五二小说网

手机浏览器扫描二维码访问

03 巨行星 Giant Planets（第1页）

03巨行星Gias

banner"

>

巨行星是主宰太阳系的天体——假如你愿意忽略太阳，并且认为天体的大小很重要。

图3的第二行展示了太阳系的四颗巨行星的尺寸。

当我们将这四颗巨行星与等比例缩放的类地行星进行比较时，很明显，巨行星的尺寸遥遥领先。

在图3中，天王星的图像是由环绕在地球轨道上的哈勃太空望远镜拍摄的，其他三颗巨行星的图像则是由到访这些行星的宇宙飞船拍摄的。

巨行星的密度比类地行星要小，因此质量对它们的影响并没有那么重要。

木星的密度只有地球的24%，土星的密度则更小，小到假如它落到一个足够大的水桶中，甚至能漂浮起来。

这些巨行星在其赤道面上都有行星环，但只有土星和天王星的行星环足够明显，能在图3中看到。

这些行星环看起来坚固，其实是由无数极其微小的轨道粒子组成的。

在下一章中，我们将讨论这些行星环，以及巨行星的卫星。

按照惯例，一颗巨行星的大小，要从它的云层顶部开始测量。

这种云层存在于对流层中。

对流层上方是基本透明的、密度逐渐降低的大气层，此大气层的分类方法与地球相同。

但定义或探测巨行星的对流层底部是很难的，即使对离地球最近的巨行星——木星——也是如此。

1995年，伽利略号释放的再入探测器探测了木星的云层。

在高压（22个大气压）和高温（153℃）摧毁它之前，探测器只到达了木星云层下方160千米处。

或许，在温度和压力如此高的情况下，每个巨行星的气态对流层与液态区域之间没有明显的界线，属于逐渐过渡。

可以确定的是，这些巨行星没有足以让人站立的坚实表面。

巨行星的基本数据展示在表5中。

由于巨行星在快速地旋转（见表2），它们的形状会变平，因此这里的极直径比赤道直径要小。

木星的极直径比赤道直径小6.5%，土星的极直径比赤道直径小10%，而对于气体含量较低、自转速度较慢的天王星和海王星来说，这一差异仅在2%左右（对于类地行星来说，这一差异不到1%）。

内部结构

我们没有办法直接研究巨行星的内部，但我们可以利用巨行星的大气成分（99%的氢和氦）和我们对太阳系构成成分的常识，构造一个与测量密度一致的模型，由此推算出的内部压力也会一致。

在大气层之下，每颗巨行星都必须有一个主要由氢分子（H2）和氦原子（He）组成的区域，我们最好称其为“流体”

而不是“**”

或“气体”

。

在巨行星的中心，可能都有一个岩石内核——木星和土星内部有一个大概是3倍地球质量的岩石内核，而天王星和海王星内部则有一个大概与地球质量相等的岩石内核；在内核周围，应该有一个由未知比例的水、氨和甲烷组成的“冰”

的外核——木星的外核质量大约是地球质量的2倍，土星的外核质量大约是地球质量的6倍，天王星大约是12倍，海王星大约是15倍。

即使我们可以估算巨行星中心的压强（木星中心的压强达到了惊人的5000万个大气压），但我们并不知道巨行星内部的成分，并且对其内部的温度也只有一个模糊的概念（木星中心的温度超过15000℃，海王星核的外边缘处温度大约是2200℃）。

因此，我们无法知道这些外核和内核是处于熔融态还是固态。

对于在这种极端条件下的物质会如何表现，我们并不完全理解。

比如金属铁是否能从岩石中区分出来，向中心下沉，形成内核中的内核。

甚至天王星和海王星的内核是不是冰和岩石的混合物。

表5　巨行星的基本数据

*请注意，表中的质量单位是表3中类地行星的1000倍