1.木星概况
木星古称岁星，是离太阳由近到远的第五颗行星，还是八大行星中最大的一颗。它的质量比其他所有的行星的总质量还大2倍，是地球质量的318倍。希腊人称木星为“宙斯”，意思是众神之王，是奥林匹斯山的统治者和罗马国的保护人。
木星是天空中第四亮的物体，仅次于太阳、月球和金星，但有时候火星更亮一些。早在史前，木星就已经被人类知晓。
1610年，伽利略通过木星的四颗卫星—木卫一、木卫二、木卫三和木卫四的观察，第一个发现了它们不以地球为中心运转，成为赞同哥白尼日心说的有关行星运动的主要依据。许多年来，人们一直认为，1609年伽利略通过他自制的望远镜发现了木卫三，所以连同木卫一、木卫二、木卫四被称为伽利略卫星。其实，木卫三是中国战国时代的天文学家甘德发现的。早在公元前346年，甘德就发现了木卫三，比伽利略早了将近2000年。
木星由90%的氢和10%的氦及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成，这与形成整个太阳系的原始太阳系星云的组成十分相似。土星也有类似的组成，但在天王星与海王星的组成中，氢和氦的量则少一些。
我们得到的有关木星内部结构的资料来源很不直接，并有很长时间的停滞。来自伽利略号的木星大气数据，只探测到了云层下150千米处。
木星是气态行星，没有实体表面，它的气态物质密度，只是由深度的变大而不断加大。我们所看到的，通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。云层的三个明显分层中，被认为存在着氨冰、铵水硫化物和冰水混合物。然而，来自伽利略号的初步结果表明，云层中这些物质极其稀少，同时也表明那里的水比预计的少得多。原先预计木星大气所包含的氧是目前太阳的两倍，但实际比太阳少。
木星光亮的表面带被称作区，暗的叫做带。这些带中轻微的化学成分与温度变化，造成了多彩的地表带，支配着行星的外貌。人们很早就知道这种带子，但带子边界地带的旋涡，则由“旅行者”号飞船第一次发现。伽利略号飞船发回的数据表明，表面风速比预料的快得多，并延伸到所能观察到的一样深的地方，大约向内延伸数千千米。伽利略号飞船同时发现木星的大气层相当紊乱，这表明它内部的热量，使得大部分飓风急速运动，不像地球只从太阳处获取热量。木星表面的高速飓风，并被限制在狭小的纬度范围内。
木星表面多彩的云层是木星上最显著的现象之一，可能是由大气中化学成分的微妙差异及其作用造成的。这可能是大气中混入的硫的混合物，造成的五彩缤纷的视觉效果，但是具体原因仍无法知晓。色彩的变化与云层的高度有关：最低处为蓝色，接着是棕色与白色，最高处为红色。我们通过高处云层的洞，才能看到低处的云层。
木星向外辐射能量比从太阳处收到的多，它的内部很热，内核处温度可能高达2万开。木星并不像太阳那样由核反应产生能量，它太小，因而内部温度不够引起核反应的条件。这些内部产生的热量，可能很大地引发了木星液体层的对流，并引起了我们所见到的云顶的复杂移动过程。土星与海王星在这方面与木星类似，而天王星则不类似。
宇宙飞船发回的考察结果表明，木星有较强的磁场，表面磁场强度达3～14高斯（1特斯拉=10000高斯），比地球表面磁场强得多。木星磁场和地球一样是偶极，磁轴和自转轴之间有10°8′的倾角。但木星的正磁极不是指向北极，而是南极，这与地球的情况正好相反。由于木星磁场与太阳风的相互作用，形成了木星磁层。木星磁层的范围大而且结构复杂，在距离木星140～700万千米之间的巨大空间都是木星的磁层。地球的磁层只在距地心5～7万千米的范围内。木星的四个大卫星，都被木星的磁层所屏蔽，让它免遭太阳风的袭击。地球周围有条称为范艾伦带的辐射带，木星周围也有这样的辐射带。木星磁尾，至少拖长到6000万千米，已达到土星的轨道上。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。
木星没有固体外壳，它是一个液态流体行星。在木星浓密的大气下，是由液态氢组成的海洋。木星的内部，是由铁和硅组成的石质固体核，称为木星核，相当于10～15个地球的质量，温度高达30000℃。在木星内部的温度压强下，木星核的外部是大部分的行星物质集结地，以液态氢的形式存在，这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源。液态金属氢由离子化的质子和电子组成。液态氢分子层厚达1.4万多千米，液态的金属层厚达4.5万多千米，这两层组成木星幔。在这一层，也可能含有一些氦和微量的冰。木星幔的外面是大气层，厚约1400千米，成分和太阳差不多。在大气层中，氢占88%，氦占11%，其余1%是甲烷、氨、水蒸气和一氧化碳。木星大气中的甲烷，有些类似地球上的臭氧，具有吸引紫外线的作用。
2.木星的卫星
在宇宙飞船探测木星之前，人们知道木星有13颗卫星。科学家们从“旅行者”2号发回的照片上，又发现了3颗，共有16颗卫星。按距离木星中心由近及远的次序，分别是：木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九，它们都围绕着木星公转。离木星最远的木卫九与木星的距离比地球和月亮之间的距离远60倍，它绕木星公转一周需要758天。
1610年伽利略发现木卫一、木卫二、木卫三和木卫四，1892年巴纳德用望远镜发现了木卫五。其他卫星都是1904年以后，用照相方法陆续发现的。1979年，“旅行者号”飞船发现了木卫十四，1980年又先后发现木卫十五和木卫十六。除四个伽利略卫星外，其余的卫星半径多是几千米到20千米的大石头。木卫三较大，其半径为2631千米。
木卫可分为三群：最靠近木星的一群—木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和四颗伽利略卫星，共8颗，轨道偏心率都小于0.01，顺行，属于规则卫星；其余均属不规则卫星。离木星稍远的一群—木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七，偏心离为0.11～0.21，顺行。离木星最远的一群—木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九，偏心率0.17～0.38，逆行。
木星的四个伽利略卫星和木卫五的轨道，几乎在木星的赤道面上。“旅行者”1号曾经对这五颗卫星作了考察。
1892年，天文学家巴纳德在木卫一的轨道内发现木卫五，这个卫星形状呈卵形。“旅行者”1号发现它为浅灰色，上有一个长约130千米、宽200～220千米的微红区域，这就是位于木卫五的轨道里的木星光环。
木卫一是16颗卫星中最著名的一颗，离木星很近，平均距离约42万千米。它的体积并不是很大，直径约3640千米，密度和大小类似月球，质量为8.93×1022千克。木卫一呈球状，整个表面光滑而干燥，有开阔的平原，有起伏的山脉和长数千千米、宽百余千米的大峡谷，还有许多火山盆地。它的颜色特别鲜红，比火星还红，可能是太阳系中最红的天体。木卫一的视星等只有4.9等，而且又被木星的光辉所淹没，因此用肉眼是无法看到它的。木卫一上空被稀薄的二氧化硫大气及钠云包围，并有很频繁的火山活动。“旅行者”1号探测器在木卫一的表面，共发现了9座火山，火山的喷发高度为70～300千米，喷发速度平均每秒1000米，比地球火山爆发大。这些火山不断地喷出由二氧化硫组成的烟，这些烟降落在木卫一的表面。这些烟是本星磁层中许多粒子的主要来源，也是木星磁层中辐射带最强的部分。木卫一是迄今在太阳系中，观测到的火山活动最为频繁和激烈的天体，这一发现给天文学家对太阳系天体的研究，提供了新的启示。但是人们还存在着一些至今还未解决的问题，譬如木卫一喷射出来的是富硫的硅酸盐物质呢，还是一种新型的完全由硫和硫化物组成的物质？
木卫二是一颗体积比月球小，但密度和月球差不多的卫星。木卫二表面非常光滑，被大量的冰覆盖着，好像是一个冰与奶油巧克力混合而成的大球体。所以从望远镜中看，它是一颗显得非常明亮的天体。木卫二的另一特征，是冰面上布满了许多纵横交错、密如蛛网的明暗条纹，这很可能是冰层的裂缝。在木卫二的表面，覆盖一层50千米厚的海洋，海洋的上面又覆盖着一层约5千米厚的冰层，也许这就是木卫二的表面如此光滑，反照率又如此高的原因。
木卫三是木星最大的一颗卫星，它的体积比水星大，表面呈黄色，可分为盖满冰层的明亮区和冰上堆积着岩质灰尘的黑暗区，并有几处横向错开的断层、线状地形、互相平行的山脊与深沟。这些线状地形互相重叠，显示出它们形成年代的不同。因此，天文学家推断，木卫三可能曾经发生过类似地球的板块活动。
木卫四的表面，布满了密密麻麻的陨石坑，最明显的特征是一个像牛眼似的白色核心，外面被一层圆环包围着，类似同心圆盆地，直径达600～1500千米。木卫四除了坑洞以外，再也找不到其他特殊的地形，因而人们推断它是太阳系中最古老的卫星表面，应该在很早以前就终止了内部活动。
每颗伽利略卫星都有自己的特点，它们的表面、颜色、地壳构造和我们熟悉的行星很不相同。通过对伽利略卫星的研究，我们对太阳系有了更新的认识。
3.木星环
1979年3月，美国的“旅行者”1号探测器，在穿越木星赤道平面时，第一次发现了木星的光环。4个月后，“旅行者”2号探测器再次飞临木星，并证实了这个结论。木星环距离木星中心约12.8万千米，宽约9000千米，厚约30千米，以周期为7小时左右的速度，围绕木星旋转。木星环包括亮环、暗环和晕三部分，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。木星环的成分，是大量的尘埃和黑色的碎石，黑色的碎石不反射太阳光，难怪人们在地面上用望远镜观察了木星几百年，也发现不了它的光环。
4.木星大红斑
木星的表面，有一个非常醒目的红色卵形圆斑，叫大红斑。它是在1665年由法国天文学家卡西尼发现的。大红斑位于木星的南半球，长2万多千米，宽1.1万千米。300多年来，大红斑的颜色和亮度不断变化，但形状和大小几乎没有变。1977年，美国的“旅行者”号宇宙飞船，对大红斑作过考察，发现它是木星云层中的一个特大气流旋涡，整个旋涡在不停地沿逆时针方向，绕中心转动。现在一般认为，大红斑的旋涡中含有红磷化合物，大红斑的颜色可能就是因此产生的。至于大红斑能长期存在的原因，目前还不清楚。
5.木星上的极光和闪电
在木星的背面，有长达3万千米的极光，这是在太阳系的行星中，继地球后，所发现的第二个极光现象。它意味着，木星大气受到很多高能粒子的袭击，使大气发光。木星的大气中，还有十分强烈和频繁的闪电现象，平均每年约有250次。
木星会成为“第二个太阳”吗？
木星是个特殊行星，又大又重又快，它的几个特性，在科学家心中留下悬念。
一是木星的温度。木星表面的温度，超出它目前从太阳获得的能量所能维持的温度。根据计算出的结果，木星表面的温度应该是——168℃。空间探测器“先驱11号”在1974年12月飞越木星时，测到木星表面温度为-148℃。这20℃的差异怎样解释呢？是否来自木星内部的热源呢？
其二，木星亮度有增亮的趋势。我国天文学家刘金沂长期研究发现，水、金、火、土星的亮度，在几千年来呈现减弱趋势。但木星亮度每年却增加2%每千年增加0.003个星等，这种现象说明什么呢？行星反射太阳光而发亮，太阳在漫长演化过程中，亮度呈减弱之势，体积膨胀，表面温度从6000℃下降到3000℃左右，木星增亮只能从自己身上找原因。结论是木星有内部热源，并且有增长之势。
其三，木星从太阳那里不断捕获能量。太阳不停向外辐射能量，挟带着带电微粒的太阳风拂过行星，其中的一部分被各种天体吸收，作为行星之王的木星，当然有本领捕获更多。因此，木星同时增加质量又增加能量，慢慢壮大起来。
其四，木星在得到太阳能源的同时，还要向外辐射能量。经研究，它释放的能量，是它从太阳那里所获得能量的两倍，说明木星的能量有一半来自它的内部，才能维持收支不平衡的能量状况。
其五，木星是由液态氢所构成，同太阳有相似的大气成分。
木星目前的质量虽然只是太阳1/1000，体积是太阳的1/1000，温度也很低。但前苏联科学家苏齐科夫和萨利姆齐罗夫在1982年提出，木星的核心温度已高达280000℃，说明那里正在进行热核反应。木星的能量越来越大，且越来越热，变亮也变得更加活跃，正向“恒星”资格进军。由此他们提出了大胆的看法：30亿年后，到太阳的晚年，木星将一跃而为恒星，取代太阳的地位。观察表明，由于木星向四周施热，已融化了较近的木卫一上的冰层，木卫二、木卫三、木卫四仍有冰层覆盖着。至于木星成为恒星以后，其他行星、卫星会怎样？那时太阳系格局，将发生巨大变动。地球可能腹背受敌，生命、文明也会毁于一旦，但30亿年的漫长岁月，且不说木星到那时是否会成为恒星，人类的文明应该早已发展到一个很高的层次，完全能寻找到自己的第二个家园。
木卫一爆发的“喷泉”
由于木卫一的引力很小，又不存在空气，使火山喷出来的气体、尘埃抛得很高，然后缓缓地落下，形成一种对称的伞形结构。即接近中心的部分密度高；离中心越远，密度越低，因而称为伞形羽状物，就像羽毛状的“喷泉”，给人们留下难忘而又美好的印象。科学家就是从“旅行者”1号拍摄的8个羽状物中，获得木卫一上有火山活动的直接证据的。与地球相比，木卫一的火山活动规模是十分壮观的。在已经发现的羽状物中，最大的一个直径为1000千米，喷射高度达280千米，仅中央喷流的底部直径就有37千米。从分布上说，8个羽状物中有7个集中在赤道±30°左右，而沿经度方向大体上是随机分布的。据猜测，这种分布可能同木星对本卫一的潮汐作用相关。
这些羽状物有着共同的特征：中央部分有一个暗黑的区域，喷发物即由此被抛出，核心部分有一圈不规则的或圆形的亮环围绕着，在亮环外围是一片范围更大的扩散区域。科学家仔细地分析了“旅行者”1号的观测资料，发现木卫一上的许多区域都有这种特征。
6.木星的探测
木星的确是一个非常奇异的星球，在地球上是无法想象的，它比我们地球的直径大11倍，上面覆盖着厚厚的彩色云层。
因为木星离太阳非常遥远，所以它得到的光和热很少。它之所以在空中显得非常明亮，是因为它非常大，而且它的云层比陆地或水面能更好地反射太阳光。
我们只要支起一架小小的望远镜，就能看到这个遥远世界的许多颇有意思的景色。我们首先会看到木星披着明亮的彩带，这是它厚厚的大气层中一条条的云带。
有时我们能看到这颗行星的视面上，有一个红斑。300多年前，天文学家们就发现了它，称它为“大红斑”。“大红斑”是木星大气高层中一个猛烈的风暴，约有2.41万千米长，比地球大得多。我们还会看到木星并不是正圆的，而是中腰鼓起。它转动得非常快，每10小时转一周，木星上的一天只有10个小时！它厚厚的大气层顶端的云层，也随着以每小时约3.54万千米的速度转动，这样高的速度所产生的离心力，把云层拉成一条一条的，而使行星沿赤道隆起。
紧靠着木星近旁，我们可以看到几颗极小的“星星”，是它的卫星。木星有16颗卫星围绕它旋转，但用小望远镜只容易看到4颗。这是意大利著名科学家伽利略于1610年观测到的。如果我们连续几个晚上标下木星及其卫星的位置，我们很快就会像伽利略在近四个世纪以前所作的那样，发现这些卫星只需几天就环绕木星一周。
即使用很大的天文望远镜，天文学家们也只能像我们用小望远镜那样，仅仅看到木星大气的顶层，要对这颗奇特的行星进行更详尽的观察，则必须使用无人宇宙飞船。
第一艘飞近木星的宇宙飞船，是1972年发射的“先驱者10号”，接着是1973年发射的“先驱者11号”。这两艘飞船送回了木星的大量近距离照片和有关情况。1979年3月又有一艘飞船飞近木星，这就是1967年发射的“旅行者”1号，而“旅行者”2号也在1979年7月飞过这颗巨星。
直到现在，还没有宇宙飞行员冒险进入木星的大气层，但科学家们已推断出，隐藏在神秘的云层和风暴下面的，是一个什么样的世界。
在木星的天空下面，翻腾着一片片红色、棕色和黄色的漫无边际的云海；天空一片漆黑，上面点缀着成千上万颗闪烁着的星星，在木星上，太阳只是一颗非常明亮的星星，它比从地球上看去，要暗27倍，但如果不带保护镜，它还是非常刺眼的。
如同在地球上一样，从木星上看到星星和太阳从东方升起，又从西方落下。但由于木星短促的昼夜只有10个小时，所以太阳在空中，也就只停留5个小时！
在木星的天空中，最有意思的物体，是它那16颗卫星。其中一些看上去只是星际中模糊的亮点，另一些则非常明亮，就像我们的月亮那样每月变换着月相。
最外层的伽利略卫星—木卫四，由于被陨星撞击了约40亿年之久，它的表面布满了环形山。尽管它上面没有高山，但却有一个在太阳系中前所未见的奇观：一个巨大而平坦的圆形盆地，周围镶嵌着一圈圈同心的山脉，犹如一圈冻结了的海啸。表面现象并不一定完全不可相信，科学家们推测，由于一颗特大陨星的撞击，融化了木卫四表面的冰层，使水从撞击处向外扩展，而又很快重新冻结，因而形成了这些山脉。
相邻的木卫三，也像木卫四一样，至少有一半是由水和冰构成，它有着平坦的山脊和看上去像是地球上的断层线一样纵横交错的裂纹，这可能是由被某些地质学家称为“水震”的现象造成的。与木卫四相比，它的表面的陨星坑较少，其表层年代也只有木卫四的1/4，约为10亿年。鲜艳的、橘红色的木卫一几乎同木星一样非凡出众。它和月亮大小差不多，每天从空中掠过一次。它的表面布满了高原、高地、干燥的平原和断层线，还至少有一个可能仍然活动着的、直径为48千米的大型火山。
可是木卫一的表面，却出乎意料的光滑，这说明它还很年轻（1千万年至1亿年）。它几乎没有陨星坑，没有这种痕迹的岩石体迄今只发现了一个。
迄今为止，天文学家才能看到最里层的木卫五，它仅仅是一个针尖大小的亮点。这颗微小的非伽利略木卫，原来是一个奇形怪状的长形天体，它高约128千米，长约219千米。
最令人震惊的是，在木卫五的轨道里面，存在着一股物质的溪流，这只能被解释为一个由大粒子所组成的光环。木星本身曾被“先驱者10号”和“先驱者11号”宇宙飞船考察过，但很容易理解为什么没有发现木星的光环，因为这个光环几乎薄得像“纸”，大约厚1千米，从地球上不可能看到它。
木星的上层大气，主要是由透明的氢气构成。因为木星引力比地球引力强两倍半还多，如果在地球上的物体重是45千克，那么在木星大气层顶端就将是120千克。在明亮的、黄色的云层下面，是地狱般的高温和难以忍受的气压，人类决不可能在这种异常的条件下生存。
木星天空中呈现出兰灰色，是一个由冻结了的氨结晶所构成的浓密的、黄白色的云海，那里的气温将近-93℃！离地平线不远的地方，可以看到一股巨大的、红色的飓风在翻腾，它比周围的云层高出近8千米，这个风暴就是木星的大红斑！
继续向木星云层的深处下降，气温不断升高。太阳微弱的光线透过云层，比地球上的任何黑暗更黑。但是这里—木星大气层的深处，并不是鸦雀无声的，一种低沉的、地球上听不到的隆隆声，从四面八方滚滚而来，这是旋转翻腾的风和云的吼声。
如果下降到1100千米，便会进入氢的王国。这里，极高的温度和压力把氢变成了液态的海洋！唯一的光亮是来自周围的巨大的闪电，它们使地球上的闪电，看上去只不过是大大的火花，而这里的雷鸣则是震耳欲聋。
这个氢的海洋有24900千米深，而且越深入就越黏稠越热，似乎是茫茫宇宙间可能存在的最为恐怖的情况。
在地球上，氢是一种清澈的气体，但在这里，在如此之高的温度和压力下，液态氢就压缩得像金属一样，能够传导热和电！