学者Leblanc是这样说的：“我们现在还不清楚，是不是在可见光范围内能够观察到明亮的火星极光。”因此，观测和研究火星极guāng还仅仅是开了个头，还有许多工作要做。 这里还有一个趣闻。瑞典空间物理研究所( IRF)的M．Holmstrom根据多次火星极光观测数据，绘制了一幅在观者kàn来是火星背阳面的所谓“绿色”极光。这幅图在世界各国的wǎng站和相关报道中被广泛yǐn用，使读者误认为：“啊！火星极光原来就是这样的。”实际上，这是一张半真半假的火星极光图。半真是因为它是基于多次观测结果而画出的，并非凭空捏造；半假是因为由于采用了多次结果进行拼合，与真实情况并不相符。在Holmstrom参与发表的正式论文中，找不到这幅图；在瑞典空间物理研究所的网站上也很难找到这幅图。 种类齐全的木星极光 木星有所谓的自成系统的极光，即木星的卫星向木星发射粒子，因此能像太阳风中的粒子那样激发出木星极光，这种形成机制是很独特的。 最早发现木星极光是在1979年3月5日，美国航空航天局( NASA)发射的旅行者1号飞船在接近木星6个小时之后，从距离木星32万千米的高空用窄jiǎo相机在木星背阳面拍摄到了形状类似于地球上的极光，但人眼不可见的木星紫外光极光照片。 实际上，早在发现木星极光前10年，美国得克萨斯大学的Schwitters和耶鲁大学的Hunter就分别在1968和1969年观测到了木星的Ha线，并预言木星可能存在极光。此后的10年间，不少学者对木星进行了持续观测和理论研究，虽然没有正式发现木星极光，但为1979年的发现奠定了良好基础。 木星极光发现后，对它的观测研究可以说是一浪高过一浪，现在已经观察到X光、紫外光、近红外和中红外光、无线电波段以及可见光木星极光。1997年9月20日，NASA的哈勃太空望远镜(HST)拍摄到木星北极和南极紫外光极光的全貌图，与地球极光的形态很相似。1998年，美国加州理工学院的Ingersoll等人发表了他们在1996和1997年，用伽利略固态拍照系统拍摄的木星夜间可见光极光图像。 到目前为止，我们对于木星极光究竟了解多少？下面说说其主要特点和可能的形成机制。 首先，至今已经观察到X光、紫外光、红外光、无线电波段以及可见光木星极光，且只在木星上观察到了所有这些极光。一般来说，紫外光、可见光和红外光极光是通过木星大气层中的原子、分子与淀集下来的带电粒子碰撞所产生的，而X光和无线电波长的极光则是由于大气层中淀集下来的粒子本身所发出的辐射而产生。 其次，木星的极光也像地球极光一样，出现在南北磁极的顶端区域，呈椭圆形或环形饼状。 其三，木星的紫外光极guāng分为三类：稳定的主要极光椭圆，土星卫星在极光椭圆内的极光足印，以及处于极光椭圆内不稳定的弥散状极光（即极性极光）。以2000年12月HST飞越土星时所拍摄的北极紫外光极光为例，它就像是覆盖在木星北极上的极光饼，主要极光椭圆相当窄，大约只有土星纬度1°那么宽，或者说在土星大气层zhōng的宽度为几百千米。而土卫一的极光足印尾部拖得很长，围绕着土星差不多一半周长。实际上HST也观察到了土卫二和土卫三的足印。由于士卫四与土星磁层的相互作用比前三颗卫星微弱得多，因此土卫四所产生的任何极光都沉浸在主极光中，难以分辨。极性极光位于比主极光更高纬度的地方，对应于更远的磁层距离，而且它的可变程度极高。 再次，木星的极光强度是太阳系各行星中最强的。例如，上述紫外光极光的总功率达到100太瓦（1太瓦=1 012瓦），约为地球极光总功率的1000倍。这是因为木星的磁场强度特别强和/或木星自成系统的极光所致，目前还没有很清晰的机制能解释。 最后，木星极光产生的机制。以木星可见光极光来说，是通过两种途径被激发出来的，一种是木星大气中的原子和分子与太阳风淀集下来的电子直接作用而产生，木星大气中主要的氢和氦被激发之后，都能够产生包括可见光在内的广泛波长范围的光辐射；另一种是通过高能光子产生的荧光作用而产生。目前已有不少证据表明，木星极光也像地球的那样，是通过磁层与太阳风的相互作用而激发出的。2001年美国密歇根大学的小Waite等人在《自rán》杂志上报道了他们应用HST首次发现的与太阳风变化紧密相关的木星北极椭圆极光；2002年美国霍普金斯大学的Mauk等人也明确证实了这一点。2010年9月，美国加州大学洛杉矶分校的一个研究组发现了木星极光的激发与木星磁层尾部重联相关的证据，连接方式有4种，并且深入到木星的电离层，但是他们同样认为研究还不透彻，比如他们并不清楚是不是周期性地磁重联。看来，真正弄清楚太阳风产生木星极光的机制尚需时日。 与地球不同，木星极光还有其独具特色的产生方式，即无需太阳风的自产生系统。目前的研究表明，木星与木卫一组成了太阳系中独特的系统，美国弗吉尼亚大学天文系的Michael认为，“它们组成了‘一个小的太阳系一’。木卫一上非常活跃的火山，向高速自转的木星喷射大量的带电粒子，这些带电粒子被木星的强大磁场（木星的磁场强度是地球的8.4倍）俘获，在极地上空形成一圈等离子体。这些高速高能带电粒子与木星大气中的原子或分子碰撞，从而激发出极光。由于木卫一不停地向木星发射带电粒子，不断地产生极光，所以这种极光是一直存在的；又因为这种自产生极光系统是与木星共xuán转的，所以这种极光也随木星旋转。但需要指出的是，有的报道和文章为了强调木星自产生系统极光的重要性和特殊性，写成好像木星只有此类极光没有其他类型的极光，这当然是误解。 形态奇特的土星极光根据先锋11号飞船与1979年美国航空航天局( NASA)和英国联合发射的国际紫外光探测器( IUE)的观测结果,科学家曾猜测土星存在极光。但直到1980年1月,旅行者号探测器才真正首次探测到土星的极光活动。1981年,旅行者号又第一次确定地探测到土星的紫外光极光。美国南加州大学的Broadfoot等人在《科学》和《自然》杂志上发表了这些结果,他们发现在土星南北极近80。的高纬度狭窄的极区内,存在着氢原子和分子的极光辐射。迄今,人们已经观测到土星的紫外光、红外光和无线电波长fàn围的极光,还在2009年底发现了土星可见光极光,但尚未发现X射线极光。2010年,一组专门从事X射线极光研究、来自NASA、英国、印度和西班牙的学者撰文认为,“至今之所以没有观测到土星X射线极光,是因为其强度低于目前所有探测仪器de下限,因而无法被测定到”。他们希望欧洲太空局( ESA)、NASA等共同设计并建造的下一代、更为强大的国际X射线观测站( IXO),能达到10―17尔格/(厘米z.秒)的灵敏度,进而增大探测出土星X射线极光的几率。迄今,我们duì于土星极光到底了解到什么程度了呢?1997年10月,NASA利用哈勃太空望远镜( HST)上的图像光谱仪第一次拍摄到了土星两极的紫外光极光图像。当时土星距地球13亿千米。强劲的太阳风扫过土星,与其大气层中的粒子剧烈碰撞而产生极光,这与地球极光的产生机制相似,但它是人眼不可见的,只有在太空中通过紫外光拍摄才能被人们发现。为了弄清土星的极光是否与地球极光一样,2004年1月,当卡西尼(Cassini)号探测器接近土星南极时,NASA指挥其与HST进行联合监测,由HST拍摄紫外光照片,Casslm记录无线电信号和监测太阳风。1月24日、26日和28日拍摄的3张土星南极紫外光极光图像清楚地记录了极光的动态变化:极光逐渐变强,但并不是很快。科学家发现,土星与地球极光的相似处在于土星的紫外光极光也是围绕着土星磁极的椭圆或环状线;不同的则是,土星极光能持续数天,而地球极光只有数分钟。而且,与地球和木星的极光相比,土星极光更易受到太阳风的调控。2005年,美国波士顿大学的Clarke等人在《自然》上发表文章,他们比较了土星紫外光极光与地球极光和木星紫外光极光的形态后得出结论:土星极光与后两者的基本不相同。2006年11月10日和2008年6月5日,Casslm分别在距土星表面106万千米处和60万千米处,利用可见光和红外光图像光谱仪拍摄到了奇特的土星红外光极光和红外云层图像。极光不仅非常明亮,而且覆盖的区域很大,明显地向赤道扩展。英国莱切斯特大学的Stallard说:“我们从来没有在其他地方见过这样的极光,它不像地球和木星的极光那样仅仅是极光椭圆,而是覆盖了极区的庞dà区域。按照现有的土星极光的形成理论,这些地区应当是空的,所以在这些地区发现如此明亮的极光是令人极为惊奇的。”这就清楚地告诉了人们,土星磁层以及它与太阳风和土星大气层之间的相互作用,必然有其特殊且尚未被人们所了解的东西。2008年11月13日,Stallard等人在《自然》杂志上发表文章指出,现有的理论无法解释这一特殊的极光,需要更多的观测和研究才能弄清楚。以前人们一直认为土星不存在可见光极光,但随着观测仪器和研究的进步,新的现象不断被发现,对极光的认识也在不断地深入。2009年10月,Casslm的可见光窄角照相机第一次拍摄到了土星可见光极光。当时,Casslm处于距土星280万千米高处,拍摄的图像显示,极光从土星的背阳边朝向阳边移动。极光呈屏幕状,沿着土星的磁极拉长,高度达到1200千米,这是已知太阳系中最高的běi极极光。图像原本是黑白色的,但为了能jiāng本底和噪声区分开来看得清楚,人为地加上了橘黄色。那么,土星可见光极光到底是什么颜色呢,NASA的科学家也不知道。土星的屏幕状极光也像地球上的那样会改变形状和亮度,当其从背阳面朝向阳面移动中经过边沿时,就变得特别明亮。有意思的是,在连续的可见光极光图像的末尾,突然出现了很亮的蛇状极光,人们对其出现的原因并不清楚。NASA的科学家认为,这些可见光极光应该是由磁层中的带电粒子急剧地积聚在土星上部的大气层中而激发出来的。磁层是土星磁场捕获带电粒子的区域。屏幕状极光的变化表明,这些带电粒子是在沿着土星磁层和电离层之间的磁场流动时被捕获的。NASA的科学家认为,这些可见光极光应该是由磁层中的带电粒子急剧地积聚在土星上部的大气层中而激发出来的。磁层是土星磁场捕获带电粒子的区域。屏幕状极光的变化表明,这些带电粒子是在沿着土星磁层和电离层之间的磁场流动时被捕获的。

简述木星的卫星伽利略卫星的特点？

伽利略卫星，是木星的四个大型卫星，由伽利略于1610年1月7日首度发现，所以将他们称为伽利略卫星。四颗伽利略卫星各有各貌，每个大小都与水星差不多，都是天文学家重点研究的对象。

木卫一

木卫一距离木星最近，它距木星的平均距离为42万千米，以强烈的火山爆发而闻名。从木卫一的大小、质量、距离来看，与月球十分近似，是木卫里最引人注目的。从“旅行者”发回的照片看，木卫一表面非常平坦，没有陨石坑，如果有的话，也许也被火山喷发的物质填平了。木卫一有大面积的平原和起伏不平的山脉，表面由火山灰装饰得五彩缤纷，红色、金红色、淡黄色和黑白色的地表景色动人。

木卫二

推测木卫二有带冰壳的固体核心，并且在冰壳和核心之间，可能有一层液态水。这样的构造形成平坦地形，并承受陨星撞击和形变。估计木卫二有个深120千米的水坑，天文学家史蒂文森等人前些时候计算了木卫二的热耗散，证实在核心和冰壳之间确有液态水层。在25千米深的冰层下，木星潮汐作用加热产生的热量，使冰壳变软甚至形成液态水。

木卫sān

木卫三是太阳系最大卫星，距离木星107万千米。“旅行者1号”测得其朝向木星一面，与月亮类似。上面有严重环形山化了的多边xíng区域，横跨达几十千米。它们周围是明亮的网状系统，这些地形是相距很近的一些平行的山脊和山脊之间的沟组成的一个个区域，有的达20条之多。表面有断层和地壳变动hén迹。

木卫四

木卫四最远距离188万千米，环形山在半球左面。还有同心环地貌，直径600千米，环形相距50～200千米，同心盆地放出奇特的光。

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