木星的大气层厚而浓密，它的主要成分为氢，大约占80%以上，其次是氦，约占18%，其余还有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，总含量不足1%。由于木星的内部能源较较，因此赤道与两极的温差并不大，不超过3℃，因此木星上南北风很小，主要是东西风，最大风速达130～150米／秒。木星大气中充满了稠密活跃的云系。各种颜色的云层像波浪一样在激烈翻腾着。在木星大气中还观测到有闪电和雷暴。由于木星自转很快，因此能在它的大气中观测到与赤道平行的、明暗交替的带纹，其中的亮带是向上运动的区域，暗纹则是较低和较暗的云。
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