伽利略
Johannes Kepler  生於1564年2月15日，死於1642年1月8日

  

                                                                                           木星及其四顆最大的衛星

 
        1564，伽利略生於義大利的比薩，他的父親是當地的貴族，可惜後來破產了，在17歲的時候，他到比薩大學去學醫，可是後來有一件事情令他改變了心意，有一次他在唸書的時候，他書房裡有一個高高掛起來的大燈，而當他每一次為點燈而去拉那個大燈時，那大燈就來回擺盪，而好奇的他用脈搏來當時間，他發現擺盪的週期與他拉燈弧度的大小無關，後來他又經由實驗證明了，擺來回一次的時間（週期）與擺錘的重量無關，只與擺線的長度有關，後來他在大學裡聽到的數學課讓他深深吸引，因此他便請求他父母親的允許，他轉往有天份的科學與數學。
        1589年，25歲的他就被比薩大學聘為教授，而當他在這時候，作了一個大家都知道的實驗，自古以來，大家都在古希臘哲人亞里斯多德的影響下，認為自高處放下兩物體，則較重的物體較快掉到地面上，可是伽利略卻在全校師生面前，跑到比薩斜塔頂樓，準備了兩個東西，同時間同一高度放下，令大家驚奇的是兩個東西竟然一起到達地面，儘管對於現在的我們來說，這是很自然而能接受的事情，可是在當時可是不得了的大事情，而該大學的一些思想古老的教授也因為這件事情指責伽利略對古希臘哲人亞里士多德不敬，伽利略在這些人的責罵中，不得不離開比薩大學，而到了較為開放的帕多瓦大學，在那裡的18年，他作了許多讓他名流千古的實驗。
        1607年，有一個製作透鏡的荷蘭工人在無意間發現當兩個透鏡擺成一直線，保持適當的距離，通過這透鏡的東西都變大了，後來他們就把兩個透鏡放在一個筒子內，當作玩具來出售，後來這玩具傳到了伽利略那裡，伽利略就作了一個比這玩具要強的多的望遠鏡，他把它放在教堂頂樓，讓當地的議員可以看見遠在兩個小時航程以外的船隻，也因此，他的薪水增加了不少。
      後來他又製作了四個望遠鏡，每一個都能看得更遠更清楚，1610年1月7日，伽利略發現了木星的四顆衛星，等於證實了小星體繞大星體運轉，這對因被宣稱地球不是宇宙中心，地球是繞太陽旋轉而被處死的哥白尼來說，提供了一個佐證，可是這對教廷來說，是動搖他們的信仰的，因此有人還控告伽利略說謊，說他是先把四顆衛星放在望遠鏡裡。也因此他被迫寫下了''悔過書''，只能夠寫一些''無害的''科學著作，1637年，他雙眼失明，1642年，他死了，這時候還是教廷的假釋犯。
        在1980年，伽利略被判刑之後的347年，梵諦岡教皇取消了伽利略的邪說罪，平了他的不白之冤，他最常說的一句話是

''在科學上一千人的權威也比不上一個卑賤人的充分證據''

參考資料：
數學史---Howard Eves

 

伽利略衛星（Galilean Moons）

伽利略在1564年出生，對現代科技的發展貢獻良多，伽利略主張科學研究必須透過觀察和實驗相輔相成，利用自製望遠鏡觀察天體。1609年，伽利略改良了剛發明的望遠鏡，透過自製望遠鏡觀察月球，發現月球不是完美的球體，表面到處是坑洞，由明亮、崎嶇、充滿坑洞的高地及暗沉、坑洞較少的低地構成。他稱低地為maria（拉丁文的「海」），因為它們具有平滑、黑暗的外貌，他特別畫了一幅月亮的水彩畫。1969年阿波羅十一號太空船登上月球，拍回來的照片就如伽利略所說，是凹凸不平的地形。

1610年，伽利略觀察木星，一開始看到木星旁有兩顆小星星，過幾天突然變成四顆。起先他以為是恆星，但是發現它們在木星周圍反覆出現，推測是木星的衛星。接連好幾周，他詳細畫圖記錄木星旁最大的四顆衛星（後來以他命名為「伽利略衛星」）運動情況。木星邊緣渦旋狀的大紅斑是一個和颱風很像的風暴系統，它延續的時間已經超過300年，而大小將近有地球的三倍。

1610年1月，伽利略用自製的望遠鏡發現木星的衛星，他仔細的計算木星衛星的運轉週期，他常將4顆小衛星弄混淆。克卜勒與伽利略同時觀測木星衛星，但克卜勒中途放棄計算木星衛星的運轉週期，而伽利略則堅持到底。伽利略是一位優秀的科學家，他持之以恆地觀測目標星球，忠實紀錄各種現象，包括時間、位置、亮度。他知道這些資料無比珍貴，是建構天體模型不可或缺的證據。1611年3月中旬某晚，伽利略發現木星的4顆衛星都不見了，或許是它們的位置在木星正後方或正前方。伽利略以這一刻為起始點，等衛星一一出現時，仔細追蹤，紀錄並計算它們的速度。經過無數次修改，伽利略於1612年春，計算出木星衛星的運轉週期。

伽利略衛星是木星四個最大的衛星，分別是木衛一（艾奧，Io）、木衛二（歐羅巴，Europa）、木衛三（Ganymede）、木衛四（Callisto），之所以稱為伽利略衛星，是因為當年伽利略在觀察木星時所發現。木衛一是太陽系中火山活動最激烈之處。木衛二則是太陽系中最有可能發現地球外生物之處（至少機會比火星大得多）。四顆衛星塊頭都不小，其中木衛三甚至比水星還大。這些衛星環繞木星形成小團體，儼然是包含於太陽系中的另一個行星系統。

1610年，加利略以他所做的望遠鏡觀察木星的第四顆衛星，這些觀察的結果發現這衛星以木星為中點，來回的作東、西間的簡諧運動。加利略所觀察的記錄留傳下來，被美國麻省理工的A.P.French教授所利用，而算出衛星Callisto的週期函數。其實，衛星Callisto繞木星作等速率圓周運動，而不是簡諧運動，加利略所看到的只是這等速率圓周運動在運動平面上某一直線的投影。

伽利略同時觀察到土星旁邊有「兩個耳朵」，後人證明了那就是目前大家都知道的土星環。伽利略把發現都寫在他的「The Starry Message」（中譯：星際信使）書中，據說這本書在1615年就已經傳到中國。另外，伽利略觀察到金星的相位變化，是金星繞著太陽公轉的自然結果，但托勒密的理論系統並不會使金星出現相位變化。這項發現間接推翻「宇宙以地球為中心」的學說，並非所有星體都繞著地球轉。

參考資料：
1.維基百科--伽利略衛星  http://en.wikipedia.org/wiki/Galilean_moons

 

木星擁有63顆已確認的天然衛星，是太陽系內擁有最大衛星系統的行星。[1]當中最大的4顆，統稱伽利略衛星，由伽利略於1610年發現，這是首次發現不是圍繞地球或太陽的天體。19世紀末起，越來越多更小型的木星衛星被發現，並命名為羅馬神話中的諸神之王朱庇特（或同等的宙斯）的各位情人、傾慕者和女兒。

木星的衛星之中有8顆屬於規則衛星，它們順行的軌道幾乎呈正圓，相對木星的赤道面傾斜度近乎零。其中的4顆伽利略衛星都是近球體，因此如果它們直接圍繞太陽公轉，便會被歸為矮行星。其餘4顆體積更小，更接近木星，是木星環塵埃的主要來源。

剩下的54或55顆衛星是小型的不規則衛星，它們順行和逆行的軌道更遠離木星，軌道傾角和離心率也更高。這些衛星很可能是從小行星帶吸引過來的。其中13顆新發現的不規則衛星未被命名，還有第14顆的軌道未被確定。

目錄

             1 特性

特性

木星衛星的物理和軌道特性差異頗大。四顆伽利略衛星直徑超過3000公里，而木衛三甚至是太陽系中除了太陽和八大行星以外最大的天體。其餘衛星直徑都低於250公里，最小的只僅僅超過5公里。就算是伽利略衛星中最小的木衛二，也足足有其他衛星（不包括加利略衛星）加起來的5000倍。軌道形狀的變化也極大：從近正圓到高離心率不等。另外，有的軌道方向和木星的自轉方向相反（逆行）。公轉周期也介乎7個小時（比木星自轉周期還短）到長達3年左右。

 形成和發展

人們認爲木星的規則衛星形成於環行星盤——類似於原行星盤的氣體及固體碎片環。[2][3]這些物質可能是一顆在木星歷史早期形成的、質量與伽利略衛星相約的衛星的殘餘物。[2][4]

模擬顯示，環行星盤在任何時候都有著相對低的質量，每隔一段時間，從太陽星雲捕捉來的木星質量的一小部分就會經過環行星盤。然而，現有的衛星只需要木星質量百分之二的環行星盤質量便可解釋。[2]這表示在木星的早期歷史中，可能經過了幾代與伽利略衛星質量相約的衛星。每一代衛星都因爲環行星盤的阻力而漸漸墮入木星，而從捕捉來的太陽星雲碎片則再形成新一代的衛星。[2]當今天這一代（可能為第五代）形成的時候，環行星盤已經稀薄到不能對衛星的軌道造成很大的影響。[4]現在的伽利略衛星仍然受到影響，並正在靠近木星。只有木衛一、木衛二和木衛三受到軌道共振的保護。而木衛三較大的質量表示它會比木衛一和木衛二更快靠近木星。[2]

人們認爲，外圈的不規則衛星是被捕獲的路過的小行星。那時原衛星環的質量仍然足夠吸收小行星的動力並使其進入軌道。當中許多被突然的減速撕裂，有的之後被其他衛星撞散，從而形成今天我們見到的各個族群。[5]

 發現

伽利略衛星，從左至右，與木星距離近至遠為：木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。
伽利略衛星和它們的軌道

第一個聲稱觀測到木星衛星的人是中國天文學家甘德於公元前364年。[6]但兩千年之後1609年由伽利略·伽利萊作出的發現才是被世界公認肯定的。[7]1610年三月，他以一具30倍放大率望遠鏡觀測到了四顆大型伽利略衛星：[8]木衛三、木衛四、木衛一和木衛二。直到1892年愛德華·愛默生·巴納德才發現木衛五。旅行者號於1979年到達木星的時候，已經有13顆衛星被發現。木衛十八於1975年發現， [9]但由於缺乏觀測數據而丟失了，直到2000年才尋回。1979年，發現者號任務發現了3顆新的內圈衛星：木衛十六、木衛十五和木衛十四。[10]

之後二十年都沒有新發現的衛星，但1999年十月和2003年二月期間，研究者們使用敏感的地面感應器發現了32顆。[11]它們都是小型衛星，大多有著長、高離心率、逆行的軌道，直徑平均為3公里（2英里），其最大者也只有9公里（6英里）。相信這些衛星都是捕捉來的小行星或彗星，並有可能是某星體的碎片。[12]可是我們真正對他們的認識還是很少。其後人們又發現了14顆衛星，但還未被確認。觀測到的木星衛星數目達到63顆。[13]截至2008年，這個數目在太陽系各行星中居冠，然而額外可能存在著小衛星。

 命名

主條目：衛星的命名

木星的伽利略衛星在1610年發現後不久便由西門·馬里烏斯命名為艾奧（木衛一）、歐羅巴（木衛二）、加尼未（木衛三）和卡利斯托（木衛四）。[14]20世紀之前，這些名稱並不受歡迎，取而代之的為「木衛一」、「木衛二」，或「木星的第一顆衛星」等諸如此類的稱號。[14]這些名稱要到20世紀才被廣泛使用，而其餘新發現的衛星則仍待命名，並稱以其羅馬數字編號V（5）至XII（12）。[15]1892年發現的木衛五，被法國天文學家佛林馬利安首度稱爲阿曼爾提亞，非官方，但很流行。[11]

直到1970年代，天文文學都直接使用衛星的羅馬數字編號。[16]1975年，國際天文聯合會（IAU）為木衛五至十三起名，[17]並為日後發現的衛星提供正式的命名程序。[17]規則是：新發現衛星的名稱須為神祇朱庇特（宙斯）的愛人和喜歡的人。而自2004年，命名規則擴大到以上人物的後代。[18]木衛三十四之後的衛星都以朱庇特或宙斯的女兒命名。[18]

有些小行星和木星衛星有相同的名稱：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。國際天文聯合會將兩顆小行星（小行星1036和小行星204）永久改名以避免衝突。

 衛星群

木星不規則衛星的軌道，與這些衛星如何聚集成群：根據半長軸（橫軸）、軌道傾角（縱軸）和軌道離心率（黃線）。相對體積由圓圈表示。

 規則衛星

分作兩群：

  • 內圈衛星群或阿曼爾提亞衛星群：非常接近木星，包括木衛十六、木衛十五、木衛五和木衛十四。前兩者軌道公轉周期短於一個木星日，而後兩者分別為木星系中第五和第七大的衛星。觀測顯示，至少其最大成員木衛五，並不是在現有的軌道上形成的，而是在更遠的軌道上形成，或是被吸引過來的太陽系天體。[19]這些衛星連同一些未發現的內圈小衛星維持著木星暗淡的環系統。木衛十六和木衛十五維持其主環，而木衛五和木衛十四維持稍暗的外環。[20][21]
  • 主衛星群或伽利略衛星：四顆大型衛星：木衛三、木衛四、木衛一和木衛二。它們的半徑比起任何矮行星都要長，而且論直徑是太陽系中除太陽和八大行星之外最大的天體。木衛一至四分別為太陽系中第4、第6、第1和第3大的天然衛星。他們佔木星衛星總質量的99.999%。木星的質量大約是伽利略衛星的5000倍。[note 1]伽利略衛星連同木星內圈衛星群有著1:2:4的軌道共振。模型顯示它們源自木星形成之後低密度的氣體及塵埃盤中的慢速吸積，如木衛四的形成便經過了1千萬年。[22]

不規則衛星

木星外部衛星與它們高度傾斜的軌道

木星的不規則衛星基本上是較小的天體，並擁有較遠、傾角較大的的軌道。它們聚集成群，各群內的衛星均有相似的物理數據（半長軸、軌道傾角和離心率）和成分。相信有一部分是較大的小天體被木星吸引過來的小行星撞擊碎裂形成的。這些衛星群以其最大成員命名。它們的鑒別並不明確，以下列出較典型的衛星群：[13][23][24]

  • 木衛十八[23]是不規則衛星中最靠近木星的一顆，並不屬於已知任何衛星群。[13]
  • 木衛四十六是順行衛星中最遠離木星的一顆，並不屬於任何已知衛星群。[13]
逆行衛星：軌道傾角（°）和離心率，橙色為加爾尼衛星群，黃色為亞南克衛星群
  • S/2003 J 12是逆行衛星中最靠近木星的一顆，並不屬於任何一個已知衛星群。
  • 亞南克衛星群範圍較廣，半長軸跨越2.4億米，軌道傾角跨越8.1°（145.7°至154.8°），離心率介乎0.02至0.28。大部分成員呈灰色，相信是被捕獲的小行星的碎片。[12]
  • 帕西法爾衛星群分佈較散，半長軸跨越超過1.3億米，軌道傾角為144.5°至158.3°，離心率介乎0.25和0.43。[12]其成員的顔色也有明顯的差異（從紅到灰），很可能是多重撞擊的結果。木衛九常被歸於此類，[12]呈紅色，若考慮它較突出的軌道傾角，它可能是獨立被引力捕獲的。[23]木衛八和木衛九位於與木星的長期共振區域內。[25]
  • S/2003 J 2是最外圍的木星衛星，並不屬於任何已知的衛星群。 

 

 

 

 
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