在伽利略发现其他行星也有卫星，这一发现加深了人类对宇宙的理解。他亲手制作的望远镜，进行细致研究，开创了现代天文学。这些发现是运用望远镜进行的首次天文发现。
他注意观察夜空中令人神往的天体，证实了地球不是宇宙中唯一有卫星的行星，还证明了尼古拉·哥白尼的“日心说”是正确的。
使用简单的望远镜，依靠单独研究，伽利略让人们很好地认识了太阳系、星系和浩瀚的宇宙。他制作的望远镜使人们观察到以前难以观察到的太空景象，加深了人们对宇宙的理解。
1608年底，伽利略第一次见到望远镜，他很快意识到天文学家最需要的是高倍望远镜。1609年底，伽利略制造出一台40倍的双透镜望远镜。这是科学研究中第一台用于天文观测的望远镜。
约翰尼斯·开普勒在一篇论文中描述行星运行轨道，这是伽利略相信波兰天文学家尼古拉·哥白尼的“日心说”。相信“日心说”是很危险的，因为相信“日心说”，乔纳诺·布鲁
诺被活活地烧死在火刑柱上。伽利略决定使用新望远镜，以更准确地绘制行星运行图，证明哥白尼的“日心说”是正确的。
伽利略运用望远镜先观测月亮。他清晰地看到月亮上高山和山谷凹凸起伏，参差不起的月亮边缘看起来就向锯齿刀切割得一样。他所观察到的月亮并不像亚里士多德和托勒密所说得那样平滑。但是，实力强大的天主教会、欧洲的大学教师和科学家们都对亚里士多德和托勒密的理论深信不疑。
通过对月亮表面一夜的观察，伽利略再次证明亚里士多德的理论是错误的。伽利略曾经证明自由落体运动定律，因为这与亚里士多德的理论相悖，他被从教师职位上解雇。
伽利略观测的下一个目标是最大的行星——木星，他计划花几个月的时间仔细绘制木星运行图。通过望远镜，伽利略观察到人类从未观测到的太空，清晰地观察到木星。令他吃惊的是，他发现几颗卫星正在围绕木星旋转。亚里士多德曾经说过（所有的科学家都这样认为），宇宙中只有地球有卫星。在随后的几天里，伽利略发现了木星的四颗卫星，它们是地球之外首次发现的卫星。他再次证明亚里士多德的理论是错误的。
然而，旧的观念不会很快消逝。1616年，天主教会禁止伽利略教书，严禁他宣扬哥白尼的理论。很多教会的高级头目拒绝使用望远镜观察太空，声称这是魔术师的把戏，卫星只存在于望远镜中。
伽利略对教会的警告不屑一顾，最后被宗教审判所召回罗马，饱受折磨。他被迫收回自己的观点和发现，还被判处终身监禁。1640年，伽利略去世，去世前他除了说自己的发现是正确的外，没有说任何别的话。1992年10月——伽利略被误判376年后，罗马教会才为他平反昭雪，承认他的科学发现。
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。www.miaoshuzhai.net
木卫一由伽利略和Marius于1610年发现，是木星已知卫星中第五个发现的，并是其中第三大卫星，在伽利略发现的卫星中最靠近木星，它比地球的卫星月球稍大与外层太阳系的卫星不同，木卫一与木卫二的组成与类地行星类似，主要由炽热的硅酸盐岩石构成。最近从伽利略号上发回的数据表明，木卫一有一个半径至少为900千米的铁质内核（可能混有含铁硫化物）。
木卫一的表面与太阳系中其他星体孑然不同，这使得旅行者号的科学家在第一次接触
时非常惊奇。他们原以为在类地星体上应布满了受撞击后留下的大大小小的环形山，然后以单位面积内留下的“弹坑”来估计星球外壳的年龄。但实际上木卫一的表面环形山太少，简直屈指可数。这样看来，该表面非常年轻。
除了环形山，旅行者1号发现了数百破火山口，其中的一些仍然活跃！羽毛状的喷出物高达300千米，这些惊人的照片由伽利略号与旅行者号传回。这可能是旅行者号任务中最重要的单一发现，这是类地星体内部炽热与活动的第一份实际证明。这些物质看来是以硫或二氧化硫的形式从火山口中的喷出。火山爆发相当迅速，只是在旅行者1号和旅行者2号4个月中先后到达的时间里，一些活动停止，另一些则又开始了。在喷口周围的堆积物同样有可见的变化。
最近从安放在夏威夷的MaunaKea的NASA红外线望远镜设备获得的照片看来，木卫一有一次新的巨大的火山爆发。在RaPatera地区的新情况已被哈博望远镜所看到。来自伽利略号的图片也显示了自旅行者号与其接触后其表面的一些变化。这些观察证明了木卫一的表面实在相当活跃。
木卫一有令人惊异的多种地形：有向下有数千米深的火山口，有炽热的硫湖，有很明显不过的非火山的连绵山脉，流淌着数百千米长的粘稠的液体（硫的某种形式），还有一些火山喷口。硫和其化合物的多种颜色使得木卫一表面的颜色多样化。
对旅行者号的图片分析使得科学家确信木卫一表面的熔岩流大多由炽热的硫的化合物组成。然而，接下去的基于地表的研究表明对那里温度过高，不会有液态硫。一个当前彩的说法是，木卫一的熔岩流是由炽热的硅酸盐岩石组成的。最近的哈博望远镜的观察表明那些物质中可能富含钠，或者说那里不同的地方物质有着不同的组成成份。它所有活动所需要的能量可能来自与它与木卫二，
木卫三及木星之间的交互引潮力。这三颗卫星的共动关系固定，木卫一的公转周期是木卫二的两倍，后者是木卫三的两倍。虽然木卫一就像地球的卫星月球一般，只用固定的一面朝向其主星，由于木卫二与木卫三的作用使它有一点点不稳定。它使木卫一扭动、弯曲，大约有100米长（100的大潮！），并在复原扭曲的循环中产生能量。（月亮并不是由这种方式被地球加热，因为它缺少另一个星体扰乱它。）
木卫一同样切割木星的磁场线，生成电流。对于引潮力而言由此产生的能量不多，但电流的功率仍有1兆瓦特。它也剥去了一些木卫一的物质，并在木星周围产生强烈的凸起状辐射。在凸出面中脱离的粒子部分地造成了木星的巨大磁层。来自伽利略号的最近数据显示木卫一可能有自己的磁场，就像木卫三一样。
木卫一有稀薄的大气，由二氧化硫与其他气体组成，木卫一上有许多火山。
不像其他伽利略发现的卫星，木卫一几乎没有水。这可能由于在太阳系进化过程的初期，木星太热，使得木卫一附近的可挥发性物质被蒸发，而它又并非过热而把所有水份榨干。
木卫一附近之所以有氢云、钠云，是因为原子从卫星的弱引力场中逃逸，飘散到周围空间，但又被木星的巨大引力场束缚住。原子云就展布在“木星空间”，集中在发源地木卫一附近。至于电离层，则是由太阳紫外线电离木卫一的外层大气中的原子造成的。
1979年3月，“旅行者”1号空间探测器发现木卫一的表面比较平坦，不像一般天体那样有众多的环形山。这个空间探测器还在木卫一上发现了至少有六座活火山，以每小时1.600公里的速度喷发著气体和固体物质，喷出物高度可达450公里。火山活动区的直径有的达200公里，火山喷发的强度比地球上大得多。
此外，木卫一还有一个红色的极冠；当木卫一从木星影锥中钻出来时，有长达15分钟的亮度增强。射电天文学家还观测到木星射电噪暴的强度同木卫一在轨道上的位置有密切联系。
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