本文来自微信公众号： 上海天文馆 ，编辑：大头，作者：温润
在宇宙里给星球量身材，从来不是一件容易的事。近期，发表在《自然·天文学》上的一项研究带来了关于木星体型的新结果：我们一直以来公认的木星尺寸，其实是偏大的。
根据朱诺号（Juno）探测器公布的最新探测数据，木星的实际轮廓比我们过去50年以为的要小一圈——赤道直径少了约8km，两极则缩减了约24km。让我们一起看看木星的形状，到底是怎样测量的。
给木星画一道“底线”
测量木星的形状，最难的一点在于，木星是一个没有“底线”的球——你根本不知道它的表面在哪里。作为一颗气态巨行星，木星表面包裹着一层浓厚的大气，大气之下，物质逐渐从气态过渡到液态，并不存在像地球地表这样的明确分界点。深入木星，你会发现自己像掉进了一个无穷无尽的大气陷阱，直到被深处的压力压扁。
木星的内部结构｜来源：britannica.com
那么，科学家的“尺子”该往哪儿搁？
为了统一口径，科学界强行给木星、海王星这类有着气体表面的行星划了一道底线”：1巴（1 bar）大气压处。这大约相当于地球海平面的大气压力。在科学家眼里，这层看不见、摸不着的“空气膜”，就是木星的“表面”。
“捉迷藏”的无线电
木星表面看不见、摸不着，那怎么才能量准它的尺寸呢？这就轮到朱诺号登场了。朱诺号并无法直接进入木星大气，它玩的是一种更加曲折的“捉迷藏”游戏，学名叫做无线电掩星法（Radio Occultation）。
朱诺号的艺术家假想图｜来源：NASA
掩星，顾名思义就是一个天体遮挡另一个天体的现象。当朱诺号飞行到木星背后，从地球视角看被木星遮挡时，发生的就是木星掩朱诺号。在一次掩星发生期间，存在两个特殊的边缘时刻——入掩星（Ingress）和出掩星（Egress）。此时朱诺号“本体”虽然被阻挡，但它发出的无线电信号会被木星大气所弯曲，从而被地球接收。
木星掩朱诺号示意图｜来源：自制
这其实很好理解，大气就像透镜一样，使无线电信号发生轻微的弯曲和延迟。不同温度、压强和电子密度的大气“透镜”有着不一样的折射率。通过分析这些被“掰弯”的信号，就能反推出信号路径上的大气状态，从而找到木星的边界。
无线电掩星示意图，无线电信号经过行星大气后被弯曲｜来源：自制
水手4号火星掩星实验无线电波段折射率变化曲线，高度为相对火星地面高度，1-5为无掩星发生时折射率变化，6为一次掩星事件期间对应的折射率变化｜来源：张素君等人（2009）
上个世纪60年代起，无线电掩星技术被广泛用于行星的深空探测。我们此前所知的木星直径数据，就是来源于旅行者号和先驱者号通过6次无线电掩星得到的结果，数据精度和覆盖范围有限。如今，来自朱诺号13次木星飞掠的24次无线电掩星探测数据，覆盖木星南北半球中低维度以及部分高纬度，并结合木星表面带状风的影响，推算出了迄今最精确的木星轮廓。
部分朱诺号无线电掩星探测的点位分布｜来源：Smirnovaet al.(2025)
结果表明：木星的赤道半径为71488公里，比先驱者号时代测得的数据足足小了约4公里；两极半径为66842公里，缩水了12公里；平均半径69886公里，也比之前的数据小了8公里；而数据的误差为0.4公里，远小于此前的4公里。
为什么要跟这几公里死磕？
有人可能会问：“人家木星半径快7万公里，少个几公里，至于这么大动干戈吗？”还真至于！木星尺寸的精确测量有着极其重要的“标尺”意义。
木星的形状由其内部的物质分布、自转速度和表面大气运动决定。更精确的形状数据，如同一个更严密的边界条件，能帮助科学家检验和优化关于木星内部结构（如是否存在固态核心、金属氢海洋的深度等）的模型，从而理解这颗行星的演化历程。
旅行者一号拍摄的木星延时图像，显示表面大气运动｜来源：NASA
更重要的是，太阳系外还广泛存在着众多系外行星，其中不乏像木星一样的气态巨行星。木星作为我们身边最近、研究最透彻的气态巨行星，其物理性质是所有气态巨行星理论模型的校准基准，例如木星半径就被用作表征系外行星性质的单位之一。更准确的木星数据，意味着我们能更可靠地解读那些遥远光点背后隐藏的行星质量、密度和内部结构信息。
木星真的在“缩水”
如果说几公里的偏差是因为测量限制，那么木星身上还发生着另一个不可忽视的物理事实：它正以每年2cm的速度持续缩小。
这背后遵循的是开尔文-亥姆霍兹机制（Kelvin–Helmholtz mechanism）。简单来说，由于木星向外辐射的热量，比从太阳接收到的热量还要多，它的表面逐渐冷却，内部压强降低，从而星体在引力的作用下收缩。星体的收缩引起了内部核心的升温，又向外辐射热量，表面冷却。
虽然每年2cm的变化对于半径7万公里的木星来说只是“指甲盖”般的微调，但别忽略积少成多的效应。要知道，太阳系的寿命还有大约50亿年呢。此外，据理论模型推测，在太阳系形成早期，木星的半径大约是现在的2倍。
朱诺号的持续探测正在不断刷新我们对太阳系最大行星的认知。这次“瘦身”的发现提醒我们，即使对于看似熟悉的木星，依旧存在许多未知的谜题，更何况是广袤的宇宙呢？让我们期待更多的天文新发现吧！
参考文献：
【1】Galanti,Eli et al.(2026).The size and shape of Jupiter.Nature Astronomy.1-9.10.1038/s41550-026-02777-x.
【2】NASA’s Juno Mission Redefines Size,Shape of Jupiter,https://science.nasa.gov/blogs/science-news/2026/02/04/nasas-juno-mission-redefines-size-shape-of-jupiter/
【3】张素君,平劲松,洪振杰,韩婷婷,毛晓飞.星-地无线电掩星技术探测火星大气和电离层[J].物理,2009,38(10):722-728
【4】Smirnova,M.,Galanti,E.,Caruso,A.,Fletcher,L.N.,Buccino,D.R.,Gomez Casajus,L.,et al.(2025).Probing Jupiter's atmosphere through Juno radio occultations:Analysis of the atmospheric thermal structure.Geophysical Research Letters,52,e2025GL116804.https://doi.org/10.1029/2025GL116804