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木星的卫星

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木星及其四颗最大的卫星

截至2023年2月，木星拥有95颗已确认的天然卫星，为太阳系中卫星系统第二大的行星。[1][2]当中最大的4颗，统称伽利略卫星，由伽利略于1610年发现，这是首次发现（除了月球）不是围绕太阳的天体。19世纪末起，越来越多更小型的木星卫星被发现，并命名为罗马神话中的诸神之王朱庇特（或同等的宙斯）的各位情人、倾慕者和女儿。

木星的卫星之中有8颗属于规则卫星，它们沿几乎呈正圆的顺行轨道公转，轨道相对木星的赤道面倾斜度近乎零。4颗伽利略卫星的质量最大，足以形成近球体形状。其余4颗规则卫星的体积则小得多，轨道更接近木星，是木星环尘埃的主要来源。剩余的87颗卫星都属于不规则卫星，它们分别有顺行和逆行轨道，距离木星较远，轨道倾角和离心率都非常高。这类卫星都很可能是曾经围绕太阳公转，之后被木星所捕获的天体。自2003年以来，共38颗已发现但未命名的不规则卫星。

特性

木星卫星的物理和轨道特性差异颇大。四颗伽利略卫星直径超过3000公里，而木卫三甚至是太阳系中除了太阳和八大行星以外最大的天体。其余卫星直径都低于250公里，最小的直径仅1公里。就算是伽利略卫星中最小的木卫二，也足足有其他卫星（不包括伽利略卫星）加起来的5000倍。轨道形状的变化也极大：从近正圆到高离心率不等。另外，有的轨道方向和木星的自转方向相反（逆行）。公转周期也介乎7个小时（比木星自转周期还短）到长达3年左右。

形成和发展

人们认为木星的规则卫星形成于环行星盘——类似于原行星盘的气体及固体碎片环。[3][4]这些物质可能是一颗在木星历史早期形成的、质量与伽利略卫星相约的卫星的残余物。[3][5]

模拟显示，环行星盘在任何时候都有着相对低的质量，每隔一段时间，从太阳星云捕捉来的木星质量的一小部分就会经过环行星盘。然而，现有的卫星只需要木星质量百分之二的环行星盘质量便可解释。[3]这表示在木星的早期历史中，可能经过了几代与伽利略卫星质量相约的卫星。每一代卫星都因为环行星盘的阻力而渐渐堕入木星，而从捕捉来的太阳星云碎片则再形成新一代的卫星。[3]当今天这一代（可能为第五代）形成的时候，环行星盘已经稀薄到不能对卫星的轨道造成很大的影响。[5]现在的伽利略卫星仍然受到影响，并正在靠近木星。只有木卫一、木卫二和木卫三受到轨道共振的保护。而木卫三较大的质量表示它会比木卫一和木卫二更快靠近木星。[3]

人们认为，外圈的不规则卫星是被捕获的路过的小行星。那时原卫星环的质量仍然足够吸收小行星的动力并使其进入轨道。当中许多被突然的减速撕裂，有的之后被其他卫星撞散，从而形成今天我们见到的各个族群。[6]

发现

伽利略卫星，从左至右，与木星距离近至远为：木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。
伽利略卫星和它们的轨道
参见：卫星发现时间列表

第一个声称观测到木星卫星的人是中国天文学家甘德于公元前364年。[7]但两千年之后1609年由伽利略·伽利莱作出的发现才是被世界公认肯定的。[8]1610年三月，他以一具30倍放大率望远镜观测到了四颗大型伽利略卫星：[9]木卫三、木卫四、木卫一和木卫二。直到1892年爱德华·爱默生·巴纳德才发现木卫五。旅行者号于1979年到达木星的时候，已经有13颗卫星被发现。木卫十八于1975年发现，[10]但由于缺乏观测数据而丢失了，直到2000年才寻回。1979年，发现者号任务发现了3颗新的内圈卫星：木卫十六、木卫十五和木卫十四。[11]

之后二十年都没有新发现的卫星，但1999年十月和2003年二月期间，研究者们使用敏感的地面感应器发现了32颗。[12]它们都是小型卫星，大多有着长、高离心率、逆行的轨道，直径平均为3 km（1.9 mi），其最大者也只有9 km（5.6 mi）。相信这些卫星都是捕捉来的小行星或彗星，并有可能是某星体的碎片。[13]可是我们真正对他们的认识还是很少。其后人们又发现了14颗卫星，但还未被确认。观测到的木星卫星数目达到63颗。[14]截至2008年，这个数目在太阳系各行星中居冠，然而额外可能存在着小卫星。在2018年7月，卡内基科学研究所在追踪第九行星时意外发现多12颗卫星。2021年11月15日，MPEC正式宣布发现了一颗新卫星，这使得卫星数量增加至80颗。在2021年11月至2023年1月间，从2003年到2018年的档案图像调查中确认了更多的不规则卫星，以及谢柏德在2021年到2022年使用麦哲伦望远镜和斯巴鲁望远镜进行的调查中发现9颗。截至2023年2月，木星的已知卫星总数到了95颗。

命名

主条目：卫星的命名

木星的伽利略卫星在1610年发现后不久便由西门·马里乌斯命名为艾奥（木卫一）、欧罗巴（木卫二）、盖尼米德（木卫三）和卡里斯托（木卫四）。[15]20世纪之前，这些名称并不受欢迎，取而代之的为“木卫一”、“木卫二”，或“木星的第一颗卫星”等诸如此类的称号。[15]这些名称要到20世纪才被广泛使用，而其余新发现的卫星则仍待命名，并称以其罗马数字编号V（5）至XII（12）。[16]1892年发现的木卫五，被法国天文学家佛林马利安首度称为阿曼尔提亚，非官方，但很流行。[12]

直到1970年代，天文文学都直接使用卫星的罗马数字编号。[17]1975年，国际天文联合会（IAU）为木卫五至十三起名，[18]并为日后发现的卫星提供正式的命名程序。[18]规则是：新发现卫星的名称须为神祇朱庇特（宙斯）的爱人和喜欢的人。而自2004年，命名规则扩大到以上人物的后代。[19]木卫三十四之后的卫星都以朱庇特或宙斯的女儿命名。[19]

有些小行星和木星卫星有相同的名称：小行星9、小行星38、小行星52、小行星85、小行星113和小行星239。国际天文联合会将两颗小行星（小行星1036和小行星204）永久改名以避免冲突。

卫星群

木星不规则卫星的轨道，与这些卫星如何聚集成群：根据半长轴（横轴）、轨道倾角（纵轴）和轨道离心率（黄线）。相对体积由圆圈表示。

规则卫星

分作两群：

  • 内圈卫星群或阿曼尔提亚卫星群：非常接近木星，包括木卫十六、木卫十五、木卫五和木卫十四。前两者轨道公转周期短于一个木星日，而后两者分别为木星系中第五和第七大的卫星。观测显示，至少其最大成员木卫五，并不是在现有的轨道上形成的，而是在更远的轨道上形成，或是被吸引过来的太阳系天体。[20]这些卫星连同一些未发现的内圈小卫星维持着木星暗淡的环系统。木卫十六和木卫十五维持其主环，而木卫五和木卫十四维持稍暗的外环。[21][22]
  • 主卫星群或伽利略卫星：四颗大型卫星：木卫三、木卫四、木卫一和木卫二。它们的半径比起任何矮行星都要长，而且论质量是太阳系中除太阳和八大行星之外最大的天体。木卫一至四分别为太阳系中第4、第6、第1和第3大的天然卫星。他们占木星卫星总质量的99.999%。木星的质量大约是伽利略卫星的5000倍。[note 1]伽利略卫星连同木星内圈卫星群有着1:2:4的轨道共振。模型显示它们源自木星形成之后低密度的气体及尘埃盘中的慢速吸积，如木卫四的形成便经过了1千万年。[23]

不规则卫星

木星外部卫星与它们高度倾斜的轨道

木星的不规则卫星基本上是较小的天体，并拥有较远、倾角较大的轨道。它们聚集成群，各群内的卫星均有相似的物理数据（半长轴、轨道倾角和离心率）和成分。相信有一部分是较大的小天体被木星吸引过来的小行星撞击碎裂形成的。这些卫星群以其最大成员命名。它们的鉴别并不明确，以下列出较典型的卫星群：[14][24][25]

逆行卫星：轨道倾角（°）和离心率，橙色为卡耳墨卫星群，黄色为阿南刻卫星群
  • 木卫三十四是逆行卫星中最靠近木星的一颗，属于阿南刻群。
  • 加尔尼群的半长轴只跨越1.2亿米，轨道倾角跨越1.6°（165.7 ± 0.8°），离心率介乎0.23至0.27。其成员的颜色十分一致（浅红），相信源自D-型小行星，可能是一颗木星的特洛依卫星。[13]
  • 阿南刻群范围较广，半长轴跨越2.4亿米，轨道倾角跨越8.1°（145.7°至154.8°），离心率介乎0.02至0.28。大部分成员呈灰色，相信是被捕获的小行星的碎片。[13]
  • 帕西法尔群分布较散，半长轴跨越超过1.3亿米，轨道倾角为144.5°至158.3°，离心率介乎0.25和0.43。[13]其成员的颜色也有明显的差异（从红到灰），很可能是多重撞击的结果。木卫九常被归于此类，[13]呈红色，若考虑它较突出的轨道倾角，它可能是独立被引力捕获的。[24]木卫八和木卫九位于与木星的长期共振区域内。[26]
  • 木卫四十九为最外围的木星卫星，属于帕西法尔群。

列表

以下为木星卫星列表，默认以轨道顺序排列。质量足够大而能坍缩成近球体的卫星以粗体列出。底色为白色的为内圈卫星，紫色为伽利略卫星，浅灰为顺行卫星，深灰为逆行卫星。

顺序
[note 2] 		编号
[note 3] 		名称
 直径
（公里）[note 4] 		质量
（×1016公斤） 		半长轴
（公里）[27] 		公转周期
（日）[27][note 5] 		轨道倾角
（°）[27] 		轨道离心率
[14] 		发现年份
[12] 		发现者
[12] 		卫星群
[note 6]
1 木卫十六 Metis 43 ~3.6 127,690 +0.294 780 0.06°[28] 0.000 02 1979 辛诺特
旅行者一号		 内圈
2 木卫十五 Adrastea 16.4 ~0.2 128,690 +0.298 26 0.03°[28] 0.0015 1979 朱维特
旅行者二号		 内圈
3 木卫五 Amalthea 166.95 208 181,366 +0.501 2 0.374°[28] 0.0032 1892 巴纳德 内圈
4 木卫十四 Thebe 98.6 ~43 221,889 +0.674 536 1.076°[28] 0.0175 1979 辛诺特
旅行者一号		 内圈
5 木卫一 Io 3,643.2 8,900,000 421,700 +1.769 137 786 0.050°[28] 0.0041 1610 伽利略 伽利略
6 木卫二 Europa 3,121.6 4,800,000 671,034 +3.551 181 041 0.471°[28] 0.0094 1610 伽利略 伽利略
7 木卫三 Ganymede 5,268.2 15,000,000 1,070,412 +7.154 552 96 0.204°[28] 0.0011 1610 伽利略 伽利略
8 木卫四 Callisto 4,820.6 11,000,000 1,882,709 +16.689 018 4 0.205°[28] 0.0074 1610 伽利略 伽利略
9 木卫十八 Themisto 9 0.069 7,398,500 +130.03 45.281° 0.340 1975/2000 科瓦尔
罗默尔
谢柏德等人		 并不属于任何已知卫星群
10 木卫十三 Leda 21.5 0.6 11,146,400 +240.93 27.636° 0.162 1974 科瓦尔 希玛利亚
11 木卫七十一 Ersa 3 0.004 5 11,401,000 +249.23 30.606° 0.116 2018 谢柏德等人 希玛利亚
12 木卫六 Himalia 139.6 670 11,440,600 +250.56 29.909° 0.160 1904 勃莱因 希玛利亚
13 — S/2018 J 2 3 0.004 5 11,467,500 +250.88 29.400° 0.118 2018 谢柏德等人 希玛利亚
14 木卫六十五 Pandia 3 0.004 5 11,481,000 +251.91 27.155° 0.179 2017 谢柏德等人 希玛利亚
15 木卫十 Lysithea 42.2 6.3 11,700,800 +259.20 26.293° 0.117 1938 尼克尔森 希玛利亚
16 木卫七 Elara 79.9 87 11,712,300 +259.64 30.517° 0.211 1905 勃莱因 希玛利亚
17 — S/2011 J 3 3 0.004 5 11,797,200 +261,77 27.155° 0.176 2011 谢柏德等人 希玛利亚
18 木卫五十三 Dia 4 0.009 0 12,260,300 +278.21 26.965° 0.232 2000 谢柏德等人 希玛利亚
19 — S/2018 J 4 2 0.001 5 16,504,300 +433.16 53.178° 0.057 2018 谢柏德等人 卡尔波
20 木卫四十六 Carpo 3 0.004 5 17,042,300 +456.29 50.137° 0.416 2003 谢柏德等人 卡尔波
21 木卫六十二 Valetudo 1 0.000 15 18,694,200 +527.61 32.033° 0.217 2016 谢柏德等人 并不属于任何已知卫星群
22 木卫三十四 Euporie 2 0.001 5 19,265,800 −550.69 144.694° 0.148 2001 谢柏德等人 阿南刻
23 木卫五十五 S/2003 J 18 2 0.001 5 20,336,300 −598.12 147.401° 0.090 2003 格莱德曼等人 阿南刻
24 — S/2021 J 1 1 0.000 15 20,667,200 −606.99 149.8° 0.246 2021 谢柏德等人 阿南刻
25 木卫六十 Eupheme 2 0.001 5 20,768,600 −617.73 146.363° 0.241 2003 谢柏德等人 阿南刻
26 — S/2022 J 3 1 0.000 15 20,772,400 −617.82 144.5° 0.272 2022 谢柏德等人 阿南刻
27 木卫五十四 S/2016 J 1 1 0.000 15 20,793,000 −618.49 139.839° 0.232 2016 谢柏德等人 阿南刻
28 木卫五十二 S/2010 J 2 1 0.000 15 20,802,600 −618.84 150.4° 0.248 2010 Veillet 阿南刻
29 木卫四十 Mneme 2 0.001 5 20,821,000 −620.07 149.732° 0.247 2003 格莱德曼等人 阿南刻
30 木卫三十三 Euanthe 3 0.004 5 20,827,000 −620.44 143.409° 0.239 2001 谢柏德等人 阿南刻
31 木卫三十五 Orthosie 2 0.001 5 20,881,000 −622.59 142.366° 0.299 2001 谢柏德等人 阿南刻
32 — S/2003 J 16 2 0.001 5 20,882,600 −622.88 150.769° 0.243 2003 格莱德曼等人 阿南刻
33 木卫二十二 Harpalyke 4 0.012 20,892,100 −623.32 147.223° 0.232 2000 谢柏德等人 阿南刻
34 木卫二十七 Praxidike 7 0.043 20,935,400 −625.39 144.205° 0.246 2000 谢柏德等人 阿南刻
35 木卫六十四 S/2017 J 3 2 0.001 5 20,941,000 −625.60 147.9° 0.231 2017 谢柏德等人 阿南刻
36 木卫四十五 Helike 4 0.009 0 20,959,700 −626.33 154.586° 0.153 2003 谢柏德等人 阿南刻
37 木卫六十八 S/2017 J 7 2 0.001 5 20,964,800 −626.56 143.4° 0.233 2017 谢柏德等人 阿南刻
38 木卫二十九 Thyone 4 0.009 0 20,973,000 −627.18 147.276° 0.233 2001 谢柏德等人 阿南刻
39 — S/2003 J 12 1 0.000 15 20,983,100 −627.24 154.690° 0.235 2003 谢柏德等人 阿南刻
40 — S/2021 J 2 1 0.000 15 20,989,600 −627.96 150.1° 0.341 2021 谢柏德等人 阿南刻
41 木卫四十二 Thelxinoe 2 0.001 5 20,996,000 −628.03 151.292° 0.228 2003 谢柏德等人 阿南刻
42 — S/2003 J 2 2 0.001 5 20,997,700 −628.79 153.521° 0.225 2003 谢柏德等人 阿南刻
43 木卫十二 Ananke 29.1 3.0 21,034,500 −629.79 151.564° 0.237 1951 尼克尔森 阿南刻
44 木卫二十四 Iocaste 5 0.019 21,066,700 −631.59 147.248° 0.227 2000 谢柏德等人 阿南刻
45 木卫三十 Hermippe 4 0.009 0 21,108,500 −633.90 151.242° 0.219 2001 谢柏德等人 阿南刻
46 — S/2021 J 3 2 0.001 5 21,345,700 −643.85 150.1° 0.356 2021 谢柏德等人 阿南刻
47 木卫七十 S/2017 J 9 3 0.004 5 21,768,700 −666.11 152.7° 0.200 2017 谢柏德等人 阿南刻
48 — S/2022 J 1 1 0.000 15 22,015,500 −667.34 165.4° 0.191 2022 谢柏德等人 加尔尼
49 — S/2016 J 3 2 0.001 5 22,213,500 −676.37 164.1° 0.236 2016 谢柏德等人 加尔尼
50 — S/2022 J 2 1 0.000 15 22,413,200 −685.51 165.4° 0.182 2022 谢柏德等人 加尔尼
51 木卫五十八 Philophrosyne 2 0.001 5 22,604,600 −702.54 146.312° 0.229 2003 谢柏德等人 帕西法尔
52 — S/2018 J 3 1 0.000 15 22,826,600 −704.56 164.9° 0.273 2018 谢柏德等人 加尔尼
53 — S/2021 J 5 2 0.001 5 22,831,800 −704.80 163.2° 0.200 2021 谢柏德等人 加尔尼
54 — S/2021 J 4 1 0.000 15 22,846,700 −710.13 164.5° 0.159 2021 谢柏德等人 加尔尼
55 木卫三十二 Eurydome 3 0.004 5 22,899,000 −717.31 149.324° 0.294 2001 谢柏德等人 帕西法尔
56 — S/2003 J 4 2 0.001 5 22,904,500 −718.10 147.175° 0.328 2003 谢柏德等人 帕西法尔
57 木卫五十六 S/2011 J 2 1 0.000 15 22,909,200 −718.32 151.87° 0.355 2011 谢柏德等人 帕西法尔
58 木卫三十八 Pasithee 2 0.001 5 22,915,700 −719.47 164.559° 0.270 2001 谢柏德等人 加尔尼
59 木卫六十九 S/2017 J 8 1 0.000 15 22,919,500 −719.76 164.77° 0.255 2017 谢柏德等人 加尔尼
60 — S/2003 J 24 2 0.001 5 22,937,400 −721.60 164.5° 0.259 2003 谢柏德等人 加尔尼
61 木卫二十一 Chaldene 4 0.007 5 22,955,500 −723.71 164.670° 0.265 2000 谢柏德等人 加尔尼
62 木卫六十三 S/2017 J 2 2 0.001 5 22,963,200 −724.71 164.5° 0.272 2017 谢柏德等人 加尔尼
63 木卫二十六 Isonoe 4 0.007 5 22,981,300 −726.27 164.827° 0.249 2000 谢柏德等人 加尔尼
64 木卫四十四 Kallichore 2 0.001 5 23,021,800 −728.26 164.805° 0.252 2003 谢柏德等人 加尔尼
65 木卫二十五 Erinome 3 0.004 5 23,032,900 −728.48 164.437° 0.276 2000 谢柏德等人 加尔尼
66 木卫三十七 Kale 2 0.001 5 23,052,600 −729.64 164.578° 0.262 2001 谢柏德等人 加尔尼
67 木卫五十七 Eirene 4 0.009 0 23,055,800 −729.84 164.549° 0.258 2003 谢柏德等人 加尔尼
68 木卫三十一 Aitne 3 0.004 5 23,064,400 −730.10 164.562° 0.277 2001 谢柏德等人 加尔尼
69 木卫四十七 Eukelade 4 0.009 0 23,067,400 −730.30 164.596° 0.277 2003 谢柏德等人 加尔尼
70 木卫四十三 Arche 3 0.004 5 23,097,800 −731.88 164.587° 0.261 2002 谢柏德等人 加尔尼
71 木卫二十 Taygete 5 0.016 23,108,000 −732.45 164.690° 0.253 2000 谢柏德等人 加尔尼
72 — S/2021 J 6 1 0.000 15 23,112,700 −732.55 166.5° 0.363 2021 谢柏德等人 加尔尼
73 木卫七十二 S/2011 J 1 1 0.000 15 23,124,500 −733.21 164.6° 0.271 2011 谢柏德等人 加尔尼
74 木卫六十七 S/2017 J 6 2 0.001 5 23,145,300 −733.99 149.7° 0.336 2017 谢柏德等人 帕西法尔
75 木卫十一 Carme 46.7 13 23,147,400 −734.19 164.607° 0.256 1938 尼克尔森 加尔尼
76 木卫五十 Herse 2 0.001 5 23,150,500 −734.52 164.490° 0.262 2003 格莱德曼等人 加尔尼
77 木卫六十一 S/2003 J 19 2 0.001 5 23,156,400 −704.78 164.727° 0.265 2003 格莱德曼等人 加尔尼
78 木卫五十一 S/2010 J 1 2 0.001 5 23,189,800 −736.51 164.5° 0.252 2010 Jacobson et al. 加尔尼
79 — S/2003 J 9 1 0.000 15 23,199,400 −736.86 164.780° 0.263 2003 谢柏德等人 加尔尼
80 木卫六十六 S/2017 J 5 2 0.001 5 23,206,200 −737.28 164.8° 0.257 2017 谢柏德等人 加尔尼
81 木卫三十九 Hegemone 3 0.004 5 23,302,600 −739.81 152.556° 0.358 2003 谢柏德等人 帕西法尔
82 木卫二十三 Kalyke 6.9 0.019 23,348,700 −742.02 164.805° 0.260 2000 谢柏德等人 加尔尼
83 木卫八 Pasiphaë 57.8 30 23,468,200 −743.61 148.403° 0.412 1908 格莱德曼等人 帕西法尔
84 — S/2016 J 4 1 0.000 15 23,494,100 −743.69 146.3° 0.199 2016 谢柏德等人 帕西法尔
85 木卫三十六 Sponde 2 0.001 5 23,543,300 −748.29 149.272° 0.322 2001 谢柏德等人 帕西法尔
86 木卫四十八 Cyllene 2 0.001 5 23,654,700 −751.97 146.848° 0.419 2003 谢柏德等人 帕西法尔
87 木卫十九 Megaclite 5 0.021 23,674,600 −752.86 149.849° 0.421 2000 谢柏德等人 帕西法尔
88 — S/2003 J 10 2 0.001 5 23,696,300 −755.43 164.413° 0.264 2003 谢柏德等人 加尔尼
89 木卫五十九 S/2017 J 1 2 0.001 5 23,704,800 −756.41 145.797° 0.328 2017 谢柏德等人 帕西法尔
90 木卫九 Sinope 35 7.5 23,744,800 −758.85 157.278° 0.275 1914 尼克尔森 帕西法尔
91 木卫十七 Callirrhoe 9.6 0.087 23,795,500 −758.86 139.849° 0.297 1999 格莱德曼等人 帕西法尔
92 — S/2003 J 23 2 0.001 5 23,829,300 −760.00 144.749° 0.313 2003 谢柏德等人 帕西法尔
93 木卫二十八 Autonoe 4 0.009 0 23,892,500 −761.00 150.798° 0.330 2001 谢柏德等人 帕西法尔
94 木卫四十一 Aoede 4 0.009 0 23,898,200 −761.46 155.682° 0.436 2003 谢柏德等人 帕西法尔
95 木卫四十九 Kore 2 0.001 5 24,205,200 −776.76 141.471° 0.328 2003 谢柏德等人 帕西法尔

参见

备注

  1. ^ Jupiter Mass of 1.898 × 1027 kg / Mass of Galilean moons 3.93 × 1023 kg = 4,828
  2. ^ 顺序：卫星距离木星平均距离的顺序。
  3. ^ 编号：依发现顺序排列的编号
  4. ^ 直径非单一数字的卫星，如“60×40×34”，表示该卫星并非正球体。
  5. ^ 周期为负数的卫星是逆行卫星。
  6. ^ 问号表示该卫星并未确认归于任何一群。

参考资料

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外部链接

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