Планета Нептун

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 Внешней Солнечной Системы 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 звезду.

В 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана. 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 четыре раза больше Земли. Но с массой 1,0243 х 10²⁶ 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 10⁹ км), а в афелии 30,33 астрономических единиц (4.537 x 10⁹ 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 Марса (~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 гравитация Юпитера доминирует в Поясе астероидов, 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 возрасту Солнечной Системы. 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 объект Пояса Койпера — Плутон — 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)

Орбита и вращение Нептуна:

• Сколько длится день на Н.?
• Расстояние от Земли до Н.
• Орбита Н.
• Сколько длится год на Н.?
• Сколько времени требуется Н., чтобы совершить один оборот вокруг Солнца?
• Расстояние от Солнца до Н.

Естественные спутники (луны) Н. и кольца:

• Сколько лун (естественных спутников) есть у Н.?
• Кольца Н.
• Нереида
• Тритон
• Наяда

История Нептуна:

• Кто открыл Н.?
• Как Н. получил свое название?
• Символ Н.

Поверхность и структура Нептуна:

• Атмосфера Н.
• Цвет Н.
• Погода на Н.
• Поверхность Н.

• Коллекция фотографий Н.
• Жизнь на Н.
• 10 интересных фактов о Н.
• Плутон и Н.
• Уран и Н.
  

Название прочитанной вами статьи «Планета Нептун».

universetoday-rus.com

Восьмая планета Солнечной системы Нептун: интересные факты и открытия

06.05.2018

Долгое время Нептун находился в тени других планет Солнечной системы, занимая скромное восьмое место. Астрономы и исследователи предпочитали заниматься изучением крупных небесных тел, направляя свои телескопы на газовые планеты-гиганты Юпитер и Сатурн. Даже большего внимания со стороны научного сообщества удостоился скромный Плутон, который считался последней девятой планетой Солнечной системы. С момента  своего открытия, планета Нептун и интересные факты про нее, мало интересовали научный мир, все сведения о ней носили случайный характер.

Нептун во всей своей красе

Казалось, что после решения Пражской XXVI Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза о признании Плутона карликовой планетой, судьба Нептуна кардинально изменится. Однако, несмотря на существенные изменения состава Солнечной системы, Нептун теперь по-настоящему оказался на задворках ближнего космоса. С того момента, как триумфально прошло открытие планеты Нептун, исследования газового гиганта носили ограниченный характер. Подобная картина наблюдается и сегодня, когда ни одно космическое агентство не считает приоритетным исследование восьмой планеты Солнечной системы.

История открытия Нептуна

Переходя к восьмой планете Солнечной системы, следует признать, что Нептун далеко не такой огромный, как его собратья — Юпитер, Сатурн и Уран. Планета является четвертым по счету газовым гигантом, так как своими размерами уступает всем трем. Диаметр планеты составляет всего 49,24 тыс. км, тогда как Юпитер и Сатурн имеют диаметры 142,9 тыс. км и 120,5 тыс. км соответственно. Уран, хоть и проигрывает первым двум, имеет размер планетарного диска в 50 тыс. км. и превосходит четвертую газовую планету. Зато по своему весу эта планета, безусловно, входит в тройку лидеров. Масса Нептуна составляет 102 на 1024 кг, и выглядит он довольно внушительно. В дополнение ко всему — это самый массивный объект среди других газовых гигантов. Его плотность составляет 1,638 к/м3 и выше чем у громадного Юпитера, у Сатурна и Урана.

Сравнение планет

Обладая такими впечатляющими астрофизическими параметрами, восьмая планета удостоилась и почетного названия. Ввиду голубого цвета ее поверхности, планете дали название в честь античного бога морей Нептуна. Однако этому предшествовала любопытная история открытия  планеты. Впервые в истории астрономии планета была обнаружена путем математических вычислений и расчетов, прежде чем ее увидели в телескоп. Несмотря на то, что первые сведения о голубой планете получил Галилей, официальное ее открытие состоялось спустя почти 200 лет. В отсутствие точных астрономических данных своих наблюдений Галилей посчитал новую планету далекой звездой.

Джон Куч Адамс и Лаверье

Планета появилась на карте Солнечной системы в результате разрешения многочисленных споров и разногласий, долгое время царивших среди астрономов. Еще в 1781 году, когда научный мир стал свидетелем открытия Урана, были отмечены незначительные орбитальные колебания новой планеты. Для массивного небесного тела, которое вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца, такие колебания являлись нехарактерными. Уже тогда было высказано предположение, что за орбитой новой планеты в космосе движется еще один крупный небесный объект, который своим гравитационным полем влияет на положение Урана.

Загадка оставалась неразгаданной в течение последующих 65 лет, пока британский астроном Джон Куч Адамс не предоставил на публичное рассмотрение данные своих расчетов, в которых доказал существование на околосолнечной орбите еще одной неизвестной планеты. В соответствии с расчетами  француза Лаверье, планета большой массы находится сразу за орбитой Урана. После того, как сразу два источника подтвердили наличие восьмой планеты в Солнечной системе, астрономы всего мира принялись искать это небесное тело на ночном небосклоне. Результат поисков не заставил себя долго ждать. Уже в сентябре 1846 году новая планета была обнаружена немцем Иоганном Галлом. Если говорить о том, кто открыл планету, то здесь вмешалась в процесс сама природа. Данные о новой планете человеку предоставила наука.

Наблюдение Нептуна в телескоп

С названием вновь обнаруженной планеты сначала возникли некоторые трудности. Каждый из астрономов, приложивших руку к открытию планеты, пытался дать ей название, созвучное собственному имени. Только благодаря стараниям директора Пулковской императорской обсерватории Василия Струве, за голубой планетой окончательно закрепилось название Нептун.

Что принесло науке открытие восьмой планеты

До 1989 года человечество довольствовалось визуальным наблюдением голубого гиганта, сумев только рассчитать его основные астрофизические параметры и вычислив истинные размеры. Как и оказалось, Нептун является самой далекой планетой Солнечной системы, расстояние от нашей звезды составляет 4,5 млрд. км. Солнце светит в нептуновском небе маленькой звездочкой, свет которой достигает поверхности планеты за 9 часов.  Землю от поверхности Нептуна отделяют 4,4 млрд. километров. Для того, чтобы космическому аппарату «Вояджер-2» долететь до орбиты голубого гиганта, понадобилось 12 лет и то, это стало возможным благодаря удачному гравитационному маневру, который совершила станция в окрестностях Юпитера и Сатурна.

Расстояние от Нептуна до Солнца

Нептун двигается по довольно правильной орбите с малым эксцентриситетом. Отклонение между перигелием и афелием составляет не более 100 млн. км. Один оборот вокруг нашей звезды планета совершает почти за 165 земных лет. Для справки, только в 2011 году планета совершила полный оборот вокруг Солнца с момента своего открытия.

Открытый в 1930 Плутон, считавшийся до 2005 года самой далекой планетой Солнечной системы, в определенный период находится ближе к Солнцу, чем далекий Нептун. Это происходит ввиду того, что орбита Плутона очень вытянутая.

Расположение Нептуна и Плутона

Положение Нептуна на орбите довольно стабильное. Угол наклона его оси составляет 28° и практически идентичен углу наклона нашей планеты. В связи с этим на голубой планете существуют смена сезонов, которая ввиду длительного орбитального пути длится долгих 40 лет. Период вращения Нептуна вокруг собственной оси составляет 16 часов. Однако ввиду того, что на Нептуне отсутствует твердая поверхность, скорость вращения его газообразной оболочки на полюсах и на экваторе планеты различна.

«Вояджер-2»

Только в конце 20 века человек сумел получить более точные сведения о планете Нептун. Космический зонд «Вояджер-2» в 1989 году совершил облет голубого гиганта и предоставил землянам снимки Нептуна с близкого расстояния. После этого самая далекая планета Солнечной системы раскрылась в новом свете. Стали известны подробности астрофизических окрестностей Нептуна,а также из чего состоит его атмосфера. Как и все предыдущие газовые планеты, он имеет несколько спустников. Самая крупная «луна» Нептуна — Тритон — была открыта с  помощью «Вояджера-2». Имеется и своя система колец планеты, которая правда по масштабам уступает ореолу Сатурна. Полученная с борта автоматического зонда информация является на сегодняшний день самой свежей и единственной в своем роде, на основании которой мы получили представление о составе атмосферы, об условиях, которые царят в этом далеком и холодном мире.

Сегодня изучение восьмой планеты нашей звездной системы ведется с помощью космического телескопа «Хаббл». На базе его снимков составлен точный портрет Нептуна, определен состав атмосферы, из чего она состоит, выявлен ряд особенностей и характеристик голубого гиганта.

Атмосфера Нептуна

Характеристика и краткое описание восьмой планеты

Специфический цвет планеты Нептун возник благодаря плотной атмосфере планеты. Определить точный состав одеяла из облаков, укрывающего ледяную планету, не представляется возможным. Однако благодаря снимкам, полученным с помощью «Хаббла» удалось провести спектральные исследования атмосферы Нептуна:

• верхние слои атмосферы планеты на 80% состоят из водорода;
• остальные 20% приходятся на смесь гелия и метана, которого в газовой смеси присутствует всего 1%.

Именно присутствие в атмосфере планеты метана и какого-то другого, пока неизвестного компонента, обуславливает ей цвет яркой голубой лазури. Как и на других газовых гигантах, атмосфера Нептуна делится на две области — тропосферу и стратосферу — каждая из которых характеризуется своим составом. В зоне перехода тропосферы в экзосферу происходит формирование облачности, состоящей из паров аммиака и сероводорода. На всей протяженности атмосферы Нептуна температурные параметры варьируются в пределах 200-240 градусов Цельсия ниже нуля. Однако на этом фоне любопытна одна особенность атмосферы Нептуна. Речь идет об аномально высокой температуре на одном из участков стратосферы, которая достигает значений в 750 К. Вероятно это вызвано взаимодействием нижних слоев атмосферы с гравитационным силами планеты и действием магнитного поля Нептуна.

Пятна на Нептуне

Несмотря на высокую плотность атмосферы восьмой планеты, ее климатическая активность считается достаточно слабой. Кроме сильных ураганных ветров, дующих со скоростью 400 м/с, на голубом гиганте других ярких метеорологических явлений замечено не было. Штормы на далекой планете — обычное явление, которое характерно для всех планет этой группы. Единственный спорный аспект, который вызывает у климатологов и астрономов большие сомнения в пассивности климата Нептуна, наличие в его атмосфере Большого и Малого темного пятна, природа которых схожа с природой большого Красного пятна на Юпитере.

Нижние слои атмосферы плавно переходят в слой аммиачного и метанового льда. Однако присутствие у Нептуна довольно внушительной силы гравитации, говорит в пользу того, что ядро планеты может оказаться твердым. В подтверждение этой гипотезы высокое значение ускорение свободного падения —  11,75 м/с2. Для сравнения, на Земле это значение составляет 9,78 м/с2.

Строение Нептуна

Теоретически внутреннее строение Нептуна выглядит следующим образом:

• железно-каменное ядро, которое имеет массу в 1,2 раза большей массы нашей планеты;
• мантия планеты, состоящая из аммиачного, водяного и метанового горячего льда, температура которого составляет 7000К;
• нижняя и верхняя атмосфера планеты, наполненная парами водорода, гелия и метана. Масса атмосферы Нептуна составляет 20% от массы всей планеты.

Каковы реальные размеры внутренних слоев Нептуна, сказать трудно. Вероятно, это огромный спрессованный газовый шар, снаружи холодный, а внутри — раскаленный до очень высоких температур.

Тритон — самый крупный спутник Нептуна

Космический зонд «Вояджер-2» обнаружил целую систему спутников Нептуна, которых сегодня выявлено 14 штук. Самым крупным объектом является спутник, названный Тритоном, масса которого составляет 99,5% массы всех других спутников восьмой планеты. Любопытно другое. Тритон является единственным естественным спутником Солнечной системы, который вращается в противоположную направлению вращения материнской планеты сторону. Допускается мысль, что раньше Тритон был подобен Плутону и являлся объектом в поясе Койпера, но потом был захвачен голубым гигантом.  После обследования «Вояджером-2» выяснилось, что у Тритона, так же как на спутниках Юпитера и Сатурна — Ио и Титане — имеется своя атмосфера.

Тритон

Насколько эта информация будет полезна для ученых, покажет время. Пока же изучение Нептуна и его окрестностей идет крайне медленно. По предварительным расчетам изучение пограничных областей нашей Солнечной системы начнется не раньше 2030 года, когда появятся более совершенные космические аппараты.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Автор статьи:

Метальников Александр

Военный историк. Люблю писать на военные темы, описывать исторические события, известные сражения.

Свежие публикации автора:

С друзьями поделились:

militaryarms.ru

Планета Нептун: описание, строение и характеристики Нептуна

Планета Нептун

Вторая планета (после Урана), открытая в «Новое время» – Нептун – является четвертой по размеру и восьмой по расстоянию планетой от Солнца. Его назвали в честь римского морского бога, аналогичному Посейдону у греков. После открытия Урана, ученые всего мира начали спорить, т.к. траектория его орбиты не совсем соответствовала всемирному закону тяготения, открытого Ньютоном.

Это натолкнуло их на мысль о существовании еще одной планеты, пока не известной, которая и влияла своим гравитационным полем на орбиту седьмой планеты. Через 65 лет после открытия Урана, 23 сентября 1846 года была открыта планета Нептун. Она была первой планетой, которую открыли при помощи математических расчетов, а не с помощью долгих наблюдений. Расчеты начал англичанин Джон Адамс еще в 1845 году, но они были не совсем верные. Их продолжил Урбен Леверье – астроном и математик, родом из Франции. Он рассчитал положение планеты с такой точностью, что ее нашли в первых же вечер наблюдений, поэтому Леверье стали считать первооткрывателем планеты. Англичане запротестовали и после длительных споров, все признали немалый вклад Адамса, и он так же считается первооткрывателем Нептуна. Это был прорыв в расчетной астрономии! Нептун до 1930 года, считался самой далекой и последней планетой. Открытие Плутона, сделало его предпоследним. Но в 2006 году МАС — «Международный Астрономический Союз», принял более точную формулировку определения «планета», и Плутон стал считаться «карликовой планетой», а Нептун снова стал последней планетой нашей солнечной системы.

Строение Нептуна

Характеристики Нептуна были получены только с помощью одного космического аппарата «Вояджер-2». Все фотографии, были получены именно с него. В 1989 году, он прошел в 4,5 тыс. км от планеты, обнаружив несколько новых спутников и зафиксировав «Большое темное пятно», наподобие «Красного пятна» на Юпитере.

Строение Нептуна по своему составу, очень близко к Урану. Он тоже является газообразной планетой с твердым ядром, массой примерно с Землю и температурой, как на поверхности Солнца – до 7000 К. При этом, общая масса Нептуна примерно в 17 раз более массы Земли. Ядро восьмой планеты, окутывает мантия из воды, метанового льда и аммиака. Далее идет атмосфера, она включает в себя 80% водорода, 19% гелия и около 1% метана. Из метана состоят и верхние облака планеты, которые поглощают спектр красного цвета солнечных лучей, поэтому в цвете планете доминирует синий. Температура верхних слоев составляет – 200 °С. В атмосфере Нептуна зафиксированы самые сильные ветра, среди всех известных планет. Их скорость может достигать 2100 км/ч! Располагаясь на расстоянии 30 а. е., полный оборот вокруг Солнца, занимает у Нептуна почти 165 земных лет, поэтому, с момента своего открытия, он совершит свой первый полный оборот только в 2011 году.

Спутники Нептуна

Уильям Лассель открыл самый большой спутник – Тритон, уже через пару недель, после открытия самого Нептуна. Его плотность составляет 2 г/см³, следовательно, по массе он превосходит на 99% все спутники планеты. Хотя размеры его, чуть больше Луны.

Он обладает ретроградной орбитой и скорее всего, очень давно, был захвачен полем Нептуна, из расположенного рядом, пояса Койпера. Это поле, постоянно притягивает спутник к планете все ближе и ближе. Поэтому в недалеком, по космическом меркам, будущем (через 100 млн. лет) он столкнется с Нептуном, в результате чего могут образоваться кольца, более мощные и заметные, чем сейчас наблюдаются у Сатурна. На Тритоне присутствует атмосфера, что может означать, наличие жидкого океана, под ледяной корой кромкой поверхности. Т.к. Нептун в римской мифологии был морским богом, все его спутники названы в честь римских морских богов, поменьше рангом. Среди них можно выделить Нереиду, Протей, Деспину, Таласу и Галатею. Масса всех этих спутников, составляет менее 1% от массы Тритона!

Характеристики Нептуна

• Масса: 1,025*1026 кг (в 17 раз больше Земли)
• Диаметр на экваторе: 49528 км (в 3,9 раз больше Земли)
• Диаметр на полюсе: 48680 км
• Наклон оси: 28,3°
• Плотность: 1,64 г/см³
• Температура верхних слоев: около – 200 °C
• Период обращения вокруг оси (сутки): 15 часов 58 минут
• Расстояние от Солнца (среднее): 30 а. е. или 4,5 млрд. км
• Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 165 лет
• Скорость вращения по орбите: 5,4 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,011
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,77°
• Ускорение свободного падения: 11 м/с²
• Спутники: есть 13 шт.

teora-holding.ru

ГРАВИТАЦИЯ » Нептун планета

Нептун огромный ледяной гигант, восьмая планета в солнечной системе. У Нептуна, также как у других планет гигантов обнаружена слабая и фрагментированная система колец, которая достоверно подтверждена «Вояджером-2» в 1989 году, единственным космическим аппаратом посетившим окрестности планеты. В 2011 году исполнился ровно один нептунианский год (164, 79 земных года) с момента открытия Нептуна в 1846 году. Также как в предыдущих статьях, посвященным планетам солнечной системы следует уточнить физические параметры Нептуна: массу, плотность и ускорение свободного падения. Для расчетов используем некоторые данные из Википедии [1].

R=4,503443661·10¹² м – большая полуось,

m=1,0243·10²⁶ кг – масса,

V=6,254·10²² м³– объем,

r=2,4622·10⁷ м – радиус,

v=5,4349·10³ м/с – орбитальная скорость,

g=11,15 м/с

2 – ускорение св. падения

Т=5,200418592 ·10⁹ с – сидерический период обращения

Θ=72 К – температура, уровень 1 бара.

Чтобы определить массу необходимо воспользоваться значениями одной из лун Нептуна. Для расчетов возьмем самый массивный спутник Тритон, седьмой по величине среди всех спутников в солнечной системе, имеющий ретроградное вращение. Радиус окружности, по которой движется Тритон, равен 3,54759·10⁸ м, а период его обращения равен 5,88 дней (5,08032·10⁵ с). Масса Нептуна определим по формуле.

                                                                                           (1)

Энергетический коэффициент для Нептуна (G

E) с учетом, что температура 72 К соответствует давлению в 1 бар.

(2)

Масса Нептуна увеличилась в 3,3 раза.

Отсюда плотность Нептуна.

 

ρ=M/V=4,162·10²⁶ кг/6,254·10²² м³=6655 кг/м³                                                                         (3)

 

Плотность вещества Нептуна возросла и превосходит плотность Земли в 1,18 раза,  что дает основание полагать о массивном и плотном ядре Нептуна. Кроме того, логика подсказывает, что в условиях очень низких температур плотность Нептуна ну никак не должна быть меньше плотности Земли. В данный момент, согласно существующим расчетам, плотность Нептуна меньше плотности Земли в 3,36 раза! Согласитесь, что это нонсенс для ледяного гиганта.

Уточним силу притяжения с новыми значениями масс Солнца и Нептуна по закону всемирного тяготения. Предварительно вычислим гравитационный коэффициент между планетой и звездой.

(4)

 

(5)

Ускорение свободного падения на Нептуне будет иметь следующее значение.

(6)

Уточним силу притяжения по 2-му закону Ньютона.

(7)

Для совпадения результатов по формулам (5) и (7) необходимо в (7) ввести поправочный (тепловой коэффициент) его значение равно 0,96.

К=2,62375·10²¹/2,72986·10²¹=0,96

Для сравнительного анализа сведем вновь полученные данные и справочные в таблицу.

Таблица1.

Нептун	Масса, М (кг)	Энергетический коэффициент, GE	Ускорение своб. падения, g (м/с2)	Плотность, ρ (кг/м3)
Параметры новые	4,162·1026	1,6392·10-11	11,25	6655
Параметры справочные	1,0243·1026	G (Нм2/кг2) 6,67·10-11	11,15	1638

 

Нептун выделяет в два с лишним раза больше теплоты, чем получает от Солнца. Быстрое вращение вокруг своей оси и присутствие мощного потока инфракрасного излучения способствуют возникновению сильных штормов и ветров в атмосфере.

Нептун в полтора раза удалённее от Солнца, чем Уран, и получает лишь 40% от того количества солнечного света, которое получает Уран. Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны [2]. Это говорит о внутреннем разогреве планеты, что является косвенным свидетельством о высокой плотности вещества Нептуна. Указанный источник отмечает, что «механизм нагрева неизвестен». На мой взгляд, он давно известен и является следствием гравитационного сжатия планеты.

Магнитное поле Нептуна

«Вояджер-2» намерил сильно смещенное магнитное поле Нептуна относительно геометрического центра планеты, похожее на Уран [3]. Ось магнитного диполя расположена под углом 47° к оси вращения. Кроме того, магнитный диполь сильно смещен в сторону южного географического полюса. Весьма интересное высказывание я встретил на одном из сайтов: «Подобную асимметрию поля можно себе представить только в дурном сне! Причину такого планетарного бедствия объяснить на данном этапе из-за недостаточности объективных научных данных практически невозможно. У науки даже гипотез на этот предмет нет». [4].

Гипотезы, конечно, есть, но они еще не дошли до широкого читателя. С другой стороны, чтобы построить «нормальную» гипотезу необходимо знать, как формируется магнитное поле хотя бы той планеты, на которой мы живем. А вот здесь серьезные проблемы, т.к. официальная наука до сих пор опирается на, так называемую теорию «гидромагнитного динамо», которая основывается на возникновении магнитного поля в ядре планеты. Притом, не обращая внимания, что ось магнитного диполя Земли не проходит через геометрический центр планеты (эксцентрический диполь).

По моим расчетам с привязкой магнитных полюсов с координатами 2012 года, магнитная ось смещена на 13,4° относительно оси вращения. Земля маленькая планета, обращающаяся вокруг Солнца за 365 дней, и вокруг своей оси за 24 часа. Ледяной гигант Нептун, обращающийся вокруг Светила за 164,7 земных года, по орбите, удаленной на 4,5 млрд. км, получающий в разы меньше чем Земля солнечной энергии. Безусловно, очень длинный год, это один из факторов, влияющий на асимметрию магнитного поля, которое действительно крайне эксцентрично и непонятно. По аналогии с Землей, можно предположить, что расплавленная мантия в Уране перемещается от зимнего полушария к летнему, при этом имеет несколько рукавов. В каждом рукаве (русле мантийной реки) в процессе трибозарядки происходит накопление электрических зарядов, а затем пробой в виде молний. Интегральное действие молний, направленных по определенным векторам, создают магнитные поля – дипольное, квадрупольное или октупольное, с соответствующим количеством магнитных полюсов. Полагаю, что в зависимости от нахождения Нептуна относительно Солнца его магнитные поля меняют свое расположение.

Источники отмечают, что магнитное поле Нептуна не имеет превалирующего магнитного диполя – оно весьма сложное [5]. В большей степени магнитное поле Нептуна описывается как квадрупольное (т.е. имеющее два южных и два северных полюса), октупольное (8 полюсов), и, даже, мультипольное. Все это говорит о сложных и хаотичных процессах, происходящих в мантии планеты.

Безусловно, требуются дополнительные исследования далекой планеты, которые весьма затратны, как по времени, так и в финансах.
Данной статьей, о последней планете солнечной системы, я заканчиваю цикл статей о планетах. В плане еще две статьи о двух самых крупных спутниках Ганимеде и Титане. Подводя итог, следует свести в одну таблицу все физические параметры планет солнечной системы. Энергетический коэффициент (последний столбец) заменяет гравитационную постоянную, принятую во всех расчетах G=6,67408·10

-11 (Нм²/кг²).

 

Таблица 2. Сводная таблица физических параметров планет солнечной системы

 

Планеты	Масса m (кг)		Ускорение своб. падения g (м/с2)		Плотность ρ (кг/м3)		Энергетич. коэфф. GE
	справочник	по Ершову	справочник	по Ершову	справочник	по Ершову	по Ершову
Меркурий	3,33022·1023	3,23·1023	3,7	4,299	5427	5300	7,92·10-11
Венера	4,8675·1024	4,53175·1024	8,8867	20,761	5427	4831	1,6779·10-10
Земля	5,9726·1024	6·1024	9,80665	9,80665	5515	5623	6,534·10-11
Марс	6,4185·1023	8,996·1023	3,711	3,74	3933	5500	4,78·10-11
Юпитер	1,8986·1027	3,55434·1027	24,79	23,675	1326	2483	3,2556·10-11
Сатурн	5,6846·1026	1,2428·1027	10,44	11,1178	687	1502	3,05·10-11
Уран	8,6832·1025	3,342·1026	8,87	8,96	1270	4879	1,73·10-11
Нептун	1,0243·1026	4,162·1026	11,15	11,25	1638	6655	1,6392·10-11

 

Источники

1. Нептун, Википедия / URL: https://goo.gl/LBeF5k
2. Нептун, Википедия / URL: https://goo.gl/NhJhsx https://goo.gl/NhJhsx
3. Ершов Г,Д., Уран / URL: https://gennady-ershov.ru/planety/uran-planeta.html#more-2583
4. Уилкок Д., и др. Информация к размышлению, Божественный космос / URL: http://divinecosmos.e-puzzle.ru/page.php?al=287_15rezume
5. Mejnertsen Lars, Neptune’s badly behaved magnetic field, News & Press, Royal Astronomical Society / URL: http://www.ras.org.uk/news-and-press/2660-neptune-s-badly-behaved-magnetic-field

 

Назад  Вперед

gennady-ershov.ru

Таинственный и незнакомый Нептун, восьмая планета Солнечной системы

На самой окраине Солнечной системы расположилась планета синего цвета — Нептун. До недавнего времени эта планета имела восьмой порядковый номер в планетарном ряду, замыкая группу планет газовых гигантов. Сегодня, когда Плутон был переведен в разряд карликовых планет, Нептун оказался последней из известных планет Солнечной системы. Что представляет собой этот далекий мир? Какова из себя последняя планета системы нашей звезды?

Солнце, находясь на расстоянии 4,5 млрд км от планеты, выглядит яркой крупной звездой

История открытия восьмой планеты

В 1846 году в истории астрономии произошло знаменательное событие. Впервые крупный небесный объект был открыт не в результате визуального наблюдения за небесной сферой. Планету удалось обнаружить путем математических расчетов, которые позволили вычислить месторасположение объекта. На подобные действия ученых толкнуло необычное поведение Урана, седьмой планеты Солнечной системы. Еще в 1781 году астрономы, наблюдая за третьим газовым гигантом, обнаружили периодические колебания орбитального пути Урана, которые свидетельствовали о том, что на планету оказывают воздействие сторонние гравитационные силы. Этот факт давал повод предполагать, что за орбитой Урана существует какое-то крупное небесное тело.

Ввиду близкого соседства Урана и Нептуна(расстояние между объектами составляет 10, 876 а.е.) планеты тесно взаимодействуют друг с другом, оказывая влияние на орбитальные параметры друг друга

Однако первые предположения долгое время оставались лишь гипотезами, пока в 1845-46 годах английский астроном и математик Джон Коуч Адамс не сел за математические расчеты. Несмотря на то, что его научный труд, доказывавший существование еще одной планеты, не вызвал ажиотаж в научном сообществе, усилия Адамса не пропали даром. Буквально через год, француз Лаверье в аналогичной работе подтвердил правильность вычислений Адамса, добавив доказательств в пользу существования новой планеты. Только после того, как были получены два независимых друг от друга расчета, научное сообщество принялось лихорадочно искать в ночном небе таинственный объект на определенном расчетами участке Солнечной системы. Поставить точку в этом вопросе удалось немцу Иоганну Галле, который уже 23 сентября 1846 года действительно обнаружил на окраинах Солнечной системы новую планету.

С названием особых сложностей не возникало. Планетарный диск при наблюдении в телескоп имел отчетливый синий оттенок. Это и дало повод присвоить новой планете название в честь Нептуна, древнеримского бога морей. Таким образом, вслед за Юпитером, Сатурном и Ураном небесный свод пополнился еще одним богом. Заслуга в этом принадлежит директору Пулковской обсерватории Василию Струве, первым предложившему такое название.

Схема расстояний: Нептун — Земля и Нептун – Солнце. Для обозначения столь огромных расстояний в астрофизике принято оперировать астрономическими единицами – А.Е.

Обнаруженное небесное тело оказалось довольно крупных размеров, которое действительно могло оказывать влияние на положение Урана на орбите. Вновь открытая планета расположилась на задворках Солнечной системы, на расстоянии в 4,5 млрд. километров от Солнца. Нашу Землю от восьмой планеты отделяет ничуть не меньшее расстояние — 4,3 млрд. километров.

Астрофизические параметры восьмой планеты

Находясь на таком огромном расстоянии, Нептун едва заметен в оптические приборы. Это объясняется тем, что планета еле ползет по небесному своду и ее легко спутать с тускло мерцающей звездочкой. Орбитальный путь морского бога занимает 60 тыс. лет. Другими словами, когда Нептун снова вернется в то место, где был обнаружен в 1846 году, на Земле пройдет 60 тыс. лет.

Расположение планет Солнечной системы по порядку. За четырьмя планетами земной группы следует четыре планеты-газовых гиганта, ряд которых замыкает Нептун.

Астрофизические параметры орбиты восьмой планеты были вычислены еще на раннем этапе. Было установлено, что Нептун имеет следующие орбитальные характеристики:

• в перигелии планета находится от Солнца на расстоянии 4 452 940 833 км;
• в афелии Нептун приближается к главному светилу на расстояние 4 553 946 490 км;
• эксцентриситет орбиты составляет всего 0,011214269;
• Нептун движется по орбите со скоростью 5,43 км/с;
• нептуновские сутки длятся 15 часов и 8 минут;
• осевой наклон Нептуна составляет 28,32°.

Из приведенных данных видно, что планета довольно вальяжно ведет себя в космосе, если не считать высокую скорость, с которой Нептун вращается вокруг собственной оси. Угол наклона объекта по отношению к плоскости эклиптики позволяет Солнцу равномерно освещать поверхность этого далекого и холодного мира. Такое положение объекта обеспечивает смену сезонов, длительность которых составляет около 40 лет.

Что касается физических параметров, то точные данные были получены только в конце XX века. Нептун оказался четвертой по размеру планетой Солнечной системы, уступая своим старшим братьям Юпитеру, Сатурну и Урану. Диаметр этого далекого объекта составляет 49244 км. Характерно, что расхождения между полярным и экваториальным сжатием у Нептуна незначительны. Планета представляет собой практически идеальный шар, который почти в 4 раз больше по размерам нашей планеты. Масса Нептуна составляет 1,0243·10²⁶ кг. Это меньше чем у Юпитера и Сатурна, зато в 17 раз больше массы Земли.

Сравнение размеров планеты Нептун с другими планетами Солнечной системы. Уран и Нептун явно выделяются по отношению к размерам газовых гигантов Юпитера и Сатурна.

Вычисления, полученные уже в позднее время с борта космического зонда «Вояджер-2» позволили получить представления о плотности восьмой планеты, которая составляет 1,638 г/см³. Это в три раза меньше аналогичного параметра у Земли. Ввиду этого планета была причислена к категории планет-газовых гигантов. Несмотря на это, ученые считают Нептун планетой переходного типа от планет земной группы к планетарным объектам газообразной и ледяной структуры. Превосходя Землю по массе в 17 раз, Нептун значительно уступает в массе Юпитеру — всего 1/19 от массы самой крупной планеты. Сила тяжести у синей планеты уступает только параметрам Юпитера.

Основные характеристики Нептуна

После длительных наблюдений выявилось, что Нептун не имеет твердой поверхности. Как и у других планет-гигантов, для восьмой планеты характерно отсутствие четкой границы между атмосферой и мнимой поверхностью. Атмосфера Нептуна пребывает в постоянном движении, совершая дифференциальное вращение. В экваториальной зоне период вращения планеты на 5 часов дольше, чем на полюсах. Из-за такой разницы в атмосфере синего гиганта возникает колоссальный воздушный сдвиг, способствующий возникновению сильнейших ветров. На восьмой планете постоянно дуют ветра, скорость которых составляет космических скоростей – 600 с. Резкая смена направлений воздушных потоков является причиной возникновения бурь, большая часть которых по своим масштабам сравнима с размерами Красного пятна Юпитера.

Темное пятно в атмосфере Нептуна. Объект, очень сильно напоминающий по структуре и динамике Красное пятно — район колоссальной бури на Юпитере.

Химический состав атмосферы далекой планеты напоминает по составу структуру звездного вещества. В воздушной оболочке Нептуна преобладает водород, количество которого в зависимости от высоты слоев варьируется в пределах 50-80%. Остальная часть воздушного поверхностного слоя — гелий 19%, чуть менее 1,5% приходится на метан. Синяя расцветка космического бога объясняется присутствием в атмосфере метана, который в спектральном диапазоне полностью поглощает волны красного цвета. В отличие от Урана, который выглядит бледным пятном в объективе телескопа, Нептун имеет насыщенный синий цвет. Это наводит ученых на мысль о присутствии в атмосфере планеты помимо метана и других компонентов, влияющих на спектр цветового диапазона. Это могут быть аэрозоли, представленные в виде кристалликов аммиака и водяного льда.

Точная глубина атмосферного слоя пока неизвестна. Имеется информация о наличии двух слоев — тропосферы и стратосферы. Благодаря данным, полученным с борта «Вояджера-2», удалось вычислить атмосферное давление в тропопаузе, которое составляет всего 0,1 бар. Что касается температурного баланса, то ввиду огромной удаленности от Солнца, на Нептуне царит царство холода. Температуры достигают отметки 200 °С со знаком минус. Загадкой для ученых является высокая температура, отмеченная в термосфере. В этой области отмечен значительный скачок температуры, которая достигает значений в 476 градусов Цельсия со знаком плюс.

Атмосфера Нептуна на 80% состоит из водорода (H₂). Гелия в воздушной оболочке планеты 15%. По своему химическому составу газовый гигант напоминает звезду в начальной стадии формирования.

Наличие высокой температуры в термосфере планеты свидетельствует о присутствии в атмосфере Нептуна процессов ионизации. По другой версии гравитационные силы самой планеты взаимодействуют с атмосферой, порождая в процессе трения кинетическую энергию.

Что касается непосредственно самой планеты, то возможно у Нептуна имеется твердое ядро. Об этом свидетельствует сильное магнитное поле планеты. Вокруг ядра располагается толстый слой мантии, представляющей собой горячую и раскаленную жидкую субстанцию. Предположительно нептуновская мантия состоит из аммиака, метана и воды. Мнимая поверхность планеты — горячий лед. Ввиду последнего фактора планета считается ледяным гигантом, где большая часть газов представлена в замороженном виде.

По своему строению Нептун очень схож на строение других планет газовых гигантов, однако в отличие от Юпитера и Урана, газообразные компоненты представлены замороженным льдом

Последние исследования Нептуна и известные открытия

Огромное расстояние, которое разделяет наши миры, не позволяют проводить интенсивные и детальные исследования Нептуна. Солнечному свету требуется четыре часа, чтобы коснуться поверхности атмосферы восьмой планеты. На данный момент только один космический аппарат, запущенный с Земли, сумел достичь окрестностей Нептуна. Это произошло в 1989 году, спустя 12 лет после космического старта «Вояджера-2». С открытием Нептуна размеры Солнечной системы увеличились почти в два раза. Еще в момент открытия планеты удалось обнаружить ее крупнейший спутник, получивший мрачное название Тритон. Этот спутник имеет сферическую планетарную форму. Впоследствии удалось выявить еще 12 лун, которые имеют неправильную форму.

У Нептуна имеется 13 естественных спутников. Самые крупные из них — Тритон, Нереида, Протей и Таласса.

После полета «Вояджера» стало ясно, что Тритон является самым холодным местом в Солнечной системе. На поверхности спутника была зафиксирована температура -235⁰ С.

Ученые допускают, что эти объекты были захвачены планетой-гигантом из пояса Койпера. Аналогична и природа колец Нептуна. На сегодняшний день удалось обнаружить три главных кольца планеты: кольца Адамса, Лаверье и Галле.

Последующие изучения самой далекой планеты Солнечной системы были связаны с полетом АМС «Нептун Орбитер». Запуск планировалось осуществить в 2016 году, однако старт зонда пришлось отложить. Предположительно сейчас ведутся работы для расширения задач для будущих исследований, которые будут включать в себя работу зонда в окраинных областях Солнечной системы.

comp-pro.ru

описание и исследование с фото

Солнечная система > Система Нептун > Планета Нептун > Состав Нептуна

Из чего состоит планета Нептун – ледяной гигант Солнечной системы: структура с фото, химический состав атмосферы, температура слоев, исследование Вояджера-2.

Планету нашли в середине 19-го века, и состав Нептуна до сих пор остается загадкой. Из-за удаленности к ней летал лишь Вояджер-2. С его помощью удалось сделать много снимков и зафиксировать интересные особенности. Из чего же сделана планета Нептун?

Структура и состав Нептуна

Нептун – представитель ледяных гигантов Солнечной системы. Нашему взору открывается атмосфера, охватывающая 5-10% планетарной массы и простирающаяся на 20% к ядру. Ниже представлен рисунок строения планеты Нептун.

Внутреннее строение Нептуна

Далее идет мантия, нагретая до 1727°С-4727°С. Она в 10-15 раз превосходит земную массу и содержит водный, аммиачный и метановый запасы. Этот микс именуют ледяным, хотя в реальности вещество отличается плотностью и высоким нагревом. Ядро твердое, но точный состав и пропорции остаются загадкой. Можно лишь предполагать на основе принятых планетарных моделей.

В центре Нептуна много никеля, железа и силикатов, а по массе в 1.2 раза превышает земную. Давление в центре поднимается до 7 Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка в центре накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, опускающиеся вниз в виде града.

Сравнение размеров Урана и Нептуна

Атмосферный слой

Занимает 5-10% планетарной массы и тянется на 20% к ядру. Давление внизу – 10 ГПа, что в 100000 раз превышает земное. Состав атмосферы Нептуна на верхних слоях включает водород (80%), гелий (19%) и небольшие метановые примеси. Именно последний впитывает красный свет, поэтому планета кажется нам синей дымкой.

Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар. Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.

Цветное изображение, демонстрирующее атмосферные особенности Нептуна

Пока никто не может объяснить, почему термосфера раскалена до 476.85°C. Нептун крайне далеко расположен от звезды, поэтому нужен другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.

Нептун лишен твердости, поэтому атмосфера вращается дифференциально. Экваториальная часть совершает обороты с периодом в 18 часов, магнитное поле – 16.1 часов, а полярная зона – 12 часов. Именно поэтому возникают сильные ветры. Три масштабных на фото зафиксировал Вояджер-2 в 1989 году.

Первый шторм простирался на 13000 х 6600 км и смахивал на Большое Красное Пятно Юпитера. В 1994 году телескоп Хаббл попытался отыскать Большое Темное Пятно, но его не было. Зато на территории северного полушария образовалось новое.

Большое Темное Пятно, запечатленное Вояджером-2 (вверху слева), Скутер (посередине) и Маленькое Темное Пятно (внизу справа)

Скутер – еще один шторм, представленный светлым облачным покровом. Находятся южнее Большого Темного Пятна. В 1989 году также заметили и Маленькое Темное Пятно. Сначала оно казалось полностью темным, но когда аппарат приблизился, то удалось зафиксировать яркое ядро.

Исследование состава Нептуна

Единственным кораблем, побывавшим возле Нептуна, остается Вояджер-2. Его пролет состоялся в 1989 году на отдаленности в 4800 км над северным полюсом. Это была последняя крупная планета, поэтому решили также посетить Тритон. Аппарат успел взглянуть на Нереиду. Удалось подтвердить наличие магнитного поля у планеты и зафиксировать, что оно смещено от центра.

Вояджер-2 отметил период вращения оси, а также активную погодную систему. Он нашел 6 новых спутников и отобразил кольца. Сейчас миссии к Нептуну не планируются. Но в 2020-2030-х гг. могут запустить Флагманский проект. В 2019 году может отправиться корабль Арго, который посетит Юпитер, Сатурн, Нептун и пояс Койпера.

Участок с транс-нептуновыми объектами все еще остается огромной тайной. Поэтому в ближайшие десятки лет ученые все же решатся отправить туда зонд на разведку, а также узнать больше о составе планеты Нептун.

Полезные статьи:

---

Положение и движение Нептуна

Строение Нептуна

Поверхность Нептуна

v-kosmose.com

планета 8 по счету от Солнца. Интересные факты

Нептун – планета, восьмая по счету от Солнца. В некоторых местах его орбита пересекается с орбитой Плутона. Какая планета Нептун? Ее относят к разряду гигантов. Астрологический знак – J.

Параметры

Планета-гигант Нептун производит движение вокруг Солнца по эллиптической орбите, близкой к круговой. Длина радиуса составляет 24 750 километров. Этот показатель в четыре раза больше, чем у Земли. Собственная скорость вращения планеты настолько быстрая, что продолжительность суток здесь составляет 17.8 часа.

Планета Нептун от Солнца удалена примерно на 4500 миллионов километров, следовательно, свет доходит до рассматриваемого объекта чуть более чем за четыре часа.

Хотя средняя плотность Нептуна почти втрое меньше, чем у Земли (она составляет 1.67 г/см³), его масса в 17.2 раза выше. Это объясняется большими размерами планеты.

Особенности состава, физических условий и строения

Нептун и Уран – планеты, основу которых составляют отвердевшие газы с пятнадцатипроцентным содержанием водорода и небольшим количеством гелия. Как предполагают ученые, у синего гиганта не имеется четкой внутренней структуры. Наиболее вероятным представляется тот факт, что внутри Нептуна находится плотное ядро небольших размеров.

Атмосферу планеты составляют гелий и водород с незначительными примесями метана. На Нептуне нередко случаются большие бури, кроме того, для него характерны вихри и сильные ветры. Последние дуют в западном направлении, их скорость может доходить до 2200 км/ч.

Было замечено, что скорость течений и потоков у планет-гигантов увеличивается по мере отдаленности от Солнца. Объяснения этой закономерности пока не найдено. Благодаря снимкам, сделанным специальной аппаратурой в атмосфере Нептуна, появилась возможность подробно рассмотреть облака. Так же, как у Сатурна или Юпитера, у этой планеты имеется внутренний источник тепла. Он способен излучать до трех раз больше энергии, чем сам получает от Солнца.

Гигантский шаг вперед

Согласно историческим документам, Галилей увидел Нептун 28.12.1612 года. Во второй раз ему удалось наблюдать неизвестное космическое тело 29.01.1613 г. В обоих случаях ученый принимал планету за неподвижную звезду, находящуюся в соединении с Юпитером. По этой причине открытие Нептуна Галилею не приписывают.

Установлено, что в период наблюдений 1612 года планета находилась в точке стояния, и как раз в тот день, когда Галилей впервые ее увидел, она перешла к попятному движению. Этот процесс наблюдается в том случае, когда Земля по своей орбите обгоняет внешнюю планету. Так как Нептун находился недалеко от точки стояния, его движение было слишком слабым, чтобы его смог заметить недостаточно сильный телескоп Галилея.

В 1781 году Гершелю удалось открыть Уран. Затем ученый вычислил параметры его орбиты. Опираясь на полученные данные, Гершель сделал вывод о наличии загадочных аномалий в процессе движения этого космического объекта: оно то опережало расчетное, то отставало от него. Данный факт позволил предположить, что за Ураном находится еще одна планета, гравитационным притяжением искажающая траекторию его движения.

В 1843 году Адамсу удалось вычислить орбиту загадочной восьмой планеты с целью объяснения изменений в орбите Урана. Данные о своей работе ученый выслал астроному короля – Дж. Эйри. Вскоре ему пришло ответное письмо с просьбой привести разъяснения по некоторым вопросам. Адамс начал делать требуемые наброски, однако по какой-то причине так и не отправил послание и в дальнейшем не инициировал серьезную работу по данному вопросу.

Непосредственное открытие планеты Нептун произошло благодаря стараниям Леверье, Галле и д’Аре. 23.09.1846 года, имея в распоряжении данные о системе элементов орбиты искомого объекта, они приступили к работе по определению точного местонахождения загадочного объекта. В первый же вечер их старания увенчались успехом. Открытие планеты Нептун в то время называли триумфом небесной механики.

Выбор названия

После обнаружения гиганта стали думать о том, какое же название ему дать. Самый первый вариант был предложен Иоганном Галле. Он захотел окрестить далекий космический объект Янусом в честь бога, символизирующего начало и конец в древнеримской мифологии, однако это название пришлось не по душе многим. Намного теплее было встречено предложение Струве – директора Пулковской обсерватории. Его вариант – Нептун – и стал окончательным. Присвоение официального названия планете-гиганту положило конец многочисленным спорам и разногласиям.

Как менялись представления о Нептуне

Еще шестьдесят лет назад сведения о синем гиганте отличались от сегодняшних. Несмотря на то что было относительно точно известно о сидерическом и синодическом периодах вращения вокруг Солнца, о наклоне экватора к плоскости орбиты, имелись данные, установленные менее точно. Так, масса оценивалась в 17.26 земных вместо реальных 17.15, а экваториальный радиус – в 3.89, а не 3.88 от нашей планеты. Что касается звездного периода обращения вокруг оси, считалось, что он составляет 15 ч. 8 мин., что на пятьдесят минут меньше реального.

В некоторых других параметрах тоже были неточности. К примеру, до того как «Вояджер-2» приблизился к Нептуну, насколько это возможно, предполагалось, что магнитное поле планеты схоже по своей конфигурации с земным. На самом же деле оно напоминает по виду так называемый наклонный ротатор.

Немного об орбитальных резонансах

Нептун способен воздействовать на находящийся на большом от него расстоянии пояс Койпера. Последний представлен кольцом из малых ледяных планет, подобным поясу астероидов между Юпитером и Марсом, но с намного большей протяженностью. Пояс Койпера находится под существенным влиянием гравитационной силы притяжения Нептуна, в результате чего в его структуре даже образовались промежутки.

Орбиты тех объектов, которые удерживаются в указанном поясе в течение долгого периода, устанавливаются так называемыми вековыми резонансами с Нептуном. В определенных случаях это время сопоставимо с периодом существования Солнечной системы.

Зоны гравитационной стабильности Нептуна называются точками Лагранжа. В них планета удерживает большое количество астероидов-троянцев, словно таща их за собой по всей орбите.

Особенности внутреннего строения

В этом плане Нептун схож с Ураном. На атмосферу приходится порядка двадцати процентов от общей массы рассматриваемой планеты. Чем ближе к ядру, тем выше давление. Максимальный показатель – примерно 10 ГПа. В нижних слоях атмосферы имеются концентрации воды, аммиака и метана.

Элементы внутреннего строения Нептуна:

• Верхние облака и атмосфера.
• Атмосфера, формируемая водородом, гелием и метаном.
• Мантия (метановый лед, аммиак, вода).
• Каменно-ледяное ядро.

Климатическая характеристика

Одним из отличий Нептуна от Урана является степень метеорологической активности. Согласно данным, полученным с аппарата «Вояджер-2», погода на синем гиганте меняется часто и существенно.

Удалось выявить чрезвычайно динамическую систему штормов с ветрами, которые достигают скорости даже в 600 м/с – практически сверхзвуковой (большинство из них дуют в направлении, обратном вращению Нептуна вокруг собственной оси).

В 2007 году было выявлено, что в верхней тропосфере южного полюса планеты на десять градусов по Цельсию теплее, чем в остальных частях, где температура равна примерно -200 ºС. Такой разницы вполне достаточно для того, чтобы метан из других зон верхней части атмосферы просачивался в космос в области южного полюса. Образовавшаяся «горячая точка» является следствием осевого наклона синего гиганта, южный полюс которого вот уже сорок земных лет обращен к Солнцу. По мере медленного продвижения Нептуна по орбите к противоположной стороне указанного небесного светила южный полюс постепенно полностью уйдет в тень. Таким образом, Нептун подставит Солнцу свой северный полюс. Следовательно, и зона высвобождения метана в космос переместится в эту часть планеты.

«Сопровождающие» гиганта

Нептун – планета, имеющая, по сегодняшним данным, восемь спутников. Среди них один большой, три средних и четыре маленьких. Рассмотрим подробнее три самых больших.

Тритон

Это крупнейший спутник, который имеет планета-гигант Нептун. Его открыл У. Лассел в 1846 году. Тритон удален от Нептуна на 394 700 км, его радиус составляет 1600 км. Как предполагается, у него есть атмосфера. По размерам объект близок к Луне. По мнению ученых, до захвата Нептуном Тритон был самостоятельной планетой.

Нереида

Это второй по размерам спутник рассматриваемой планеты. В среднем он удален от Нептуна на 6.2 миллиона километров. Радиус Нереиды – 100 километров, а диаметр – в два раза больше. Для того чтобы сделать один виток вокруг Нептуна, этому спутнику требуется 360 дней, то есть практически целый земной год. Открытие Нереиды произошло в 1949 году.

Протеус

Эта планета занимает третье место не только по размерам, но и по удаленности от Нептуна. Нельзя сказать, что Протеус имеет какие-то особенные характеристики, однако именно его ученые выбрали для создания трехмерной интерактивной модели, базирующейся на снимках аппарата «Вояджер-2».

Остальные спутники представляют собой небольшие планетки, коих в Солнечной системе великое множество.

Особенности изучения

Нептун – планета какая по счету от Солнца? Восьмая. Если вы знаете точно, где находится этот гигант, то сможете его увидеть даже в мощный бинокль. Нептун является довольно сложным для изучения космическим телом. Это объясняется отчасти тем, что его блеск немногим превышает восьмую звездную величину. К примеру, один из вышеупомянутых спутников – Тритон – имеет блеск, равный четырнадцати звездным величинам. Для того чтобы обнаружить диск Нептуна, требуется применять большие увеличения.

Космический аппарат «Вояджер-2» сумел достичь такого объекта, как Нептун. Планета (фото смотрите в статье) приняла гостя с Земли в августе 1989-го. Благодаря данным, собранным этим кораблем, ученые располагают хотя бы какими-то сведениями об этом загадочном объекте.

Данные с «Вояджера»

Нептун – планета, имевшая Большое Темное Пятно на территории южного полушария. Это наиболее известная деталь об объекте, полученная в результате работы космического аппарата. По диаметру это Пятно практически равнялось Земле. Ветры Нептуна относили его с огромной скоростью в 300 м/с в западном направлении.

По наблюдениям HST (Hubble Space Telescope) за 1994 год, Большое Темное Пятно исчезло. Предполагается, что оно или рассеялось, или оказалось закрытым другими частями атмосферы. Через несколько месяцев, благодаря телескопу «Хаббл», удалось обнаружить новое Пятно, находящееся уже в северном полушарии планеты. На основании этого можно сделать вывод, что Нептун – планета, атмосфера которой быстро меняется — предположительно по причине легких колебаний температур нижних и верхних облаков.

Благодаря «Вояджеру-2» установлено, что у описываемого объекта имеются кольца. Их наличие было выявлено в 1981 году, когда одна из звезд затмила Нептун. Наблюдения с Земли не приносили особого результата: вместо полных колец виднелись лишь слабые дуги. На помощь опять пришел «Вояджер-2». В 1989 году аппаратом были сделаны подробные снимки колец. Одно из них имеет интересную искривленную структуру.

Что известно о магнитосфере

Нептун – это планета, магнитное поле которой ориентировано довольно странно. Магнитная ось на 47 градусов наклонена к оси вращения. На Земле это нашло бы отражение в необычном поведении стрелки компаса. Так, Северный полюс стал бы находиться южнее Москвы. Еще один необычный факт заключается в том, что у Нептуна ось симметрии магнитного поля проходит не через его центр.

Вопросы без ответов

— Почему на Нептуне такие сильные ветры, в то время как он очень удален от Солнца? Для осуществления таких процессов внутренний источник тепла, находящийся в глубине планеты, недостаточно силен.

— Почему на объекте имеется недостаток водорода и гелия?

— Каким образом произвести разработку сравнительно недорогого проекта, чтобы максимально полно изучить Уран и Нептун с помощью космических аппаратов?

— По причине каких процессов формируется необычное магнитное поле планеты?

Современные исследования

Создание точных моделей Нептуна и Урана с целью наглядного описания процесса формирования ледяных гигантов оказалось непростой задачей. Для объяснения эволюции этих двух планет выдвинули немалое количество гипотез. Согласно одной из них, оба гиганта появились по причине нестабильности внутри базового протопланетарного диска, а позже их атмосферы были буквально сдуты излучением большой звезды класса В или О.

Согласно другой концепции, Нептун и Уран сформировались сравнительно недалеко от Солнца, где плотность материи выше, а после переместились на текущие орбиты. Эта гипотеза стала наиболее распространенной, поскольку благодаря ей можно объяснить имеющиеся резонансы в поясе Койпера.

Наблюдения

Нептун – какая планета от Солнца? Восьмая. И его не представляется возможным увидеть невооруженным глазом. Показатель звездной величины гиганта – между +7.7 и +8.0. Таким образом, он тусклее многих небесных объектов, включая карликовую планету Церера, спутники Юпитера и некоторые астероиды. Для организации качественных наблюдений за планетой требуется телескоп с не менее чем двухсоткратным увеличением и диаметром в 200-250 миллиметров. При наличии бинокля 7х50 синий гигант будет заметен как слабая звезда.

Изменение углового диаметра рассматриваемого космического объекта находится в пределах 2.2-2.4 угловых секунд. Это объясняется тем, что на очень большом расстоянии от Земли находится планета Нептун. Факты о состоянии поверхности голубого гиганта добывать было крайне сложно. Многое изменилось с появлением космического телескопа «Хаббл» и мощнейших наземных приборов, оснащенных адаптивной оптикой.

Наблюдения за планетой в радиоволновом диапазоне позволили установить, что Нептун представляет собой источник вспышек нерегулярного характера, а также непрерывного излучения. Оба явления объясняются вращающимся магнитным полем синего гиганта. На более холодном фоне в инфракрасной зоне спектра четко просматриваются волнения в глубинах атмосферы планеты – так называемые штормы. Они порождаются теплом, исходящим от сжимающегося ядра. Благодаря наблюдениям можно максимально точно определить их размеры и форму, а также отслеживать перемещения.

Загадочная планета Нептун. Интересные факты

— На протяжении практически целого века этот синий гигант считался самым дальним во всей Солнечной системе. И даже открытие Плутона не изменило данного убеждения. Нептун – планета какая по счету? Восьмая, а не последняя, девятая. Тем не менее, он иногда оказывается дальше всех от нашего светила. Дело в том, что Плутон имеет вытянутую орбиту, которая порой находится ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна. Синему гиганту удалось вернуть себе статус самой дальней планеты. И все благодаря тому, что Плутон перевели в разряд карликовых объектов.

— Нептун имеет самые небольшие размеры среди четырех известных газовых гигантов. Его экваториальный радиус меньше, чем у Урана, Сатурна и Юпитера.

— Как и на всех газовых планетах, на Нептуне нет твердой поверхности. Даже если бы космический корабль сумел до него добраться, он не смог бы приземлиться. Вместо этого стало бы происходить погружение вглубь планеты.

— Гравитация Нептуна немногим больше земной (на 17 %). Значит, сила притяжения действует на обеих планетах практически одинаково.

— Для того чтобы обернуться вокруг Солнца, Нептуну требуется 165 земных лет.

— Синий насыщенный цвет планеты объясняется мощнейшими линиями такого газа, как метан, превалирующими в отраженном свете гиганта.

Заключение

В процессе освоения космоса огромную роль сыграло открытие планет. Нептун и Плутон, равно как и другие объекты, обнаружены в результате кропотливого труда многих астрономов. Скорее всего, то, что сейчас человечеству известно о Вселенной, – лишь малая часть реальной картины. Космос – это великая тайна, и разгадывать ее придется еще не одно столетие.

fb.ru