Год на нептуне. Состав атмосферы Нептуна

Нептун открыли по теоретическим расчетам. Дело в том, что Уран отклоняется от расчетной орбиты, будто его притягивает другая планета.

Британские математики и астрономы Джон Кауч Адаме (1819-1892) и Джеймс Чаллис в 1845 г. сделали расчет примерного места расположения планеты. В это же время французский астроном Урбан Леверье (1811 — 1877), сделав расчет, убедил начать поиск новой планеты. Впервые Нептун увидели астрономы 23 сентября 1846 г. недалеко от тех положений, которые независимо друг от друга предсказывали англичанин Адаме и француз Леверье.

Нептун значительно удален от Солнца.

Общие характеристики планеты Нептун

Масса планеты в 17 раз больше массы Земли. Радиус планеты составляет около четырех земных радиусов. Плотность — Уз плотности Земли.

Вокруг Нептуна обнаружены кольца. Они разомкнуты (разорваны), т. е. состоят из отдельных арок, не связанных между собой. По виду кольца Урана и Нептуна похожи.

Строение Нептуна, вероятно, почти такое же, как Урана.

В отличие от с , и Нептун, возможно, не имеют четкого внутреннего расслоения. Но, скорее всего, у Нептуна есть небольшое твердое ядро, равное по массе Земле. Атмосфера Нептуна — это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана (1 %). Синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом — как и на Уране.

Планета имеет грозовую атмосферу, тонкие пористые облака, состоящие из замерзшего метана. Температура атмосферы Нептуна выше, чем у Урана, следовательно, около 80% Н 2

Рис. 1. Состав атмосферы Нептуна

Нептун имеет собственный внутренний источник тепла — он излучает в 2,7 раза больше энергии, нежели получает от Солнца. Средняя температура поверхности планеты — 235 °С. На Нептуне наблюдаются сильнейшие ветры, параллельные экватору планеты, большие бури и вихри. На планете самые быстрые в Солнечной системе ветры, достигающие 700 км/ч. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты.

На поверхности расположены горные хребты, трещины. Зимой идет азотный снег, а летом через трещины пробиваются фонтаны.

Зонд «Воялжер-2» обнаружил на Нептуне мощные циклоны, в которых скорость ветра достигает скорости звука.

Спутники планеты носят названия Тритон, Нереида, Наяда, Таласса, Протей, Деспина, Галатея, Ларисса. В 2002-2005 гг. были открыты еще пять спутников Нептуна. Каждый из новооткрытых имеет диаметр 30-60 км.

Самый большой спутник Нептуна — Тритон. Он был открыт в 1846 г. Уильямом Ласссллом. По размерам Тритон превосходит Луну. В Тритоне сосредоточена почти вся масса спутниковой системы Нептуна. Отличается большой плотностью: 2 г/см 3 .

Нептун - восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше таковых у Земли. Планета была названа в честь римского бога морей. Его астрономический символ Neptune symbol.svg - стилизованная версия трезубца Нептуна.

Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений. Обнаружение непредвиденных изменений в орбите Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. Вскоре был открыт и его спутник Тритон, однако остальные 12 спутников, известные ныне, были неизвестны до XX века. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года.

Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов - Юпитера и Сатурна. Иногда Уран и Нептун помещают в отдельную категорию «ледяных гигантов». Атмосфера Нептуна, подобно атмосфере Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия, наряду со следами углеводородов и, возможно, азота, однако содержит в себе более высокую пропорцию льдов: водного, аммиачного, метанового. Ядро Нептуна, как и Урана, состоит главным образом из льдов и горных пород. Следы метана во внешних слоях атмосферы, в частности, являются причиной синего цвета планеты.

В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 км/ч. Во время пролёта «Вояджера-2» в 1989 году в южном полушарии Нептуна было обнаружено так называемое Большое тёмное пятно, аналогичное Большому красному пятну на Юпитере. Температура Нептуна в верхних слоях атмосферы близка к -220 °C. В центре Нептуна температура составляет по различным оценкам от 5400 K до 7000-7100 °C, что сопоставимо с температурой на поверхности Солнца и сравнимо с внутренней температурой большинства известных планет. У Нептуна есть слабая и фрагментированная кольцевая система, возможно, обнаруженная ещё в 1960-е годы, но достоверно подтверждённая «Вояджером-2» лишь в 1989 году.

В 1948 году в честь открытия планеты Нептун было предложено назвать новый химический элемент под номером 93 нептунием.

12 июля 2011 года исполнился ровно один Нептунианский год или 164,79 земных лет - с момента открытия Нептуна 23 сентября 1846 года.

Название

Некоторое время после открытия Нептун обозначался просто как «внешняя от Урана планета» или как «планета Леверье». Первым, кто выдвинул идею об официальном наименовании, был Галле, предложивший название «Янус». В Англии Чайлз предложил другое название: «Океан».

Утверждая, что имеет право дать наименование открытой им планете, Леверье предложил назвать её Нептуном, ложно утверждая, что такое название одобрено французским бюро долгот. В октябре он пытался назвать планету по своему имени, «Леверье», и был поддержан директором обсерватории Франсуа Араго, однако эта инициатива натолкнулась на существенное сопротивление за пределами Франции. Французские альманахи очень быстро вернули название Гершель для Урана, в честь её первооткрывателя Уильяма Гершеля, и Леверье для новой планеты.

Директор Пулковской обсерватории Василий Струве отдал предпочтение названию «Нептун». О причинах своего выбора он сообщил на съезде Императорской Академии наук в Петербурге 29 декабря 1846 года. Это название получило поддержку за пределами России и вскоре стало общепринятым международным наименованием планеты.

В римской мифологии Нептун - бог моря и соответствует греческому Посейдону.

Статус

С момента открытия и до 1930 года Нептун оставался самой далёкой от Солнца известной планетой. После открытия Плутона Нептун стал предпоследней планетой, за исключением 1979-1999 годов, когда Плутон находился внутри орбиты Нептуна. Однако исследование пояса Койпера в 1992 году привело к тому, что многие астрономы стали обсуждать вопрос о том, считать Плутон планетой или частью пояса Койпера. В 2006 году Международный астрономический союз принял новое определение термина «планета» и классифицировал Плутон как карликовую планету, и, таким образом, вновь сделал Нептун последней планетой Солнечной системы.

Эволюция представлений о Нептуне

Ещё в конце 1960-х представления о Нептуне несколько отличались от сегодняшних. Хотя были относительно точно известны сидерический и синодические периоды обращения вокруг Солнца, среднее расстояние от Солнца, наклон экватора к плоскости орбиты, были и параметры, измеренные менее точно. В частности, масса оценивалась в 17,26 земных вместо 17,15; экваториальный радиус в 3,89 вместо 3,88 от земных. Звёздный период обращения вокруг оси оценивался в 15 часов 8 минут вместо 15 часов и 58 минут, что является наиболее существенным расхождением текущих знаний о планете со знаниями того времени.

В некоторых моментах разночтения были и позже. Первоначально, до полёта Вояджера-2, предполагалось, что магнитное поле Нептуна имеет такую же конфигурацию, как поле Земли или Сатурна. По последним представлениям, поле Нептуна имеет вид т. н. «наклонного ротатора». Географические и магнитные «полюса» Нептуна (если представить его поле дипольным эквивалентом) оказались под углом друг к другу более 45°. Таким образом, при вращении планеты её магнитное поле описывает конус.

Физические характеристики

Сопоставление размеров Земли и Нептуна

Обладая массой в 1,0243·1026 кг Нептун является промежуточным звеном между Землёй и большими газовыми гигантами. Его масса в 17 раз превосходит земную, но составляет лишь 1/19 от массы Юпитера. Экваториальный радиус Нептуна равен 24 764 км, что почти в 4 раза больше земного. Нептун и Уран часто считаются подклассом газовых гигантов, который называют «ледяными гигантами» из-за их меньшего размера и большей концентрации летучих веществ. При поиске экзопланет Нептун используется как метоним: обнаруженные экзопланеты со схожей массой часто называют «Нептунами», также часто астрономы используют как метоним Юпитер («Юпитеры»).

Орбита и вращение


За один полный оборот Нептуна вокруг Солнца наша планета совершает 164,79 оборота.

Среднее расстояние между Нептуном и Солнцем - 4,55 млрд км (около 30,1 средних расстояний между Солнцем и Землёй, или 30,1 а. е.), и полный оборот вокруг Солнца у него занимает 164,79 лет. Расстояние между Нептуном и Землёй составляет от 4,3 до 4,6 млрд км. 12 июля 2011 года Нептун завершил свой первый с момента открытия планеты в 1846 году полный оборот. С Земли он будет виден иначе, чем в день открытия, в результате того, что период обращения Земли вокруг Солнца (365,25 дней) не является кратным периоду обращения Нептуна. Эллиптическая орбита планеты наклонена на 1,77° относительно орбиты Земли. Вследствие наличия эксцентриситета 0,011, расстояние между Нептуном и Солнцем изменяется на 101 млн км - разница между перигелием и афелием, то есть ближайшей и самой отдалённой точками положения планеты вдоль орбитального пути. Осевой наклон Нептуна - 28,32°, что похоже на наклон оси Земли и Марса. В результате этого планета испытывает схожие сезонные изменения. Однако из-за длинного орбитального периода Нептуна сезоны длятся в течение сорока лет каждый.

Сидерический период вращения для Нептуна равен 16,11 часов. Вследствие осевого наклона, сходного с Земным (23°), изменения в сидерическом периоде вращения в течение его длинного года не являются значимыми. Поскольку Нептун не имеет твёрдой поверхности, его атмосфера подвержена дифференциальному вращению. Широкая экваториальная зона вращается с периодом приблизительно 18 часов, что медленнее, чем 16,1-часовое вращение магнитного поля планеты. В противоположность экватору, полярные области вращаются за 12 часов. Среди всех планет Солнечной системы такой вид вращения наиболее ярко выражен именно у Нептуна. Это приводит к сильному широтному сдвигу ветров.

Орбитальные резонансы


Диаграмма показывает орбитальные резонансы, вызванные Нептуном в поясе Койпера: 2:3 резонанс (Плутино), «классический пояс», с орбитами, на которые Нептун существенного влияния не оказывает, и 1:2 резонанс (Тутино)

Нептун оказывает большое влияние на весьма отдалённый от него пояс Койпера. Пояс Койпера - кольцо из ледяных малых планет, подобное поясу астероидов между Марсом и Юпитером, но намного протяжённее. Он располагается в пределах от орбиты Нептуна (30 а. е.) до 55 астрономических единиц от Солнца. Гравитационная сила притяжения Нептуна оказывает наиболее существенное влияние на облако Койпера (в том числе в плане формирования его структуры), сравнимое по доле с влиянием силы притяжения Юпитера на пояс астероидов. За время существования Солнечной системы некоторые области пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией Нептуна, и в структуре пояса образовались промежутки. В качестве примера можно привести область между 40 и 42 а. е.

Орбиты объектов, которые могут удерживаться в этом поясе в течение достаточно долгого времени, определяются т. н. вековыми резонансами с Нептуном. Для некоторых орбит это время сравнимо с временем всего существования Солнечной системы. Эти резонансы появляются, когда период обращения объекта вокруг Солнца соотносится с периодом обращения Нептуна как небольшие натуральные числа, например, 1:2 или 3:4. Таким образом объекты взаимостабилизируют свои орбиты. Если, к примеру, объект будет совершать оборот вокруг Солнца в два раза медленнее Нептуна, то он пройдёт ровно половину пути, тогда как Нептун вернётся в своё начальное положение.

Наиболее плотно населённая часть пояса Койпера, включающая в себя более 200 известных объектов, находится в резонансе 2:3 с Нептуном]. Эти объекты совершают один оборот каждые 1? оборота Нептуна и известны как «плутино», потому что среди них находится один из крупнейших объектов пояса Койпера - Плутон. Хотя орбиты Нептуна и Плутона пересекаются, резонанс 2:3 не позволит им столкнуться. В других, менее «населённых», областях существуют резонансы 3:4, 3:5, 4:7 и 2:5. В своих точках Лагранжа (L4 and L5), зонах гравитационной стабильности, Нептун удерживает множество астероидов-троянцев, как бы таща их за собой по орбите. Троянцы Нептуна находятся с ним в резонансе 1:1. Троянцы очень устойчивы на своих орбитах и поэтому гипотеза их захвата гравитационным полем Нептуна маловероятна. Скорее всего, они сформировались вместе с ним.

Внутреннее строение

Внутреннее строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Атмосфера составляет примерно 10-20 % от общей массы планеты, и расстояние от поверхности до конца атмосферы составляет 10-20 % расстояния от поверхности до ядра. Вблизи ядра давление может достигать 10 ГПа. Объёмные концентрации метана, аммиака и воды найдены в нижних слоях атмосферы.


Внутреннее строение Нептуна:
1. Верхняя атмосфера, верхние облака
2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана
3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда
4. Каменно-ледяное ядро

Постепенно эта более тёмная и более горячая область уплотняется в перегретую жидкую мантию, где температуры достигают 2000-5000 К. Масса мантии Нептуна превышает земную в 10-15 раз, по разным оценкам, и богата водой, аммиаком, метаном и прочими соединениями. По общепринятой в планетологии терминологии, эту материю называют ледяной, даже при том, что это горячая, очень плотная жидкость. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводимостью, иногда называют океаном водного аммиака. На глубине 7000 км условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы, которые «падают» на ядро. Согласно одной из гипотез, имеется целый океан «алмазной жидкости». Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов и, как полагают, имеет массу в 1,2 раза больше, чем у Земли. Давление в центре достигает 7 мегабар, то есть примерно в 7 млн раз больше, чем на поверхности Земли. Температура в центре, возможно, достигает 5400 К.

Магнитосфера

И своей магнитосферой, и магнитным полем, сильно наклонённым на 47° относительно оси вращения планеты, и распространяющегося на 0,55 от её радиуса (приблизительно 13 500 км), Нептун напоминает Уран. До прибытия к Нептуну «Вояджера-2» учёные полагали, что наклонённая магнитосфера Урана была результатом его «бокового вращения». Однако теперь, после сравнения магнитных полей этих двух планет, учёные полагают, что такая странная ориентация магнитосферы в пространстве может быть вызвана приливами во внутренних областях. Такое поле может появиться благодаря конвективным перемещениям жидкости в тонкой сферической прослойке электропроводных жидкостей этих двух планет (предполагаемая комбинация из аммиака, метана и воды), что приводит в действие гидромагнитное динамо. Магнитное поле на экваториальной поверхности Нептуна оценивается в 1,42 T в течение магнитного момента 2,16·1017 Tm. Магнитное поле Нептуна имеет комплексную геометрию, которая включает относительно большие включения от не биполярных компонентов, включая сильный квадрупольный момент, который по мощности может превышать дипольный. В противоположность этому - у Земли, Юпитера и Сатурна относительно небольшой квадрупольный момент, и их поля менее отклонены от полярной оси. Головная ударная волна Нептуна, где магнитосфера начинает замедлять солнечный ветер, проходит на расстоянии в 34,9 планетарных радиусов. Магнитопауза, где давление магнитосферы уравновешивает солнечный ветер, находится на расстоянии в 23-26,5 радиусов Нептуна. Хвост магнитосферы длится примерно до расстояния в 72 радиуса Нептуна, и очень вероятно, что гораздо дальше.

Атмосфера

В верхних слоях атмосферы обнаружен водород и гелий, которые составляют соответственно 80 и 19 % на данной высоте. Также наблюдаются следы метана. Заметные полосы поглощения метана встречаются на длинах волн выше 600 нм в красной и инфракрасной части спектра. Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном является важнейшим фактором, придающим атмосфере Нептуна синий оттенок, хотя яркая лазурь Нептуна отличается от более умеренного аквамаринового цвета Урана. Так как содержание метана в атмосфере Нептуна не сильно отличается от такового в атмосфере Урана, предполагается, что существует также некий, пока неизвестный, компонент атмосферы, способствующий образованию синего цвета. Атмосфера Нептуна подразделяется на 2 основные области: более низкая тропосфера, где температура снижается вместе с высотой, и стратосфера, где температура с высотой, наоборот, увеличивается. Граница между ними, тропопауза, находится на уровне давления в 0,1 баров. Стратосфера сменяется термосферой на уровне давления ниже, чем 10-4 - 10-5 микробаров. Термосфера постепенно переходит в экзосферу. Модели тропосферы Нептуна позволяют полагать, что в зависимости от высоты, она состоит из облаков переменных составов. Облака верхнего уровня находятся в зоне давления ниже одного бара, где температура способствует конденсации метана.

На фото, сделанном «Вояджером-2», виден вертикальный рельеф облаков

При давлении между одним и пятью барами, формируются облака аммиака и сероводорода. При давлении более 5 баров облака могут состоять из аммиака, сульфида аммония, сероводорода и воды. Глубже, при давлении в приблизительно 50 бар, могут существовать облака из водяного льда, при температуре, равной 0 °C. Также, не исключено, что в данной зоне могут быть найдены облака из аммиака и сероводорода. Высотные облака Нептуна наблюдались по отбрасываемым ими теням на непрозрачный облачный слой ниже уровнем. Среди них выделяются облачные полосы, которые «обёртываются» вокруг планеты на постоянной широте. У данных периферических групп ширина достигает 50-150 км, а сами они находятся на 50-110 км выше основного облачного слоя. Изучение спектра Нептуна позволяет предполагать, что его более низкая стратосфера затуманена из-за конденсации продуктов ультрафиолетового фотолиза метана, таких как этан и ацетилен. В стратосфере также обнаружены следы циановодорода и угарного газа. Стратосфера Нептуна более тёплая, чем стратосфера Урана из-за более высокой концентрации углеводородов. По невыясненным причинам, термосфера планеты имеет аномально высокую температуру около 750 К. Для столь высокой температуры планета слишком далека от Солнца, чтобы оно могло так разогреть термосферу ультрафиолетовой радиацией. Возможно, данное явление является следствием атмосферного взаимодействия с ионами в магнитном поле планеты. Согласно другой теории, основой механизма разогревания являются волны гравитации из внутренних областей планеты, которые рассеиваются в атмосфере. Термосфера содержит следы угарного газа и воды, которая попала туда, возможно, из внешних источников, таких как метеориты и пыль.

Климат

Одно из различий между Нептуном и Ураном - уровень метеорологической активности. «Вояджер-2», пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность атмосферы. В противоположность Урану, Нептун демонстрировал заметные погодные перемены во время съёмки с «Вояджер-2» в 1989 году.

Большое тёмное пятно (вверху), Скутер (белое облачко посередине), и Малое тёмное пятно (внизу)

Погода на Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами, достигающими порой сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с). В ходе отслеживания движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20 м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном. В верхнем облачном слое скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах. Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты вокруг своей оси. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как полагают, следствие «скин-эффекта», а не каких-либо глубинных атмосферных процессов. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. Это наблюдение может считаться свидетельством в пользу существования апвеллинга на экваторе Нептуна и его понижения ближе к полюсам. В 2007 году было замечено, что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 °C теплее, чем остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет -200 °C. Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» - следствие осевого наклона Нептуна, южный полюс которого уже четверть нептунианского года, то есть примерно 40 земных лет, обращён к Солнцу. По мере того, как Нептун будет медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс постепенно уйдёт в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный. Из-за сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось, увеличились в размере и альбедо. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году, и, как ожидается, продлится до 2020 с наступлением на Нептуне нового сезона. Сезоны меняются каждые 40 лет.

Штормы


Большое тёмное пятно, фото с «Вояджера-2»

В 1989 году Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13 000 - 6600 км, был открыт аппаратом НАСА «Вояджер-2». Этот атмосферный шторм напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планеты. Скутер - это другой шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название - следствие того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного пятна. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем «скутер», группы облаков. Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм, наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве чётких фотографий с высоким разрешением. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают, рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные облака. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном слое. Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон, даже при том что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока механизм.

Внутреннее тепло

Более разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, - следствие более высокой внутренней температуры. При этом Нептун в полтора раза удалённее от Солнца, чем Уран, и получает лишь 40 % от солнечного света, который получает Уран. Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны. Верхние области тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в -221,4 °C. На глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C. Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном, механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Нептун же излучает в 2,61 раза больше, чем получает, его внутренний источник тепла производит 161 % от получаемого от Солнца. Несмотря на то что Нептун - самая далёкая планета от Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной системе. Предлагается несколько возможных объяснений, включая радиогенный нагрев ядром планеты (как Земля греется калием-40, к примеру), диссоциация метана в другие цепные углеводороды в условиях атмосферы Нептуна, а также конвекция в нижней части атмосферы, которая приводит к торможению гравитационных волн над тропопаузой.

Образование и миграция



Симуляция внешних планет и пояса Койпера: а) До того как Юпитер и Сатурн вступили в резонанс 2:1; б) Рассеяние объектов пояса Койпера в Солнечной системе после изменения орбиты Нептуна; c) После выбрасывания тел пояса Койпера Юпитером.

Для формирования ледяных гигантов - Нептуна и Урана - оказалось трудно создать точную модель. Современные модели полагают, что плотность материи во внешних регионах Солнечной системы была слишком низкой для формирования таких крупных тел традиционно принятым методом аккреции материи на ядро. Чтобы объяснить эволюцию Урана и Нептуна, было выдвинуто множество гипотез.

Одна из них считает, что оба ледяных гиганта не сформировались методом аккреции, а появились из-за нестабильностей внутри изначального протопланетного диска, и позднее их атмосферы были «сдуты» излучением массивной звезды класса O или B.

Другая концепция заключается в том, что Уран и Нептун сформировались близко к Солнцу, где плотность материи была выше, и впоследствии переместились на текущие орбиты. Гипотеза перемещения Нептуна пользуется популярностью, потому что позволяет объяснить текущие резонансы в поясе Койпера, в особенности, резонанс 2:5. Когда Нептун двигался наружу, он сталкивался с объектами прото-пояса Койпера, создавая новые резонансы и хаотично меняя существующие орбиты. Считается, что объекты рассеянного диска оказались в текущем положении из-за взаимодействия с резонансами, создаваемыми миграцией Нептуна.

Предложенная в 2004 году компьютерная модель Алессандро Морбиделли из обсерватории Лазурного берега в Ницце предположила, что перемещение Нептуна к поясу Койпера могло быть инициировано формированием резонанса 1:2 в орбитах Юпитера и Сатурна, который послужил, своего рода, гравитационным усилием, которое толкнуло Уран и Нептун на более высокие орбиты и заставило их поменять местоположение. Выталкивание объектов из пояса Койпера в результате этой миграции может также объяснить «Позднюю тяжёлую бомбардировку», произошедшую через 600 миллионов лет после формирования Солнечной системы, и появление у Юпитера троянских астероидов.

Спутники и кольца

У Нептуна на данный момент известно 13 спутников. Масса крупнейшего составляет более, чем 99,5 % от суммарной массы всех спутников Нептуна, и лишь он массивен настолько, чтобы стать сфероидальным. Это Тритон, открытый Уильямом Ласселом всего через 17 дней после открытия Нептуна. В отличие от всех остальных крупных спутников планет в Солнечной системе, Тритон обладает ретроградной орбитой. Возможно, он был захвачен гравитацией Нептуна, а не сформировался на месте, и, возможно, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера. Он достаточно близок к Нептуну, чтобы постоянно находиться в синхронном вращении.

Нептун (вверху) и Тритон (ниже)

Из-за приливного ускорения Тритон медленно двигается по спирали к Нептуну, и, в конечном счёте, будет разрушен при достижении предела Роша, в результате чего образуется кольцо, которое может быть более мощным, чем кольца Сатурна (это произойдёт через относительно небольшой в астрономических масштабах период времени: от 10 до 100 миллионов лет). В 1989 году Тритона была проведена оценка температуры, которая составила -235 °C (38 К). На тот момент это было наименьшее измеренное значение для объектов в Солнечной системе, обладающих геологической активностью. Тритон является одним из трёх спутников планет Солнечной системы, имеющих атмосферу (наряду с Ио и Титаном). Не исключено существование под ледяной корой Тритона жидкого океана, подобного океану Европы.

Второй (по времени открытия) известный спутник Нептуна - Нереида, спутник неправильной формы с одним из самых высоких эксцентриситетов орбиты среди прочих спутников Солнечной системы. Эксцентриситет в 0,7512 даёт ей апоапсиду, в 7 раз большую её периапсиды.

Спутник Нептуна Протей

С июля по сентябрь 1989 года «Вояджер-2» обнаружил 6 новых спутников Нептуна. Среди них примечателен спутник Протей неправильной формы. Он примечателен тем, каким большим может быть тело его плотности, без стягивания в сферическую форму собственной гравитацией. Второй по массе спутник Нептуна составляет лишь четверть процента от массы Тритона.

Четыре самые внутренние спутника Нептуна - Наяда, Таласса, Деспина и Галатея. Их орбиты так близки к Нептуну, что находятся в пределах его колец. Следующая за ними, Ларисса, была первоначально открыта в 1981 году при покрытии звезды. Сначала покрытие было приписано дугам колец, но когда «Вояджер-2» посетил Нептун в 1989 году, выяснилось, что покрытие было произведено спутником. Между 2002 и 2003 годом было открыто ещё 5 спутников Нептуна неправильной формы, что было анонсировано в 2004 году. Поскольку Нептун был римским богом морей, его спутники называют в честь меньших морских божеств.

Кольца


Кольца Нептуна, снятые «Вояджером-2»

У Нептуна есть кольцевая система, хотя гораздо менее существенная, чем, к примеру, у Сатурна. Кольца могут состоять из ледяных частиц, покрытых силикатами, или основанным на углероде материалом, - наиболее вероятно, это он придаёт им красноватый оттенок. В систему колец Нептуна входит 5 компонентов.
[править] Наблюдения

Нептун не виден невооружённым глазом, так как его звёздная величина находится между +7,7 и +8,0. Таким образом, Галилеевы спутники Юпитера, карликовая планета Церера и астероиды 4 Веста, 2 Паллада, 7 Ирида, 3 Юнона и 6 Геба ярче его на небе. Для уверенного наблюдения планеты необходим телескоп c увеличением от 200 и выше и диаметром не менее 200-250 мм.. В этом случае можно увидеть Нептун как небольшой голубоватый диск, похожий на Уран. В бинокль 7-50 его можно заметить как слабую звезду.

Из-за значительности расстояния между Нептуном и Землёй угловой диаметр планеты меняется лишь в пределах 2,2-2,4 угловых секунд. Это наименьшее значение среди остальных планет Солнечной системы, поэтому визуальное наблюдение деталей поверхности данной планеты затруднено. Поэтому точность большинства телескопических данных о Нептуне была невысокой до появления космического телескопа «Хаббл» и крупных наземных телескопов с адаптивной оптикой. В 1977 году, к примеру, не был достоверно известен даже период вращения Нептуна.

Для земного наблюдателя каждые 367 дней Нептун вступает в кажущееся ретроградное движение, таким образом, образуя своеобразные воображаемые петли на фоне звёзд во время каждого противостояния. В апреле и июле 2010 года и в октябре и ноябре 2011 года эти орбитальные петли приведут его близко к тем координатам, где он был открыт в 1846 году.

Наблюдения за Нептуном в диапазоне радиоволн показывают, что планета является источником непрерывного излучения и нерегулярных вспышек. И то и другое объясняют вращающимся магнитным полем планеты. В инфракрасной части спектра на более холодном фоне чётко видны волнения в глубине атмосферы Нептуна(т. н. «штормы»), порождённое теплом от сжимающегося ядра. Наблюдения позволяют с высокой долей достоверности установить их форму и размер, а также отслеживать их передвижения.

Исследования


Изображение Тритона с «Вояджера-2»

Ближе всего к Нептуну «Вояджер-2» подошёл 25 августа 1989 года. Так как Нептун был последней крупной планетой, которую мог посетить космический аппарат, было решено совершить близкий пролёт вблизи Тритона, не считаясь с последствиями для траектории полёта. Схожая задача стояла и перед «Вояджером-1» - пролёт вблизи Сатурна и его крупнейшего спутника - Титана. Изображения Нептуна, переданные на Землю «Вояджером-2», стали основой для появления в 1989 году в Публичной телевещательной службе (PBS) программы на всю ночь под названием «Нептун всю ночь».

Во время сближения сигналы с аппарата шли до Земли 246 минут. Поэтому, по большей части, миссия «Вояджера-2» опиралась на предварительно загруженные команды для сближения с Нептуном и Тритоном, чем на команды с Земли. «Вояджер-2» совершил достаточно близкий проход вблизи от Нереиды, прежде чем прошёл всего в 4400 км от атмосферы Нептуна 25 августа. Позднее в тот же день «Вояджер» пролетел вблизи Тритона.

«Вояджер-2» подтвердил существование магнитного поля планеты и установил, что оно наклонено, как и поле Урана. Вопрос о периоде вращения планеты был решён измерением радиоизлучения. «Вояджер-2» также показал необычно активную погодную систему Нептуна. Было открыто 6 новых спутников планеты и колец, которых, как оказалось, было несколько.

Около 2016 года НАСА планировала послать к Нептуну КА «Нептун Орбитер» (en:Neptune Orbiter). В настоящее время никаких предположительных дат старта не называется, и стратегический план исследования Солнечной системы больше не включает этот аппарат.

  1. Нептун – восьмая и самая дальняя планета от Солнца. Ледяной гигант распложен на расстоянии 4,5 миллиарда км, что составляет 30,07 а.е.
  2. Сутки на Нептуне (полный оборот вокруг своей оси) составляют 15 часов 58 минут.
  3. Период обращения вокруг Солнца (нептунианский год) длится около 165 земных лет.
  4. Поверхность Нептуна покрыта огромным глубоким океаном воды и сжиженных газов, в том числе метана. Нептун голубого цвета, как наша Земля. Это цвет метана, который поглощает красную часть спектра солнечного света и отражает голубую.
  5. Атмосфера планеты состоит из водорода с небольшой примесью гелия и метана. Температура верхней кромки облаков -210 °С.
  6. Несмотря на то что Нептун - самая далёкая планета от Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной системе. В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 км/ч
  7. Вокруг Нептуна вращаются 14 спутников, которые получили названия в честь различных богов и нимф моря в греческой мифологии. Самый крупный из них – Тритон имеет диаметр 2700 км и вращается в противоположном направлении обращения остальных спутников Нептуна.
  8. Нептун имеет 6 колец.
  9. На Нептуне нет жизни, какой мы ее знаем.
  10. Нептун был последней планетой, которую посетил «Вояджер-2» в своем 12- летнем путешествии по Солнечной системе. Запущенный в 1977 году, «Вояджер-2» в 1989 году прошел на расстоянии 5000 км от поверхности Нептуна. Земля находилась более чем в 4 млрд км от места события; радиосигнал с информацией шел до Земли более 4 часов.

Нептун — восьмая планета Солнечной системы, делает ее самым отдаленной от Солнца. Возможно, эта газовая, гигантская планета сформировалась гораздо ближе к Солнцу в истории Солнечной системы, прежде чем отдалилась в ее нынешнее положение. Как и Сатурн эта планета имеет кольца, но они очень слабые и не выглядят так же впечатляюще.

Характеристики планеты

  • Экваториальный диаметр: 49 528 км
  • Полярный диаметр: 48 682 км
  • Масса: 1,02 × 10 26 кг (17 земных элементов)
  • Луны: 14 (Тритон)
  • Кольца: 5
  • Расстояние до орбиты: 4 498 396 441 км (30.10 AU)
  • Период обращения: 60 190 дней (164,8 года)
  • Эффективная температура: -214 ° C
  • Дата открытия: 23 сентября 1846
  • Обнаружено: Урбен Лестерьер и Иоганн Галле

Физические характеристики

Полярное сжатие 0,0171± 0,0013
Экваториальный радиус 24 764± 15 км
Полярный радиус 24 341 ± 30 км
Площадь поверхности 7,6408·10 9 км²
Объём 6,254·10 13 км³
Масса 1,0243·10 26 кг
Средняя плотность 1,638 г/см³
Ускорение свободногопадения на экваторе 11,15 м/с²
Вторая космическаяскорость 23,5 км/c
Экваториальная скоростьвращения 2,68 км/с
9648 км/ч
Период вращения 0,6653 дня
15 ч 57 мин 59 с
Наклон оси 28,32°
Прямое восхождениесеверного полюса 19 ч 57 м 20 с
Склонение северного полюса 42,950°
Альбедо 0,29 (Бонд)
0,41 (геом.)
Видимая звёздная величина 8,0-7,78 m
Угловой диаметр 2,2″-2,4″

Орбита и вращение

Перигелий 4 452 940 833 км
29,76607 а. е.
Афелий 4 553 946 490 км
30,44125 а. е.
Большая полуось 4 503 443 661 км
30,10366 а. е.
Эксцентриситеторбиты 0,011214
Сидерический периодобращения 60 190,03 дня
164,79 года
Синодическийпериодобращения 367,49 дня
Орбитальная скорость 5,4349 км/с
Средняя аномалия 267,7672°
Наклонение 1,767975°
Долгота восходящего узла 131,7943°
Аргумент перицентра 265,6468°
Чей спутник Солнца
Спутники 14

Факты о планете Нептун

  • Нептун ни кем не был известен до 1846 года.
  • Планета не видна невооруженным глазом и впервые обнаружена в 1846 году при помощи математических вычислений. Названа в честь римского бога моря.
  • Планета быстро вращается вокруг своей оси.
  • Нептун — самый маленький из ледяных гигантов.
  • Несмотря на то, что по размерам планета меньше газового гиганта Урана, он имеет большую массу. Атмосфера Нептуна состоит в основном из водорода, гелия и метана. Внутреннее ядро ​​планеты предположительно твердое.
  • Метан поглощает красный свет, что окрашивает планету в голубой цвет. На снимках космических обсерваторий видны парящие облака в атмосфере.
  • У Нептуна, очень ураганный климат.
  • Большие бури кружатся со скоростью 600 метров в секунду в верхних слоях атмосферы. Один из самых больших наблюдаемых штормов был зафиксирован в 1989 году. Он назывался Великим Темным Пятном. Это явление продолжалось около пяти лет.
  • У Нептуна очень тонкие кольца, предположительно состоящие изо льда и мелкой пыли и, возможно, углерода.
  • У него имеется 14 лун.
  • Самая интересная луна — это Тритон, ледяной мир, извергающий гейзеры льда из азота. Скорее всего, Тритон был захвачен гравитационным притяжением Нептуна очень давно. Это, наверное, самый холодный мир в Солнечной системе.
  • К планете отправляли всего одну космическую обсерваторию «Вояджер-2» в 1989 году. Он прислал первые снимки планеты с близкого расстояния. Позже Yubble также изучал планету.

Загадочное Большое Темное пятно Нептуна



Большое Темное пятно находится в южной части планеты, и было обнаружено в 1989 году. Это был невероятно большой вращающийся шторм со скоростью до 1500 миль в час, самыми сильными ветрами, зарегистрированными в Солнечной системе. Как такие мощные ветры были обнаружены на планете, столь далекой от солнца, до сих пор считают загадкой.

Данные с космического корабля «Вояджер-2» также показали, что Великое Темное Пятно меняется в размерах. Когда Нептун был осмотрен Космическим телескопом Хаббл в 1994 году, Великое Темное пятно исчезло, хотя в северном полушарии появилось темное пятно поменьше.

Известные спутники Нептуна

Нептун имеет 13 известных спутников, которые были названы в честь существ из древнегреческой мифологии. .

Градация спутников Нептуна по размеру

< 10 км 10–30 км 30–100 км 101–300 км 301–1000 км >1000 км

Спутники Нептуна таблица

№ Название Большая полуось в км Наклон в градусах Период обращения в днях Диаметр в км Mасса в 10 19 кг Дата открытия
I Тритон 354 800 156,834 5,877 2707 21000 1846
II Нереида 5 513 400 7,232 360,14 340 3,1 1949
III Наяда 48 227 4,746 0,294 67 0,019 1989
IV Таласса 50 075 0,209 0,311 81 0,035·10 1989
V Деспина 52 526 0,064 0,335 150 0,21 1989
VI Галатея 61 953 0,062 0,429 175 0,21 1989
VII Ларисса 73 548 0,205 0,555 195 0,049 1981/ 1989
XIV Полифем 105 300 0 0,96 18 ? 2013
VIII Протей 117 647 0,026 1,122 420 5,0 1989
IX Галимеда 15 728 000 134,101 1879,71 48 0,009 2002
X Псамафа 46 695 000 137,39 9115,9 28 0,0015 2003
XI Сао 22 422 000 48,511 2914,0 44 0,0067 2002
XII Лаомедея 23 571 000 34,741 3167,85 42 0,0008 2002
XIII Несо 48 387 000 132,585 9374 60 0,017 2002

Синяя атмосфера планеты Нептун


Восьмая планета Солнечной системы имеет невероятно плотную атмосферу, состоящую на 74% из водорода, 25% гелия и примерно 1% метана. Частицы ледяного метана и другие газы в верхних слоях атмосферы, придают ему темно-синий цвет. Яркие сине-белые черты Нептуна также помогают отличить его от Урана.

Атмосфера подразделяется на нижнюю тропосферу и стратосферу с тропопаузой, являющейся границей между ними. В нижней тропосфере температура уменьшается с высотой, но с высотой они возрастают в стратосфере. Углеводороды образуют дымки смога, которые появляются во всей верхней атмосфере планеты, и углеводородные снежинки, которые формируются в атмосфере Нептуна, расплавляются прежде, чем они достигнут своей поверхности из-за высокого давления.


Видео посвященные Нептуну




Поскольку это одна из планет, которые нельзя увидеть невооружённым глазом, Нептун открыли относительно недавно. У учитывая расстояние до него, совсем близко его наблюдали один раз - в 1989 году космическим аппаратом «Вояджер-2». Тем не менее, то, что мы узнали об этом газовом (и ледяном) гиганте в то время, раскрыло много секретов и историю её формирования.

Открытие и именование:

Открытие Нептуна имело место в 19 веке, хотя есть свидетельства того, что оно произошло задолго до этого. Например, рисунки Галилео Галилея от 28 декабря 1612 года и 27 января 1613 года содержали нанесённые точки, которые, как теперь известно, соответствуют местоположению Нептуна в те даты. Однако, в обоих случаях, Галилео ошибочно принимал планету за .

В 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы . Последующие наблюдения показали существенные отклонения от таблиц, которые привёл Бувар, предположив, что неизвестное небесное тело возмущало орбиту Урана через гравитационное взаимодействие.

Новая Берлинская Обсерватория на Линден-Стрит, где экспериментально была открыта планета Нептун. Предоставлено: Leibniz-Institute for Astrophysics Potsdam.

В 1843 году английский астроном Джон Кауч Адамс начал свою работу по изучению орбиты Урана с помощью полученных им данных и произвёл несколько различных оценок орбиты планеты на ближайшие годы. В 1845 - 1846 годах Урбан Леверье независимо от Адамса провёл свои собственные вычисления, которыми он поделился с Иоганном Готфридом Галле из Берлинской Обсерватории. Галле подтвердил присутствие планеты по координатам, данным Леверье 23 сентября 1846 года.

Объявление об открытии было встречено противоречиво, поскольку Леверье и Адамс тоже претендовали на звание первооткрывателей. В конце концов, удалось достичь международного консенсуса, благодаря которому Леверье и Адамс совместно были отмечены за свой вклад в данное открытие. Однако переоценка историками соответствующих исторических документов в 1998 году привела к заключению, что непосредственно за открытие ответственен Леверье и заслуживает большей доли вклада в открытие.

Заявляя свои права на открытие, Леверье предложил назвать планету в свою честь, но это встретило жёсткое сопротивление за пределами Франции. Он также предложил название Нептун, которое было в итоге признано международным сообществом. Это произошло во многом потому, что согласуется с номенклатурой других планет, все из которых названы в честь божеств из греко-римской мифологии.

Размер, масса и орбита Нептуна:

Имея средний радиус 24,622 ± 19 км, Нептун - это четвёртая по величине планета в Солнечной Системе, и она в . Но с массой 1,0243 х 10 26 кг, что в 17 раз больше массы Земли, это третья по массе планета, опережающая Уран. Планета имеет очень незначительный эксцентриситет орбиты 0,0086 и радиус орбиты в перигелии составляет 29,81 астрономических единиц (4.459 x 10 9 км), а в афелии 30,33 астрономических единиц (4.537 x 10 9 км).


Сравнение размеров Нептуна и Земли. Предоставлено: NASA.

Планете Нептун требуется 16 часов 6 минут 36 секунд (0,6713 земных суток), чтобы завершить полный оборот вокруг своей оси (одно сидерическое вращение), и 164,8 земных года, чтобы завершить одну орбиту вокруг Солнца. Это значит, что сутки на Нептуне длятся 67% земных суток, тогда как нептунианский год эквивалентен приблизительно 60 190 земных суток (или 89 666 нептунианских суток).
Так как наклон оси Нептуна (28.32°) аналогичен наклону оси Земли (~23°) и (~25°), на планете происходят сезонные изменения климата. В сочетании с длинным орбитальным периодом это значит, что времена года на Нептуне длятся по 40 земных лет. Также благодаря своему осевому наклону, сопоставимому с земным, факт в том, что изменение продолжительности дня в течение года не более экстремально, чем на Земле.

Орбита Нептуна также оказывает сильное влияние на регион позади его орбиты, известный как Пояс Койпера (также называемый «транснептуновый пояс»). Во многом таким же образом доминирует в , формируя его структуру, как гравитация Нептуна преобладает в Поясе Койпера. За время существования Солнечной Системы некоторые регионы Пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией планеты Нептун, создавая промежутки в структуре Пояса Койпера.

Также в пределах этих пустых регионов проходят орбиты, где находятся объекты с возрастом, равным . Эти резонансы происходят, когда орбитальный период Нептуна - точная доля орбитального периода данного объекта, это значит, что они завершают часть орбиты за время полной орбиты Нептуна. Самый густонаселённый резонанс в Поясе Койпера с более 200 объектами - это резонанс 2:3.

Объекты в этом резонансе проходят 2 орбиты за каждые 3 орбиты Нептуна и называются плутино, потому что самый большой известный - находится среди них. Хотя Плутон регулярно пересекает орбиту Нептуна, они никогда не смогут столкнуться из-за резонанса 2:3.

У планеты Нептун есть ряд известных троянских объектов, занимающих точки Лагранжа L4 и L5 - области гравитационной устойчивости спереди и позади Нептуна на его орбите. Некоторые троянцы Нептуна имеют удивительно стабильные орбиты, и, вероятно, образовались вместе с Нептуном, а не были им захвачены.

Состав планеты Нептун:

Из-за своего меньшего размера и более высоких концентраций летучих веществ по сравнению с Юпитером и Сатурном, планету Нептун (во многом как и Уран) часто называют ледяным гигантом - подкласс планет-гигантов. Также как и у Урана, внутреннее строение Нептуна можно условно разделить на различные слои: каменное ядро, состоящее из силикатов и металлов, мантию, содержащую воду, аммиак и метан в форме льдов, и атмосферу, состоящую из газов водорода, гелия и метана.

Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов, и, как полагают, учёные содержит в себе 1,2 массы Земли. Давление в центре ядра, по оценкам учёных, составляет 7 Мбар (700 ГПа), в два раза выше, чем в центре Земли, а температуры в центре планеты Плутон достигают 5400 Кельвин. На глубине 7000 км условия могут быть такими, что метан преобразуется в алмазные кристаллы, которые выпадают каменным дождём.

Мантия содержит в себе 10-15 земных масс и богата водой, аммиаком и метаном. Эту смесь называют ледяной, хотя на самом деле она является горячей, плотной жидкостью, и иногда её называют «водно-аммиачным океаном». Между тем, атмосфера содержит 5-10% массы планеты и простирается на 10-20% к ядру, где достигает давления около 10 ГПа - в 100000 раз больше давления атмосферы Земли.


Внутреннее строение планеты Нептун. Предоставлено: NASA.

В нижних слоях атмосферы были обнаружены повышенные концентрации метана, аммиака и воды. В отличие от Урана, внутри планеты Нептун есть океан большего объёма, тогда как у Урана мантия меньше.

Атмосфера планеты Нептун:

На больших высотах атмосфера Нептуна состоит на 80% из водорода и на 19% из гелия со следами метана. Как и у Урана, поглощение красного света атмосферным метаном является частью того, что придаёт Нептуну голубой оттенок, хотя Нептун темнее и ярче. Поскольку по содержанию метана в атмосфере Нептун похож на Уран, то, по мнению учёных, какая-то неизвестная атмосферная составляющая способствует более интенсивной окраске Нептуна.

Атмосфера Нептуна подразделяется на два основных региона: нижняя тропосфера, где температура уменьшается с высотой, и стратосфера, где давление достигает 0,1 бара (10 кПа). Стратосфера затем сменяется термосферой с давлением 10 -5 - 10 -4 бар (1-10 Па), которая постепенно переходит в экзосферу.

Спектральный анализ Нептуна говорит о том, что его нижняя стратосфера является туманной из-за конденсации продуктов взаимодействия ультрафиолетового излучения и метана (фотолиз), при котором создаются соединения этана и ацетилена. Стратосфера также содержит незначительные количества окиси углерода и цианида, которые ответственны за то, что стратосфера планеты Нептун теплее, чем стратосфера планеты Уран.


Контрастное изображение в изменённых цветах, подчёркивающее особенности атмосферы Нептуна, в том числе скорости ветра. Предоставлено: Erich Karkoschka.

По причинам, остающимся неясными, термосфера планеты имеет необычно высокую температуру около 750 Кельвин (476,85 °С). Планета находится слишком далеко от Солнца, чтобы это тепло создавалось его ультрафиолетовым излучением, значит, сюда вовлечён ещё один механизм нагревания, который мог быть взаимодействием атмосферы с ионами магнитного поля планеты или гравитационными волнами изнутри планеты, которые рассеиваются в атмосфере.

Поскольку Нептун не является твёрдым телом, его атмосфера подвергается дифференциальному вращению. Широкая экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов, что медленнее 16,1-часового вращения магнитного поля планеты. Наоборот, обратная тенденция наблюдается в полярных регионах, где период вращения составляет 12 часов.

Это дифференциальное вращение является наиболее выраженным из всех планет Солнечной Системы и приводит к сильным сдвигам ветра по широте и разрушительным бурям. Три наиболее впечатляющих бури были замечены в 1989 году космическим зондом «Вояджер-2», а затем названы на основе их внешнего вида.

Первый из них был массивный антициклон размерами 13000 х 6600 км и напоминающий Большое Красное Пятно Юпитера. Названную Большим Тёмным Пятном, эту бурю уже не застали через 5 лет (2 ноября 1994 года), когда на планету взглянул космический телескоп «Хаббл». Вместо этого была обнаружена новая буря, очень похожая на предыдущую, в северном полушарии планеты, предполагая, что эти бури имеют более короткий срок жизни, чем бури на Юпитере.


Реконструкция снимков «Вояджера-2», показывающая Большое Тёмное Пятно (слева вверху), Скутер (посередине) и Малое Тёмное Пятно (ниже справа). Предоставлено: NASA/JPL.

Скутер - ещё одна буря, группа белых облаков, расположенная дальше на юг от Большого Тёмного Пятна. Это прозвище впервые появилось в течение месяцев, которые «Вояджер-2» провёл около планеты в 1989 году, когда проходили наблюдения группы облаков, движущихся со скоростями больше, чем у Большого Тёмного Пятна.

Малое Тёмное Пятно, южный циклон, было второй по интенсивности бурей на Нептуне, наблюдаемой в 1989 году. Первоначально оно было полностью тёмное, но по мере приближения «Вояджера-2» к планете, яркое ядро развивалось, и его можно было рассмотреть на снимках с самым высоким разрешением.

Спутники планеты Нептун:

У Нептуна известно 14 естественных спутников (лун), все, кроме одного, названы в честь греко-римских морских божеств (S/2004 N 1 в нестоящее время не назван). Эти спутники делятся на две группы - регулярные и нерегулярные спутники - основываясь на их орбите и приближённости к Нептуну. Регулярные спутники Нептуна - это Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Эти спутники являются самыми близкими к планете и движутся по круглым орбитам в направлении движения вокруг своей оси Нептуна и лежат в экваториальной плоскости планеты.

Они простираются на расстояние от 48227 км (Наяда) до 117646 км (Протей) от Нептуна, и все, кроме двух крайних S/2004 N 1 и Протея, движутся по своим орбитам медленнее орбитального периода 0,6713 земных суток. На основе данных наблюдений и предположительных плотностях, эти спутники имеют следующий диапазон размеров и масс: от 96 х 60 х 52 км и 1,9 х 10^17 кг (Наяда) до 436 х 416 х 402 км и 50,35 х 10^17 кг (Протей).


Это составное изображение от космического телескопа «Хаббл» показывает местоположение недавно обнаруженного спутника, обозначенного S/2004 N 1, на орбите вокруг гигантской планеты Нептун в 4,8 миллиардах километров от Земли. Предоставлено: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute).

За исключением Лариссы и Протея, которые являются наиболее круглыми, все внутренние спутники Нептуна имеют вытянутые формы. Их спектр указывает на то, что они состоят из водяного льда, загрязнённого более тёмным веществом, вероятно, органическими соединениями. В этой связи внутренние нептуновы спутники очень похожи на спутники Урана.

Оставшиеся спутники Нептуна - это нерегулярные спутники, в том числе Тритон. Они, в основном, движутся по наклонным эксцентрическим и часто ретроградным орбитам (против вращения планеты вокруг своей оси) вдалеке от Нептуна. Единственное исключение - это Тритон, орбита которого пролегает ближе к планете, и он движется по круглой орбите, хотя и ретроградной и наклонной.

В порядке расстояния от планеты нерегулярные спутники - Тритон, Нереида, Галимеда, Сао, Лаомедея, Несо и Псамафа - группа, включающая ретроградные и проградные (движущиеся в ту же сторону, что притягивающее небесное тело) объекты. За исключением Тритона и Нереиды, нерегулярные спутники Нептуна похожи на спутники других планет-гигантов и, по мнению учёных, были гравитационно захвачены в прошлом.

С точки зрения размеров и массы нерегулярные спутники похожи с диапазоном приблизительно от 40 км в диаметре и массой 4 х 10^16 кг (Псамафа) до 62 км и 16 х 10^16 кг (Галимеда). Тритон и Нереида - это необычные нерегулярные спутники, поэтому они рассматриваются отдельно от пяти других нерегулярных спутников Нептуна. Между этими двумя и другими нерегулярными спутниками отмечают четыре различия.

Прежде всего, они являются двумя самыми крупными нерегулярными спутниками в Солнечной системе. Тритон почти на порядок больше всех других известных нерегулярных спутников и содержит в себе более 99,5% массы все известных спутников на орбите Нептуна, в том числе кольца планеты и 13 других известных спутников.


Цветное мозаичное изображение Тритона, полученное «Вояджером-2» в 1989 году. Предоставлено: NASA/JPL/USGS.

Во-вторых, они оба имеют нетипично малые большие полуоси, у Тритона на порядок меньше звёздная величина, чем у других известных нерегулярных спутников. В-третьих, они оба имеют необычные орбитальные эксцентриситеты: Нереида имеет одну из наиболее эксцентрических орбит из всех известных нерегулярных спутников, а орбита Тритона - почти круглая. Наконец, у Нереиды самое низкое наклонение орбиты из известных нерегулярных спутников.

При среднем диаметре около 2700 км и массе 214080 ± 520 x 10^17 кг, Тритон является самым большим спутником Нептуна, и единственным, достаточно большим, чтобы достичь гидростатического равновесия (то есть сферической формы). Тритон находится на расстоянии 354759 км от Нептуна между внутренними и внешними спутниками.

Тритон движется ретроградной квазикруговой орбите и в основном состоит из льдов азота, метана, углекислого газа и воды. С геометрическим альбедо более 70% и альбедо Бонда 90%, этот спутник является одним из самых ярких объектов в Солнечной Системе. Его поверхность имеет красноватый оттенок, благодаря взаимодействию ультрафиолетового излучения и метана, в результате создаются толины (органические вещества в спектрах ледяных тел нашей Солнечной Системы).

Характеристики Нептуна: (Пункты без ссылок находятся в разработке)

  • Интересные факты о Н.
  • Плотность Н.
  • Гравитация Н.
  • Масса Н.
  • Наклон оси вращения Н.
  • Размер Н.
  • Радиус Н.
  • Температура Н.
  • Н. по сравнению с Землей
Орбита и вращение Нептуна:
  • Сколько длится день на Н.?
  • Расстояние от Земли до Н.
  • Орбита Н.
  • Сколько длится год на Н.?
  • Сколько времени требуется Н., чтобы совершить один оборот вокруг Солнца?
  • Расстояние от Солнца до Н.
Естественные спутники (луны) Н. и кольца:
  • Сколько лун (естественных спутников) есть у Н.?
  • Кольца Н.
  • Нереида
  • Тритон
  • Наяда
История Нептуна:
  • Кто открыл Н.?
  • Как Н. получил свое название?
  • Символ Н.
Поверхность и структура Нептуна:
  • Атмосфера Н.
  • Цвет Н.
  • Погода на Н.
  • Поверхность Н.
  • Коллекция фотографий Н.
  • Жизнь на Н.
  • 10 интересных фактов о Н.
  • Плутон и Н.
  • Уран и Н.