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11.E：巨型行星（练习）

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    为了进一步探索

    文章

    木星

    阿吉雷，埃德温。 “哈勃放大了木星的新红点。” 天空与望远镜（2006 年 8 月）：26。

    Beatty，J. “走进巨人。” 天空与望远镜（1996 年 4 月）：20。 在伽利略探测器上。

    Beebe，R. “巨型风暴女王。” 天空与望远镜（1990 年 10 月）：359。 对《红点》的精彩评论。

    Johnson，T. “伽利略对木星及其卫星的任务。” 《科学美国人》（2000年2月）：40。 关于木星、艾欧、木卫三和卡利斯托的结果。

    西蒙，A. “不太好的红点。” 天空与望远镜（2016 年 3 月）：18。 关于木星上的巨大风暴是如何随着时间的推移而演变的。

    史密斯，B. “世纪之旅。” 《国家地理》（1990年8月）：48。 旅行者号对所有四个外星球的任务的精美总结。

    Stern，S. “Jupiter 近距离亲密接触。” 天文学（2007 年 8 月）：28。 2007 年 2 月，在 “新视野” 任务中飞越。

    土星

    Gore，R. “指环之谜。” 《国家地理》（1981 年 7 月）：3. 关于旅行者号任务的丰富多彩的报告。

    McEwen，A. “卡西尼号揭开土星的面纱。” 天文学（2006 年 7 月）：30。 关于土星系统前两年发现的报告。

    Spilker，L. “土星革命。” 天文学（2008 年 10 月）：34。 关于卡西尼号任务的结果。

    Talcott，R. “土星的甜蜜惊喜。” 天文学（2007 年 6 月）：52。 关于卡西尼号任务结果。

    天王星和海王星

    Cowling，T. “Big Blue：天王星和海王星的双重世界。” 天文学（1990 年 10 月）：42。 对这两颗行星的长篇回顾不错。

    Gore，R. “海王星：旅行者的最后一部图片展。” 《国家地理》（1990年8月）：35。

    Lunine，J. “海王星在 150。” 天空与望远镜（1996年9月）：38。 不错的评论。

    网站

    天王星

    美国宇航局太阳系探索：http://Solarsystem.nasa.gov/planets/uranus

    九颗行星网站：http://nineplanets.org/uranus.html

    行星科学网站：http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary...ranuspage.html

    海王星

    美国宇航局太阳系探索：http://Solarsystem.nasa.gov/planets/neptune

    九颗行星网站：http://nineplanets.org/neptune.html

    行星科学网站：http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary...ptunepage.html

    任务

    喷气推进实验室的卡西尼任务现场：http://saturn.jpl.nasa.gov/index.cfm

    欧洲航天局卡西尼-惠更斯任务现场：http://sci.esa.int/cassini-huygens/

    美国宇航局伽利略任务地点：http://Solarsystem.nasa.gov/galileo/

    美国宇航局的朱诺木星任务：http://www.nasa.gov/mission_pages/ju...ain/index.html

    喷气推进实验室的 Voyager 任务现场：http://voyager.jpl.nasa.gov/

    视频

    卡西尼：15 年的探索：https://www.youtube.com/watch?v=2z8fzz_MBAw。 任务要点的快速直观摘要 (2:29)。

    在《附魔之地：卡西尼号土星任务的史诗故事》中：https://www.youtube.com/watch?v=Vx135n8VFxY。 Cassini Mission Imagining 首席科学家 Carolyn Porco 的鼓舞人心的插图讲座（1:37:52）。

    木星：最大的星球：http://www.youtube.com/watch?v=s56pxa9lpvo。 由美国宇航局戈达德太空飞行中心和《球上科学》（7:29）制作。

    协作小组活动

    1. 一位新的国会议员要求你的小组调查为什么 1995 年发射到木星大气层的伽利略探测器只存活了 57 分钟，以及这是否是一个可怕丑闻的例子。 列出探测器持续时间不长的所有原因，以及为什么它没有变得更耐用。 （请记住，探测器必须搭便车前往木星！）
    2. 选择其中一颗木星行星，组织你的小组，为你选择的星球编写晚间新闻天气报告的脚本。 一定要大致说明你提供报告的区域的大气层高度。
    3. 你的团队认为要更多地了解巨型行星，下一步该怎么做？ 暂时搁置成本考虑：你会向美国宇航局推荐什么样的任务来更多地了解这些巨型世界？ 哪个或哪个世界应该获得最高优先级，为什么？
    4. 假设一位非常敬业（有点疯狂）的天文学家自愿成为人类对木星的探测器（并设法在木星磁层的旅程中活着幸存下来）。 当她进入木星的高层大气时，她坠落的速度会比坠入固体地球大气层时坠落得更快还是更慢？ 有一定代数背景的小组甚至可以计算出她与地球上的力相比所感受到的力。 （额外的问题：如果她在太空舱里，先掉入木星脚下，太空舱的地板有体重秤，那么与她在地球上的体重相比，体重秤会显示多少体重？）
    5. 你或你的团队中的任何人会自愿参加一个单向的、终身的任务，前往一个绕任何天然气巨头运行的空间站，却无法返回地球？ 这样的任务有哪些挑战？ 我们是否应该将对外太阳系的所有探索留给无人太空探测器？

    查看问题

    1. 向巨型行星发射探测器所涉及的主要挑战是什么？
    2. 为什么像伽利略这样的探测器很难掉落？ 工程师是如何解决这个问题的？
    3. 解释为什么对天然气巨头的目视观察不足以确定其轮换周期，以及使用了哪些证据来推断出正确的时期。
    4. 木星的季节是什么样的？
    5. 天王星的自旋轴距离其轨道平面 98° 会有什么后果？
    6. 描述天王星上的季节。
    7. 在木星内部的压力下，描述在那里发现的氢气的物理状态。
    8. 与整体规模相比，哪家天然气巨头拥有最大的冰/岩心？
    9. 在巨型行星及其内部条件的背景下，“岩石” 和 “冰” 是什么意思？
    10. 木星内部热的主要来源是什么？
    11. 描述土星的内部热源。
    12. 哪个行星的磁场最强，因此磁层最大？ 它的来源是什么？
    13. 四颗巨型行星上的可见云是由什么组成的，为什么它们彼此不同？
    14. 比较四颗巨型行星的大气环流（天气）。
    15. 每颗巨型行星的主要大气热源是什么？
    16. 为什么海王星大气层的上层显示为蓝色？
    17. 木星上的风暴与地球上的风暴系统有何不同？

    思想问题

    1. 描述太阳系内部和外部部分化学成分的差异。 行星的构成和它们形成的温度之间有什么关系？
    2. 巨型行星是怎么长得这么大的？
    3. 木星比水更密集，但大部分由氢气和氦气这两种轻气组成。 是什么让木星如此密集？
    4. 你会指望在巨型行星的大气中找到游离的氧气吗？ 为什么或者为什么不呢？
    5. 为什么（未来）一本描述巨型行星最引人注目的自然景观的旅游手册必须比修改陆地行星的旅游手册更频繁地修改？
    6. 据信存在于木星和土星上的水云的温度和压力与地球大气云中的水云相似。 在木星或土星上参观这样的地点会是什么样子？ 环境与地球云层中的环境有什么不同？
    7. 描述导致木星和土星大量内部热源的不同过程。 既然这两个物体在内部产生大部分能量，那么它们应该被称为恒星而不是行星吗？ 证明你的答案是正确的。
    8. 研究伽利略任务。 从任务发射到飞船到达木星系统之间发生了哪些技术问题，任务工程师是如何处理这些问题的？ （良好的信息来源包括天文学和天空与望远镜的文章，以及任务网站。）

    自己搞清楚

    1. 与地球相比，木星内部存在的压力要高多少倍？
    2. 计算海王星大暗点边缘的风速，该暗点直径为 10,000 千米，在 17 天内旋转。
    3. 计算土星、天王星和海王星的体积能容纳多少地球。
    4. 当 Voyager 号航天器穿透到外太阳系时，来自太阳的照明下降了。 相对于地球的情况，每颗木星行星的阳光有多亮？
    5. 木星磁层内部的离子的旋转周期与木星相同。 计算它们在木星的月球艾奥轨道上移动的速度（见附录G）。 当 Io 绕木星移动时，这些离子会从后面还是前面击中 Io？