宇 宙 的 本 質

第 九 章

類 木 行 星

類 木 行 星 包 括 木 星 、 土 星 、 天 王 星 和 海 王 星 ， 它 們 都 沒 有 固 體 表 面 ， 而 且 皆 十 分 巨 大 。

直 徑 ( 地 球 = 1 )質 量 比 ( 地 球 = 1 ) 密 度 ( 水 = 1 )公 轉 周 期 恆 星 日 長 度衛 星 數 目
木 星11.2317.91.3 11.9 年10 小 時~16
土 星9.495.20.7 29.4 年10.7 小 時~18
天 王 星4.014.51.3 83.8 年17.2 小 時~17
海 王 星3.917.21.8 163.7 年16.1 小 時~8

木 星

鳴 謝﹕ STScI.
木 星 是 太 陽 系 內 體 積 和 質 量 最 大 的 行 星 ， 差 不 多 完 全 由 氣 體 組 成 。 木 星 自 轉 一 周 約 需 10 小 時 ， 這 樣 高 的 自 轉 速 度 令 木 星 赤 道 隆 起 成 為 橢 圓 形 。 木 星 的 質 量 大 約 是 地 球 的 300 倍 ， 但 和 其 它 類 木 行 星 一 樣 ， 它 的 密 度 很 低 。

木 星 主 要 成 分 為 氫 和 氦 ， 再 加 上 少 量 的 甲 烷 和 阿 摩 尼 亞 。 木 星 表 面 氣 壓 極 大 ， 超 過 地 球 1000 倍 。 由 於 壓 力 驚 人 ， 木 星 的 中 心 由 金 屬 氫 組 成 。 超 高 速 的 自 轉 再 加 上 金 屬 氫 核 心 ， 難 怪 木 星 有 很 強 大 的 磁 場 。

Courtesy STScI.

大 質 量 木 星 的 強 大 引 力 ， 令 內 部 產 生 重 力 塌 縮 ， 不 斷 將 物 質 的 引 力 位 能 轉 化 為 熱 能 ， 結 果 ， 木 星 向 外 太 空 輻 射 的 能 量 ， 比 它 從 太 陽 得 到 的 能 量 還 要 多 。

通 常 我 們 只 可 以 看 到 木 星 的 上 層 大 氣 ， 通 過 普 通 望 遠 鏡 ， 已 能 看 到 木 星 表 面 的 雲 帶 和 斑 。 木 星 的 大 氣 極 度 動 盪 ， 例 如 著 名 的 大 紅 斑 ， 就 是 木 星 上 的 颱 風 ， 它 淡 淡 的 紅 色 來 自 硫 化 物 ， 這 個 風 暴 足 有 地 球 三 倍 大 ， 已 經 颳 了 三 百 多 年 仍 未 止 息 。 木 星 的 表 面 風 速 每 小 時 可 超 過 1000 公 里 。

鳴 謝﹕ JPL/美 國 太 空 總 署 (NASA). 鳴 謝﹕ JPL/美 國 太 空 總 署 (NASA).

和 土 星 一 樣 ， 木 星 亦 有 光 環 系 統 ， 但 它 的 光 環 十 分 暗 淡 ， 地 面 望 遠 鏡 根 本 看 不 到 。 事 實 上 ， 光 環 系 統 也 是 四 顆 類 木 行 星 的 共 通 特 徵 。

鳴 謝﹕ JPL/美 國 太 空 總 署 (NASA).

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木 星 有 不 少 衛 星 ， 包 括 四 顆 伽 利 略 衛 星 ： 木 衛 一 艾 奧 、 木 衛 二 歐 羅 巴 、 木 衛 三 加 尼 未 和 木 衛 四 卡 利 斯 托 。 艾 奧 最 著 名 的 莫 過 於 它 的 火 山 活 動 ， 噴 出 大 量 硫 化 物 ， 並 形 成 非 常 年 青 的 地 貌 。 加 尼 未 則 是 太 陽 系 最 大 的 衛 星 。 不 少 科 學 家 相 信 在 歐 羅 巴 和 卡 利 斯 托 的 冰 層 下 有 液 態 湖 的 存 在 。

土 星

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土 星 是 繼 木 星 之 後 的 行 星 巨 無 霸 ， 但 神 奇 的 是 它 的 密 度 卻 是 眾 多 大 行 星 中 最 低 的 ， 甚 至 比 水 更 低 。 事 實 上 ， 土 星 和 木 星 十 分 相 似 ， 同 樣 以 高 速 自 轉 ， 並 有 類 似 的 內 部 熱 能 轉 化 機 制 、 大 氣 成 分 、 金 屬 氫 核 心 和 很 強 的 磁 場 等 等 。

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土 星 的 光 環 名 聞 遐 邇 ， 把 它 的 光 環 放 大 ， 我 們 會 發 覺 其 實 它 是 由 無 數 小 環 所 組 成 。 光 環 的 厚 度 約 為 一 公 里 ， 主 要 由 數 毫 米 至 數 米 大 小 的 塵 粒 和 冰 塊 組 成 。 我 們 相 信 在 很 久 以 前 ， 土 星 的 潮 汐 力 曾 把 一 或 數 顆 衛 星 撕 碎 ， 形 成 了 現 在 美 麗 的 光 環 。 只 要 細 心 留 意 ， 便 會 發 覺 土 星 光 環 在 有 很 多 寬 窄 不 一 的 狹 縫 ， 最 明 顯 的 首 推 卡 西 尼 縫 。 部 分 土 星 光 環 ， 在 外 圍 和 內 圍 都 有 一 顆 衛 星 ， 我 們 稱 之 為 牧 羊 衛 星 ， 它 們 的 引 力 作 用 ， 有 牧 羊 犬 的 作 用 ， 可 以 把 離 群 的 碎 片 趕 回 光 環 之 內 。 以 下 圖 片 顯 示 了 天 王 星 的 牧 羊 衛 星 。

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土 星 有 很 多 衛 星 ， 包 括 著 名 的 土 衛 六 泰 坦 ， 它 擁 有 主 要 由 氮 組 成 的 大 氣 。

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天 王 星

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天 王 星 最 有 趣 的 地 方 是 它 的 自 轉 軸 幾 乎 和 公 轉 平 面 平 行 ， 換 句 話 說 ， 天 王 星 就 好 像 是 在 公 轉 軌 道 上 滾 動 著 。

由 於 大 氣 中 的 甲 烷 散 射 光 線 ， 天 王 星 發 出 蔚 藍 的 顏 色 。 它 和 土 星 、 木 星 在 很 多 方 面 十 分 相 似 ， 例 如 大 氣 成 分 、 內 部 熱 力 轉 化 機 制 、 行 星 磁 場 及 擁 有 光 環 和 大 量 衛 星 等 等 。 下 圖 中 白 色 的 光 跡 是 背 景 星 ﹐ 和 天 王 星 的 環 無 關 。

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但 是 天 王 星 亦 有 它 獨 特 的 一 面 ， 它 擁 有 一 個 岩 石 核 心 ， 而 且 大 氣 相 對 較 為 平 靜 ， 這 可 以 從 它 缺 乏 表 面 特 徵 證 明 。

海 王 星

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海 王 星 和 天 王 星 有 不 少 相 似 的 地 方 ， 它 亦 擁 有 岩 石 核 心 、 光 環 、 眾 多 衛 星 和 磁 場 等 等 。 但 是 海 王 星 的 大 氣 看 來 比 天 王 星 的 活 躍 ， 表 面 有 稱 為 大 黑 斑 ， 類 似 木 星 大 紅 斑 的 風 暴 。 分 別 是 大 黑 斑 生 命 較 短 暫 ， 只 有 約 二 年 壽 命 。

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