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四个伽利略卫星的密度随著同木星的距离的增大而减小﹐这与太阳系中各个行星的密度随著同太阳的距离而变化的情况十分相似。太阳系中这种情况是由于以原始太阳作为热源蒸发那些较轻的和易于挥发的物质造成的。波拉克认为同一过程也发生在木星及其卫星系统中﹐只不过是以原始木星作为热源而已。目前木星辐射出的热能为它从太阳接收到的热能的两倍。而在木星诞生后的头几百万年中﹐木星平均辐射的能量相当于现在太阳所辐射的能量的几百分之一。
木卫一的表面覆盖著易蒸发的钠盐（可能是通常盐类的晶体）。木卫二﹑木卫三﹑木卫四的表面除了覆盖著砂砾土壤和冰霜以外﹐也不同程度地覆盖著盐和硫磺。木卫一基本上是岩体结构﹔木卫二的岩体上覆盖著一个水冰构成的壳。
根据木卫三和木卫四的密度﹐刘易斯认为这两个卫星中的岩石或硅矿物不超过15%﹐其余大部分由冰冻的水﹑氨和甲烷构成。R.A.布朗1973年宣布他在木卫一的发射谱中观测到钠气体的谱线﹐以后其他观测者也证实了木卫一存在钠气体等构成的大气。
这种大气在木卫一周围空间中伸展很悌o远远超过其引力所能束缚的范围。原来﹐木卫一表面覆盖著挥发性钠盐﹐由于阳光加热﹐钠就蒸发出来﹐弥漫在木卫一的运行轨道上﹐构成了一个环状钠云。“先驱者”10号空间探测器还观测到﹐在木卫一轨道上有一个比钠云大得多的氢云﹐在木卫一的向阳面存在一个广大的电离层﹐后者的范围足以同金星和火星的电离层相比。
人们常常把天文学单纯理解为把已有的物理定律用以解释观测到的天文现象。
其实，由于天体所处的各种奇特状态提供了大量地面上无法实现的物理状态，因此，大量的天文观测结果实际上为建立新的物理定律提供了观测事实，如牛顿的万有引力公式的建立就是依据的开普勒关于行星运动的三定律。与相对论的建立有关的光行差现象也是首先在天文观测中发现的。
现代物理学中的一个重要常数，也是在1676年，由法国天文学家罗默从对木卫一的观测中得到的。从对光传播所作的一切观测中知道，光速是十分巨大的.伽里略试图用灯光信号来测量这个速度,但没有成功，因为光通过地面上的距离只用极短的时间。因此要想成功地进行这种测量，只有利用天文空间中天体之间的巨大距离。
每当卫星进入木星的影子里时，就发生卫星食。如果木星上有一个观测者，他认为每隔一段时间t
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