太陽系內(nèi),木星是最巨大的行星,其半徑約為地球的11.2倍,體積是地球的1316倍,質(zhì)量是地球的318倍。如果把太陽系內(nèi)其他所有行星和小天體加一起,質(zhì)量也僅有木星的40%左右。
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可以說,它確實(shí)是太陽系的巨無霸。不過,最新研究表明,木星其實(shí)比想象中的要小一點(diǎn)。利用最新的探測手段,天文學(xué)家取得了這個(gè)最新的發(fā)現(xiàn),并將相關(guān)研究成果發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然-天文學(xué)》雜志上。
幫助天文學(xué)家取得這個(gè)發(fā)現(xiàn)的是美國宇航局的朱諾號(hào)木星探測器,該探測器于2011年發(fā)射升空,2016年進(jìn)入繞木星軌道。在近距離飛掠木星的時(shí)候,它會(huì)把握寶貴的時(shí)機(jī),利用不同的科學(xué)載荷對(duì)木星進(jìn)行探測。
用于計(jì)算木星尺寸的,是一種名叫無線電掩星的技術(shù)。
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具體來說,就是朱諾號(hào)會(huì)在木星的另一側(cè),向地球上的美國宇航局深空網(wǎng)絡(luò)發(fā)射無線電信號(hào)。當(dāng)無線電穿越木星上層大氣(也就是電離層)的時(shí)候,由于這里帶電,會(huì)在氣體的作用下發(fā)生彎曲,產(chǎn)生多普勒頻移與相位延遲。研究人員只需要計(jì)算其產(chǎn)生的頻率變化幅度,就可以計(jì)算出木星的各種參數(shù),比如大氣溫度、氣壓、電子密度等等。
其實(shí)在此之前,天文學(xué)家也是利用這種方式來計(jì)算木星尺寸的。現(xiàn)有的數(shù)據(jù),是上世紀(jì)70年代的時(shí)候,美國宇航局的先驅(qū)者號(hào)和旅行者號(hào)探測器,利用6次無線電掩星方法測量的。
時(shí)隔近50年之后,天文學(xué)家終于利用最新的儀器,更新了這個(gè)數(shù)據(jù)。
探測結(jié)果表明,木星的赤道半徑應(yīng)該是71488公里,而此前的數(shù)據(jù)是71492公里。也就是說,木星的赤道半徑比以前小了4公里,換成直徑就是8公里。
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極直徑方面,天文學(xué)界計(jì)算出的最新數(shù)據(jù)是133684公里,比之前的數(shù)據(jù)小了大約24公里,縮小幅度較赤道更大。這意味著,木星比以往我們想象的還要更扁。
在此之前,它就是太陽系最扁的行星之一,如今扁度又有所提升。簡單計(jì)算可知,木星的赤道半徑比極半徑大了約7%。相比之下,地球的這個(gè)數(shù)據(jù)僅為0.33%。
為什么木星和地球都不是正圓呢?很簡單,因?yàn)槎咴谧赞D(zhuǎn)的時(shí)候,都有離心力,所以會(huì)在赤道方向“甩出去”一點(diǎn)。和地球相比,木星不僅自轉(zhuǎn)速度更快,而且作為氣體行星,也比地球更加“蓬松”,所以就更“胖”。
說到這,你可能覺得,天文學(xué)家算了半天,對(duì)于直徑十幾萬公里的木星來說,只有幾十公里的數(shù)據(jù)變化,一點(diǎn)也不明顯,好像沒什么意義。其實(shí)不然。對(duì)木星尺寸的建模,可以幫助天文學(xué)家更好地作為參考,來理解其他恒星系統(tǒng)的巨型系外行星。
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很多人覺得,遙遠(yuǎn)的天體,尺寸等信息都是天文學(xué)家瞎編的。這一次可以說明,天文學(xué)家有一系列復(fù)雜的方法來進(jìn)行計(jì)算。正是一次次的精益求精,讓我們能夠更好地了解遙遠(yuǎn)的天體,建立更加完善的天文學(xué)理論。
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