Aasta Neptuunil. Neptuuni atmosfääri koostis

Neptuun avastati teoreetiliste arvutuste põhjal. Fakt on see, et Uraan kaldub arvutatud orbiidilt kõrvale, justkui tõmbaks teda teine planeet.

Briti matemaatikud ja astronoomid John Couch Adams(1819-1892) ja James Challis tegid 1845. aastal arvutuse planeedi ligikaudse asukoha kohta. Samal ajal prantsuse astronoom Urban Le Verrier(1811 - 1877), olles teinud arvutuse, veenis teda uut planeeti otsima. Astronoomid nägid Neptuuni esmakordselt 23. septembril 1846, mitte kaugel positsioonidest, mille ennustasid iseseisvalt inglane Adams ja prantslane Le Verrier.

Neptuun on Päikesest märkimisväärselt kaugel.

Planeedi Neptuuni üldised omadused

Planeedi mass on 17 korda suurem kui Maa mass. Planeedi raadius on umbes neli Maa raadiust. Tihedus – Maa tihedus.

Neptuuni ümbert on avastatud rõngaid. Need on avatud (katkised), see tähendab, et need koosnevad eraldiseisvatest kaartest, mis pole omavahel ühendatud. Uraani ja Neptuuni rõngad on välimuselt sarnased.

Neptuuni ehitus on tõenäoliselt peaaegu sama, mis Uraanil.

Seevastu , ja Neptuunil ei pruugi olla selget sisemist kihistumist. Kuid suure tõenäosusega on Neptuunil väike tahke tuum, mis on massilt võrdne Maaga. Neptuuni atmosfäär koosneb enamasti vesinikust ja heeliumist, milles on väike kogus metaani (1%). Neptuuni sinine värvus tuleneb punase valguse neeldumisest atmosfääris selle gaasi poolt – täpselt nagu Uraanil.

Planeedil on äikeseline atmosfäär, õhukesed poorsed pilved, mis koosnevad külmunud metaanist. Neptuuni atmosfääri temperatuur on kõrgem kui Uraani oma, seega umbes 80% H 2

Riis. 1. Neptuuni atmosfääri koostis

Neptuunil on oma sisemine soojusallikas – ta kiirgab 2,7 korda rohkem energiat kui Päikeselt saab. Planeedi keskmine pinnatemperatuur on 235 °C. Neptuun kogeb tugevaid tuuli paralleelselt planeedi ekvaatoriga, suuri torme ja keeriseid. Planeedil on päikesesüsteemi kiireimad tuuled, mis ulatuvad 700 km/h. Tuuled puhuvad Neptuunil lääne suunas, planeedi pöörlemisele vastu.

Pinnal on mäeahelikud ja praod. Talvel sajab lämmastikulund ja suvel murravad pragudest läbi purskkaevud.

Voyager 2 sond avastas Neptuunil võimsad tsüklonid, milles tuule kiirus ulatub helikiiruseni.

Planeedi satelliidid kannavad nimesid Triton, Nereid, Naiad, Thalassa, Proteus, Despina, Galatea, Larissa. Aastatel 2002-2005 Avastati veel viis Neptuuni satelliiti. Iga äsja avastatud läbimõõt on 30–60 km.

Neptuuni suurim satelliit on Triton. Selle avas 1846. aastal William Lassell. Triton on suurem kui Kuu. Peaaegu kogu Neptuuni satelliidisüsteemi mass on koondunud Tritonisse. Sellel on suur tihedus: 2 g/cm 3 .

Neptuun on Päikesesüsteemi kaheksas ja äärepoolseim planeet. Neptuun on ka suuruselt neljas planeet läbimõõdult ja suuruselt kolmas planeet. Neptuuni mass on 17,2 korda suurem ja ekvaatori läbimõõt on 3,9 korda suurem kui Maa oma. Planeet sai nime Rooma merejumala järgi. Tema astronoomiline sümbol Neptune symbol.svg on stiliseeritud versioon Neptuuni kolmharust.

23. septembril 1846 avastatud Neptuunist sai esimene planeet, mis avastati pigem matemaatiliste arvutuste kui tavaliste vaatluste abil. Uraani orbiidil toimunud ettenägematute muutuste avastamine tekitas hüpoteesi tundmatust planeedist, mille gravitatsiooniline häiriv mõju need põhjustas. Neptuun leiti oma ennustatud asukohast. Peagi avastati selle satelliit Triton, kuid ülejäänud 12 tänapäeval tuntud satelliiti olid kuni 20. sajandini tundmatud. Neptuuni on külastanud vaid üks kosmoselaev Voyager 2, mis lendas planeedi lähedale 25. augustil 1989. aastal.

Neptuun on koostiselt sarnane Uraaniga ning mõlemad planeedid erinevad koostiselt suurematest hiidplaneetidest Jupiterist ja Saturnist. Mõnikord paigutatakse Uraan ja Neptuun eraldi kategooriasse "jäähiiglased". Neptuuni atmosfäär, nagu ka Jupiteri ja Saturni atmosfäär, koosneb peamiselt vesinikust ja heeliumist koos süsivesinike ja võib-olla ka lämmastiku jälgedega, kuid sisaldab suuremat osa jääst: vett, ammoniaaki ja metaani. Neptuuni tuum, nagu ka Uraan, koosneb peamiselt jääst ja kivist. Atmosfääri väliskihtides olevad metaani jäljed on osaliselt vastutavad planeedi sinise värvuse eest.

Neptuuni atmosfäär on koduks Päikesesüsteemi planeetide tugevaimatele tuultele, mõnede hinnangute kohaselt võivad nende kiirused ulatuda 2100 km/h-ni. Voyager 2 möödalennul 1989. aastal avastati Neptuuni lõunapoolkeral nn Suur Tume Laik, mis on sarnane Jupiteri Suure Punase Laiguga. Neptuuni temperatuur atmosfääri ülemistes kihtides on -220 °C lähedal. Neptuuni keskmes on temperatuur erinevatel hinnangutel vahemikus 5400 K kuni 7000-7100 °C, mis on võrreldav Päikese pinna temperatuuriga ja võrreldav enamiku teadaolevate planeetide sisetemperatuuriga. Neptuunil on nõrk ja killustatud rõngaste süsteem, mis avastati tõenäoliselt juba 1960. aastatel, kuid seda kinnitas usaldusväärselt alles 1989. aastal Voyager 2.

1948. aastal tehti planeedi Neptuuni avastamise auks ettepanek nimetada uus keemiline element number 93 neptuuniumiks.

12. juulil 2011 möödub Neptuuni avastamisest 23. septembril 1846 täpselt üks Neptuuni aasta ehk 164,79 maa-aastat.

Nimi

Mõnda aega pärast avastamist nimetati Neptuun lihtsalt "Uraani väliseks planeediks" või "Le Verrier' planeediks". Esimesena esitas ametliku nime idee Halle, kes pakkus välja nime "Janus". Inglismaal pakkus Tšiili välja teise nime: "Ookean".

Väites, et tal on õigus oma avastatud planeedile nime anda, tegi Le Verrier ettepaneku nimetada see Neptuuniks, väites ekslikult, et Prantsuse pikkuskraadide büroo kiitis sellise nime heaks. Oktoobris üritas ta planeedile oma nime Le Verrier järgi nimetada ja teda toetas observatooriumi direktor François Arago, kuid algatus leidis väljaspool Prantsusmaad märkimisväärset vastuseisu. Prantsuse almanahhid tagastasid Uraanile väga kiiresti nime Herschel selle avastaja William Herscheli auks ja Le Verrier uue planeedi jaoks.

Pulkovo observatooriumi direktor Vassili Struve eelistas nimetust “Neptuun”. Ta teatas oma valiku põhjustest Keiserliku Teaduste Akadeemia kongressil Peterburis 29. detsembril 1846. aastal. See nimi leidis toetust väljaspool Venemaad ja sai peagi planeedi üldtunnustatud rahvusvaheliseks nimeks.

Rooma mütoloogias on Neptuun merejumal ja vastab kreekakeelsele Poseidonile.

Olek

Avastamisest kuni 1930. aastani oli Neptuun Päikesest kõige kaugemal teadaolev planeet. Pärast Pluuto avastamist sai Neptuunist eelviimane planeet, välja arvatud 1979-1999, mil Pluuto oli Neptuuni orbiidil. Kuiperi vöö uurimine 1992. aastal pani aga paljud astronoomid arutlema, kas Pluutot tuleks pidada planeediks või Kuiperi vöö osaks. 2006. aastal võttis Rahvusvaheline Astronoomialiit vastu termini "planeet" uue definitsiooni ja liigitas Pluuto kääbusplaneediks ning tegi seega Neptuunist taas viimase planeedi päikesesüsteemis.

Ideede areng Neptuuni kohta

1960. aastate lõpus olid ettekujutused Neptuuni kohta mõnevõrra erinevad tänapäevasest. Kuigi Päikese ümber tiirlemise sidereaalne ja sünoodiline periood, keskmine kaugus Päikesest ja ekvaatori kalle orbitaaltasandi suhtes olid suhteliselt täpselt teada, oli ka ebatäpsemalt mõõdetud parameetreid. Eelkõige hinnati massiks 17,15 asemel 17,26 Maa oma; ekvaatori raadius on Maast 3,88 asemel 3,89. Ümber telje pöörlemise sidereaalseks perioodiks hinnati 15 tundi 8 minutit 15 tunni ja 58 minuti asemel, mis on kõige olulisem lahknevus planeedi praeguste teadmiste ja tolle aja teadmiste vahel.

Mõnes punktis ilmnes hiljem lahknevusi. Algselt, enne Voyager 2 lendu, eeldati, et Neptuuni magnetväljal on sama konfiguratsioon kui Maa või Saturni väljal. Viimaste ideede järgi on Neptuuni väljal vorm nn. "kalduv rotaator". Neptuuni geograafilised ja magnetilised "poolused" (kui kujutame ette selle välja dipooli ekvivalendina) osutusid üksteise suhtes rohkem kui 45° nurga all. Seega, kui planeet pöörleb, kirjeldab selle magnetväli koonust.

füüsilised omadused

Maa ja Neptuuni suuruste võrdlus

1,0243·1026 kg massiga Neptuun on vahelüli Maa ja suurte gaasihiiglaste vahel. Selle mass on 17 korda suurem kui Maa mass, kuid moodustab vaid 1/19 Jupiteri massist. Neptuuni ekvaatori raadius on 24 764 km, mis on peaaegu 4 korda suurem kui Maa oma. Neptuuni ja Uraani peetakse nende väiksema suuruse ja suurema lenduvate ainete kontsentratsiooni tõttu sageli gaasihiiglaste alamklassiks, mida nimetatakse "jäähiiglasteks". Eksoplaneetide otsimisel kasutatakse Neptuunit metonüümina: avastatud sarnase massiga eksoplaneete nimetatakse sageli "Neptuuniks" ja astronoomid kasutavad metonüümina sageli ka Jupiterit ("Jupiterid").

Orbiit ja pöörlemine

Ühe Neptuuni täispöörde jooksul ümber Päikese teeb meie planeet 164,79 pööret.

Keskmine kaugus Neptuuni ja Päikese vahel on 4,55 miljardit km (umbes 30,1 keskmine kaugus Päikese ja Maa vahel ehk 30,1 AU) ning pöörde ümber Päikese sooritamiseks kulub 164,79 aastat. Neptuuni ja Maa vaheline kaugus on 4,3–4,6 miljardit km. 12. juulil 2011 tegi Neptuun oma esimese täistiiru peale planeedi avastamist 1846. aastal. Maalt on see nähtav teisiti kui avastamispäeval, kuna Maa ümber Päikese tiirlemise periood (365,25 päeva) ei ole Neptuuni pöörde perioodi kordne. Planeedi elliptiline orbiit on Maa orbiidi suhtes 1,77° kaldega. Ekstsentrilisuse 0,011 olemasolu tõttu muutub Neptuuni ja Päikese vaheline kaugus 101 miljoni km võrra - erinevus periheeli ja afeeli vahel, see tähendab planeedi asukoha lähimate ja kaugemate punktide piki orbitaalteed. Neptuuni telje kaldenurk on 28,32°, mis on sarnane Maa ja Marsi telje kaldega. Selle tulemusena kogeb planeet sarnaseid hooajalisi muutusi. Kuid Neptuuni pika orbiidiperioodi tõttu kestavad aastaajad igaüks nelikümmend aastat.

Neptuuni külgsuunaline pöörlemisperiood on 16,11 tundi. Maaga (23°) sarnase telje kalde tõttu ei ole külgsuunalise pöörlemisperioodi muutused selle pika aasta jooksul märkimisväärsed. Kuna Neptuunil pole tahket pinda, allub selle atmosfäär erinevale pöörlemisele. Lai ekvatoriaalvöönd pöörleb ligikaudu 18-tunnise perioodiga, mis on aeglasem kui planeedi magnetvälja 16,1-tunnine pöörlemine. Erinevalt ekvaatorist pöörlevad polaaralad iga 12 tunni järel. Kõigist Päikesesüsteemi planeetidest on seda tüüpi pöörlemine kõige tugevam Neptuunis. See toob kaasa tugeva laiuskraadi tuule nihke.

Orbitaalsed resonantsid

Diagramm näitab Neptuuni poolt tekitatud orbiidi resonantsi Kuiperi vöös: 2:3 resonants (Plutino), "klassikaline vöö", mille orbiidid Neptuun oluliselt ei mõjuta, ja 1:2 resonants (Tutino)

Neptuunil on suur mõju Kuiperi vööle, mis on sellest väga kaugel. Kuiperi vöö on jäiste väikeste planeetide rõngas, mis sarnaneb Marsi ja Jupiteri vahelisele asteroidivööle, kuid on palju ulatuslikum. See ulatub Neptuuni orbiidist (30 AU) kuni 55 astronoomilise ühikuni Päikesest. Neptuuni gravitatsioonijõul on Kuiperi pilvele kõige olulisem mõju (sealhulgas selle struktuuri kujunemisel), mis on võrreldav Jupiteri gravitatsiooni mõjuga asteroidivööle. Päikesesüsteemi eksisteerimise ajal destabiliseerisid mõned Kuiperi vöö piirkonnad Neptuuni gravitatsiooni mõjul ja vöö struktuuris tekkisid lüngad. Näiteks on ala vahemikus 40–42 a. e.

Objektide orbiidid, mida saab selles vöös piisavalt kaua hoida, määratakse nn. igivana resonants Neptuuniga. Mõne orbiidi puhul on see aeg võrreldav kogu Päikesesüsteemi eksisteerimise ajaga. Need resonantsid ilmnevad siis, kui objekti tiirlemisperiood ümber Päikese on seotud Neptuuni tiirlemisperioodiga väikeste naturaalarvudena, näiteks 1:2 või 3:4. Nii stabiliseerivad objektid vastastikku oma orbiite. Kui objekt tiirleb ümber Päikese näiteks kaks korda kiiremini kui Neptuun, liigub see täpselt poole tee peal, samal ajal kui Neptuun naaseb oma algsesse asendisse.

Kuiperi vöö kõige tihedamini asustatud osa, mis hõlmab enam kui 200 teadaolevat objekti, on Neptuuniga 2:3 resonantsis]. Need objektid teevad ühe pöörde iga 1? Neptuuni orbiidid ja on tuntud kui "plutinood", kuna nende hulgas on üks suurimaid Kuiperi vöö objekte, Pluuto. Kuigi Neptuuni ja Pluuto orbiidid ristuvad, takistab 2:3 resonants nende kokkupõrget. Teistes, vähem asustatud piirkondades on resonants 3:4, 3:5, 4:7 ja 2:5. Lagrange'i punktides (L4 ja L5), gravitatsioonilise stabiilsuse tsoonides, hoiab Neptuun palju Trooja asteroide, justkui tõmbaks neid orbiidil kaasa. Neptuuni troojalased on temaga 1:1 resonantsis. Troojalased on oma orbiidil väga stabiilsed ja seetõttu on hüpotees nende tabamise kohta Neptuuni gravitatsioonivälja poolt ebatõenäoline. Tõenäoliselt moodustasid nad koos temaga.

Sisemine struktuur

Neptuuni sisemine struktuur sarnaneb Uraani sisestruktuuriga. Atmosfäär moodustab ligikaudu 10-20% planeedi kogumassist ja kaugus maapinnast atmosfääri lõpuni on 10-20% kaugusest maapinnast tuumani. Südamiku lähedal võib rõhk ulatuda 10 GPa-ni. Atmosfääri alumistes kihtides leidub metaani, ammoniaagi ja vee mahukontsentratsioone.

Neptuuni sisemine struktuur:
1. Ülemine atmosfäär, ülemised pilved
2. Vesinikust, heeliumist ja metaanist koosnev atmosfäär
3. Veest, ammoniaagist ja metaanjääst valmistatud mantel
4. Kivi-jää südamik

Järk-järgult tiheneb see tumedam ja kuumem piirkond ülekuumenenud vedeliku vahevööks, kus temperatuur ulatub 2000-5000 K. Neptuuni vahevöö mass on erinevatel hinnangutel 10-15 korda suurem kui Maa mass ning on rikas vee ja ammoniaagi poolest. , metaan ja muud ühendid. Planeediteaduses üldtunnustatud terminoloogia järgi nimetatakse seda ainet jäiseks, kuigi tegemist on kuuma ja väga tiheda vedelikuga. Seda väga juhtivat vedelikku nimetatakse mõnikord ammoniaagi vesiookeaniks. 7000 km sügavusel on tingimused sellised, et metaan laguneb teemantkristallideks, mis “kukuvad” tuumale. Ühe hüpoteesi kohaselt on "teemantvedelikku" terve ookean. Neptuuni tuum koosneb rauast, niklist ja silikaatidest ning selle mass arvatakse olevat 1,2 korda suurem kui Maa mass. Rõhk keskuses ulatub 7 megabaarini, see tähendab umbes 7 miljonit korda rohkem kui Maa pinnal. Kesklinnas võib temperatuur ulatuda 5400 K-ni.

Magnetosfäär

Neptuun meenutab Uraani nii oma magnetosfääri kui ka magnetväljaga, mis on planeedi pöörlemistelje suhtes tugevalt 47° nurga all ja ulatub 0,55 raadiuseni (umbes 13 500 km). Enne Voyager 2 Neptuunile jõudmist uskusid teadlased, et Uraani kallutatud magnetosfäär oli selle "külgsuunalise pöörlemise" tagajärg. Kuid nüüd, pärast nende kahe planeedi magnetväljade võrdlemist, usuvad teadlased, et magnetosfääri kummaline orientatsioon kosmoses võib olla põhjustatud loodetest sisepiirkondades. Selline väli võib ilmneda vedeliku konvektiivse liikumise tõttu nende kahe planeedi elektrit juhtivate vedelike õhukeses sfäärilises kihis (oletatav ammoniaagi, metaani ja vee kombinatsioon), mis juhib hüdromagnetilist dünamo. Magnetväli Neptuuni ekvatoriaalpinnal on hinnanguliselt 1,42 T magnetmomendi 2,16 1017 Tm ajal. Neptuuni magnetväljal on keeruline geomeetria, mis sisaldab suhteliselt suuri mittebipolaarsetest komponentidest pärit lisandeid, sealhulgas tugevat kvadrupoolmomenti, mis võib olla tugevam kui dipoolmoment. Seevastu Maal, Jupiteril ja Saturnil on kvadrupoolmoment suhteliselt väike ja nende väljad kalduvad polaarteljest vähem kõrvale. Neptuuni vööri šokk, kus magnetosfäär hakkab päikesetuult aeglustama, läbib 34,9 planeediraadiuse kaugusel. Magnetopaus, kus magnetosfääri rõhk tasakaalustab päikesetuule, asub 23-26,5 Neptuuni raadiuse kaugusel. Magnetsaba ulatub ligikaudu 72 Neptuuni raadiuseni ja väga tõenäoliselt palju kaugemale.

Atmosfäär

Atmosfääri ülemistest kihtidest leiti vesinikku ja heeliumi, mis moodustavad antud kõrgusel vastavalt 80 ja 19%. Täheldatakse ka metaani jälgi. Märgatavad metaani neeldumisribad esinevad lainepikkustel üle 600 nm spektri punases ja infrapunases osas. Nagu Uraani puhul, on punase valguse neeldumine metaani poolt peamine tegur, mis annab Neptuuni atmosfäärile selle sinise varjundi, kuigi Neptuuni hele taevasinine erineb Uraani mõõdukamast akvamariini värvist. Kuna Neptuuni atmosfääri metaanisisaldus ei erine kuigivõrd Uraani omast, siis oletatakse, et atmosfääris on ka mõni seni teadmata komponent, mis aitab kaasa sinise värvuse tekkele. Neptuuni atmosfäär jaguneb kaheks peamiseks piirkonnaks: alumine troposfäär, kus temperatuur kõrgusega langeb, ja stratosfäär, kus temperatuur, vastupidi, tõuseb kõrgusega. Nende vaheline piir, tropopaus, on rõhutasemel 0,1 baari. Stratosfäär annab teed termosfäärile rõhutasemel, mis on madalam kui 10-4 - 10-5 mikrobaari. Termosfäär muutub järk-järgult eksosfääriks. Neptuuni troposfääri mudelid viitavad sellele, et olenevalt kõrgusest koosneb see erineva koostisega pilvedest. Ülemise taseme pilved on rõhuvööndis alla ühe baari, kus temperatuur soodustab metaani kondenseerumist.

Voyager 2 tehtud fotol on näha pilvede vertikaalset reljeefi

Rõhul üks kuni viis baari tekivad ammoniaagi ja vesiniksulfiidi pilved. Rõhul, mis on suurem kui 5 baari, võivad pilved koosneda ammoniaagist, ammooniumsulfiidist, vesiniksulfiidist ja veest. Sügavamal, umbes 50-baarise rõhu juures, võivad vesijää pilved eksisteerida juba 0 °C juures. Samuti on võimalik, et selles piirkonnas võib esineda ammoniaagi ja vesiniksulfiidi pilvi. Neptuuni kõrgmäestiku pilvi jälgiti nende varjude järgi, mida nad heitsid allolevale läbipaistmatule pilvekihile. Nende hulgas on silmapaistvad pilveribad, mis "mähivad" ümber planeedi konstantsel laiuskraadil. Nende perifeersete rühmade laius on 50–150 km ja nad ise asuvad peamise pilvekihi kohal 50–110 km kõrgusel. Neptuuni spektriuuringud näitavad, et selle alumine stratosfäär on metaani ultraviolettfotolüüsiproduktide, nagu etaan ja atsetüleen, kondenseerumise tõttu hägune. Stratosfäärist leiti ka vesiniktsüaniidi ja süsinikmonooksiidi jälgi. Neptuuni stratosfäär on suurema süsivesinike kontsentratsiooni tõttu soojem kui Uraani stratosfäär. Teadmata põhjustel on planeedi termosfääri anomaalselt kõrge temperatuur, umbes 750 K. Nii kõrge temperatuuri jaoks on planeet Päikesest liiga kaugel, et see ultraviolettkiirgusega termosfääri üles soojendaks. Võib-olla on see nähtus atmosfääri interaktsiooni tagajärg planeedi magnetväljas olevate ioonidega. Teise teooria kohaselt on küttemehhanismi aluseks planeedi sisemistest piirkondadest lähtuvad gravitatsioonilained, mis hajuvad atmosfääris. Termosfäär sisaldab süsinikmonooksiidi ja sellesse sattunud vee jälgi, mis võivad olla pärit välistest allikatest, nagu meteoriidid ja tolm.

Kliima

Üks erinevusi Neptuuni ja Uraani vahel on meteoroloogilise aktiivsuse tase. 1986. aastal Uraani lähedal lennanud Voyager 2 registreeris äärmiselt nõrka atmosfääriaktiivsust. Erinevalt Uraanist näitas Neptuun Voyager 2 1989. aasta uuringu ajal märgatavaid ilmamuutusi.

Suur tume täpp (ülemine), tõukeratas (valge pilv keskel) ja väike tume täpp (all)

Neptuuni ilma iseloomustab äärmiselt dünaamiline tormide süsteem, kus tuuled ulatuvad kohati ülehelikiiruseni (umbes 600 m/s). Püsipilvede liikumist jälgides fikseeriti tuule kiiruse muutus 20 m/s ida pool kuni 325 m/s läänes. Ülemises pilvekihis varieerub tuule kiirus 400 m/s piki ekvaatorit kuni 250 m/s poolustel. Enamik tuuli Neptuunil puhub vastupidises suunas, kui planeet pöörleb ümber oma telje. Üldine tuulte muster näitab, et kõrgetel laiuskraadidel langeb tuulte suund kokku planeedi pöörlemissuunaga ja madalatel laiuskraadidel on see vastupidine. Arvatakse, et õhuvoolude suuna erinevused on pigem "nahaefekti" kui selle aluseks olevate atmosfääriprotsesside tagajärg. Metaani, etaani ja atsetüleeni sisaldus atmosfääris ekvaatori piirkonnas on kümneid ja sadu kordi suurem kui nende ainete sisaldus pooluse piirkonnas. Seda tähelepanekut võib pidada tõendiks ülesvoolu olemasolu kohta Neptuuni ekvaatoril ja selle vähenemise kohta poolustele lähemal. 2007. aastal täheldati, et Neptuuni lõunapooluse ülemine troposfäär oli 10 °C soojem kui ülejäänud Neptuuni osa, kus keskmine temperatuur on -200 °C. See temperatuuride erinevus on piisav, et metaan, mis on külmunud Neptuuni ülemistes atmosfäärikihtides, lekiks lõunapoolusel kosmosesse. See "kuum koht" on Neptuuni aksiaalse kalde tagajärg, mille lõunapoolus on olnud Päikese poole veerand Neptuuni aastat, see tähendab umbes 40 Maa aastat. Kui Neptuun liigub aeglaselt mööda oma orbiiti Päikese vastasküljele, läheb lõunapoolus järk-järgult varju ja Neptuun asendab Päikese põhjapooluse. Seega liigub metaani kosmosesse paiskumine lõunapoolusest põhja poole. Sesoonsete muutuste tõttu on Neptuuni lõunapoolkeral täheldatud pilveribade suuruse ja albeedo suurenemist. Seda suundumust märgati juba 1980. aastal ja eeldatavasti jätkub 2020. aastal, kui Neptune'is on saabunud uus hooaeg. Aastaajad vahetuvad iga 40 aasta tagant.

Tormid

Suur tume laik, foto Voyager 2-st

1989. aastal avastas NASA kosmoselaev Voyager 2 Great Dark Spot, püsiva antitsükloni tormi, mille pikkus on 13 000–6600 km. See atmosfääritorm meenutas Jupiteri suurt punast laiku, kuid 2. novembril 1994 ei leidnud Hubble'i kosmoseteleskoop seda oma algsest asukohast. Selle asemel avastati planeedi põhjapoolkeral uus sarnane moodustis. Scooter on veel üks torm, mis leiti Suurest Pimedast Laigust lõuna pool. Selle nimi tuleneb asjaolust, et mitu kuud enne Voyager 2 lähenemist Neptuunile oli selge, et see pilvederühm liigub palju kiiremini kui Suur Tume Laik. Järgnevad pildid paljastasid pilverühmad isegi kiiremini kui roller. Minor Dark Spot, teine kõige intensiivsem torm, mida täheldati Voyager 2 lähenemisel planeedile 1989. aastal, asub veelgi lõuna pool. Algselt tundus see täiesti tume, kuid lähemale jõudes muutus väiksema tumeda laigu hele keskpunkt paremini nähtavaks, nagu on näha enamikel selgetel ja kõrge eraldusvõimega fotodel. Arvatakse, et Neptuuni "tumedad laigud" pärinevad troposfäärist madalamal kõrgusel kui heledamad ja paremini nähtavad pilved. Seega näivad need olevat augud ülemises pilvekihis. Kuna need tormid on püsivad ja võivad kesta kuid, arvatakse, et neil on keerisstruktuur. Sageli on tumedate laikudega seotud heledamad ja püsivad metaanipilved, mis tekivad tropopausi ajal. Kaasnevate pilvede püsimine näitab, et mõned endised "tumedad laigud" võivad tsüklonina edasi eksisteerida, kuigi kaotavad oma tumeda värvi. Tumedad laigud võivad hajuda, kui nad liiguvad ekvaatorile liiga lähedale või mõne muu seni tundmatu mehhanismi kaudu.

Sisemine soojus

Arvatakse, et Neptuuni mitmekesisem ilm võrreldes Uraaniga on kõrgemate sisetemperatuuride tagajärg. Samal ajal on Neptuun Päikesest poolteist korda kaugemal kui Uraan ja saab vaid 40% Uraanile saadavast päikesevalgusest. Nende kahe planeedi pinnatemperatuurid on ligikaudu võrdsed. Neptuuni ülemine troposfäär saavutab väga madala temperatuuri -221,4 °C. Sügavusel, kus rõhk on 1 bar, ulatub temperatuur -201,15 °C. Gaasid lähevad sügavamale, kuid temperatuur tõuseb pidevalt. Nagu Uraani puhulgi, on küttemehhanism teadmata, kuid lahknevus on suur: Uraan kiirgab 1,1 korda rohkem energiat kui Päikeselt saab. Neptuun kiirgab 2,61 korda rohkem kui vastu võtab, tema sisemine soojusallikas toodab 161% sellest, mida ta saab Päikeselt. Hoolimata asjaolust, et Neptuun on Päikesest kõige kaugemal asuv planeet, on selle siseenergia piisav päikesesüsteemi kiireimate tuulte tekitamiseks. Välja on pakutud mitmeid võimalikke seletusi, sealhulgas radiogeenne kuumenemine planeedi tuuma poolt (kuna Maad soojendab näiteks kaalium-40), metaani dissotsiatsioon Neptuuni atmosfääris teisteks ahelaga süsivesinikeks ja konvektsioon madalamas atmosfääris, mis viib gravitatsioonilainete pidurdamisele tropopausi kohal.

Haridus ja migratsioon

Välisplaneetide ja Kuiperi vöö simulatsioon: a) enne kui Jupiter ja Saturn tekkisid 2:1 resonantsi; b) Kuiperi vöö objektide hajumine Päikesesüsteemis pärast Neptuuni orbiidi muutumist; c) Pärast Kuiperi vöö kehade väljaviskamist Jupiteri poolt.

Jäähiiglaste Neptuuni ja Uraani teket on osutunud raskeks täpselt modelleerida. Praegused mudelid viitavad sellele, et aine tihedus Päikesesüsteemi välispiirkondades oli nii suurte kehade moodustamiseks liiga madal, kasutades traditsiooniliselt aktsepteeritud aine tuumale akretsiooni meetodit. Uraani ja Neptuuni evolutsiooni selgitamiseks on esitatud palju hüpoteese.

Üks neist usub, et mõlemad jäähiiglased ei tekkinud mitte akretsiooni teel, vaid tekkisid ürgse protoplanetaarse ketta sees valitseva ebastabiilsuse tõttu ning hiljem “puhutas ära” nende atmosfääri massiivse O- või B-klassi tähe kiirgus.

Teine kontseptsioon on see, et Uraan ja Neptuun tekkisid Päikese lähedal, kus aine tihedus oli suurem, ja liikusid seejärel oma praegustele orbiitidele. Neptuuni migratsioonihüpotees on populaarne, kuna see aitab selgitada Kuiperi vöö praegust resonantsi, eriti 2:5 resonantsi. Kui Neptuun liikus väljapoole, põrkas see kokku proto-Kuiperi vööobjektidega, tekitades uusi resonantse ja muutes kaootiliselt olemasolevaid orbiite. Arvatakse, et hajutatud kettaobjektid on oma praegustes positsioonides vastasmõjude tõttu Neptuuni migratsiooni tekitatud resonantsidega.

Nice'i Côte d'Azuri observatooriumi Alessandro Morbidelli 2004. aasta arvutimudel viitas sellele, et Neptuuni liikumise Kuiperi vöösse võis käivitada 1:2 resonantsi teke Jupiteri ja Saturni orbiitidel, mis oli omamoodi. gravitatsioonijõud, mis lükkas Uraani ja Neptuuni kõrgematele orbiitidele ja sundis neid asukohta vahetama. Selle rände tagajärjel Kuiperi vööst väljatõrjumine võib seletada ka hilist raskepommitamist, mis toimus 600 miljonit aastat pärast Päikesesüsteemi teket ja Trooja asteroidide ilmumist Jupiteri lähedale.

Satelliidid ja helinad

Neptuunil on praegu teada 13 satelliiti. Suurima kuu mass moodustab üle 99,5% kõigi Neptuuni kuude kogumassist ja ainult see on piisavalt massiivne, et muutuda sfääriliseks. See on Triton, mille avastas William Lassell vaid 17 päeva pärast Neptuuni avastamist. Erinevalt kõigist teistest Päikesesüsteemi planeetide suurtest satelliitidest on Tritonil retrograadne orbiit. Selle võis pigem kinni püüda Neptuuni gravitatsioon, mitte tekkinud kohapeal, ja võis kunagi olla Kuiperi vöö kääbusplaneet. See on Neptuunile piisavalt lähedal, et on pidevalt sünkroonses pöörlemises.

Neptuun (ülal) ja Triton (all)

Loodete kiirenduse tõttu liigub Triton aeglaselt spiraalselt Neptuuni poole ja lõpuks hävib, kui jõuab Roche piirini, mille tulemuseks on rõngas, mis võib olla võimsam kui Saturni rõngad (astronoomilistel skaalal juhtub see suhteliselt lühikese aja jooksul). periood: 10 kuni 100 miljonit aastat). 1989. aastal oli Tritoni hinnanguline temperatuur –235 °C (38 K). Sel ajal oli see Päikesesüsteemi geoloogilise aktiivsusega objektide väikseim mõõdetud väärtus. Triton on üks kolmest päikesesüsteemi planeetide satelliidist, millel on atmosfäär (koos Io ja Titaniga). Võimalik, et Tritoni jäise maakoore all on Euroopa ookeaniga sarnane vedel ookean.

Teine (avastamise hetkeks) teadaolev Neptuuni satelliit on Nereid, ebakorrapärase kujuga satelliit, mille orbiidi ekstsentrilisus on teistest Päikesesüsteemi satelliitidest üks suurimaid. Ekstsentrilisus 0,7512 annab sellele 7 korda suurema apoapsi kui selle periapsis.

Neptuuni kuu Proteus

1989. aasta juulist septembrini avastas Voyager 2 6 uut Neptuuni satelliiti. Nende hulgas on tähelepanuväärne ebakorrapärase kujuga satelliit Proteus. See on tähelepanuväärne selle poolest, kui suur võib olla selle tihedusega keha, ilma et see tõmbaks enda gravitatsiooni tõttu kerakujuliseks. Neptuuni suuruselt teine kuu moodustab vaid veerand protsenti Tritoni massist.

Neptuuni neli sisemist satelliiti on Naiad, Thalassa, Despina ja Galatea. Nende orbiidid on Neptuunile nii lähedal, et asuvad selle rõngaste sees. Järgmine, Larissa, avastati algselt 1981. aastal tähe varjamise ajal. Algselt omistati varjamine rõngakaaredele, kuid kui Voyager 2 1989. aastal Neptuuni külastas, avastati, et peituse tekitas satelliit. Aastatel 2002–2003 avastati veel 5 ebaregulaarset Neptuuni kuud, millest teatati 2004. aastal. Kuna Neptuun oli Rooma merejumal, on tema kuud nimetatud väiksemate merejumalate järgi.

Sõrmused

Voyager 2 poolt jäädvustatud Neptuuni rõngad

Neptuunil on rõngassüsteem, kuigi palju vähem oluline kui näiteks Saturnil. Rõngad võivad koosneda silikaatidega kaetud jäistest osakestest või süsinikupõhisest materjalist, mis annab neile kõige tõenäolisemalt punaka tooni. Neptuuni rõngaste süsteemil on 5 komponenti.
[redigeeri] Tähelepanekud

Neptuun pole palja silmaga nähtav, kuna selle magnituud on vahemikus +7,7 kuni +8,0. Seega on Galilei satelliidid Jupiter, kääbusplaneet Ceres ja asteroidid 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno ja 6 Hebe temast heledamad taevas. Planeedi enesekindlaks vaatlemiseks on vaja teleskoopi, mille suurendus on 200 või suurem ja mille läbimõõt on vähemalt 200-250 mm Sel juhul näete Neptuuni väikese sinaka kettana, mis sarnaneb Uraaniga. 7-50 binokliga võib seda näha nõrga tähena.

Neptuuni ja Maa vahelise olulise kauguse tõttu varieerub planeedi nurkläbimõõt vaid 2,2-2,4 kaaresekundi piires. See on Päikesesüsteemi teiste planeetide seas väikseim väärtus, mistõttu on selle planeedi pinnadetailide visuaalne jälgimine keeruline. Seetõttu oli enamiku Neptuuni teleskoopandmete täpsus kuni Hubble'i kosmoseteleskoobi ja suurte maapealsete adaptiivse optikateleskoopide tulekuni halb. Näiteks 1977. aastal ei olnud isegi Neptuuni pöörlemisperiood usaldusväärselt teada.

Maal vaatleja jaoks siseneb Neptuun iga 367 päeva tagant näilisesse tagasiliikumisse, moodustades iga opositsiooni ajal tähtede taustal omapäraseid kujuteldavaid silmuseid. 2010. aasta aprillis ja juulis ning 2011. aasta oktoobris ja novembris toovad need orbitaalsilmused selle lähedale koordinaatidele, kus see 1846. aastal avastati.

Neptuuni vaatlused raadiolainetel näitavad, et planeet on pideva kiirguse ja ebaregulaarsete põletuste allikas. Mõlemad on seletatavad planeedi pöörleva magnetväljaga. Spektri infrapunaosas on külmemal taustal selgelt nähtavad häired Neptuuni atmosfääri sügavustes (nn tormid), mis tekivad kokkutõmbuvast tuumast lähtuvast soojusest. Vaatlused võimaldavad suure kindlusega kindlaks teha nende kuju ja suuruse ning jälgida nende liikumist.

Uurimine

Voyager 2 pilt Tritonist

Voyager 2 jõudis Neptuunile kõige lähemale 25. augustil 1989. aastal. Kuna Neptuun oli viimane suurem planeet, mida kosmoseaparaat külastada sai, otsustati Tritonist lähedalt mööda lennata, olenemata sellest, millised on selle mõju lennutrajektoorile. Sarnase ülesandega seisis silmitsi Voyager 1 – möödalend Saturni ja selle suurima satelliidi Titani lähedal. Voyager 2 abil Maale edastatud Neptuuni kujutised said 1989. aastal avalik-õigusliku ringhäälingu (PBS) kogu öö kestva programmi aluseks Neptune All Night.

Lähenemise ajal liikusid seadme signaalid Maale 246 minutit. Seetõttu tugines Voyager 2 missioon Neptuunile ja Tritonile lähenemiseks enamasti eelsalvestatud käskudele, mitte Maa käskudele. Voyager 2 möödus Nereidist üsna lähedalt, enne kui möödus 25. augustil Neptuuni atmosfäärist vaid 4400 km kauguselt. Hiljem samal päeval lendas Voyager Tritoni lähedale.

Voyager 2 kinnitas planeedi magnetvälja olemasolu ja leidis, et see on kaldu nagu Uraani väli. Planeedi pöörlemisperioodi küsimus lahendati raadiokiirguse mõõtmisega. Voyager 2 paljastas ka Neptuuni ebatavaliselt aktiivse ilmastikusüsteemi. Avastati 6 uut planeedi satelliiti ja rõngaid, millest, nagu selgus, oli neid mitu.

2016. aasta paiku plaanis NASA saata Neptuunile kosmoseaparaadi Neptune Orbiter. Praegu pole hinnangulisi käivitamiskuupäevi välja kuulutatud ja Päikesesüsteemi uurimise strateegiline plaan seda seadet enam ei sisalda.

Neptuun on kaheksas ja Päikesest kõige kaugemal asuv planeet. Jäähiiglane asub 4,5 miljardi km kaugusel, mis on 30,07 AU.
Päev Neptuunil (täispööre ümber oma telje) on 15 tundi 58 minutit.
Päikese ümber pöördeperiood (Neptuuni aasta) kestab umbes 165 Maa aastat.
Neptuuni pinda katab tohutu sügav ookean veest ja veeldatud gaasidest, sealhulgas metaanist. Neptuun on sinine, nagu meie Maa. See on metaani värv, mis neelab päikesevalguse spektri punase osa ja peegeldab sinist.
Planeedi atmosfäär koosneb vesinikust väikese heeliumi ja metaani seguga. Pilvede ülemise serva temperatuur on -210 °C.
Hoolimata asjaolust, et Neptuun on Päikesest kõige kaugemal asuv planeet, on selle siseenergia piisav päikesesüsteemi kiireimate tuulte tekitamiseks. Neptuuni atmosfääris on Päikesesüsteemi planeetidest kõige tugevamad tuuled, mõnede hinnangute kohaselt võivad nende kiirused ulatuda 2100 km/h.
Neptuuni ümber tiirleb 14 satelliiti. mis olid kreeka mütoloogias nime saanud erinevate merejumalate ja nümfide järgi. Suurim neist, Triton, on 2700 km läbimõõduga ja pöörleb Neptuuni teiste satelliitidega võrreldes vastupidises pöörlemissuunas.
Neptuunil on 6 rõngast.
Neptuunil pole elu, nagu me seda teame.
Neptuun oli viimane planeet, mida Voyager 2 külastas oma 12-aastasel rännakul läbi päikesesüsteemi. 1977. aastal välja lastud Voyager 2 möödus 1989. aastal 5000 km kaugusel Neptuuni pinnast. Maa asus sündmuse toimumiskohast enam kui 4 miljardi km kaugusel; Raadiosignaal koos teabega rändas Maale üle 4 tunni.

Neptuun on päikesesüsteemi kaheksas planeet, mis teeb selle päikesest kõige kaugemal. Võimalik, et see gaasiline hiiglaslik planeet tekkis Päikesesüsteemi ajaloos Päikesele palju lähemale, enne kui triivis oma praegusesse asendisse. Nagu Saturnil, on sellel planeedil rõngad, kuid need on väga nõrgad ega näe välja nii muljetavaldavad.

Planeedi omadused

Ekvaatori läbimõõt: 49 528 km
Polaardiameeter: 48 682 km
Mass: 1,02 × 10 26 kg (17 maaelementi)
Kuud: 14 (Triton)
Sõrmused: 5
Kaugus orbiidist: 4 498 396 441 km (30,10 AU)
Ringlusperiood: 60 190 päeva (164,8 aastat)
Efektiivne temperatuur: -214°C
Avamiskuupäev: 23. september 1846. a
Avastatud: Urbain Lesterrier ja Johann Halle

füüsilised omadused

Polaarne kokkusurumine	0,0171± 0,0013
Ekvaatori raadius	24 764± 15 km
Polaarraadius	24 341 ± 30 km
Pindala	7,6408 10 9 km²
Helitugevus	6.254 10 13 km³
Kaal	1,0243 10 26 kg
Keskmine tihedus	1,638 g/cm³
Vabalangemise kiirendus ekvaatoril	11,15 m/s²
Teine põgenemiskiirus	23,5 km/s
Ekvatoriaalne pöörlemiskiirus	2,68 km/s 9648 km/h
Pöörlemisperiood	0,6653 päeva 15 h 57 min 59 s
Telje kalle	28,32°
Põhjapooluse parem tõus	19h 57m 20s
Põhjapooluse deklinatsioon	42,950°
Albedo	0,29 (võlakiri) 0,41 (geom.)
Ilmne suurusjärk	8,0-7,78 m
Nurga läbimõõt	2,2-2,4 tolli

Orbiit ja pöörlemine

Periheel	4 452 940 833 km 29.76607 a. e.
Aphelion	4 553 946 490 km 30,44125 a. e.
Peamine telje võll	4 503 443 661 km 30.10366 a. e.
Ekstsentrilisustorbitid	0,011214
Sideeraalne periood	60 190,03 päeva 164,79 aastat
Sünoodiline ringlusperiood	367,49 päeva
Orbiidi kiirus	5,4349 km/s
Keskmine anomaalia	267,7672°
Meeleolu	1,767975°
Kasvava sõlme pikkuskraad	131,7943°
Periapsise argument	265,6468°
Kelle satelliit	Päike
Satelliidid	14

Faktid planeedi Neptuuni kohta

Neptuuni teadis keegi alles 1846. aastal.
Planeet pole palja silmaga nähtav ja see avastati esmakordselt 1846. aastal matemaatiliste arvutuste abil. Nimetatud Rooma merejumala järgi.
Planeet pöörleb kiiresti ümber oma telje.
Neptuun on jäähiiglastest väikseim.
Hoolimata asjaolust, et planeet on gaasihiiglasest Uraanist väiksem, on sellel suur mass. Neptuuni atmosfäär koosneb peamiselt vesinikust, heeliumist ja metaanist. Arvatakse, et planeedi sisemine tuum on kivine.
Metaan neelab punase valguse, mis muudab planeedi siniseks. Kosmoseobservatooriumide piltidel on näha atmosfääris hõljuvaid pilvi.
Neptuunil on väga orkaaniline kliima.
Suured tormid keerlevad atmosfääri ülakihtides kiirusega 600 meetrit sekundis. Üks suurimaid täheldatud torme registreeriti 1989. aastal. Seda kutsuti Suureks Pimeduseks. See nähtus kestis umbes viis aastat.
Neptuunil on väga õhukesed rõngad, mis on oletatavasti valmistatud jääst ja peentolmust ning võib-olla ka süsinikust.
Sellel on 14 kuud.
Kõige huvitavam kuu on Triton, jäine maailm, mis paiskab lämmastikjää geisereid. Tõenäoliselt tabas Tritoni Neptuuni gravitatsioonijõud juba ammu. See on ilmselt päikesesüsteemi külmem maailm.
Ainult üks kosmoseobservatoorium, Voyager 2, saadeti planeedile 1989. aastal. Ta saatis tagasi esimesed lähivõtted planeedist. Hiljem uuris Yubble ka planeeti.

Neptuuni salapärane suur tume täpp

Suur tume täpp asub planeedi lõunaosas ja avastati 1989. aastal. See oli uskumatult suur pöörlev torm, mille tuuled ulatusid kuni 1500 miili tunnis, mis on Päikesesüsteemis registreeritud tugevaim tuul. Kuidas päikesest nii kaugel planeedil nii võimsad tuuled avastati, peetakse siiani mõistatuseks.

Kosmoselaeva Voyager 2 andmed näitasid ka, et Great Dark Spot suurus muutub. Kui Neptuuni 1994. aastal Hubble'i kosmoseteleskoop vaatles, oli Suur Tume Laik kadunud, kuigi põhjapoolkerale oli tekkinud väiksem tume laik.

Tuntud Neptuuni satelliidid

Neptuunil on 13 teadaolevat satelliiti, mis said nime Vana-Kreeka mütoloogiast pärit olendite järgi. .

Neptuuni satelliitide gradatsioon suuruse järgi

< 10 км

10-30 km

30-100 km

101-300 km

301-1000 km

> 1000 km

Neptuuni satelliitide tabel

№	Nimi	Poolsuurtelg km-des	Kallutamine kraadides	Ringlusperiood päevades	Läbimõõt km	Kaal 10 19 kg	avamiskuupäev
I	Triton	354 800	156,834	5,877	2707	21000	1846
II	Nereid	5 513 400	7,232	360,14	340	3,1	1949
III	Naiad	48 227	4,746	0,294	67	0,019	1989
IV	Thalassa	50 075	0,209	0,311	81	0,035·10	1989
V	Despina	52 526	0,064	0,335	150	0,21	1989
VI	Galatea	61 953	0,062	0,429	175	0,21	1989
VII	Larissa	73 548	0,205	0,555	195	0,049	1981/ 1989
XIV	Polüfeem	105 300	0	0,96	18	?	2013
VIII	Proteus	117 647	0,026	1,122	420	5,0	1989
IX	Galimeda	15 728 000	134,101	1879,71	48	0,009	2002
X	Psamatha	46 695 000	137,39	9115,9	28	0,0015	2003
XI	Sao	22 422 000	48,511	2914,0	44	0,0067	2002
XII	Laomedea	23 571 000	34,741	3167,85	42	0,0008	2002
XIII	Mitte koos	48 387 000	132,585	9374	60	0,017	2002

Planeet Neptuuni sinine atmosfäär

Päikesesüsteemi kaheksandal planeedil on uskumatult tihe atmosfäär, mis koosneb 74% vesinikust, 25% heeliumist ja ligikaudu 1% metaanist. Tumesinise värvuse annavad jäise metaani ja muude gaaside osakesed atmosfääri ülakihtides. Neptuuni eredad sini-valged jooned aitavad seda ka Uraanist eristada.

Atmosfäär jaguneb alumiseks troposfääriks ja stratosfääriks, mille piiriks on tropopaus. Alumises troposfääris temperatuurid kõrgusega langevad, kuid stratosfääris tõusevad. Süsivesinikud moodustavad sudu, mis tekivad kogu planeedi atmosfääri ülemises kihis, ja Neptuuni atmosfääris tekkivad süsivesinike lumehelbed sulavad enne, kui nad kõrgrõhu tõttu pinnale jõuavad.

Neptuunile pühendatud videod

Kuna see on üks planeetidest, mida palja silmaga ei näe, avastati Neptuun suhteliselt hiljuti. Arvestades selle kaugust, vaadeldi seda ühel korral väga lähedalt – 1989. aastal kosmoselaeva Voyager 2 poolt. Kuid see, mida me selle gaasi- (ja jää) hiiglase kohta toona teada saime, paljastas palju saladusi ja selle tekkelugu.

Avamine ja nimetamine:

Neptuuni avastamine toimus 19. sajandil, kuigi on tõendeid selle kohta, et see leidis aset ammu enne seda. Näiteks Galileo Galilei 28. detsembri 1612 ja 27. jaanuari 1613 joonised sisaldasid joonistatud punkte, mis nüüd teadaolevalt vastavad Neptuuni asukohale neil kuupäevadel. Kuid mõlemal juhul pidas Galileo planeeti ekslikult .

1821. aastal avaldas prantsuse astronoom Alexis Bouvard astronoomilised tabelid. Hilisemad vaatlused näitasid olulisi kõrvalekaldeid Bouvardi esitatud tabelitest, mis viitab sellele, et tundmatu taevakeha häiris Uraani orbiiti gravitatsioonilise interaktsiooni kaudu.

Uus Berliini observatoorium Lindeni tänaval, kus eksperimentaalselt avastati planeet Neptuun. Viisakus: Leibnizi Astrofüüsika Instituut Potsdam.

1843. aastal alustas inglise astronoom John Couch Adams oma tööd Uraani orbiidi uurimisega, kasutades saadud andmeid, ning andis mitu erinevat hinnangut planeedi orbiidi kohta järgmisteks aastateks. Aastatel 1845–1846 tegi Urban Le Verrier Adamsist sõltumatult oma arvutused, mida ta jagas Berliini observatooriumi Johann Gottfried Hallega. Galle kinnitas planeedi olemasolu Le Verrier' 23. septembril 1846 antud koordinaatide abil.

Avastuse teade oli vastuoluline, sest ka Le Verrier ja Adams väitsid end olevat avastajad. Lõppkokkuvõttes saavutati rahvusvaheline konsensus, kus Le Verrier ja Adams tunnustati ühiselt nende panuse eest avastusse. Ajaloolaste poolt 1998. aastal tehtud asjakohaste ajaloodokumentide ümberhindamine viis aga järeldusele, et Le Verrier oli avastuse eest otseselt vastutav ja väärib suuremat osa avastust.

Nõudes oma õigusi avastusele, tegi Le Verrier ettepaneku nimetada planeet enda järgi, kuid see kohtas väljaspool Prantsusmaad jäika vastupanu. Ta pakkus välja ka nime Neptune, mille rahvusvaheline üldsus lõpuks aktsepteeris. See oli suuresti tingitud sellest, et see oli kooskõlas teiste planeetide nomenklatuuriga, mis kõik said nime kreeka-rooma mütoloogiast pärit jumaluste järgi.

Neptuuni suurus, mass ja orbiit:

Keskmise raadiusega 24,622 ± 19 km on Neptuun Päikesesüsteemi suuruselt neljas planeet ja asub . Kuid massiga 1,0243 x 10 26 kg, mis on 17 korda suurem kui Maa mass, on see Uraani ees massiliselt kolmas planeet. Planeedil on väga väike orbiidi ekstsentrilisus 0,0086 ja orbiidi raadius periheelis on 29,81 astronoomilist ühikut (4,459 x 10 9 km) ja afeelis 30,33 astronoomilist ühikut (4,537 x 10 9 km).

Neptuuni ja Maa suuruste võrdlus. Krediit: NASA

Planeedil Neptuun kulub ühe tiiru ümber oma telje sooritamiseks 16 tundi 6 minutit 36 sekundit (0,6713 Maa päeva) ja ühe tiiru ümber Päikese 164,8 Maa aastat. See tähendab, et päev Neptuunil kestab 67% Maa päevast, samas kui Neptuuni aasta võrdub ligikaudu 60 190 Maa päevaga (ehk 89 666 Neptuuni päevaga).
Kuna Neptuuni telje kalle (28,32°) on sarnane Maa telje kaldega (~23°) ja (~25°), kogevad planeedil hooajalised kliimamuutused. Koos selle pika tiirlemisperioodiga tähendab see, et Neptuuni aastaajad kestavad 40 Maa aastat. Fakt on ka Maa omaga võrreldava telje kalde tõttu, et päeva pikkuse kõikumine aastaringselt ei ole äärmuslikum kui Maal.

Neptuuni orbiidil on tugev mõju ka selle orbiidi taga asuvale piirkonnale, mida tuntakse Kuiperi vööna (nimetatakse ka "trans-Neptuuni vööndiks"). Samamoodi domineerib see, kujundades selle struktuuri, nagu Neptuuni gravitatsioon domineerib Kuiperi vöös. Päikesesüsteemi eksisteerimise ajal destabiliseeris mõned Kuiperi vöö piirkonnad planeedi Neptuuni gravitatsiooni mõjul, tekitades Kuiperi vöö struktuuris lünki.

Nendes tühjades piirkondades on ka orbiidid, mis sisaldavad objekte, mille vanus on võrdne . Need resonantsid tekivad siis, kui Neptuuni tiirlemisperiood on täpne murdosa objekti orbiidiperioodist, mis tähendab, et nad täidavad osa orbiidist Neptuuni täisorbiidi ajal. Kõige suurema rahvaarvuga resonants Kuiperi vöös, kus on üle 200 objekti, on 2:3 resonants.

Selles resonantsis olevad objektid läbivad 2 orbiiti iga 3 Neptuuni orbiidi kohta ja neid nimetatakse plutiinodeks, kuna nende hulgas on suurim teadaolev. Kuigi Pluuto ületab regulaarselt Neptuuni orbiiti, ei saa nad 2:3 resonantsi tõttu kunagi kokku põrgata.

Planeedil Neptuun on teadaolevad Trooja objektid, mis hõivavad L4 ja L5 Lagrange'i punktid – gravitatsioonilise stabiilsuse piirkonnad Neptuuni ees ja taga oma orbiidil. Mõnedel Neptuuni troojalastel on märkimisväärselt stabiilsed orbiidid ja need moodustati tõenäoliselt koos Neptuuniga, mitte ei hõivatud sellega.

Planeedi Neptuuni koostis:

Selle väiksema suuruse ja suurema lenduvate ainete kontsentratsiooni tõttu võrreldes Jupiteri ja Saturniga nimetatakse planeeti Neptuun (sarnaselt Uraaniga) sageli jäähiiglaseks, hiiglaslike planeetide alamklassiks. Nii nagu Uraanil, võib ka Neptuuni sisestruktuuri jämedalt jagada erinevateks kihtideks: silikaatidest ja metallidest koosnev kivisüdamik, vett, ammoniaaki ja metaani jää kujul sisaldav vahevöö ning vesinikust, heeliumist ja metaangaasidest koosnev atmosfäär.

Neptuuni tuum on valmistatud rauast, niklist ja silikaatidest ning teadlaste arvates sisaldab see 1,2 korda Maa massist. Rõhk südamiku keskmes on teadlaste hinnangul 7 Mbar (700 GPa), kaks korda kõrgem kui Maa keskpunktis, ja temperatuurid planeedi Pluuto keskmes ulatuvad 5400 Kelvinini. 7000 km sügavusel võivad tingimused olla sellised, et metaan muutub teemantkristallideks, mis langevad kividena.

Vahevöö sisaldab 10-15 Maa massi ning on rikas vee, ammoniaagi ja metaani poolest. Seda segu nimetatakse jääks, kuigi see on tegelikult kuum, tihe vedelik ja mõnikord nimetatakse seda "ammoniaagivee ookeaniks". Samal ajal sisaldab atmosfäär 5-10% planeedi massist ja ulatub 10-20% tuuma suunas, kus see saavutab rõhu umbes 10 GPa - 100 000 korda suurem kui Maa atmosfääri rõhk.

Planeedi Neptuuni sisemine struktuur. Krediit: NASA

Atmosfääri madalamates kihtides leiti metaani, ammoniaagi ja vee kõrge kontsentratsioon. Erinevalt Uraanist on planeedil Neptuuni sees suurem ookean, Uraani vahevöö aga väiksem.

Planeedi Neptuuni atmosfäär:

Kõrgel kõrgusel on Neptuuni atmosfääris 80% vesinikku ja 19% heeliumi, metaani jälgi. Sarnaselt Uraaniga on punase valguse neeldumine atmosfääri metaani poolt osa sellest, mis annab Neptuunile selle sinise tooni, kuigi Neptuun on tumedam ja heledam. Kuna Neptuun on atmosfääri metaanisisalduse poolest sarnane Uraaniga, usuvad teadlased, et mõni tundmatu atmosfäärikomponent aitab kaasa Neptuuni intensiivsemale värvile.

Neptuuni atmosfäär jaguneb kaheks peamiseks piirkonnaks: alumine troposfäär, kus temperatuur kõrgusega langeb, ja stratosfäär, kus rõhk ulatub 0,1 baari (10 kPa). Seejärel asendub stratosfäär termosfääriga rõhuga 10 -5 - 10 -4 baari (1-10 Pa), mis muutub järk-järgult eksosfääriks.

Neptuuni spektraalanalüüs viitab sellele, et selle alumine stratosfäär on udune ultraviolettkiirguse ja metaani interaktsiooni produktide kondenseerumise tõttu (fotolüüs), mis tekitab etaani ja atsetüleeni ühendeid. Stratosfäär sisaldab ka vähesel määral süsinikmonooksiidi ja tsüaniidi, mis on vastutavad selle eest, et planeedi Neptuuni stratosfäär on soojem kui planeedi Uraan stratosfäär.

Kontrastne pilt muudetud värvides, mis rõhutab Neptuuni atmosfääri iseärasusi, sealhulgas tuule kiirust. Krediit: Erich Karkoschka.

Ebaselgetel põhjustel on planeedi termosfääris ebatavaliselt kõrge temperatuur, umbes 750 kelvinit (476,85 °C). Planeet on Päikesest liiga kaugel, et seda soojust tekitada selle ultraviolettkiirgus, mis tähendab, et kaasatud on veel üks kuumutusmehhanism, milleks võib olla atmosfääri interaktsioon planeedi magnetväljas olevate ioonidega või planeedi seest tulevad gravitatsioonilained, hajuda atmosfääri.

Kuna Neptuun ei ole tahke keha, allub selle atmosfäär erinevale pöörlemisele. Lai ekvatoriaalvöönd pöörleb umbes 18-tunnise perioodiga, mis on aeglasem kui planeedi magnetvälja 16,1-tunnine pöörlemine. Vastupidi, vastupidine trend on täheldatav polaaraladel, kus pöörlemisperiood on 12 tundi.

See erinev pöörlemine on Päikesesüsteemi planeetidest kõige tugevam ja põhjustab tugevaid laiuskraadide tuulenihke ja hävitavaid torme. Kolm kõige suurejoonelisemat tormi märkas 1989. aastal kosmosesond Voyager 2 ja nimetati seejärel nende välimuse järgi.

Esimene neist oli massiivne antitsüklon, mille mõõtmed olid 13 000 x 6600 km ja mis meenutas Jupiteri suurt punast laiku. Suureks tumedaks täpiks nimetatud tormi ei tuvastatud enam 5 aastat hiljem (2. novembril 1994), kui Hubble'i kosmoseteleskoop planeeti vaatas. Selle asemel avastati planeedi põhjapoolkeral uus, eelmisega väga sarnane torm, mis viitab sellele, et nende tormide eluiga on lühem kui Jupiteri tormidel.

Voyager 2 piltide rekonstrueerimine, mis näitab suurt tumedat kohta (vasakul ülaosas), Scooterit (keskel) ja väiksemat tumedat kohta (all paremal). Autorid: NASA/JPL.

Scooter on veel üks torm, valgete pilvede rühm, mis asub Suurest Pimedast Laigust lõuna pool. Hüüdnimi ilmus esmakordselt nende kuude jooksul, mil Voyager 2 veetis planeedi lähedal 1989. aastal, kui ta jälgis pilvede rühma, mis liikus Suurest Tumedast Laigust kiiremini.

Lesser Dark Spot, lõunatsüklon, oli 1989. aastal täheldatud Neptuuni tugevuselt teine torm. Algselt oli täiesti pime, kuid Voyager 2 lähenedes planeedile tekkis hele tuum, mida oli näha ka kõrgeima eraldusvõimega piltidel.

Planeedi Neptuuni kuud:

Neptuunil on teada 14 looduslikku satelliiti (kuud), kõik peale ühe on nimetatud kreeka-rooma merejumalate järgi (S/2004 N 1 ei ole praegu nime saanud). Need satelliidid jagunevad nende orbiidi ja Neptuuni läheduse alusel kahte rühma – tavalised ja ebaregulaarsed satelliidid. Neptuuni regulaarsed satelliidid on Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larissa, S/2004 N 1 ja Proteus. Need satelliidid on planeedile kõige lähemal ja liiguvad ringikujulistel orbiitidel liikumissuunas ümber oma Neptuuni telje ja asuvad planeedi ekvatoriaaltasandil.

Need ulatuvad Neptuunist 48 227 km (Niad) kuni 117 646 km (Proteus) kaugusele ning kõik peale kahe äärepoolseima, S/2004 N 1 ja Proteuse, liiguvad oma orbiitidel aeglasemalt kui 0,6713 Maapäeva pikkune orbiidiperiood. Vaatlusandmete ja hinnanguliste tiheduste põhjal on nende satelliitide mõõtmed ja mass vahemikus 96 x 60 x 52 km ja 1,9 x 10^17 kg (Naiad) kuni 436 x 416 x 402 km ja 50,35 x 10^ 17 kg (Proteus).

See Hubble'i kosmoseteleskoobi liitkujutis näitab äsja avastatud kuu, tähisega S/2004 N 1, asukohta orbiidil ümber hiiglasliku planeedi Neptuuni, 4,8 miljardi kilomeetri kaugusel Maast. Autorid: NASA, ESA ja M. Showalter (SETI Instituut).

Välja arvatud Larissa ja Proteus, mis on kõige ümaramad, on kõik Neptuuni sisekuud piklikud. Nende spekter näitab, et need koosnevad veejääst, mis on saastunud tumedama materjaliga, tõenäoliselt orgaaniliste ühenditega. Selles suhtes on Neptuuni sisekuud väga sarnased Uraani kuudega.

Ülejäänud Neptuuni kuud on ebaregulaarsed kuud, sealhulgas Triton. Need liiguvad peamiselt kaldus ekstsentrilistel ja sageli retrograadsetel orbiitidel (vastu planeedi pöörlemist ümber oma telje) Neptuunist eemale. Ainus erand on Triton, mis tiirleb planeedile lähemale ja liigub ringikujulisel orbiidil, ehkki retrograadselt ja kaldu.

Planeedist kauguse järjekorras on korrapäratuteks satelliitideks Triton, Nereid, Halimeda, Sao, Laomedea, Neso ja Psamapha – rühm, kuhu kuuluvad retrograadsed ja prograad (liiguvad ligitõmbava taevakehaga samas suunas) objektid. Välja arvatud Triton ja Nereid, on Neptuuni ebaregulaarsed kuud sarnased teiste hiidplaneetide omadega ja arvatakse, et need on minevikus gravitatsiooniliselt kinni püütud.

Suuruse ja massi poolest on ebakorrapärased satelliidid sarnased, ulatudes umbes 40 km läbimõõdust ja massist 4 x 10^16 kg (Psamapha) kuni 62 km ja 16 x 10^16 kg (Halimeda). Triton ja Nereid on ebatavalised ebakorrapärased kuud ja seetõttu käsitletakse neid eraldi Neptuuni viiest teisest ebakorrapärasest kuust. Nende kahe ja teiste ebaregulaarsete satelliitide vahel on neli erinevust.

Esiteks on need Päikesesüsteemi kaks suurimat ebaregulaarset satelliiti. Triton on peaaegu suurusjärgu võrra suurem kui kõik teised teadaolevad ebaregulaarsed satelliidid ja sisaldab enam kui 99,5% kõigi Neptuuni ümber tiirlevate teadaolevate satelliitide massist, sealhulgas planeedi rõngad ja 13 muud teadaolevat satelliiti.

Voyager 2 poolt 1989. aastal tehtud värviline mosaiikpilt Tritonist. Autorid: NASA/JPL/USGS.

Teiseks on neil mõlemal ebatüüpiliselt väikesed poolsuurteljed; Tritonil on suurusjärku väiksem kui teistel teadaolevatel ebakorrapärastel satelliitidel. Kolmandaks on neil mõlemal ebatavaline orbiidi ekstsentrilisus: Nereidil on üks ekstsentrilisemaid orbiite kõigist teadaolevatest ebakorrapärastest satelliitidest ja Tritoni orbiit on peaaegu ringikujuline. Lõpuks on Nereidil kõigist teadaolevatest ebaregulaarsetest satelliitidest madalaim orbiidi kalle.

Ligikaudu 2700 km keskmise läbimõõduga ja 214 080 ± 520 x 10^17 kg massiga Triton on Neptuuni suurim kuu ja ainus, mis on piisavalt suur hüdrostaatilise tasakaalu saavutamiseks (st sfäärilise kujuga). Triton asub Neptuunist 354 759 km kaugusel sisemise ja välimise satelliidi vahel.

Triton liigub retrograadsel kvaasiringikujulisel orbiidil ja koosneb peamiselt jääst, mis koosneb lämmastikust, metaanist, süsinikdioksiidist ja veest. Üle 70% geomeetrilise albeedo ja 90% Bondi albeedoga on see satelliit üks Päikesesüsteemi eredamaid objekte. Selle pind on ultraviolettkiirguse ja metaani vastasmõju tõttu punaka varjundiga, mille tulemusena tekivad toliinid (orgaanilised ained meie päikesesüsteemi jäiste kehade spektrites).

Neptuuni omadused:(Lingita üksused on väljatöötamisel)

Huvitavad faktid N kohta.
Tihedus N.
Gravitatsioon N.
Massa N.
Pöördetelje kalle N.
Suurus N.
Raadius N.
Temperatuur N.
N. võrreldes Maaga

Neptuuni orbiit ja pöörlemine:

Kui pikk on päev N.-l?
Kaugus Maast N.
Orbiit N.
Kui pikk on aasta N.-s?
Kui kaua kulub Maal ühe tiiru ümber Päikese sooritamiseks?
Kaugus Päikesest N.

N ja rõngaste looduslikud satelliidid (kuud):

Mitu kuud (looduslikku satelliiti) on N.-l?
Sõrmused N.
Nereid
Triton
Naiad

Neptuuni lugu:

Kes avastas N.?
Kuidas N. oma nime sai?
Sümbol N.

Neptuuni pind ja struktuur:

Atmosfäär N.
Tsvet N.
Ilm N.
Pind N.

Fotode kogu N.
Elu N-il.
10 huvitavat fakti N kohta.
Pluuto ja N.
Uraan ja N.