木星為甚麼是地球的「救命恩人」？土星環為何會消失？天王星為何「躺平」自轉？海王星竟是被「算出來」的？｜巨行星背後的真相......|零世界

在太陽系裡有沒有比內側那四顆岩石行星還要龐大的星球? 有 還不止一顆 在遠離太陽的深空 生活著四位真正的巨星 這裡有風暴肆虐了數百年的王者木星 擁有著絕美光環的美人土星 側身躺著公船的叛逆者天王星 以及在遙遠黑暗中獨自起舞的計算之星海王星 嗨 大家好 歡迎來到靈世界 我是靈 今天我們就拜訪這四位神祕的巨星 講講他們的故事 並一路飛向那片人類幾乎從未抵達的邊界 阿爾特雲 看看太陽的力量究竟能延伸到多遠 木星坐鎮太陽系的中場 距離太陽5.2個天文單位 也就是約7.78億公里 這顆氣態巨無霸赤道直徑約14.3萬公里 因自轉極快而躍成扁球體 體積可以裝下約1300個地球 如果把太陽系所有行星質量加在一起 木星就獨佔了其中的70% 它攻轉速度很慢 繞太陽一圈需要11.86年 但自轉卻非常快 只需要9小時55分鐘 也就是說 木星上的一天還不到地球的一半 木星最吸引人的當屬大紅斑風暴 這個比兩個地球還大的暗紅色漩渦超級風暴 自19世紀30年代被持續觀測 已肆虐了近兩個世紀 風速能飆到640公里每小時是高鐵速度的兩倍 暴風掀起的雲塔能刺破4萬米高空 可以說是宇宙級颱風 木星的大氣主要由90%的氫氣和10%的氦氣組成 這兩種氣體也是太陽的主要成分 太陽靠這些氣體產生巨大能量發光發熱 而木星雖然原料和太陽一樣 但體型不夠大 只有太陽的千分之一沒辦法點燃核心的核聚變反應 所以也被叫做未點燃的恆星 另外木星不像地球有固態的地表 它從外到內都是氣體和液體 如果往木星內部深入 會發現壓力和溫度都在不斷飆升 這裡的壓力比地球深海還要強上百萬倍 核心溫度甚至超過3萬攝氏度 無論是什麼材料 都會在這樣的環境下被徹底壓碎烤化 根本無法靠近木星的內核 木星的家族同樣壯觀 95顆衛星圍著它轉 像個迷你太陽系 其中最著名的是4顆伽利略衛星 比如木衛三直徑約為5262公里 比水星還大 是太陽系最大的衛星 冰層下藏著深達百公里的液態海洋 木衛二的表面覆蓋著光滑的冰層 在冰層的裂縫中 噴出了高達160公里的水氣雨流 正是這些含有水蒸氣的水氣雨流 暗示了木衛二的地下可能存在溫暖的海洋 這可能是太陽系最有希望 存在地外生命的地方之一 關於木衛三、木衛二和地外生命的更多細節 就是另外一個故事了 我會專門做一期視頻和大家詳細講解 除了家長的角色 木星還是地球的安全衛士 它的表面重力約為地球的2.5倍 像一臺太空吸塵器 中國引力不斷捕獲小行星和彗星 幫地球擋下了無數潛在撞擊威脅 科學家估算 若沒有木星 地球遭遇大型隕石撞擊的概率會增加數百至千倍 生命演化甚至可能多次被中斷 比如1994年那次著名的彗星撞木星事件 如果沒有木星 那顆彗星或許就會成為地球的噩夢 如果木星突然消失 地球不僅會面臨更多隕石和彗星撞擊 整個太陽系的行星軌道也可能變得不穩定 所以木星的存在 對地球來說就像一道天然的保護傘 2016年 朱諾號探測器抵達了木星 拍下了迄今為止最清晰的大紅斑的素顏照 那是一團由氨晶體、硫合鈴組成的彩色漩渦 中星是深達300公里的風暴巖 朱諾還測得了 木星內部的磁場強度是地球的14倍 大氣湍流能深入雲層下3000公里 正是這樣極端的磁場和深層次的氣流活動 讓木星成為了太陽系最狂暴的氣臺巨無霸 土星是太陽系中第二大的行星 僅次於木星 距離太陽約9.5個天文單位 也就是14.3億公里 差不多是地球到太陽距離的9.5倍 它繞太陽弓轉一圈需要29.5年 比木星還要慢17年 不過土星的自轉區非常快 只需要10個半小時就能轉一圈 由於自轉極快 離心力把它的赤道撐寬到了12萬公里 是地球直徑的9倍多 因此整體呈現出略扁的扁球體形狀 土星的體積非常龐大 大約可以裝下764個地球 土星擁有太陽系最龐大的衛星家族 截至目前已有148顆衛星被國際證實認證 連同所有候選天體總計已高達274顆 遠遠超過了木星的95顆 最著名的就是土衛六太坦 直徑5151公里 它比水星還要大 大氣層厚度是地球的1.5倍 太坦星上沒有液態水海洋 卻遍佈了賈蠻湖泊 湖面可能因太陽光反射 呈現出暗淡的金屬光澤 但受橙色大氣散射的影響 整體色調偏暗 沿著湖岸還能看到由冰構成的火山和岩石 畫面彷彿科幻電影裡的外星世界 1997年卡西尼·惠庚斯探測器 騎乘飛往土星 歷經了7年的飛行時間 於2004年順利抵達 並在土星軌道上持續觀測了13年 拍攝了大量的珍貴照片 卡西尼首次證實了土衛二冰層下存在液態海洋 這一重大發現讓科學家 對地外生命的可能性充滿了期待 2017年 為了避免污染這些可能孕育生命的世界 卡西尼被有計劃的引導墜入土星大氣 在烈焰中完成了他重要的使命 主星最震撼的莫過於坍塌到橫跨27萬公里 相當於21個地球並排的光環 這條光環其實是由無數的水冰顆粒 岩石碎片和塵埃組合而成 在陽光的照射下 這條光環就像一條閃亮的鑽石腰帶 最新的科學研究發現 土星環正在以環宇的形式緩慢消失 預計再過一億年就會徹底消散 所以 我們今天還能看到如此壯觀的土星光環 真的是一種難得的幸運 天王星是太陽系裡最叛逆的行星 它躲在離太陽28.7億公里的地方 約19個天文單位 它繞太陽轉一圈需要84年 但自己轉一圈卻只要17小時 天王星直徑約5.1萬公里 相當於4個地球並排站 天王星不像地球那樣有固體的表面 它的內部主要是水 鞍甲丸組成的冰岩漿 外部包裹著氫氣和氦氣 更奇怪的是 它的磁場方向和自轉軸彎弧59度 就像拿反了磁鐵 科學家至今也沒有完全搞懂這是什麼原因 天王星的大氣裡有83%的氫氣 15%的氦氣 還有2%的甲烷 甲烷就像一層藍色濾鏡 會大量吸收可見光中的紅色部分 只把藍光反射出來 所以遠遠看去 天王星就像一顆淡青色的大藍莓 別的行星都是站著繞太陽轉 可天王星卻躺平了 它的自轉軸傾角高達98度 幾乎是側著身子打滾 科學家猜 可能是在很久以前 有一顆像地球那麼大的天體撞上了它 把它撞歪了 這一歪直接導致它的季節超級極端 每個極點要連續42年被太陽曬 另外42年則陷入黑暗 就像永遠過不完的極晝和極夜 天王星表面冷到零下224攝氏度 是太陽系最冷的行星之一 而且它還擁有27顆認證衛星 這些衛星的名字都非常文藝 它們大多直接取自莎士比亞和亞歷山大 普百文學作品中的角色 比如伊蘭達、艾利爾和泰坦尼亞 1781年 英國天文學家威廉·赫歇爾 用自製望遠鏡觀測星空時 發現了一個會移動的光點 赫歇爾本人最初也認為它是一顆衛星 並以此名義報告了他的發現 因為它的視盤和緩慢移動 確實迷惑了最初的觀測者 後來天文學家們持續觀測 計算了兩年軌道 才最終確認這是一顆新行星 這可是人類第一次用望遠鏡發現的行星 赫歇爾本來想給它取名為喬治之星 但最終還是用了古希臘神話裡的天空之神 中文譯名為天王星 這就是它的由來 海王星是太陽系的第八顆行星 也是距離太陽最遠的一顆 平均距離約30個天文單位 約45億公里 幾乎是地球到太陽距離的30倍 光轉一圈要165年 而自轉一圈只需16小時 轉得比地球還快 海王星的自轉軸傾斜角為28.3度 和地球的23.5度很接近 所以海王星也存在這種四季更替 每個季節大約會持續40年 它的體型和天王星差不多 直徑約為4.9萬公里 大約是地球的四倍寬 海王星的大氣主要由氫氣、氦氣和少量甲烷組成 而它的內部主體是由水、氨、甲烷等物質在高壓下形成的冰壁脈 與天王星類似 成分裡的甲烷會吸收太陽光中的紅光 所以海王星呈現的是藍色 與天王星的淡青色要更顯深邃 更有趣的是 海王星是人類歷史上第一顆算出來的行星 1846年 法國數學家勒維耶通過分析天王星軌道的異常 精確計算出太陽系還藏著一顆未知行星的位置 他把數據發給了柏林天文臺 天文學家加勒當晚 就在他預測的天區用望遠鏡抓到了這顆行星 海王星 這是科學史上第一次靠數學預測找到一顆行星 然後再用望遠鏡證實 成為了天文學史上的傳奇時刻 由於海王星是距離太陽最遠的行星 能接收到的太陽輻射極其微弱 致使雲頂溫度低至零下214攝氏度 令人意外的是 這顆極寒星球卻擁有與木星大紅斑相似的巨型反氣旋風暴 名為大黑斑 這個橢圓形風暴長約一萬三千公里 寬達六千六百公里 規模足以容納下整個地球 但與持續數百年的木星大紅斑不同 大黑斑是短暫但反復出現的現象 單次存在時間通常僅為二到六年 風速能飆到2400公里每小時 相當於地球最強颶風的兩倍以上 在極寒的外太空上演著藍色風暴漩渦 海王星的衛星目前已只有16顆 最大的是海衛一 直徑2700多公里 它公轉方向和海王星自轉相反 科學家推測 海衛一原本可能是遠在太陽系邊緣科伊伯代的小天體 後來被海王星引力捕獲 成了它最大的衛星 海衛一表面極為寒冷 經常噴發出壯觀的冰火山 是整個太陽系中最冷的天體 1989年 旅行者二號探測器越過了海王星 首次近距離拍攝了這顆藍色幽靈 並揭開了它神祕的風暴和衛星系統的面紗 由於距離太遠 人類至今只拍出過這一艘探測器 近距離拜訪過海王星 相比其他行星 海王星更像是太陽系邊緣的一顆藍色幽靈 孤獨地守望著漆黑的宇宙深處 靜靜見證著太陽系的滄桑變遷 沿著太陽系一路向外 穿越八大行星 可別以為到海王星就到了盡頭 在海王星軌道外側 大約30到55個天文單位 也就是離約44.9億到82.2億公里的黑暗空間 還分佈著一個天體密集的圓盤區域 這就是冰質天體寶庫科伊伯代 這裡儲存著太陽系形成初期遺留的原始物質 類似於木星和火星之間的小行星帶 但比小行星帶寬15倍以上 科伊伯代中潛藏著超過10萬個小天體 這是基於現有觀測與軌道模型推算得出的 而在這些天體中 科學家估計至少有數千顆 直徑超過100公里的大型冰質天體 還包括五顆被國際天文學聯合會正式認定的矮行星 冰王星、眷神星、鳥神星、系神星和古神星 儘管科伊伯代的空間範圍巨大 但所有天體加起來的總質量僅為地球質量的2% 科伊伯代和海王星的關係也非常微妙 電腦模擬顯示 如果沒有海王星的引力角動 這裡的物質本可以合併成一顆行星 但正因為有海王星 很多小天體和它發生了軌道共振 比如冥王星 每當它繞太陽公轉兩圈 海王星恰好公轉三圈 這種2比3的共振 使它們的軌道雖交叉 卻永不碰撞 另外模擬還發現 天王星和海王星可能並非在現在的位置形成 因為它們所在區域的原始物質太少 遠遠不夠生成如此龐大的行星 所以天王星和海王星很可能是在靠近木星、土星之間的區域 這裡位於太陽系早期星雲盤的冰線外側 水冰、氨冰、甲烷冰等物質豐富 這讓行星核心能夠順利襲擊大量冰質物質 從而逐漸形成較大的胚胎 隨後它們通過襲擊周圍的氣體侵害 逐漸長大 成為冰聚行星 後來受到其他大行星 尤其是木星和土星的引力擾動 它們的軌道逐漸向外遷移 最終抵達如今的遙遠位置 這個遷移過程將大量原始冰質天體 拋射到外太陽系 也恰好解釋了科伊伯代天體複雜的分佈格局 這個由冰和岩石組成的球狀雲團 最大直徑約兩光年 約19萬億公里 像一個巨大的氣泡包裹著太陽系 這裡潛伏著數萬億個冰質天體 其中包含至少2000億顆彗星 它們是太陽系的過客 平時沉睡在星際空間 一旦被銀河系潮汐力或路過恆星的引力擾動 就會拖著長長的彗尾衝進太陽系 比如週期長達數千年的長週期彗星 如海爾波普彗星 人類最快的探測器 旅行者一號 自1977年發射以來 已飛行46年 發射240億公里 在穿越太陽風層裡 算是進入了真正的星際空間 抵達奧爾特雲需300年 完整穿越更需約3萬年 目前 這片彗星海洋的奧祕 仍被困在理論推測中 它被廣泛認為是46億年前 太陽系形成初期 被木星等巨行星的引力拋射至遙遠邊緣的原始物質 一些留在了刻意搏帶 另一些則被甩得更遠 遠到幾乎脫離太陽的掌控 這就是奧爾特雲的由來 地球能成為宜居星球 靠的是天時地利加上一點運氣 太陽持續46億年穩定的輸出光和熱 地球又恰好位於太陽系的宜居帶黃金位置 距離不遠不近 這才讓液態水能在地表流淌億萬年 更關鍵的是地球自帶雙重保護盾 一方面液態外核運動產生的磁場 像無形的臺甲 為地球擋住了太陽風的致命輻射 另一方面 大氣層就像一牀保溫被 既能鎖住熱量 又能防止地表變成冰窖 再看看其他行星 水星作為離太陽最近的行星 因沒有大氣層調節溫度 所以白天被曬到430攝氏度 而夜晚又會驟降至零下170攝氏度 表面佈滿了隕石坑 生命完全無法立足 金星雖然曾經可能擁有過河流 但隨著溫室效應失控 大氣中充滿了二氧化碳 表面溫度高達460攝氏度 連鉛塊都會融化 最終徹底淪為火焰地獄 再說火星 雖然它在極地躺著水冰 可由於大氣稀薄到只有地球的0.6% 既留不住熱量 也鎖不住液態水 結果只能變成一片寒冷荒蕪的紅色沙漠 而木星和土星 它們屬於氣態巨型星 內部高壓讓氫氣變成了超導的金屬氫層 根本沒有固態表面 就像漂浮的氫氣海洋 生命自然無處紮根 最後再看天王星和海王星 它們全縮在太陽系的邊緣 表面溫度低至零下200攝氏度以下 連甲烷都會凝結成冰 被稱為宇宙冰櫃也毫不為過 在八大行星中 地球可以說是把恆星穩定 位置適中 磁場保護 大氣保溫 液態水存續等所有條件全都集齊了 就像中了宇宙彩票 或許宇宙中還有其他生命的家園 但至少在太陽系裡 這顆藍色星球的宜居性 絕對是獨一無二的 你不妨想一想 當無數個巧合在時空中交織 地球究竟是被命運選中的幸運兒 還是宇宙規律下的必然奇蹟呢 到這裡 太陽系的八大行星就都跟大家介紹完了 如果你想知道這個太陽系 是怎樣從宇宙的混沌中誕生的 可以點擊觀看太陽系合集 這裡從宇宙大爆炸 一路講到行星的誕生 能讓你完整了解我們頭頂這片星空的故事 下期我們將離開太陽系 飛向銀河系 去看看銀河系裡幾千億顆恆星 到底有多壯觀 如果喜歡我的視頻 別忘了點贊訂閱哦 我們下期見