Впервые планету Нептун заметил Галилео Галилей в 1612 году. Однако движение небесного тела было слишком медленным, и ученый посчитал его за обычную звезду. Открытие Нептуна как планеты состоялось лишь через два столетия - в 1846 году. Произошло это случайно. Специалисты заметили некоторые странности в движении Урана. Проведя серию расчётов, стало очевидно, что такие отклонения в траектории возможны только под действием притяжения соседних крупных небесных тел. Так начала свою космическую историю планета Нептун, о которой были открыты человечеству.
"Морской бог" в космическом пространстве
Благодаря удивительно синему цвету эту планету назвали именем древнеримского повелителя морей и океанов – Нептун. Космическое тело является восьмой в нашей Галактике, оно дальше других планет расположено от Солнца.
Нептун сопровождает множество спутников. Но выделяют всего два основных – Тритон и Нереида. Первый как главный спутник имеет свои отличительные особенности:
- Тритон – спутник-гигант, в прошлом – самостоятельная планета;
- диаметр составляет 2 700 км;
- является единственным внутренним спутником с обратным ходом, т.е. движется не против часовой стрелки, а по ней;
- находится относительно близко к своей планете – всего в 335 000 км;
- имеет свою атмосферу и облака, состоящие из метана и азота;
- поверхность окутана замёрзшими газами, в основном, азотом;
- на поверхности бьют азотные фонтаны, высота которых достигает 10 км.
Астрономы предполагают, что через 3,6 млрд. лет Тритон исчезнет навсегда. Его погубит гравитационное поле Нептуна, превратив в очередное околопланетное кольцо.
Нереида также имеет неординарные качества:
- отличается неправильной формой;
- является обладательницей сильно вытянутой орбиты;
- диаметр составляет 340 км;
- удалённость от Нептуна равна 6,2 млн. км;
- один оборот по своей орбите проходит за 360 дней.
Существует мнение, что Нереида в прошлом была астероидом, но попав в ловушку притяжения Нептуна, осталась на его орбите.
Исключительные особенности и интересные факты о планете Нептун
Рассмотреть Нептун невооружённым глазом невозможно, но если знать точное нахождение планеты на звёздном небе, то полюбоваться им можно и в мощный бинокль. А вот для полного исследования необходима серьёзная аппаратура. Получение и обработка информации о Нептуне является достаточно сложным процессом. Собранные интересные факты о данной планете позволяют узнать больше:
Исследование Нептуна является трудоёмким процессом. Из-за большой отдалённости от Земли телескопические данные обладают низкой точностью. Изучение планеты стало возможным лишь после появления телескопа «Хабл» и других наземных телескопов.
Кроме тогоНептун, о котором исследовался с помощью космического корабля «Вояджер - 2». Это единственный аппарат, сумевший подобраться ближе всех к этой точке Солнечной системы.
- Нептун – восьмая и самая дальняя планета от Солнца. Ледяной гигант распложен на расстоянии 4,5 миллиарда км, что составляет 30,07 а.е.
- Сутки на Нептуне (полный оборот вокруг своей оси) составляют 15 часов 58 минут.
- Период обращения вокруг Солнца (нептунианский год) длится около 165 земных лет.
- 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.
- Атмосфера планеты состоит из водорода с небольшой примесью гелия и метана. Температура верхней кромки облаков -210 °С.
- 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
- 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.
- Нептун имеет 6 колец.
- На Нептуне нет жизни, какой мы ее знаем.
- 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.
С началом активных исследований дальних частей Солнечной системы с помощью автоматических межпланетных станций, информация о планете Нептун стала пополняться новыми данными. На данный момент Нептун является последней, восьмой планетой Солнечной системы, дальше которой находится только Плутон, недавно переведённый из разряда планет в планетоиды из-за слишком малого размера. Нептун же, напротив, является одним из четырёх планет-гигантов, к которым относятся ещё Уран, Сатурн и Юпитер, если выбрать направление от периферии Солнечной системы к центральной звезде. Назван он был в честь древнеримского бога Нептуна – повелителя океанов и морей, что как нельзя лучше сочетается с его ярко-синим видом на фотографиях.
Интересные факты о планете Нептун начинаются уже с самого факта её открытия. Нептун был первым космическим объектом, который прежде был предсказан, чем обнаружен.
Открытие планеты Нептун
На протяжении почти всей истории человечества ему были известны лишь пять планет, видимых невооружённым глазом: все каменные планеты (Марс , Венера и Меркурий), а также два газовых гиганта (Юпитер и Сатурн).
Ещё в 19 веке учёные, наблюдая движение Урана, обнаруживали его странное поведение, которое можно было бы объяснить наличием массивного объекта, находящегося дальше от Солнца. Вначале англичанин Джон Адамс сделал свои расчёты и предложил их в 1845 году Гринвичской обсерватории, но на них просто не обратили внимания. Чуть позднее и совершенно независимо француз Урбен Леверье сделал свои расчёты и представил их туда же. На этот раз в Гринвиче вспомнили и про Адамса, и с 1846 года стали наблюдать за небом, однако, ничего не обнаружили. В том же году Леверье предоставил уточнённые расчёты в Парижскую обсерваторию, но и там от него отмахнулись. Разочарованный француз обратился в Берлинскую обсерваторию к Иоганну Галле. Немцы оказались сговорчивей и сразу же направили свои телескопы в указанную точку неба – так состоялось физическое открытие планеты Нептун.
Парижская Академия наук спохватилась и на весь научный мир стала кричать, что Нептун открыл «на кончике пера» Леверье, им вторили по другую сторону Ла-Манша, поменяв лишь фамилию на Адамс. В результате, чтобы не обидеть ни тех, ни других было принято соломоново решение – первооткрывателем признан Галле, но с обязательным указанием теоретических предсказаний Адамса и Леверье. Так что никто не оказался обижен.
Назвали вновь открытую планету в честь древнеримского морского повелителя Нептуна. Это название было просто данью традиции использовать для обозначения планет имена богов римского пантеона, но намного позднее оказалось, что выбор был чрезвычайно удачным. Когда американский «Вояджер-2», направляясь к окраинам Солнечной системы, пролетал в 1989 году мимо этой планеты, он сделал фото планеты Нептун из космоса, на котором тот предстал в удивительно красивом, глубоком синем цвете, что как нельзя лучше сочетается с «профессией» этого божества. Для этого аппарату после исследования трёх первых планет-гигантов пришлось пролететь всего в 45000 км от последнего из них.
Видео о планете Нептун
Кстати, если уж вспоминать всё о планете Нептун, то следует добавить, что его видел ещё сам Галилей, однако, принял за странную звезду. И почти 200 лет после Галилея планета ускользала от внимания астрономов – до самого 1846 года.
Ярко-синий цвет облаков Нептуна объясняется наличием пока неопределённой органики, а также тем, что в водородно-гелиевой атмосфере планеты присутствует метан, активно поглощающий красный свет. Гигантская планета в 17 раз тяжелее Земли, а по объёму больше её в 58 раз. Предполагается, что каменное ядро Нептуна примерно равно массе нашей планеты. Помимо газа, здесь есть много льда из метана, воды и аммиака.
Нептун находится настолько далеко от Солнца, что оно с такого расстояния выглядит чуть крупнее самой яркой звезды и очевидно не способно давать ему много световой энергии. Несмотря на это, эта планета является самой бурной в Солнечной системе. Здесь свирепствуют самые мощные ураганы в Солнечной системе, а скорость ветра может достигать 2100 км/час – такова погода на планете Нептун. На Земле представить такую скорость просто невозможно.
По отношению к плоскости вращения Нептуна его магнитные полюсы имеют наклон около 47 градусов, а напряжённость самого поля в 27 раз больше, чем у земного. Такие условия вызывают мощнейшие колебания и возмущения на планете при каждом её обороте.
Кстати, год на Нептуне продолжается «всего» 165 земных лет – именно столько планете требуется для совершения витка вокруг Солнца. Так что с открытия Нептуна прошёл всего только один год с небольшим в местной системе исчисления.
Видео о планете Нептун
Атмосфера планеты Нептун
У Нептуна атмосфера неразрывна с внешней газовой оболочкой, её общая толщина превышает 5 тысяч километров, а состоит она из водорода (80%), гелия (19%) и 1,5% метана. У планеты вряд ли есть чёткая, твёрдая поверхность, настоящей границы между атмосферой и слоем льда нет, просто под страшным давлением верхних слоёв плотность вещества постепенно растёт, и оно переходит в твёрдую фазу. Вначале газы под давлением кристаллизуются, количество кристаллов постепенно растёт, пока в глубине они не образуют ледяную массу. Такой переход происходит на глубине около трёх тысяч километров.
Структура недр планеты Нептун
Учёные предполагают, что примерно четверть массы Нептуна составляют скальные породы, большая часть (60-80%) приходится на льды и остальные 5-15% - на атмосферу. Поэтому Нептун считается, прежде всего, ледяным гигантом. Компьютерное моделирование дало диаметр каменного ядра планеты, в полтора-два раза превышающий размеры земного ядра. Основная же масса планеты сосредоточена во льдах из аммиака и воды. Это очень необычные «горячие» льды: их температура находится в интервале 2500-5500 градусов, но, несмотря на это, они в силу колоссального давления, в миллионы раз превышающего земное, продолжают оставаться твёрдыми. Молекулы льдов так плотно прижаты одна к другой, что неизбежно деформируются и ионизируются, теряя свободные электроны.
Кольца и спутники Нептуна
На данный момент у Нептуна найдено 14 спутников, названия которых даны в честь младших богов и нимф, подчинявшихся богу Нептуну. Самый крупный спутник планеты Нептун Тритон многим уникален:
- открыт был практически одновременно с самой планетой;
- сосредоточил в себе 99,5% всей массы материала спутников Нептуна, поэтому он единственный, кто смог сформировать круглое тело (остальные спутники неправильной формы – пыль в сравнении с ним);
- это единственный крупный спутник во всей Солнечной системе, имеющий ретроградную орбиту, то есть, крутится в противоположном направлении от вращения планеты. Это заставляет предположить, что некогда Тритон был карликовой планетой и был захвачен гравитацией Нептуна.
Причём Тритон продолжает приближаться к планете, сжимая круги, так что через какое-то время он неизбежно будет разрушен гравитацией и поглощён Нептуном.
Нептун имеет кольца, но не такие, как у Сатурна: они неодинаковы, в них присутствуют дуги из ярких толстых сгустков пыли. Эти кольца предположительно молодые и временные, а последние фото планеты Нептун показывают их нестабильность.
Большое тёмное пятно на Нептуне
Это пятно несколько напоминало Большое красное пятно, 300 лет наблюдаемое на Юпитере. Этот грандиозный ураган, так же как и юпитерианское пятно, является антициклоном. Обнаружено оно было «Вояджером-2» в 1989 году, но не оказалось долгожителем – по крайней мере, в 1994 году Хаббл уже ничего не обнаружил. Размерами это пятно было приблизительно с Землю, а ветры вокруг него дули со скоростью 2400 км/час. Форма и размеры Большого тёмного пятна постоянно менялись, пока оно вовсе не исчезло. После исчезновения этого пятна появилось новое, названное «северным большим тёмным пятном».
Несмотря на относительно короткую историю, планета Нептун в астрологии успела уже обрасти целым ворохом легенд и предсказаний, но это отдельная тема.
Что Вы думаете о планете Нептун? Впечатляет ли он Вас? Поделитесь своим мнением в
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.
Нептун планета. Краткое описание открытия. Ярко синяя планета — первая, обнаруженная благодаря математическим вычислениям, а также благодаря Урану, который отклонился от траектории движения, тем самым заставив астрономов искать крупный объект, повлиявшим на него.
За право считаться первооткрывателем сражались Джон Куч Адамс и Урбен Леверье. Не зная о работе друг друга, они провели математические расчеты и доказали, что планета существует и ошиблись весьма незначительно. В сентябре 1846 года планету обнаружили астроном Иоганн Готтфрид Галле и студент обсерватории Генрих д’Дарре, направив телескоп в указанные координаты, они несколько ночей наблюдали за движением планеты. С тех пор Адамс и Леверье считаются сооткрывателями. Название планета получила в честь римского бога морей — Нептуна.
Общее описание
Восьмая и самая удаленная от Солнца планета, расстояние 4,5 млрд километров. Полный оборот делается за 165 лет, двигаясь по орбите со скоростью 5,4 км/с.
Газовый гигант занимает четвертое место по размерам. Радиус экватора 24764 км, радиус полюсов 24341 километра, что придает планете сплюснутую форму.
Осевой наклон похож на земной, составляет 28,32 градуса. Вращение вокруг своей оси совершает за 15 часов, 58 минут. Времена года сменяются также, как на Земле, длятся около 40 лет.
Нептун хоть и относится к классу газовых гигантов, но из-за меньшего размера и насыщенности летучих веществ, причисляется к “ледяным гигантам”
Строение и атмосфера
Так как наблюдать за Нептуном не представляется возможным, из-за удаленности и не очень удачного расположения в космосе, то ученые произвели расчеты и создали приблизительную модель строения планеты.
Ядро состоит из никеля, силикатов и железа. Примерная температура больше 5400 Кельвинов. Давление 7 мегабар.
Дальше простирается горячая и жидкая смесь — мантия, состоящая из воды, метана, аммиака, так называемый “океан водного аммиака”. Ближе к условной поверхности нагрев уменьшается и колеблется от 5000 до 2000К, плавно переходя в нижний слой атмосферы. Высота перехода приблизительно равна 3000 км.
Атмосфера, верхний слой, содержит 80 % водорода, 19% гелия, примерно 1% метана. Присутствием метана, его способностью поглощать спектр красного цвета, объясняют синий цвет планеты.
Облака переменных составов располагаются в тропосфере. Выше облачного слоя ученые заметили облачные полосы, достигающие ширины 150 километров.
Средняя температура на планете минусовая, — 200 гр.
На планете постоянные свирепствуют штормы, ветра, достигающие скорости больше 600 метров в секунду. Причем ветер высоких широт дует по направлению движения Нептуна, а нижних в обратном.
Благодаря космическому аппарату “Вояджер 2”, посетившую планету в августе 1989 года, открыли Большое темное пятно, огромный антициклон, размером 13000 х 6600 км, зафиксированная скорость ветра 2400 км в час. Но уже в 1994 году его не обнаружили, зато в последние годы с помощью телескопа наблюдают за “Северным большим пятном”.
Спутники и кольца
Кольцевая система включает всего пять компонентов: первое — внешнее кольцо Адамса, второе — кольцо Араго, третье — кольцо Ласселла, четвертое — кольцо Леверье, пятое — кольцо Галле.
Могут состоять из частиц льда. Красноватый оттенок, предположительно, получается из-за присутствия углерода.
На сегодняшний день известно о 14 спутниках.
Тритон — первый крупный спутник был замечен Уильямом Ласселом, астроном из Англии, в 1846 году.
Только в следующем столетии, в 1949 году Джерард Койпер разглядел Нереиду.
Космический аппарат “Вояджер 2” в 1989 году передал данные о шести новых: Деспина, Протей, Ларисса, Наяда, Галатея, Таласса.
Список пополнился в 2002 и 2003 годах, добавились еще пять объектов.
В 2013 между орбит Лариссы и Протея обнаружили четырнадцатый спутник, его пока не назвали, дав обозначение S/2004 N 1, его диаметр всего 18 км.
Крупнейший спутник Тритон, диаметром 2707 км, является самым холодным, температура опускается до минус 235 градусов. Геологически активен, обнаружены действующие вулканы и гейзеры. Тритон медленно по спирали сближается с Нептуном и будет разрушен гравитационными силами, пополнив кольцевую систему. Но произойдет это нескоро.
Ученые не исключают наличие жидкого океана, такого как у юпитерского спутника Европы, что подразумевает наличие живых организмов, в примитивной форме.
Планета Нептун — детям
Нептун планета. Краткое описание для детей расскажет о самой синей планете в нашей солнечной системе.
Планету обнаружили благодаря математическим расчетам два ученых: французский математик Урбен Леверье и британский астроном Джон Куч Адамс. Чтобы убедиться в правильности расчетов, немецкий астроном Иоганн Готтфрид Галле и студент Генрих д’Арре, начали наблюдать за звездным небом в телескоп. И обнаружили новую планету, правда не совсем там, где указывали Леверье и Адамс.
Свое название Нептун получил в честь бога морей.
Нептун самая дальняя от солнца планета, он восьмой по счету. По размеру занимает 4 место, диаметр больше земного в 4 раза, а по массе на третьем.
Вокруг Солнца обращается за 165 лет, смена времен происходит через 40 лет, а нептунские сутки равны примерно 16 часам.
Планета считается газовым гигантом, но из-за того, что содержит аммиак, воду, метан, сероводород, его причисляют к ледяным гигантам. В нашей системе всего две такие планеты — Уран и Нептун.
Атмосфера непригодна для жизни, содержит водород, гелий, метан и другие газы.
Это одна из холодных планет, температура опускается ниже -220 гр.
Центр планеты состоит из горных пород и смеси воды, метана, аммиака.
В атмосфере бушуют самые сильные ветра, их скорость достигает 2100 км в час.
У Нептуна есть своя система из пяти колец, они названы в честь ученых, принимавших участие в открытии.
Известное количество спутников 14, самый маленький имеет диаметр 18 км, а самый большой и изученный Тритон, диаметром 2707 км.
Нептун еще плохо изучен, космический аппарат “Вояджер 2” только однажды побывал около планеты. Даже в самые современные телескопы плохо удается рассмотреть его, слишком далеко.