太陽系中的”吉尼斯紀錄“木星可謂是”力壓群雄“

太陽系大小之最

假如我們按照傳統的劃分方法,仍然把冥王星視為行星,那麼,在太陽系的九顆行星中,半徑最大的是誰呢?是赤道半徑約為7.1萬千米的木星。地球位居第5,半徑約為6300千米。排在最後的是冥王星,半徑約為1100千米,只有木星半徑的1/60。

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如果從太陽到各行星的距離的遠近來做比較,那麼,離太陽最遠的是冥王星,距太陽約59億千米,這個距離如果讓時速300千米的列車來跑的話,約需行駛2240年,即使以光速來跑,也需5小時以上才能跑完全程。而離太陽最近的是水星,距太陽約5800萬千米,列車需要行駛22年才能跑完這個距離。由此可見,太陽系實在是太遼闊了。

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顯然,使用實際數字來進行行星間的比較讓人費解。我們不妨將地球比喻成直徑為1釐米的“玻璃球”,按照這樣的尺度,體積最大的木星是“鉛球”,排在第2位的土星是較大的“軟式壘球”,最小的冥王星就變成“芝麻粒”了。如果按這個尺度再現太陽系的話,從居於中心的太陽(直徑約110釐米)到“玻璃球”地球的距離約為110米,到“鉛球”木星的距離約為600米,到“芝麻粒”冥王星的距離約為4.5千米。

高山之最

在太陽系中,最高的山在哪一顆行星上呢?火星表面的奧林匹斯山是太陽系中最高的,其海拔高度為2.13萬米。

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地球上的最高峰是喜馬拉雅山的珠穆朗瑪峰,海拔高度為8848米。而聳立在火星上的奧林匹斯山,不僅比珠穆朗瑪峰高得多,而且山腳的直徑也大得多,約為600千米。奧林匹斯山被分類為盾形火山(外形像倒扣的盾、上升比較緩慢的火山)。地球上最高的盾形火山是夏威夷的冒納凱亞火山,但即使加上海底部分,其山腳直徑也不到8000米。

不過,在火星上不存在像地球上那樣的可以作為海拔基準的海洋。地球上以“大地水準面”(將平均海面擴大到陸地的假想平面)高度作為海拔零高度。美國“全球勘測者”火星探測器獲得的火星地形圖是以火星上的重力相等面(以赤道平均半徑=33.96萬米為基準的面)作為海拔的零高度。

基於同樣的零高度,金星上有被稱為“馬克斯威爾山”的最高山(平均高度約為1.1萬米),這座山不是火山,但堪稱金星第二高山的馬特山(平均高度約為8000米)被推測是火山。此外,在太陽系中活動最頻繁的火山是木衛一——伊娥表面的火山,

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其能量被認為是地球火山的100倍以上。

磁場之最

太陽系中具有最強磁場的行星是哪一顆呢?木星可謂“冠壓群芳”,其磁場強度比地球高10倍以上。

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有的行星具有延伸到南北兩極的“偶極磁場”,其中包括木星等所有的氣態巨行星,以及地球和水星。地球的偶極磁場是由鐵等構成的地核外側部分熔化並對流產生的,而木星的偶極磁場則是由液態金屬氫構成的核對流產生的。另外,對木星等氣態巨行星而言,其高速自轉有可能進一步加大了磁場強度。

通常認為形成極光的原因是:偶極磁場被太陽風吹走;與太陽對側的磁場被拉伸成彗星形狀,這種磁場因某種原因被切斷;在被稱為“等離子體層”的區域,帶電高能粒子沿著被切磁力線流入極區,這種粒子與極區的大氣碰撞產生大規模極光。

極光除了在地球上出現外,還在木星、土星等行星上被觀測到。在木星上,人們觀測到了起因於木衛一——伊娥的另一種極光。在火山活動十分活躍的伊娥的赤道上,火山噴發出的硫磺氣體構成了“伊娥環”,其中的粒子在木星的巨大磁場影響下成為流人極區的電流,與木星大氣碰撞產生新種類的極光。令人遺憾的是,木星或土星的極光無法用普通望遠鏡看清,只有用紫外線或紅外線望遠鏡,才可以看到其皇冠般的美麗景象。

行星環之最

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一般來說,在巨行星——木星、土星、天王星和海王星的周圍都有大小、形態各異的環。那麼,哪一顆行星的環最壯觀呢?非半徑和質量僅次於木星的土星莫屬。

土星的環由從A到G的七個環的明亮部分和環之間被稱為“空隙”的黑暗部分組成,環的構成物質是水冰和塵埃等微粒子,其中最大的冰塊直徑可達10米。土星環的最大寬度達6.5萬千米,即便這樣,從地球上看去依然不清楚,哪怕使用高倍望遠鏡,我們也只能確認A環、B環和c環。

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與土星的環相比,木星、天王星、海王星的環不僅寬度窄,而且微粒子的密度也格外小。由於在地球上是看不到這些星環的,所以曾經有人堅信只有土星才有環,現在看來,這真是“鼠目寸光”。

為什麼巨行星會有環呢?據推測,這是由巨行星的誕生過程決定的。原始太陽系的氣體一塵埃盤中的物質一邊繞著巨行星的中心核旋轉,一邊聚集,最後在巨行星周圍形成環或衛星。目前,透徹解釋環及衛星形成過程的理論還沒有出現,但只有土星獲得了最壯麗的環,這一點是毋庸置疑的。

質量之最

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太陽系中質量最大的行星是哪一顆呢?木星再次榮登榜首,其質量(1.89×10千克)比太陽系中其他所有行星的質量加在一起還要大,足見其質量之大。

因為木星體積巨大,其內部組成又與太陽有幾分相似,所以木星也被稱作“沒有變成太陽的行星”。木星周圍有比水星還大的木衛三等衛星繞著它旋轉,形成恰如太陽系的“小太陽系”。

木星與太陽的本質區別在於木星內部不發生核聚變反應。假如木星質量達到太陽的哪怕僅8%(太陽質量約為木星的84倍),那麼,在木星內部就會開始核聚變,木星就會像太陽那樣發光。如果這種情形發生,太陽系將成為有兩個太陽圍繞共同的重心沿各自軌道運轉的雙星系。

儘管木星沒有發生核聚變反應,從其中心到半徑70%範圍內的氫卻仍然在超高壓下變成了“液態金屬氫”。什麼是液態金屬氫?氫原子是由其中心的質子及繞著質子旋轉的電子所構成。通常情況下,電子很難跟質子結合。但是,如果將氫原子置於高壓下(要把常態的氫變成液態金屬氫,必須要有相當於幾百萬個地球大氣壓的極大壓力),那麼多質子的電子也會在其他質子的周圍來回轉。也就是說,液態金屬氫處在金屬內部電子自由活動的狀態。

土星內部的部分氫也在同樣的高壓下變成了液態金屬氫。

季節變化之最

太陽系中季節變化最強烈的行星是哪一顆呢?具有各種“季節容顏”的火星當屬“冠軍”。

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行星要有四季變化,先決條件是其自轉軸與公轉面之間存在某種傾角。相對於具有23.44度自轉軸傾角的地球來說,火星自轉軸的傾角為25.19度,雖然兩者相差不大,但火星上四季的變化比地球更加劇烈。實際上,火星南半球夏季發生的大規模沙塵暴幾乎覆蓋了整個火星,每當此時,被稱為“紅色星球”的火星就變成“黃色星球”了。

另外,在火星南北兩極,存在被稱為“極冠”的“乾冰地帶”。火星極冠自冬季在各半球形成,到夏季逐漸融化,如此週而復始。在極冠的周圍,十分頻繁地出現“極雲”和霧等,這從地球上也容易觀測到。

美國宇航局專家在2003年報告說,自轉軸與公轉面成27.8度傾角的海王星好像也有四季變化。如果每165年才繞太陽轉一週的海王星果真也有四季,那麼一個季節將持續40年以上。而對土星來說,儘管具有與四季行星幾乎相同的自轉軸傾角(26.7度),卻觀測不到其表面有季節變化。

天王星的自轉軸與公轉面的夾角達到97.9度,因此被稱為“躺”著轉的行星,其表面恐怕也不存在像地球上一樣的四季。但是,如果是以從行星上看到的太陽的高度變化來定義四季,那麼變化近180°的天王星或許應該有劇烈的季節變化。究竟是否如此,目前還不清楚。另外,在天王星表面的很多地區,太陽或者幾年不落,或者幾年不升,真是奇特。順便指出,相對於其他許多行星來說,金星是反向自轉的,其最大的自轉軸傾角據說可達177.4度。金星為何會反轉?至今仍不太清楚。

嚴酷環境之最

對地球人而言,具有最嚴酷環境的太陽系行星是哪一顆呢?很難做這種比較。事實上,除了擁有孕育生命的平穩環境的地球外,所有的行星皆可被稱為“嚴酷之星”。

首先來看距離太陽最近的水星。白天,水星的表面溫度約為430℃,堪稱灼熱-的“煉獄”,晚上卻變成180℃的嚴寒世界。

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如果把太陽連續兩次從地平線上升起的時間間隔稱為一天,那麼水星的一天相當於176個地球日。一天之內竟然有600℃以上的溫度變化,水星可謂是環境十分嚴酷的行星。

事實上,與太陽的距離僅次於水星的金星,其地表最高溫度比水星還高,達到460℃左右。為什麼會這樣呢?因為覆蓋這顆行星的厚厚大氣中有96%是二氧化碳。其產生的溫室效應將金星地表的幾乎全部輻射熱量都封閉在內。

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金星環境的惡劣不僅限於此。金星在類地行星中具有最多的大氣,其質量估計是地球大氣的100倍,其地表大氣壓約為90個地球大氣壓,相當於地球上900米水下的壓力。如果將我們身邊的物體置於金星地表,則強大的金星氣壓輕而易舉就會將它們壓扁。

在木星大氣層中頻繁發生雷雲,其能量總和達到地球上雷雲的幾千倍。

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冥王星是太陽系中距太陽最遠、表面溫度最低的“行星”

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(現在它被稱為“冰矮星”),其表面溫度約為230℃。相比之下,不難看出地球環境是多麼的“舒適”。


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