第10章 第八章
木星
在前一章的论述中，我们几乎已经到达了这颗行星的附近。它是所有围绕太阳运转的行星中体积最大的一颗。我们此刻就直接登陆木星，来认识一下这个可以被称为“太阳系巨人”的星体。它与地球或邻近的星球彼此之间存在着深刻的相似性，而在所有方面又与它们大不相同。因此，我们将要继续的探索之旅是可真实发生的话，那么木星就是这趟旅程的转折点，因为我们不再有办法登陆这颗巨型星球，而你们将很快知道其中的原因。
木星的轨道及其运动
我们现在已经距离太阳非常遥远了，至少与地球在太空中所占的位置相比；木星公转的轨道十分庞大，对于木星来说，地球几乎与太阳毗邻，且做着相当小的圆周运动。
由于木星轨道较大的椭圆率，木星到太阳的距离不一且相差极大：木星在近日点时离太阳7.38亿千米，其远日点距离太阳8.03亿千米，木星与太阳之间的平均距离为7.77亿千米(1)。当木星冲日时，它离我们只有大约5.8亿千米。
木星的轨道非常庞大；木星公转速度小于地球，以匀速走完一圈路程，木星要花大约12个地球年，精确的数字是11年314天8小时(2)。鉴于此，木星运行得似乎比其他星体都要更加缓慢。我们看到，木星在很长一段时间里都稳居天空的同一位置，木星与地球运动的组合使木星平均每隔398天冲日。
木星离太阳如此遥远，相比之下，地球几乎就贴着施与它光芒的太阳，因此我们总是能看到木星像一轮满月状的光亮圆盘悬于天空；理论上来说，在出现木星相位的极端角位上，人们可以看到木星边缘如同光晕般暗淡的光芒。
(1) 现测定木星的平均距日距离为778 330 000千米。（《基础天文学》）
(2) 现测定木星公转周期为4332.71天，即11年317天17小时。（《基础天文学》）
木星的尺寸和要素
尽管木星距离很远，但木星圆盘的大小即便是用最简易的光学仪器也能了解到。
因为这颗星球太过庞大了——它的直径长达142 102千米，也就是地球的11.14倍(1)。如果据此我们将二者的体积进行对比，会得出前者的体积是后者体积的1295倍，但这颗巨型球体相对较轻，因为构成木星的物质密度很小，只有1.36（地球=5.52），因此质量只是地球的318倍。
由于木星在我们眼前呈现出了某种特殊的形态，人们从最开始就发现木星和地球有着本质上的不同。
事实上，使用最基础的天文望远镜得到的观测结果就能最直接揭示木星的形状：木星并非完美的圆形，而是呈明显的扁圆形状，从而导致了通过两极的直径与赤道直径之间存在1/15的差量（此处依据的是平均直径）(2)。这种形状与木星球体本身的性质有关——它受到由自转带来的离心力作用的驱动，我们将有必要在下文提出关于木星球体性质的假说。由于木星以高速自转，所以它的自转周期只有9小时50分钟(3)，在太阳系的所有成员中，木星是昼夜交替最快的星球。然而，尽管木星日如此短暂，其日夜时长却不像地球上的那么不均，因为木星的自转轴与公转轨道平面只有3度的倾角(4)，像这样的方位不会造成任何明显的季节变化。
木星自转速度。以上两个图像的拍摄时间间隔为1小时。
巨大的扁圆形状的木星与地球的对比
plan de l’orbite：轨道平面 木星自转轴与轨道平面之间极小的倾斜角度
最后，根据以上所有木星要素，有人计算出了这颗巨行星上远大于地球上的重力强度，这对人类来说可能难以忍受，因为人在木星上的平均体重会升高到将近200千克(5)。
(1) 现测定木星的赤道半径为71 500千米，即直径143 000千米，约为地球直径的11.2倍，其体积则约为地球的1400倍。（《基础天文学》）
(2) 现测定木星的极半径为66 900千米，即两极的直径为133 800千米，比赤道直径小9200千米。（《基础天文学》）
(3) 木星存在较差自转，即自转时不同纬度部位的角速度不同，较差自转说明星体并不完全是固星体。太阳系内，太阳、木星和土星存在较差自转。这里的木星自转周期取其赤道自转周期，下文亦有说明。
(4) 现测定木星自转轴倾角为3.12度。（《天文学新概论》）
(5) 木星的表面重力加速度为24.79米/平方秒，地球的表面重力加速度为9.80 665米/平方秒。（NASA）
木星的外貌
如果把在某些相位下如新月般又细又大的金星排除在外，那么木星就是我们用肉眼最容易辨认的星体，它似乎拥有闪亮的恒星才会呈现出的特殊外貌。事实上，木星的视圆面只比我们看到的天空中的月亮小40倍，只需动用强大的航海望远镜就能清晰辨认出这颗巨型星球的轮廓。借助这类简易工具还能观测到木星的主要卫星——我们将在后文对此进行专门论述，但我们已经在前文提到，这些绕木星运行的卫星是伽利略用自制望远镜最先发现的。
借助最简易的望远镜就能观察到的木星星系
即使是如此简易的工具都能让伽利略获得在当时看来如此惊人的发现。尽管伽利略的望远镜只能向他展示木星是颗巨大的星球且被其他小型天体——它们的运动是伽利略后来致力研究的方向——所环绕，有些人认为木星上的特殊带纹也是伽利略发现的，但据其他学者称，伽利略从未提及木星的这一外貌特征。总之，根据那些借助已比较完善的观测工具绘制并发表的早期图像，我们会发现这只是一个很基础的观测结果，这些神奇带纹（我们将会看到，带纹是这类星球的特殊标志）似乎可以追溯到1630年5月17日塞奇神父的发现，同时还有巴托利的发现，自1633年冯特纳也开始发表相关的研究成果。尽管他们的制图都较为初级，但已能证明木星外貌的持久稳定性，至少木星表面被饰以平行于赤道的或明或暗的条纹这一特征是永久性的。即使是在不那么完善的观测条件下，木星表面的布局还是如此突出而明显，以至于我们会看到赫维留绘制的夸张木星图（我们在后面附上了图示）。木星上的斑点在赫维留看来与月球上的类似，但木星还是呈现出了其带纹在数量和密度上的奇特变化，人们对此还没有找到合理解释。
木星的特殊外貌：木星被一圈平行于赤道的带纹围绕，不同时期条纹图案也不同，人们会看到带纹的数量、大小、密度以及球面上四散的斑点在不断变化。
（上图）祖奇与巴托利观测到的木星（1630年5月）；（下图）格里马尔迪观测到的木星（1634年10月）。
赫维留观测到的木星
随着观测仪器的光学质量的改进，人们很快就注意到带纹的这些变化。这些相互平行的带纹被发现后，1664年英国科学家胡克又有了新发现，他指出在一条暗带上有一块颜色更深的暗斑。这个斑点自东向西的位移证实了木星的自转运动；但是胡克似乎并不致力于确定这一在当时没有任何迹象能表明的运动，因为这些平行于赤道的带纹，也就是沿着自转方向的带纹没有因此而改变位置。
对木星真正的研究始于G. D.卡西尼。认识到木星为扁圆球体、确定木星的自转周期在不同纬度上的变化、对木星特征，比如带纹的不连续性、数量和位置的变动以及散布在上面的白斑和暗斑等做出描述都要归功于这位杰出的天文观测家。现代所有观测活动几乎只是对卡西尼所完成的出色工作做更为精确的补充。
况且我们仅限于介绍自这一时期以来人类获知的木星概况，而非事无巨细地回顾人类对木星的所有观测活动，下面我们将根据现代数据对木星世界展开描述。
如今，人们已经可以构想出木星的面貌了，我们面对的不再是既保持固定布局又同时千变万化的星球外表。总之，我们无法像制作火星地图那样也画出一张木星地图，但我们的确可以根据大量的观测活动进而获得完整的木星圆面，且这些观测活动不用持续很久，因为只需连续观察木星10小时，就能得到木星在我们眼前掠过的所有圆面。而在某些时期，我们会看到木星很长时间内一直处于地平线上方，所以冬季长夜的那几个小时足以让人们完成一次重大的木星观测。然而，用这一方法获得的木星图只在一个固定时刻有效，人们逐渐发现整个木星都在变化，要么是细节在数量上发生着改变，要么是各细节的相互位置发生了改变。
木星外貌所呈现出的这些整体变化有时非常显著，只需看看在不同年份绘制的一系列木星图就能发现这些改变有多深刻：木星上本没有带纹的纬度区出现了一条宽度或色度相当明显的带纹，在别的区域带纹反而从有到无，或者是带纹的大小或色度发生了改变。除此之外，还有那些或明或暗的斑块，它们沿着明暗带纹区域的走向分布。最后人们还发现，有一些倾斜的条痕似乎将暗带连接了起来。
冯特纳于1646年1月22日观测到的木星
在所有这些不稳定的细节中，或者说在这些至少会在某个时刻从我们的视线中消失，然后又在另一个时刻出现的细节中，卡西尼于1665年发现的一处细节却不断被后人观测到，因此我们可以说该细节似乎就是稳定不变的，但它的持续性只限于范围和轮廓方面——因为这一长达50 000千米的斑块的经度位置发生了改变，就像大海上漂浮的小岛，时而向东，时而向西，这也成了最令人费解的现象。除此之外，人们还看到它的颜色也发生了改变，尽管这一斑块早在卡西尼的木星图中出现了，但直到1879年它才因其鲜明的色彩而声名大噪，人们称之为红斑(1)。这个名称被一直保留了下来，纵使这块木星斑有时几乎不可见，且它的颜色通常泛白或泛灰，然后又会恢复鲜明的色度，此时即便用性能不佳的望远设备也能观测到。1936年，这块红斑的典型颜色突然变本加厉，在更利于分辨色彩的大型观测仪器下呈现出极为鲜艳的朱红色。
卡西尼绘制的木星（1691年）meridies：南；occidens：西；oriens：东；septentrio：北；December：12 月
红斑的这些奇特变化似乎与在它下方形成的带纹的变化有关。大红斑似乎嵌在了这条更靠近赤道的带纹（热带带纹，参见所附图示）中，就像大海湾里的一座岛屿。当带纹变弱，变得几乎看不见时，红斑就会显出更鲜艳的颜色。
木星“红斑”与底部的地球尺寸的对比
p le S.：南极； Bande temp é r é e S.：南温带带纹； Bande tropicale S.：南热带带纹； Zone é quatoriale：赤道区 ; Bande tropicale N.：北热带带纹； Bande temp ér é e N.：北温带带纹； P le N.：北极 木星各主要带纹的名称以及不同区域的平均自转周期
红斑里发生着什么神秘的现象？我们还无法对此做出猜想，除非有新的发现，否则我们不得不仅限于所看到之物。至于红斑在经度上飘忽不定的原因我们也不敢妄断。这一介于其他不稳定斑块中间的形貌稳定的红斑的位移的速度也不一，以至于造成了木星各地貌似乎在滑动、扭曲变形或者彼此接触时融为一体的表象。
最后，当我们仔细跟随着这些奇异外观的运动时，会发现木星不同纬度的自转速度似乎不一，我们前面给出的9小时50分钟是赤道平均速度，赤道的南边是所谓的温带区，接近红斑，木星的这一部分自转一周需要9小时55分03秒，赤道以北的温带区域则要9小时55分06秒。
我们观察到的木星没有显示出任何坚实地表应该具有的特征，因为如果地表像地球或火星的那样坚实，其自转运动一定是整体同步的。
人们很容易根据木星还未冷却、正处于形成过程中这一假说，想象木星会呈现出如图所示的景象。
(1) 即著名的木星大红斑。大红斑是一个位于木星赤道南部的巨大反气旋风暴（逆时针），如果1665年观测到的斑纹就是这个大红斑，那么可以说大红斑至少已经存在354年，至于这个位于木星上的风暴为何能持续这么久，科学家目前也无法给出确定的答案。而根据《国家地理》2018年3月9日的一篇文章，大红斑的形状一直在改变，目前的监测显示大红斑在不断缩小，在未来，大红斑或许会消失，或许会继续存在。（可见https://www.natgeomedia.com/explore/article/content-5794.html）
木星的构成及其物理环境
我们刚才所概述的木星特征以及木星表面总体呈絮片状的不稳定的带纹和细节，都显示了这颗星球极为特殊的状态，我们很难对此做出精确描述。我们最多可以认同，木星的形态绝对不是一个固体会有的形态，因此我们倾向于假设这是个液态的星体，或是由在超强高压下多少液化了的气体组成的星体，这样的构成也解释了木星的扁圆形状——木星以硕大的体积高速自转，离心力作用使其在赤道处隆起，两极越来越扁平，变成了我们观察到的椭圆体。
总之，我们所描述的木星表面——无论如何都不可能来自一个固体核——只是木星最外面的一层厚厚的大气，它挡住了我们想要探索大气底下世界的视线。通过光谱研究，我们知道，在这层大气中除了有我们尚未辨认出的物质，还有很大比例的甲烷和氨水。关于木星大气层的构成、状态以及在其中发生的现象的本质，人们还不能给出精确的解释，而要想一睹大气底下更深层区域的真容更是难上加难。
胡克于1666年6月26日观测到的木星
称木星为一颗“正在形成中的星球”似乎是很合理的，但我们可能难以确定它究竟处在哪个阶段。总之，正如我们一开始认为的那样，尽管木星的某些部分很明亮，但它不是一颗高温星球，由绕木星运动的卫星所带来的天象就能证明这一点：当这些星体介于木星和太阳之间时，我们看到它们的黑影正好投射在主星的亮面上，而木星看起来会发光，只是因为它被太阳照亮了；与此相反的现象是，卫星由于被木星的阴影遮挡而消失不见，如果木星自身还能散发出明显的光亮，那么就该照亮它的卫星。最后，各种猜测倾向于认为，木星的温度非常低，介于-135摄氏度到-155摄氏度之间。
以上所有事实都证明了我们应该摒弃以下想法：根据某些宇宙起源学说，认为木星与其说是行星，不如说是一颗能与太阳类比的恒星，且正在经历固化的过程。过去有人提出，木星是与地球类似的星体，且木星地貌被厚厚的条状云带缠绕和遮蔽，这一假说同样不可信。
总而言之，以我们目前的认知水平，没有任何假说能声称自己完全正确，唯一看似被证实且该被重视的推测是，木星上看不到任何我们在前面的章节中讨论过的那些行星所具有的环境，因为木星没有坚实的地壳。木星上不存在任何稳定的表面，我们无法设想某个外星游客能在木星上着陆。木星上孕育着某种有机生命在我们看来同样是不可能的事。
因此，我们要对关于木星地貌的说法保持警惕，我们唯一可做的是再现并描述天象即能看到的木星上空的景观，以及在木星浑浊的大气层内部穿梭时能欣赏到的景象。
事实上，木星的夜空会被好几个“月亮”照亮，因为这颗巨行星坐拥好几颗卫星。下面我们就来关注一下这些卫星，它们的作用不只是给木星的黑夜照明，它们还是供近距离欣赏木星的极佳观测站。木星的卫星反倒是我们有可能登陆的星体，从任何一颗木卫上望其主星，都能领略到无与伦比的天象奇观。
一颗卫星投射在木星上的黑点
木星的卫星
伽利略于1610年1月最先对木星卫星进行了观测。 图左侧日期翻译：1月7日；1月8日；1月10日；1月11日；1月12日；1月13日
目前已知的木星卫星数量为9颗，但只有4颗体积较大，这4颗正是由伽利略发现的(1)。我们在前文已指出，这4颗卫星即便用最简易的天文望远镜也能观测得到，而对其他卫星只有用强大的现代仪器才能揭露它们的真实面目，甚至有的需要借助摄影感光技术才可以。
以下列举了木星星系的各成员。卫星的编号似乎没有什么规律可循，编号为I、II、III、IV的卫星（由伽利略最早发现）是根据卫星与主星之间的距离编号的，其他卫星则是按它们被发现的时间顺序来被编号的。
由于某些卫星离木星太过遥远，木星星系成了一个非常庞大且特征明显的体系，木卫五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四几乎在同一个平面上转动，且该平面与木星的赤道平面非常接近，而最新发现的木卫八与木卫九与其他卫星的运转方向相反。
最后，根据表格中所提供的有关这些卫星大小的数字，我们可以看到，最主要的四颗小卫星比我们的月亮还要大，甚至堪比某些主要行星的尺寸：木卫三的直径超过了水星的直径，几乎达到了火星的直径长度，且水星也没有木卫四大。因此，这四颗卫星算得上真正的星球，在其余的木卫中间享有特权。这四颗卫星都有足够稠密的大气。我们很难有效探测到它们的表面，它们距离我们如此遥远，即便再放大，它们还是微不足道的圆面。可以看到上面的一些模糊的灰斑，这也证明了其地貌的多变性。我们可以像登陆月球或登陆与地球相邻的行星那样，在这些木卫上着陆，但我们要踏足的是片什么样的地方呢？上面都有些什么样的景色？是变化多端还是单调乏味？是贫瘠不堪还是肥沃富饶？我们在这些方面还不可能有准确的答案，但我们可以确定的是，木卫上空有美轮美奂的天象，我们将在下文做一番描述。
Jupiter:木星 木星的主卫星轨道（要想再现那些更遥远的卫星就得超出图示范围）
(1) 现木星已被确认并命名的卫星共79颗，这使得木星成为人类目前发现的天然卫星最多的行星。（NASA）
木星世界的景观
我们对有关木星本身性质认知的不确定，导致我们不得不对下文描述的天象持保留意见。
我们不会讨论木星上可能有的景色；即便我们假设木星有足够坚实或大密度的表面可供我们暂时立足于此，我们对它的本质或面貌的再现也纯属幻想，所以我们只能天马行空地想象置身于木星会看到的天象。
对木星来说，太阳因太过遥远而沦为一个极小的光源，从木星上看到的太阳视直径只有我们在地球上看到的1/5，木星得到的光和热只有地球上的1/25。这颗微型太阳似乎只会照亮木星上那层充满水蒸气和浑浊物质的大气。木星的高速自转备受瞩目：对它的赤道区域来说，在4小时25分钟之内就可以看到太阳在地平线上完成的升落。我们所说的地平线，指的只是一条划分可视范围的过渡线，当日夜交替时，太阳会在这条线上出现或消失。总之，在木星上日夜过渡得非常快，因为由于光照强度的减弱，木星上的黄昏不明显，可能只会持续几分钟。
Mars:火星 Mercure：水星 如果我们拿木星的几颗主要卫星的直径与火星和水星进行对比，会发现木星卫星称得上真正的星球。
木星上的白天十分短暂。日出后再过2小时12分钟，太阳已经抵达它在天空中的整个运动轨迹的最高点，接着又用同样的时间落入另一边的地平线。左上角的图示是一分钟内太阳经过的路程，距离根据日面的直径按比例标示。Est：东；Sud：南
木星上最美的天象一定是它的夜景，因为有大量的卫星在绕着它旋转，它们似乎就在被它们自己照亮的云层中间互相追逐。而这一景象主要是由那四颗主卫星造成的，它们的视直径达到了我们在地球上看到的月亮的大小，其中一颗看起来会非常大，有两颗略小，剩下的那颗更小一些。至于离主星最近的那颗木卫，它的大小与火星的卫星大小相仿，而那些离木星非常遥远的卫星的大小则可以忽略不计。我们从未看到这四颗主卫星的满相，因为它们每一颗在公转时都会被主星的阴影遮挡。它们也会在每次“新月”时遮住圆面极小的太阳，使木星在不同区域看到日食现象。如果我们用木星日（比地球日短2.5倍）来计算，这四颗卫星的视运动以及它们相位接替的速度非常快。木卫一（外观上最大的木星卫星）在朔望月相开始后的第一天可以看到1/4，第二天被食，第三天看到最后的1/4，第四天回到满月相。对另外3颗在木星空中还算足够大的卫星来说，完整的相位循环一次分别需要8.5、17和40个木星日。
木星天空的夜景
我们必须亲临这些卫星的表面才能够欣赏到类似我们在讨论火星时见识过的壮观场面的景观。从最近的木卫观察主星，木星就像美轮美奂的月球，呈满月或其他任何相位，雄踞于地面上方（我们此处之所以把木卫表面说成类似多岩的地面，是因为找不到更好的表述了）。
木星的巨大圆盘似乎撑满了天空的绝大部分，当它只呈现为细窄的新月状时，或者变得像不透光的屏风遮住太阳时，都呈现出惊人面貌。
靠近木星的卫星上看到的木星相位呈硕大的新月形。
在远离主星的卫星上看到的木星比在靠近主星的卫星上看到的要更小，但能看到木星有其他近距离的木卫相伴。
从木卫上观测地球的最佳时刻是当太阳被巨大的木星圆盘遮挡的时候，但地球此时仍只是繁星中的一颗普通星球（在图中地球位于微亮的影锥末端）。
orbite de la Terre：地球轨道；orbite de Jupiter：木星轨道 从木星上看到的地球似乎就待在太阳的近郊，即便在日地距离最远的时候，木星的周年视差角也很小。
从其中的某颗木卫望去，可以看到其他卫星在绕着木星公转，有时转到主星前面，有时转到主星后面，由此产生了木星上空不断变化的天象，如果我们要对所有天象一一描述，就难免要在此地耽搁过久。
那么，从木星世界看到的地球会呈现什么样貌呢？地球只是一个在太阳两侧摆动的小光点，最大的夹角也只有12度而已。无论在夜间还是白天，它都是一颗虚弱的星，就算能被肉眼看见，也是极为勉强。对木星来说，观测地球的最佳时刻是太阳被某颗卫星遮挡的时候，或者对木星的卫星来说，木星遮挡太阳时是观察地球的最佳时刻，但我们的地球此刻只是一个无足轻重的星体，而在我们接下来要造访的星球上，地球更是彻底消失了，仿佛不曾存在过一样……
在前一章的论述中，我们几乎已经到达了这颗行星的附近。它是所有围绕太阳运转的行星中体积最大的一颗。我们此刻就直接登陆木星，来认识一下这个可以被称为“太阳系巨人”的星体。它与地球或邻近的星球彼此之间存在着深刻的相似性，而在所有方面又与它们大不相同。因此，我们将要继续的探索之旅是可真实发生的话，那么木星就是这趟旅程的转折点，因为我们不再有办法登陆这颗巨型星球，而你们将很快知道其中的原因。
木星的轨道及其运动
我们现在已经距离太阳非常遥远了，至少与地球在太空中所占的位置相比；木星公转的轨道十分庞大，对于木星来说，地球几乎与太阳毗邻，且做着相当小的圆周运动。
由于木星轨道较大的椭圆率，木星到太阳的距离不一且相差极大：木星在近日点时离太阳7.38亿千米，其远日点距离太阳8.03亿千米，木星与太阳之间的平均距离为7.77亿千米(1)。当木星冲日时，它离我们只有大约5.8亿千米。
木星的轨道非常庞大；木星公转速度小于地球，以匀速走完一圈路程，木星要花大约12个地球年，精确的数字是11年314天8小时(2)。鉴于此，木星运行得似乎比其他星体都要更加缓慢。我们看到，木星在很长一段时间里都稳居天空的同一位置，木星与地球运动的组合使木星平均每隔398天冲日。
木星离太阳如此遥远，相比之下，地球几乎就贴着施与它光芒的太阳，因此我们总是能看到木星像一轮满月状的光亮圆盘悬于天空；理论上来说，在出现木星相位的极端角位上，人们可以看到木星边缘如同光晕般暗淡的光芒。
(1) 现测定木星的平均距日距离为778 330 000千米。（《基础天文学》）
(2) 现测定木星公转周期为4332.71天，即11年317天17小时。（《基础天文学》）
木星的尺寸和要素
尽管木星距离很远，但木星圆盘的大小即便是用最简易的光学仪器也能了解到。
因为这颗星球太过庞大了——它的直径长达142 102千米，也就是地球的11.14倍(1)。如果据此我们将二者的体积进行对比，会得出前者的体积是后者体积的1295倍，但这颗巨型球体相对较轻，因为构成木星的物质密度很小，只有1.36（地球=5.52），因此质量只是地球的318倍。
由于木星在我们眼前呈现出了某种特殊的形态，人们从最开始就发现木星和地球有着本质上的不同。
事实上，使用最基础的天文望远镜得到的观测结果就能最直接揭示木星的形状：木星并非完美的圆形，而是呈明显的扁圆形状，从而导致了通过两极的直径与赤道直径之间存在1/15的差量（此处依据的是平均直径）(2)。这种形状与木星球体本身的性质有关——它受到由自转带来的离心力作用的驱动，我们将有必要在下文提出关于木星球体性质的假说。由于木星以高速自转，所以它的自转周期只有9小时50分钟(3)，在太阳系的所有成员中，木星是昼夜交替最快的星球。然而，尽管木星日如此短暂，其日夜时长却不像地球上的那么不均，因为木星的自转轴与公转轨道平面只有3度的倾角(4)，像这样的方位不会造成任何明显的季节变化。
木星自转速度。以上两个图像的拍摄时间间隔为1小时。
巨大的扁圆形状的木星与地球的对比
plan de l’orbite：轨道平面 木星自转轴与轨道平面之间极小的倾斜角度
最后，根据以上所有木星要素，有人计算出了这颗巨行星上远大于地球上的重力强度，这对人类来说可能难以忍受，因为人在木星上的平均体重会升高到将近200千克(5)。
(1) 现测定木星的赤道半径为71 500千米，即直径143 000千米，约为地球直径的11.2倍，其体积则约为地球的1400倍。（《基础天文学》）
(2) 现测定木星的极半径为66 900千米，即两极的直径为133 800千米，比赤道直径小9200千米。（《基础天文学》）
(3) 木星存在较差自转，即自转时不同纬度部位的角速度不同，较差自转说明星体并不完全是固星体。太阳系内，太阳、木星和土星存在较差自转。这里的木星自转周期取其赤道自转周期，下文亦有说明。
(4) 现测定木星自转轴倾角为3.12度。（《天文学新概论》）
(5) 木星的表面重力加速度为24.79米/平方秒，地球的表面重力加速度为9.80 665米/平方秒。（NASA）
木星的外貌
如果把在某些相位下如新月般又细又大的金星排除在外，那么木星就是我们用肉眼最容易辨认的星体，它似乎拥有闪亮的恒星才会呈现出的特殊外貌。事实上，木星的视圆面只比我们看到的天空中的月亮小40倍，只需动用强大的航海望远镜就能清晰辨认出这颗巨型星球的轮廓。借助这类简易工具还能观测到木星的主要卫星——我们将在后文对此进行专门论述，但我们已经在前文提到，这些绕木星运行的卫星是伽利略用自制望远镜最先发现的。
借助最简易的望远镜就能观察到的木星星系
即使是如此简易的工具都能让伽利略获得在当时看来如此惊人的发现。尽管伽利略的望远镜只能向他展示木星是颗巨大的星球且被其他小型天体——它们的运动是伽利略后来致力研究的方向——所环绕，有些人认为木星上的特殊带纹也是伽利略发现的，但据其他学者称，伽利略从未提及木星的这一外貌特征。总之，根据那些借助已比较完善的观测工具绘制并发表的早期图像，我们会发现这只是一个很基础的观测结果，这些神奇带纹（我们将会看到，带纹是这类星球的特殊标志）似乎可以追溯到1630年5月17日塞奇神父的发现，同时还有巴托利的发现，自1633年冯特纳也开始发表相关的研究成果。尽管他们的制图都较为初级，但已能证明木星外貌的持久稳定性，至少木星表面被饰以平行于赤道的或明或暗的条纹这一特征是永久性的。即使是在不那么完善的观测条件下，木星表面的布局还是如此突出而明显，以至于我们会看到赫维留绘制的夸张木星图（我们在后面附上了图示）。木星上的斑点在赫维留看来与月球上的类似，但木星还是呈现出了其带纹在数量和密度上的奇特变化，人们对此还没有找到合理解释。
木星的特殊外貌：木星被一圈平行于赤道的带纹围绕，不同时期条纹图案也不同，人们会看到带纹的数量、大小、密度以及球面上四散的斑点在不断变化。
（上图）祖奇与巴托利观测到的木星（1630年5月）；（下图）格里马尔迪观测到的木星（1634年10月）。
赫维留观测到的木星
随着观测仪器的光学质量的改进，人们很快就注意到带纹的这些变化。这些相互平行的带纹被发现后，1664年英国科学家胡克又有了新发现，他指出在一条暗带上有一块颜色更深的暗斑。这个斑点自东向西的位移证实了木星的自转运动；但是胡克似乎并不致力于确定这一在当时没有任何迹象能表明的运动，因为这些平行于赤道的带纹，也就是沿着自转方向的带纹没有因此而改变位置。
对木星真正的研究始于G. D.卡西尼。认识到木星为扁圆球体、确定木星的自转周期在不同纬度上的变化、对木星特征，比如带纹的不连续性、数量和位置的变动以及散布在上面的白斑和暗斑等做出描述都要归功于这位杰出的天文观测家。现代所有观测活动几乎只是对卡西尼所完成的出色工作做更为精确的补充。
况且我们仅限于介绍自这一时期以来人类获知的木星概况，而非事无巨细地回顾人类对木星的所有观测活动，下面我们将根据现代数据对木星世界展开描述。
如今，人们已经可以构想出木星的面貌了，我们面对的不再是既保持固定布局又同时千变万化的星球外表。总之，我们无法像制作火星地图那样也画出一张木星地图，但我们的确可以根据大量的观测活动进而获得完整的木星圆面，且这些观测活动不用持续很久，因为只需连续观察木星10小时，就能得到木星在我们眼前掠过的所有圆面。而在某些时期，我们会看到木星很长时间内一直处于地平线上方，所以冬季长夜的那几个小时足以让人们完成一次重大的木星观测。然而，用这一方法获得的木星图只在一个固定时刻有效，人们逐渐发现整个木星都在变化，要么是细节在数量上发生着改变，要么是各细节的相互位置发生了改变。
木星外貌所呈现出的这些整体变化有时非常显著，只需看看在不同年份绘制的一系列木星图就能发现这些改变有多深刻：木星上本没有带纹的纬度区出现了一条宽度或色度相当明显的带纹，在别的区域带纹反而从有到无，或者是带纹的大小或色度发生了改变。除此之外，还有那些或明或暗的斑块，它们沿着明暗带纹区域的走向分布。最后人们还发现，有一些倾斜的条痕似乎将暗带连接了起来。
冯特纳于1646年1月22日观测到的木星
在所有这些不稳定的细节中，或者说在这些至少会在某个时刻从我们的视线中消失，然后又在另一个时刻出现的细节中，卡西尼于1665年发现的一处细节却不断被后人观测到，因此我们可以说该细节似乎就是稳定不变的，但它的持续性只限于范围和轮廓方面——因为这一长达50 000千米的斑块的经度位置发生了改变，就像大海上漂浮的小岛，时而向东，时而向西，这也成了最令人费解的现象。除此之外，人们还看到它的颜色也发生了改变，尽管这一斑块早在卡西尼的木星图中出现了，但直到1879年它才因其鲜明的色彩而声名大噪，人们称之为红斑(1)。这个名称被一直保留了下来，纵使这块木星斑有时几乎不可见，且它的颜色通常泛白或泛灰，然后又会恢复鲜明的色度，此时即便用性能不佳的望远设备也能观测到。1936年，这块红斑的典型颜色突然变本加厉，在更利于分辨色彩的大型观测仪器下呈现出极为鲜艳的朱红色。
卡西尼绘制的木星（1691年）meridies：南；occidens：西；oriens：东；septentrio：北；December：12 月
红斑的这些奇特变化似乎与在它下方形成的带纹的变化有关。大红斑似乎嵌在了这条更靠近赤道的带纹（热带带纹，参见所附图示）中，就像大海湾里的一座岛屿。当带纹变弱，变得几乎看不见时，红斑就会显出更鲜艳的颜色。
木星“红斑”与底部的地球尺寸的对比
p le S.：南极； Bande temp é r é e S.：南温带带纹； Bande tropicale S.：南热带带纹； Zone é quatoriale：赤道区 ; Bande tropicale N.：北热带带纹； Bande temp ér é e N.：北温带带纹； P le N.：北极 木星各主要带纹的名称以及不同区域的平均自转周期
红斑里发生着什么神秘的现象？我们还无法对此做出猜想，除非有新的发现，否则我们不得不仅限于所看到之物。至于红斑在经度上飘忽不定的原因我们也不敢妄断。这一介于其他不稳定斑块中间的形貌稳定的红斑的位移的速度也不一，以至于造成了木星各地貌似乎在滑动、扭曲变形或者彼此接触时融为一体的表象。
最后，当我们仔细跟随着这些奇异外观的运动时，会发现木星不同纬度的自转速度似乎不一，我们前面给出的9小时50分钟是赤道平均速度，赤道的南边是所谓的温带区，接近红斑，木星的这一部分自转一周需要9小时55分03秒，赤道以北的温带区域则要9小时55分06秒。
我们观察到的木星没有显示出任何坚实地表应该具有的特征，因为如果地表像地球或火星的那样坚实，其自转运动一定是整体同步的。
人们很容易根据木星还未冷却、正处于形成过程中这一假说，想象木星会呈现出如图所示的景象。
(1) 即著名的木星大红斑。大红斑是一个位于木星赤道南部的巨大反气旋风暴（逆时针），如果1665年观测到的斑纹就是这个大红斑，那么可以说大红斑至少已经存在354年，至于这个位于木星上的风暴为何能持续这么久，科学家目前也无法给出确定的答案。而根据《国家地理》2018年3月9日的一篇文章，大红斑的形状一直在改变，目前的监测显示大红斑在不断缩小，在未来，大红斑或许会消失，或许会继续存在。（可见https://www.natgeomedia.com/explore/article/content-5794.html）
木星的构成及其物理环境
我们刚才所概述的木星特征以及木星表面总体呈絮片状的不稳定的带纹和细节，都显示了这颗星球极为特殊的状态，我们很难对此做出精确描述。我们最多可以认同，木星的形态绝对不是一个固体会有的形态，因此我们倾向于假设这是个液态的星体，或是由在超强高压下多少液化了的气体组成的星体，这样的构成也解释了木星的扁圆形状——木星以硕大的体积高速自转，离心力作用使其在赤道处隆起，两极越来越扁平，变成了我们观察到的椭圆体。
总之，我们所描述的木星表面——无论如何都不可能来自一个固体核——只是木星最外面的一层厚厚的大气，它挡住了我们想要探索大气底下世界的视线。通过光谱研究，我们知道，在这层大气中除了有我们尚未辨认出的物质，还有很大比例的甲烷和氨水。关于木星大气层的构成、状态以及在其中发生的现象的本质，人们还不能给出精确的解释，而要想一睹大气底下更深层区域的真容更是难上加难。
胡克于1666年6月26日观测到的木星
称木星为一颗“正在形成中的星球”似乎是很合理的，但我们可能难以确定它究竟处在哪个阶段。总之，正如我们一开始认为的那样，尽管木星的某些部分很明亮，但它不是一颗高温星球，由绕木星运动的卫星所带来的天象就能证明这一点：当这些星体介于木星和太阳之间时，我们看到它们的黑影正好投射在主星的亮面上，而木星看起来会发光，只是因为它被太阳照亮了；与此相反的现象是，卫星由于被木星的阴影遮挡而消失不见，如果木星自身还能散发出明显的光亮，那么就该照亮它的卫星。最后，各种猜测倾向于认为，木星的温度非常低，介于-135摄氏度到-155摄氏度之间。
以上所有事实都证明了我们应该摒弃以下想法：根据某些宇宙起源学说，认为木星与其说是行星，不如说是一颗能与太阳类比的恒星，且正在经历固化的过程。过去有人提出，木星是与地球类似的星体，且木星地貌被厚厚的条状云带缠绕和遮蔽，这一假说同样不可信。
总而言之，以我们目前的认知水平，没有任何假说能声称自己完全正确，唯一看似被证实且该被重视的推测是，木星上看不到任何我们在前面的章节中讨论过的那些行星所具有的环境，因为木星没有坚实的地壳。木星上不存在任何稳定的表面，我们无法设想某个外星游客能在木星上着陆。木星上孕育着某种有机生命在我们看来同样是不可能的事。
因此，我们要对关于木星地貌的说法保持警惕，我们唯一可做的是再现并描述天象即能看到的木星上空的景观，以及在木星浑浊的大气层内部穿梭时能欣赏到的景象。
事实上，木星的夜空会被好几个“月亮”照亮，因为这颗巨行星坐拥好几颗卫星。下面我们就来关注一下这些卫星，它们的作用不只是给木星的黑夜照明，它们还是供近距离欣赏木星的极佳观测站。木星的卫星反倒是我们有可能登陆的星体，从任何一颗木卫上望其主星，都能领略到无与伦比的天象奇观。
一颗卫星投射在木星上的黑点
木星的卫星
伽利略于1610年1月最先对木星卫星进行了观测。 图左侧日期翻译：1月7日；1月8日；1月10日；1月11日；1月12日；1月13日
目前已知的木星卫星数量为9颗，但只有4颗体积较大，这4颗正是由伽利略发现的(1)。我们在前文已指出，这4颗卫星即便用最简易的天文望远镜也能观测得到，而对其他卫星只有用强大的现代仪器才能揭露它们的真实面目，甚至有的需要借助摄影感光技术才可以。
以下列举了木星星系的各成员。卫星的编号似乎没有什么规律可循，编号为I、II、III、IV的卫星（由伽利略最早发现）是根据卫星与主星之间的距离编号的，其他卫星则是按它们被发现的时间顺序来被编号的。
由于某些卫星离木星太过遥远，木星星系成了一个非常庞大且特征明显的体系，木卫五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四几乎在同一个平面上转动，且该平面与木星的赤道平面非常接近，而最新发现的木卫八与木卫九与其他卫星的运转方向相反。
最后，根据表格中所提供的有关这些卫星大小的数字，我们可以看到，最主要的四颗小卫星比我们的月亮还要大，甚至堪比某些主要行星的尺寸：木卫三的直径超过了水星的直径，几乎达到了火星的直径长度，且水星也没有木卫四大。因此，这四颗卫星算得上真正的星球，在其余的木卫中间享有特权。这四颗卫星都有足够稠密的大气。我们很难有效探测到它们的表面，它们距离我们如此遥远，即便再放大，它们还是微不足道的圆面。可以看到上面的一些模糊的灰斑，这也证明了其地貌的多变性。我们可以像登陆月球或登陆与地球相邻的行星那样，在这些木卫上着陆，但我们要踏足的是片什么样的地方呢？上面都有些什么样的景色？是变化多端还是单调乏味？是贫瘠不堪还是肥沃富饶？我们在这些方面还不可能有准确的答案，但我们可以确定的是，木卫上空有美轮美奂的天象，我们将在下文做一番描述。
Jupiter:木星 木星的主卫星轨道（要想再现那些更遥远的卫星就得超出图示范围）
(1) 现木星已被确认并命名的卫星共79颗，这使得木星成为人类目前发现的天然卫星最多的行星。（NASA）
木星世界的景观
我们对有关木星本身性质认知的不确定，导致我们不得不对下文描述的天象持保留意见。
我们不会讨论木星上可能有的景色；即便我们假设木星有足够坚实或大密度的表面可供我们暂时立足于此，我们对它的本质或面貌的再现也纯属幻想，所以我们只能天马行空地想象置身于木星会看到的天象。
对木星来说，太阳因太过遥远而沦为一个极小的光源，从木星上看到的太阳视直径只有我们在地球上看到的1/5，木星得到的光和热只有地球上的1/25。这颗微型太阳似乎只会照亮木星上那层充满水蒸气和浑浊物质的大气。木星的高速自转备受瞩目：对它的赤道区域来说，在4小时25分钟之内就可以看到太阳在地平线上完成的升落。我们所说的地平线，指的只是一条划分可视范围的过渡线，当日夜交替时，太阳会在这条线上出现或消失。总之，在木星上日夜过渡得非常快，因为由于光照强度的减弱，木星上的黄昏不明显，可能只会持续几分钟。
Mars:火星 Mercure：水星 如果我们拿木星的几颗主要卫星的直径与火星和水星进行对比，会发现木星卫星称得上真正的星球。
木星上的白天十分短暂。日出后再过2小时12分钟，太阳已经抵达它在天空中的整个运动轨迹的最高点，接着又用同样的时间落入另一边的地平线。左上角的图示是一分钟内太阳经过的路程，距离根据日面的直径按比例标示。Est：东；Sud：南
木星上最美的天象一定是它的夜景，因为有大量的卫星在绕着它旋转，它们似乎就在被它们自己照亮的云层中间互相追逐。而这一景象主要是由那四颗主卫星造成的，它们的视直径达到了我们在地球上看到的月亮的大小，其中一颗看起来会非常大，有两颗略小，剩下的那颗更小一些。至于离主星最近的那颗木卫，它的大小与火星的卫星大小相仿，而那些离木星非常遥远的卫星的大小则可以忽略不计。我们从未看到这四颗主卫星的满相，因为它们每一颗在公转时都会被主星的阴影遮挡。它们也会在每次“新月”时遮住圆面极小的太阳，使木星在不同区域看到日食现象。如果我们用木星日（比地球日短2.5倍）来计算，这四颗卫星的视运动以及它们相位接替的速度非常快。木卫一（外观上最大的木星卫星）在朔望月相开始后的第一天可以看到1/4，第二天被食，第三天看到最后的1/4，第四天回到满月相。对另外3颗在木星空中还算足够大的卫星来说，完整的相位循环一次分别需要8.5、17和40个木星日。
木星天空的夜景
我们必须亲临这些卫星的表面才能够欣赏到类似我们在讨论火星时见识过的壮观场面的景观。从最近的木卫观察主星，木星就像美轮美奂的月球，呈满月或其他任何相位，雄踞于地面上方（我们此处之所以把木卫表面说成类似多岩的地面，是因为找不到更好的表述了）。
木星的巨大圆盘似乎撑满了天空的绝大部分，当它只呈现为细窄的新月状时，或者变得像不透光的屏风遮住太阳时，都呈现出惊人面貌。
靠近木星的卫星上看到的木星相位呈硕大的新月形。
在远离主星的卫星上看到的木星比在靠近主星的卫星上看到的要更小，但能看到木星有其他近距离的木卫相伴。
从木卫上观测地球的最佳时刻是当太阳被巨大的木星圆盘遮挡的时候，但地球此时仍只是繁星中的一颗普通星球（在图中地球位于微亮的影锥末端）。
orbite de la Terre：地球轨道；orbite de Jupiter：木星轨道 从木星上看到的地球似乎就待在太阳的近郊，即便在日地距离最远的时候，木星的周年视差角也很小。
从其中的某颗木卫望去，可以看到其他卫星在绕着木星公转，有时转到主星前面，有时转到主星后面，由此产生了木星上空不断变化的天象，如果我们要对所有天象一一描述，就难免要在此地耽搁过久。
那么，从木星世界看到的地球会呈现什么样貌呢？地球只是一个在太阳两侧摆动的小光点，最大的夹角也只有12度而已。无论在夜间还是白天，它都是一颗虚弱的星，就算能被肉眼看见，也是极为勉强。对木星来说，观测地球的最佳时刻是太阳被某颗卫星遮挡的时候，或者对木星的卫星来说，木星遮挡太阳时是观察地球的最佳时刻，但我们的地球此刻只是一个无足轻重的星体，而在我们接下来要造访的星球上，地球更是彻底消失了，仿佛不曾存在过一样……