Sao Mộc hay Mộc Tinh thật ra không phải là một ngôi sao, mà là hành tinh to lớn nhất của Thái Dương Hệ và đứng thứ năm nếu đếm từ Mặt Trời trở ra. Sao Mộc được cấu tạo bởi các chất khí ở thể lỏng vì nhiệt độ thấp; loại hành tinh này, do đó, không có đất và đá và thường thường lớn hơn loại hành tinh có đất và đá giống như Trái Đất. Đôi khi người ta còn gọi loại hành tinh này là các "sao lùn nâu" (brown dawrf) vì nếu khối lượng của hành tinh chỉ cần khoảng 100 lần nặng hơn thì sức hút của trọng lực đã đủ mạnh để tạo nên phản ứng hợp hạt nhân của các chất khí và biến hành tinh này thành một ngôi sao.

Tên tiếng Việt của hành tinh này được rập khuôn theo tên do Trung Quốc đặt, dựa vào nguyên tố mộc của Ngũ Hành; chữ Nho viết là 木星. Các văn hóa Tây phương dùng tên thần Jupiter, vị thần quan trọng nhất trong thần thoại La Mã, để đặt tên cho hành tinh này; trong thần thoại Hy Lạp tên của vị thần này là Zeus (Δίας). Điều này rất dễ hiểu vì Sao Mộc là một hành tinh vĩ đại, nặng hơn gấp hai lần của tất cả 8 hành tinh còn lại của Thái Dương Hệ cộng lại.

Sao Mộc cũng là nơi mà nền móng của giả thuyết cho rằng Trái Đất là trung tâm của vũ trụ bị lung lay khi Galileo Galilei khám phá ra 4 thiên thể quay chung quanh hành tinh này vào năm 1610 – thay vì chung quanh Trái Đất.
Cấu tạo và khí quyển

Sao Mộc có một lõi bằng đá tương đối nhỏ so với kích thước của nó. Ngoại trừ phần lõi ra, sao Mộc có thể được xem như hoàn toàn tạo bởi khinh khí (H2). Nằm ngay trên lõi là một lớp khinh khí ở thể đặc, có nhiều tính chất vật lý giống như một kim loại, và trên nữa là lớp khinh khí ở thể lỏng biến dần dần sang một lớp ở thể khí. Ranh giới giữa ba thể không cách nào được xác định rõ ràng vì sự biến dạng từ thể này sang thể khác không xẩy ra một cách đột ngột.

Khí quyển của sao Mộc bao gồm khoảng 86% khinh khí và 14% hêli (He), cũng như một phần rất nhỏ của các chất khác. Càng xuống sâu, tỉ lệ các chất khác càng tăng lên và bầu khí quyển càng trở nên dầy đặc hơn cho đến khi biến sang thể lỏng. Ranh giới giữa bầu khí quyển và "bề mặt" của Sao Mộc, do đó, cũng không rõ ràng.

Vào năm 1690, Giovanni Domenico Cassini khám phá ra các vùng khí quyển của Sao Mộc quay với vận tốc khác nhau: không khí gần cực quay chậm hơn không khí gần quỹ đạo vào khoảng 5 phút. Hơn thế nữa, mây ở các vĩ tuyến khác nhau bay với hai chiều ngược nhau và thường tạo ra những cơn bão lốc với vận tốc cao đến 600 km/h. Một cơn lốc kinh khủng nhất, với đường kính to hơn đường kính Trái Đất, được gọi là Đốm Đỏ Lớn.
Vết Đỏ Lớn
Một của những dấu đặc biệt rõ ràng nhất của Sao Mộc là Vết Đỏ Lớn ở gần phía nam của xích đạo. Vết này là một cơn lốc khổng lồ – đường kính gấp ba lần đường kính của Trái Đất – đang thổi dữ dội từ hơn 300 năm nay. So với 100 năm trước đây thì đốm này chỉ còn độ nửa về kích thước. Người ta không biết chắc rằng có phải hiện tượng này xảy ra do sự dao động trong khí quyển của sao Mộc, cũng như đốm này có đang từ từ biến đi theo thời gian hay không.
Vận tốc quay của hành tinh

Vì Sao Mộc được tạo ra bởi các chất khí ở thể lỏng nên mỗi vùng có một vận tốc quay khác nhau. Một điểm nằm gần xích đạo, giữa vĩ tuyến 10° bắc và vĩ tuyến 10° nam, làm một vòng chung quanh Sao Mộc trong 9 giờ 50 phút 30 giây. Vùng này được gọi là System I của Sao Mộc. Phần còn lại, gọi là System II, quay chậm hơn vùng gần xích đạo hơn 5 phút, hay 9 giờ 55 phút 41 giây.

Sao Mộc là hành tinh có vận tốc quay cao nhất của Hệ Mặt Trời.
Vệ tinh

Đến năm 2004, đã có 63 vệ tinh của Sao Mộc được khám phá và được chia ra làm 7 nhóm. Trong những vệ tinh này, Io, Europa, Ganymedes và Callisto được khám phá bởi Galileo Galilei từ đầu thế kỷ 17 và được lập thành một nhóm. Bốn vệ tinh này, cũng như Metis, Adrastea và Amalthea của nhóm Amalthea, tự quay một vòng chung quanh chính mình trong một thời gian bằng một vòng chung quanh Sao Mộc nên luôn luôn có một mặt hướng về Sao Mộc và một mặt quay đi – trường hợp giống như Mặt Trăng đối với Địa Cầu. Đại đa số những vệ tinh nhỏ còn lại tuy quay chung quanh Sao Mộc nhưng đi ngược với chiều quay của hành tinh này.

Bẩy nhóm vệ tinh của Sao Mộc là:
Nhóm Amalthea, gần Sao Mộc nhất, gồm Metis, Adrastea, Amalthea và Thebe. Quỹ đạo của các vệ tinh này rất tròn, gần như nằm trên cùng một mặt phẳng với xích đạo của Sao Mộc và ở từ 100 ngàn km đến 200 ngàn km nếu kể từ tâm của Sao Mộc ra.
Nhóm Galilean, khám phá bởi Galileo Galilei, gồm Io, Europa, Ganymede và Callisto. Đây là các vệ tinh lớn trong Thái Dương Hệ – Europa, nhỏ nhất trong nhóm, lớn hơn Sao Diêm Vương trong khi Ganymede, lớn nhất trong nhóm, lớn hơn Sao Thuỷ. Quỹ đạo của các vệ tinh này ở từ 400 ngàn km đến 2 triệu km nếu kể từ tâm của Sao Mộc ra.
Themisto đứng một mình trong nhóm của nó. Quỹ đạo của vệ tinh này ở vào khoảng 7 triệu km nếu kể từ tâm của Sao Mộc ra.
Nhóm Himalia gồm Leda, Himalia, Lysithea, Elara và S/2000 J11 (khám phá trong năm 2000 nên chưa có tên). Quỹ đạo của các vệ tinh này ở từ 11 triệu km đến 12 triệu km nếu kể từ tâm của Sao Mộc ra, chu kỳ 287 ngày.
* Nhóm Ananke gồm Euporie, Euanthe, Orthosie, Harpalyke, Praxidike, Thyone, Ananke, Iocaste, Hermippe... Quỹ đạo của các vệ tinh này nằm nghiêng vào khoảng 150° đối với xích đạo của Sao Mộc và ở vào khoảng 21 triệu km nếu kể từ tâm của Sao Mộc ra. Tất cả các vệ tinh này đi ngược với chiều quay của Sao Mộc.
* Nhóm Carme gồm Pasithee, Chaldene, Isonoe, Erinome, Kale, Aitne, Taygete, Carme, Kalyke... Quỹ đạo của các vệ tinh này nằm nghiêng vào khoảng 160° đối với xích đạo của Sao Mộc và ở vào khoảng 23 triệu km nếu kể từ tâm của Sao Mộc ra. Tất cả các vệ tinh trong nhóm này đi ngược với chiều quay của Sao Mộc.

* Nhóm Pasiphaë gồm Eurydome, Pasiphaë, Sponde, Megaclite, Callirrhoe, Sinope, Autonone... Tất cả các vệ tinh trong nhóm này đi ngược với chiều quay của Sao Mộc.

Tên Bán kính của
vệ tinh
(km) Khối lượng của
vệ tinh
(kg) Bán kính của
quỹ đạo
(km) Chu kỳ của
quỹ đạo
(ngày) Nhóm
Metis 20 0,1 × 1018 128,0 × 103 0,294779 S Amalthea
Adrastea 13 × 10 × 8 20 × 1015 129,0 × 103 0,298260 S Amalthea
Amalthea 131 × 73 × 67 7,5 × 1018 181,4 × 103 0,498179 S Amalthea
Thebe 55 × 45 × 67 0,8 × 1018 221,9 × 103 0,6745 Amalthea
Io 1821,6 89,32 × 1021 421,6 × 103 1,769138 S Galilean
Europa 1560,8 48 × 1021 670,9 × 103 3,551181 S Galilean
Ganymede 2631,2 148,2 × 1021 1070,4 × 103 7,154553 S Galilean
Callisto 2410,3 1075,9 × 1021 1882,7 × 103 16,689018 S Galilean
Himalia 85 9,5 × 1018 11460 × 103 250,5662 Himalia
Lysithea 12 0,08 × 1018 11720 × 103 259,22 Himalia
Elara 40 0,8 × 1018 11740 × 103 259,6528 Himalia
Ananke 10 0,04 × 1018 21280 × 103 −629,8 Ananke
Carme 15 0,1 × 1018 23400 × 103 −734,2 Carme
Pasiphaë 18 0,3 × 1018 23620 × 103 −743,6 Pasiphaë
Sinope 14 0,08 × 1018 23940 × 103 −758,9 Pasiphaë
Chu kỳ của quỹ đạo mang dấu trừ (−) nếu vệ tinh đi ngược với chiều quay của sao Mộc.
S có nghĩa là chu kỳ quay của vệ tinh bằng đúng chu kỳ của quỹ đạo.

Vòng đai
Hệ thống vành đai sao Mộc
Hệ thống vành đai sao Mộc

Chung quanh Sao Mộc có một số vòng đai tạo bởi bụi và đá. Sự hiện diện của những vòng đai này mới được xác nhận vào 1979. So sánh với các vòng đai của Sao Thổ, những vòng đai này nhỏ và mờ hơn rất nhiều.

Hiện nay (2004) các nhà thiên văn học xác nhận là Sao Mộc có 3 vòng đai được tạo ra bởi bụi và đá từ 4 vệ tinh thuộc nhóm Amalthea, kể từ tâm của Sao Mộc ra:

* Vòng đai thứ nhất (vành Halo) nằm từ 100 ngàn đến 122,8 ngàn km, là vành đai trong cùng và dày đặc nhất
Quá trình thám hiểm

Vào tháng 12 năm 1973, Pioneer 10 trở thành phi thuyền đầu tiên bay ngang Sao Mộc. Đúng một năm sau đó Pioneer 11 cũng đến nơi. Cả hai phi thuyền đều được dùng để nghiên cứu về từ trường của Sao Mộc. Trong năm 1979 có hai phi thuyền bay ngang hành tinh, Voyager 1 vào tháng 3 và Voyager 2 vào tháng 7. Cả hai được dùng để nghiên cứu các vệ tinh của nhóm Galilean nhưng, đồng thời, đã khám phá ra các vòng đai của hành tinh. Vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Sao Mộc là Galileo, đến nơi vào tháng 7 năm 1995. Galileo thả một máy thám hiểm nhỏ (probe) xuống Sao Mộc để nghiên cứu về bầu khí quyển của hành tinh này và làm nhiều cuộc bay ngang các vệ tinh. Galileo đã bị chấm dứt vào tháng 9 năm 2003. Để tránh trường hợp Galileo có thể rơi vào một vệ tinh và làm ô nhiễm vệ tinh này, NASA đã điều khiển cho Galileo đâm thẳng vào Sao Mộc và hoàn toàn cháy tan tại đây.

Trong năm 2000, trong khi trên đường đi đến Sao Thổ, Tàu vũ trụ Cassini-Huygens đã ghé ngang Sao Mộc và gửi về nhiều hình ảnh của hành tinh này với độ phân giải rất cao và nhiều chi tiết.

Theo dự định, Tàu vũ trụ New Horizons sẽ bay ngang Sao Mộc vào khoảng 2007 trong khi trên đường đến Sao Diêm Vương.