人類沒去過木星，是怎么知道木星的氣體成分和壓強的？隨著《流浪地球》的熱映，木星也迅速成為了網(wǎng)紅，人們驚嘆它巨大引力時也被它瑰麗的氣體云層所驚艷到 。人類通過天文望遠鏡觀測和發(fā)射木星探測器測算出來了它的氣體成分和壓強 。目前已知木星的大氣層環(huán)流約有3000km，占木星質量的1% 。木星是太陽系內體積和質量最大（是7大行星質量總和的2.5倍，1/1000太陽質量）、自轉最快、壓強最大的氣態(tài)行星 。它主要是75%質量的氫氣，25%質量的氦氣 。我們能看到的大氣云層的頂端，它的壓強比一個氣壓略高，但在它核心壓強是地球的10萬倍 。我們對木星的大氣和壓強如此了解，科學家們是怎么知道的呢？最早發(fā)現(xiàn)木星的是伽利略，他在1610年用天文望遠鏡觀察到 。第一個探測器對其探測的是，美國NASA在1972年發(fā)射的“先驅者10號” 。它探測到了木星磁層和傳回300多副木星圖形；第二個是1973年發(fā)射“先驅者11號”，1974年到達距離木星4.6萬km的高空，發(fā)回了木星磁場、輻射帶、溫度、大氣層結構等信息；第三個是1977年“旅行者一號”和“二號”，在1979年發(fā)現(xiàn)了它有個光環(huán)；第四個是1989年發(fā)射的“伽利略號”，它繞木星飛了34圈，獲得了木星大氣層的第一手資料(它在2003年墜毀于木星)；第五個是2011年的“朱諾號”，在2016年到達木星軌道，每年繞行木星32圈，探測木星的內部結構和測定大氣成分，并研究木星大氣對流情況和探測木星磁場起源和磁層，科學家希望這些能了解木星的形成、演化和本體內部結構等 。全部計劃已在2017年結束 ?？茖W家們對木星還在持續(xù)探測和研究中，相信木星越來越多的秘密會呈現(xiàn)在人們面前 。rr對于氣體可以通過光譜分析來了解其主要成分 。原子的吸收譜線，是進行這種分析的基礎 。發(fā)射譜和吸收譜學過初中化學我們就應該知道不同元素原子帶的電子數(shù)量是不同的，而學過高中物理就應該知道光的吸收和釋放是電子在不同能級上躍遷所造成的——電磁輻射的吸收是物質（通常是原子中的電子）獲得光子能量的方式，并從而將電磁波能量轉換為吸收體的內能（熱能） 。不同物質因電子層數(shù)（能級）的不同，因而發(fā)射光子或者吸收光子的光波波長有所不同，能量與電子能級匹配的光子被發(fā)射或吸收的幾率更大，因此發(fā)射譜或者吸收波譜又可以作為元素分析的依據(jù) 。上圖：氫的發(fā)射譜（上）和吸收譜（下）——在特定的波長處存在著突顯或者缺失的譜線，那就是氫原子的特征譜線 。吸收光（波）譜是指由于光與被觀測樣品的相互作用而被吸收部分的光譜 。樣品從輻射場吸收能量（光子），且吸收強度隨頻率而不同，如此產生的特征光譜叫吸收光譜 。上圖：對于高熱的發(fā)光氣體，可以用氣體的發(fā)射譜來進行分析；而對于冷氣體，則采用光源通過氣體后的吸收譜來分析 。光譜學光譜學是研究物質與電磁輻射之間相互作用的學科 。歷史上，光譜學是通過棱鏡研究可見光被分散的波譜而產生的 。后來，該概念被大大擴展，包括作為其波長或頻率的函數(shù)的任何與輻射能量的相互作用，這主要應用在電磁波譜中，盡管物質波和聲波也可以被認為是輻射能量的形式 。涉及電磁波譜的光譜學是物理學、化學和天文學領域的基礎探索工具，允許在原子尺度，分子尺度，宏觀尺度和其他方面研究物質的成分、物理結構和電子結構 。對于木星這種不發(fā)光的天體，主要采取對其大氣的吸收光譜進行分析 。即通過木星反射的太陽輻射來進行分析 。木星上色彩斑斕的大氣，實際上就是其大氣區(qū)域成分的體現(xiàn) 。用高精度的儀器可以對這些成分進行更精確的量化分析 。上圖：遙遠天體發(fā)射光會被途徑的氣體云所吸收，這構成了對空間星際物質分析的基本結構 。利用空間軌道光譜分析設備可以獲得不受大氣干擾的光譜信息（地球大氣也是要吸收光的） ?？偨Y我們無需飛到木星去采樣木星的大氣就可以了解木星大氣的構成——只需要對來自木星的光譜進行分析 。實際上即便是取得采樣，也需要通過光譜儀對氣體樣品中的成分進行精確的分析，這是目前最先進也是非常成熟的物質成分分析技術 。