В суете дней мир для обычного человека порой уменьшается до размеров работы и дома. Меж тем, если взглянуть на небо, можно убедиться, сколь ничтожно это в Может быть, поэтому юные романтики мечтают посвятить себя покорению космоса и изучению звезд. Ученые-астрономы ни на секунду не забывают, что, помимо Земли с ее проблемами и радостями, есть множество других далеких и загадочных объектов. Один из них — планета Нептун, восьмая по степени удаленности от Солнца, недоступная для непосредственного наблюдения и потому вдвойне притягательная для исследователей.
Как все начиналось
Еще в середине XIX века Солнечная система, по мнению ученых, содержала всего семь планет. Соседи Земли, ближайшие и удаленные, изучались с использованием всех доступных достижений в области техники и вычислений. Многие характеристики вначале описывались теоретически, а уже затем находили практические подтверждения. С расчетом орбиты Урана дело обстояло несколько иначе. Томас Джон Хасси, астроном и священник, обнаружил несоответствие реальной траектории движения планеты предполагаемой. Вывод мог быть только один: существует объект, влияющий на орбиту Урана. По сути, это было первое сообщение о планете Нептун.
Спустя почти десять лет (в 1843 г.) одновременно двое исследователей рассчитали, по какой орбите может двигаться планета, вынуждающая газового гиганта потесниться. Это были англичанин Джон Адамс и француз Урбен Жан Жозеф Леверье. Независимо друг от друга, но с разной точностью они определили путь движения тела.
Обнаружение и обозначение
Нептун был найден на ночном небе астрономом Иоганном Готтфридом Галле, к которому пришел Леверье со своими расчетами. Французский ученый, впоследствии разделивший с Галле и Адамсом славу первооткрывателя, ошибся в вычислениях лишь на градус. Официально Нептун появился в научных трудах 23 сентября 1846 года.
Первоначально планету предлагалось назвать именем но такое обозначение не прижилось. Астрономы больше вдохновились сравнением нового объекта с царем морей и океанов, столь же чуждого земной тверди, как, судя по всему, и открытая планета. Имя Нептуна предложил Леверье и поддержал В. Я. Струве, возглавлявший Название было дано, оставалось только понять, каков состав атмосферы Нептуна, есть ли она вообще, что скрывается в его недрах и так далее.
В сравнении с Землей
С момента открытия прошло немало времени. Сегодня о восьмой планете Солнечной системы мы знаем гораздо больше. Нептун значительно превосходит Землю по размерам: его диаметр больше почти в 4 раза, а масса — в 17 раз. Значительная удаленность от Солнца не оставляет сомнений, что погода на планете Нептун также ощутимо отличается от земной. Здесь нет и не может быть жизни. Дело даже не в ветре или каких-то необычных явлениях. Атмосфера и поверхность Нептуна представляют собой практически одну структуру. Это характерная особенность всех газовых гигантов, к числу которых относится и данная планета.
Мнимая поверхность
Планета по плотности значительно уступает Земле (1,64 г/см³), благодаря чему ступить на ее поверхность непросто. Да и как таковой ее нет. Уровень поверхности условились опознавать по величине давления: податливая и скорее похожая на жидкость «твердь» находится в низших где давление равняется одному бару, и, по сути, является ее частью. Любое сообщение о планете Нептун как о космическом объекте конкретного размера основывается на таком определении мнимой поверхности гиганта.
Полученные с учетом этой особенности параметры выглядят следующим образом:
диаметр в районе экватора составляет 49,5 тыс. км;
размер его в плоскости полюсов — почти 48,7 тыс. км.
Соотношение этих характеристик делает Нептун по форме далеким от круга. Он, подобно Голубой планете, несколько уплощен с полюсов.
Состав атмосферы Нептуна
Смесь газов, окутывающая планету, по содержанию сильно отлична от земной. Подавляющую часть составляет водород (80%), вторую позицию занимает гелий. Этот инертный газ вносит значительный вклад в состав атмосферы Нептуна — 19%. Метан составляет менее процента, также здесь встречается аммиак, но в незначительной количестве.
Как ни странно, один процент метана в составе сильно сказывается на том, какая атмосфера у Нептуна и каков весь газовый гигант с точки зрения внешнего наблюдателя. Это химическое соединение составляет облака планеты и не отражает световые волны, соответствующие красному цвету. В результате для пролетающих мимо Нептун оказывается окрашенным в насыщенный голубой. Этот цвет — одна из загадок планеты. Ученым пока до конца не известно, что точно приводит к поглощению красной части спектра.
Всем газовым гигантам свойственно наличие атмосферы. Нептуна среди них выделяет именно цвет. Благодаря подобным характеристикам его называют ледяной планетой. Замерший метан, своим существованием добавляющий вес сравнению Нептуна с айсбергом, входит и в состав мантии, окружающей ядро планеты.
Внутреннее строение
Сердцевина космического объекта содержит железо, никель, соединения магния и кремния. По своей массе ядро примерно равно всей Земле. При этом, в отличие от других элементов внутренней структуры, оно обладает плотностью, превосходящей аналогичный параметр Голубой планеты в два раза.
Ядро покрыто, как уже говорилось, мантией. Ее состав во многом схож с атмосферным: здесь присутствуют аммиак, метан, вода. Масса слоя равна пятнадцати земным, при этом он сильно нагрет (до 5000 К). Мантия не имеет четкой границы, и атмосфера планеты Нептун плавно перетекает в нее. Смесь гелия и водорода составляет верхнюю часть в структуре. Плавное превращение одного элемента в другой и размытые границы между ними — свойства, характерные для всех газовых гигантов.
Трудности исследования
Выводы о том, какая атмосфера у Нептуна, что характерно для его структуры, делаются во многом на основе уже полученных данных об Уране, Юпитере и Сатурне. Удаленность планеты от Земли значительно затрудняет ее изучение.
В 1989 году вблизи Нептуна пролетал космический аппарат "Вояджер-2". Это была единственна встреча с земным посланником. Плодотворность ее, впрочем, очевидна: большую часть сведений о Нептуне науке предоставил именно этот корабль. В частности, "Вояджер-2" обнаружил Большое и Малое темные пятна. Оба зачерненных участка хорошо были видны на фоне голубой атмосферы. На сегодняшний день непонятно, какова природа этих образований, но предполагается, что это вихревые потоки или циклоны. Они появляются в верхних слоях атмосферы и на огромной скорости проносятся вокруг планеты.
Вечное движение
Многие параметры обуславливает наличие атмосферы. Нептуна характеризует не только необычный цвет, но и постоянное движение, создаваемое ветром. Скорость, с которой облака облетают планету в районе экватора, превышает тысячу километров в час. Двигаются они при этом в противоположном относительно вращения самого Нептуна вокруг оси направлении. При этом оборачивается планета еще быстрее: полный поворот занимает всего 16 часов и 7 минут. Для сравнения: один оборот вокруг Солнца занимает почти 165 лет.
Очередная загадка: скорость ветра в атмосфере у газовых гигантов увеличивается при удалении от Солнца и достигает пика на Нептуне. Это явление пока не получило обоснования, как и некоторые температурные особенности планеты.
Распределение тепла
Погода на планете Нептун характеризуется постепенным изменением температуры в зависимости от высоты. Тот слой атмосферы, где располагается условная поверхность, полностью соответствует второму названию (ледяная планета). Температура здесь опускается почти до -200 ºC. Если перемещаться от поверхности выше, то будет ощутимо увеличение тепла вплоть до 475º. Ученые до сих пор не нашли достойного объяснения таким перепадам. Как предполагается, Нептун обладает внутренним источником тепла. Такой «обогреватель» должен вырабатывать в два раза больше энергии, нежели приходит на планету от Солнца. Тепло от этого источника в сочетании с долетающей сюда от нашей звезды энергией, вероятно, и является причиной сильных ветров.
Однако ни солнечный свет, ни внутренний «обогреватель» не могут повысить температуру на поверхности так, чтобы здесь была ощутима смена времен года. И хотя другие условия для этого соблюдаются, отличить зиму от лета на Нептуне невозможно.
Магнитосфера
Исследования "Вояджера-2" помогли ученым узнать многое о магнитном поле Нептуна. Оно сильно отлично от земного: источник располагается не в ядре, а в мантии, благодаря чему магнитная ось планеты сильно смещена относительно ее центра.
Одна из функций поля — защита от солнечного ветра. Форма магнитосферы Нептуна сильно вытянута: защитные линии в той части планеты, которая освещена, располагаются на расстоянии в 600 тыс. км от поверхности, а с противоположной стороны — более чем в 2 млн км.
Вояджер зафиксировал непостоянность напряжения поля и расположения магнитных линий. Такие свойства планеты также еще не объяснены до конца наукой.
Кольца
В конце XIX века, когда ученые уже не искали ответ на вопрос о том, есть ли атмосфера на Нептуне, перед ними возникла другая задача. Необходимо было объяснить, почему по пути следования восьмой планеты звезды начинали гаснуть для наблюдателя несколько раньше, чем к ним приближался Нептун.
Решить проблему получилось только спустя почти век. В 1984 году с помощью мощного телескопа удалось рассмотреть самое яркое кольцо планеты, впоследствии названное именем одного из первооткрывателей Нептуна - Джона Адамса.
Дальнейшие исследования обнаружили еще несколько подобных образований. Именно они закрывали звезды на пути следования планеты. Сегодня астрономы считают Нептуна обладателем шести колец. В них кроется еще одна загадка. Кольцо Адамса состоит из нескольких дужек, располагающихся на некотором расстоянии друг от друга. Причина такого размещения неясна. Часть исследователей склоняются к мысли, что удерживает их в таком положении сила гравитационного поля одного из спутников Нептуна - Галатеи. Другие приводят весомый контраргумент: размеры ее столь малы, что вряд ли она справилась бы с задачей. Возможно, рядом существует еще несколько неизвестных спутников, помогающих Галатее.
В целом кольца планеты — зрелище, уступающее по внушительности и красоте подобным формированиям Сатурна. Не последнюю роль в несколько тусклом внешнем виде играет состав. Кольца в основном содержат глыбы метанового льда, покрытого соединениями кремния, которые хорошо поглощают свет.
Спутники
Нептун — обладатель (по последним данным) 13 спутников. Большинство из них имеют небольшие размеры. Выдающиеся параметры только у Тритона, лишь немного уступающего в диаметре Луне. Состав атмосферы Нептуна и Тритона различен: спутник имеет газовую оболочку из смеси азота и метана. Эти вещества придают очень интересный вид планете: замерзший азот с включениями из метанового льда создает на поверхности в районе Южного полюса настоящее буйство красок: переливы желтого сочетаются с белым и розовым.
Судьба красавца Тритона, меж тем, не такая радужная. Ученые предрекают ему столкновение с Нептуном и поглощение им. В результате восьмая планета станет обладательницей нового кольца, по яркости сравнимого с образованиями Сатурна и даже опережающего их. Остальные спутники Нептуна значительно уступают Тритону, часть из них даже не имеет пока названия.
Восьмая планета Солнечной системы во многом соответствует своему названию, на выборе которого сказалось и наличие атмосферы, - Нептун. Ее состав способствует появлению характерного голубого цвета. Нептун несется сквозь непонятное нам пространство, подобно богу морей. И аналогично океанским глубинам та часть космоса, которая начинается за Нептуном, хранит массу тайн от человека. Ученым будущего лишь предстоит их открыть.
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
- 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.
- Сколько лун (естественных спутников) есть у Н.?
- Кольца Н.
- Нереида
- Тритон
- Наяда
- Кто открыл Н.?
- Как Н. получил свое название?
- Символ Н.
- 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.
Нептун по сравнению с нашей планетой
Чтобы действительно понять насколько велик Нептун, на самом деле, его можно сравнить с другой планетой, для удобства можно взять для этих целей нашу планету.
Сравнение размеров Земли и Нептуна
Для начала, давайте посмотрим на размеры сравниваемых планет. Диаметр газового гиганта составляет около 49500 км. Это делает его четвертой, по величине, планетой Солнечной системы. По сравнению с нашей планетой, он в 3,9 раз больше.
Его масса равна 1,02 х 10*26 кг. Получается что он в 17 раз больше по массе чем наша родная планета.
Как насчет объема? Его объем составляет 6,3 х 10*13 км 3 . Мы могли бы поместить внутрь него 57 планет, таких как наша, и еще осталось бы место. День у нас длится 24 часа, а день на газовом гиганте 16 часов и 6 минут. Год соответственно длится 164,79 лет.
Многие параметры наших планет очень сильно разнятся, за исключением пожалуй одного, это сила притяжения.
Сила тяжести на Нептуне (если представить, что у планеты есть гипотетическая поверхность) всего на 14% сильнее, чем сила тяжести на Земле.
| · · · · | |
| · | |
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 .