Особенности строения оболочек нептуна. Восьмая планета Солнечной системы Нептун: интересные факты и открытия. Атмосфера и температура планеты Нептун
Хотя, разумеется, слово «гигант» будет немножко сильно сказано по отношению к Нептуну, планеты хоть и весьма большой по космическим меркам, но, тем не менее, по размерам значительно уступающей другим планетам-гигантам нашей : , Сатурну и . К слову об Уране, планета эта по размерам хотя и больше Нептуна, но по массе Нептун на 18% таки больше Урана. В целом эту планету, названную из-за своего голубого цвета на честь античного бога морей, Нептуном можно считать самой маленькой из планет гигантов и заодно самой массивной – плотность Нептуна в разы сильнее, нежели у других планет. А вот по сравнению с , что Нептун, что наша Земля, крохотно малы, если представить что Солнце наше размером с дверь, то Земля размером с монетку, а Нептун по величине такой же, как большой бейсбольный мяч.
История открытия планеты Нептун
История открытия Нептуна уникальна в своем роде, так как это первая планета в нашей солнечной системе, которая была открыта чисто теоретически, благодаря математическим расчетам и только потом она была замечена в телескоп. Дело было так: в далеком 1846 году французский астроном Алексис Бувар наблюдал в телескоп за движением планеты Уран и заметил странные отклонения в его орбите. Аномалия при движении планеты, по его мнению, могла быть вызвана сильным гравитационным влиянием какого-то другого большого небесного тела. Немецкий коллега Алексиса, астроном Иоганн Галле сделал необходимые математические вычисления по определению места нахождения этой до того неизвестной планеты, и они оказались правильными — вскоре на месте предполагаемого нахождения неизвестной «планеты Х» был обнаружен наш Нептун.
Хотя еще задолго до этого планету Нептун наблюдал в телескопе великий . Правда, он в своих астрономических записях отметил ее как звезду, а не планету, поэтому открытие ему не засчитали.
Нептун – самая далекая планета солнечной системы
«А как же ?», — вероятно, спросите вы. На самом деле тут все не так просто как кажется на первый взгляд. C момента своего открытия, в 1846 году, Нептун с полным правом считался самой далекой планетой от Солнца. Но вот в 1930 году был обнаружен маленький Плутон, который находится еще дальше. Вот только тут есть один нюанс, орбита Плутона сильно вытянута по эллипсу таким образом, что в определенные моменты своего движения Плутон оказывается ближе к Солнцу, нежели Нептун. Последний раз подобное астрономическое явления происходило с 1978 по 1999 год – в течение 20 лет Нептун опять имел звание полноправной «самой далекой планеты от Солнца».
Некоторые астрономы, чтобы избавиться от этих путанностей, даже предлагали «разжаловать» Плутон от звания планеты, дескать, это просто маленькое небесное тело, летающее по орбите, или присвоить статус «карликовой планеты», впрочем, споры на этот счет ведутся до сих пор.
Особенности планеты Нептун
Свой яркий голубой облик Нептун имеет благодаря сильной плотности облаков в атмосфере планеты, облака эти таят в себе пока еще до конца неизвестные нашей науке химические соединения, которые при поглощении солнечного света окрашиваются в голубые цвета. Один год на Нептуне равен нашим 165 годам, именно за такое время Нептун проходит свой полный цикл по орбите вокруг Солнца. А вот сутки на Нептуне не такие длинные, как год, они даже короче наших земных, так как длятся всего 16 часов.
Температура Нептуна
Так как солнечные лучи до отдаленного «голубого гиганта» доходят в уже очень маленьком количестве, закономерно, что на поверхности его очень и очень холодно – средняя температура поверхности там составляет -221 градус по Цельсию, что в два раза ниже температуры замерзания воды. Одним словом, окажись вы на Нептуне, то в мгновения ока превратились бы в ледышку.
Поверхность Нептуна
Поверхность Нептуна состоит из аммиачного и метанового льда, а вот ядро планеты вполне может оказаться каменным, но это пока всего лишь гипотеза. Любопытно, что сила гравитации на Нептуне весьма схожа с земной, она всего лишь на 17% больше, чем у нас, и это притом, что Нептун в 17 раз больше Земли. Несмотря на это погулять по Нептуну мы вряд ли сможет в ближайшее время, смотрите предыдущий абзац про ледышку. И к тому же на поверхности Нептуна дуют сильнейшие ветры, скорость которых может достигать до 2400 километров в час (!), пожалуй, ни на одной другой планете нашей солнечной системе нет настолько сильных ветров, как здесь.
Размер Нептуна
Как уже было сказано выше он в 17 раз больше нашей Земли. Ниже на картинке показательно сравнение размеров наших планет.
Атмосфера Нептуна
Состав атмосферы Нептуна схож с атмосферами большинства аналогичных планет-гигантов: там, в основном, преобладают атомы и гелия, также в небольших количествах имеется аммиак, замороженная вода, метан и прочие химические элементы. Вот только в отличие от других больших планет в атмосфере Нептуна содержится очень много льда, что обусловлено его удаленным положением.
Кольца планеты Нептун
Наверняка когда вы слышите про кольца планет, на ум сразу же приходит Сатурн, но на самом деле он далеко не единственные обладатель колец. Кольца, пусть и не такие большие и красивые, как у , имеет и наш Нептун. В целом у Нептуна есть пять колец, названых на честь астрономов, открывших их: Галле, Леверье, Ласселл, Араго и Адамс.
Кольца Нептуна состоят из маленьких камушков и космической пыли (множество частиц микронного размера), по строению они в чем-то подобны кольцам Юпитера и их трудно довольно таки заметить, так как они черного цвета. Ученые считают, что кольца Нептуна относительно молодые, по крайней мере, они намного моложе колец соседнего с ним Урана.
Спутники Нептуна
У Нептуна, как и у всякой порядочной планеты-гиганта есть свои спутники и не один, а целых тринадцать, названых на честь более мелких морских богов античного пантеона.
Особенно интересным является спутник Тритон, открытый, в том числе благодаря… пиву. Дело в том, что английский астроном Уильям Ласинг, собственно открывший Тритон, нажил большое состояние, занимаясь варением и торговлей пивом, что впоследствии позволило ему вкладывать немалые деньги и время в любимое хобби – астрономию (тем более обустроить качественную обсерваторию не дешево стоит).
Но что же интересного и уникального в Тритоне? Дело в том, что это единственный известный спутник в нашей солнечной системе, который вращается вокруг планеты в противоположную сторону относительно вращения самой планеты. В научной терминологии это называется «вращением по ретроградной орбите». Ученые предполагают, что Тритон раньше вовсе не был спутником, а независимой карликовой планетой (подобно Плутону), волей рока попавшей в сферу воздействия гравитации Нептуна, по сути захваченной «голубым гигантом». Но этим дело не закончилось: гравитация Нептуна притягивает Тритон все ближе и ближе и через несколько миллионов световых лет, гравитационные силы могут разорвать спутник на части.
Сколько лететь до Нептуна
Долго. Это если кратко, при современных технологиях, разумеется. Ведь расстояние от Нептуна до Солнца составляет 4,5 миллиарда километров, а расстояние от Земли до Нептуна 4,3 миллиарда километров соответственно. Единственный отправленный с Земли к Нептуну спутник Вояджер-2, запущенный в 1977 году, долетел к точке назначения лишь к 1989 году, где сфотографировал «большое темное пятно» на поверхности Нептуна и наблюдал ряд мощных бурь в атмосфере планеты.
Планета Нептун видео
И в завершение нашей статьи предлагаем вам интересное видео про планету Нептун.
Нептун по сравнению с нашей планетой
Чтобы действительно понять насколько велик Нептун, на самом деле, его можно сравнить с другой планетой, для удобства можно взять для этих целей нашу планету.
Сравнение размеров Земли и Нептуна
Для начала, давайте посмотрим на размеры сравниваемых планет. Диаметр газового гиганта составляет около 49500 км. Это делает его четвертой, по величине, планетой Солнечной системы. По сравнению с нашей планетой, он в 3,9 раз больше.
Его масса равна 1,02 х 10*26 кг. Получается что он в 17 раз больше по массе чем наша родная планета.
Как насчет объема? Его объем составляет 6,3 х 10*13 км 3 . Мы могли бы поместить внутрь него 57 планет, таких как наша, и еще осталось бы место. День у нас длится 24 часа, а день на газовом гиганте 16 часов и 6 минут. Год соответственно длится 164,79 лет.
Многие параметры наших планет очень сильно разнятся, за исключением пожалуй одного, это сила притяжения.
Сила тяжести на Нептуне (если представить, что у планеты есть гипотетическая поверхность) всего на 14% сильнее, чем сила тяжести на Земле.
| · · · · | |
| · | |
Нептун - восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по
массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше таковых у Земли. Планета была названа в честь римского бога морей.
Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не
путём регулярных наблюдений. Обнаружение непредвиденных изменений в орбите Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим
влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. Вскоре был открыт и его спутник Тритон, однако остальные
13 спутников, известные ныне, были неизвестны до XX века. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи
от планеты 25 августа 1989 года.
Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов - Юпитера и Сатурна. Иногда Уран и Нептун помещают в отдельную категорию «ледяных гигантов». Атмосфера Нептуна, подобно атмосфере Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия, наряду со следами углеводородов и, возможно, азота, однако содержит более высокую долю льдов: водного, аммиачного, метанового. Ядро Нептуна, как и Урана, состоит главным образом из льдов и горных пород. Следы метана во внешних слоях атмосферы, в частности, являются причиной синего цвета планеты.
 |
|
| Открытие планеты: | |
| Первооткрыватель | Урбен Леверье, Иоганн Галле, Генрих д’Арре |
| Место открытия | Берлин |
| Дата открытия | 23 сентября 1846 |
| Способ обнаружения | расчёт |
| Орбитальные характеристики: | |
| Перигелий | 4 452 940 833 км (29,76607095 а. е.) |
| Афелий | 4 553 946 490 км (30,44125206 а. е.) |
| Большая полуось | 4 503 443 661 км (30,10366151 а. е.) |
| Эксцентриситет орбиты | 0,011214269 |
| Сидерический период обращения | 60 190,03 дня (164,79 года) |
| Синодический период обращения | 367,49 дня |
| Орбитальная скорость | 5,4349 км/с |
| Средняя аномалия | 267,767281° |
| Наклонение | 1,767975° (6,43° относительно солнечного экватора) |
| Долгота восходящего узла | 131,794310° |
| Аргумент перицентра | 265,646853° |
| Спутники | 14 |
| Физические характеристики: | |
| Полярное сжатие | 0,0171 ± 0,0013 |
| Экваториальный радиус | 24 764 ± 15 км |
| Полярный радиус | 24 341 ± 30 км |
| Площадь поверхности | 7,6408·10 9 км 2 |
| Объём | 6,254·10 13 км 3 |
| Масса | 1,0243·10 26 кг |
| Средняя плотность | 1,638 г/см 3 |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 11,15 м/с 2 (1,14 g) |
| Вторая космическая скорость | 23,5 км/c |
| Экваториальная скорость вращения | 2,68 км/с (9648 км/ч) |
| Период вращения | 0,6653 дня (15 ч 57 мин 59 с) |
| Наклон оси | 28,32° |
| Прямое восхождение северного полюса | 19ч 57м 20с |
| Склонение северного полюса | 42,950° |
| Альбедо | 0,29 (Бонд), 0,41 (геом.) |
| Видимая звёздная величина | 8,0-7,78m |
| Угловой диаметр | 2,2"-2,4" |
| Температура: | |
| уровень 1 бара | 72 К (около -200 °С) |
| 0,1 бара (тропопауза) | 55 К |
| Атмосфера: | |
| Состав: |
80±3,2% водород (H 2)
19±3,2% гелий 1,5±0,5% метан примерно 0,019% дейтерид водорода (HD) примерно 0,00015% этан |
| Льды: | аммиачные, водные, гидросульфидно-аммониевые (NH 4 SH), метановые |
| ПЛАНЕТА НЕПТУН | |
В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 км/ч. Во время пролёта «Вояджера-2» в 1989 году в южном полушарии Нептуна было обнаружено так называемое Большое тёмное пятно, аналогичное Большому красному пятну на Юпитере. Температура Нептуна в верхних слоях атмосферы близка к -220 °C. В центре Нептуна температура составляет по различным оценкам от 5400 K до 7000-7100 °C, что сопоставимо с температурой на поверхности Солнца и сравнимо с внутренней температурой большинства известных планет. У Нептуна есть слабая и фрагментированная кольцевая система, возможно, обнаруженная ещё в 1960-е годы, но достоверно подтверждённая «Вояджером-2» лишь в 1989 году.
12 июля 2011 года исполнился ровно один Нептунианский год - или 164,79 земного года - с момента открытия Нептуна 23 сентября 1846 года.
Физические характеристики:
Обладая массой в 1,0243·10 26 кг Нептун является промежуточным звеном между Землёй и большими газовыми гигантами. Его масса в 17 раз превосходит земную, но составляет лишь 1/19 от массы Юпитера. Экваториальный радиус Нептуна равен 24 764 км, что почти в 4 раза больше земного. Нептун и Уран часто считаются подклассом газовых гигантов, который называют «ледяными гигантами» из-за их меньшего размера и меньшей концентрации летучих веществ.
Среднее расстояние между Нептуном и Солнцем - 4,55 млрд км (около 30,1 средних расстояний между Солнцем и Землёй, или 30,1 а. е.), и полный оборот вокруг Солнца у него занимает 164,79 года. Расстояние между Нептуном и Землёй составляет от 4,3 до 4,6 млрд км. 12 июля 2011 года Нептун завершил свой первый с момента открытия планеты в 1846 году полный оборот. С Земли он был виден иначе, чем в день открытия, в результате того, что период обращения Земли вокруг Солнца (365,25 дня) не является кратным периоду обращения Нептуна. Эллиптическая орбита планеты наклонена на 1,77° относительно орбиты Земли. Вследствие наличия эксцентриситета 0,011, расстояние между Нептуном и Солнцем изменяется на 101 млн км - разница между перигелием и афелием, то есть ближайшей и самой отдалённой точками положения планеты вдоль орбитального пути. Осевой наклон Нептуна - 28,32°, что похоже на наклон оси Земли и Марса. В результате этого планета испытывает схожие сезонные изменения. Однако из-за длинного орбитального периода Нептуна сезоны длятся около сорока лет каждый.
Сидерический период вращения для Нептуна равен 16,11 часа. Вследствие осевого наклона, сходного с Земным (23°), изменения в сидерическом периоде вращения в течение его длинного года не являются значимыми. Поскольку Нептун не имеет твёрдой поверхности, его атмосфера подвержена дифференциальному вращению. Широкая экваториальная зона вращается с периодом приблизительно 18 часов, что медленнее, чем 16,1-часовое вращение магнитного поля планеты. В противоположность экватору, полярные области вращаются за 12 часов. Среди всех планет Солнечной системы такой вид вращения наиболее ярко выражен именно у Нептуна. Это приводит к сильному широтному сдвигу ветров.
Нептун оказывает большое влияние на весьма отдалённый от него пояс Койпера. Пояс Койпера - кольцо из ледяных малых
планет, подобное поясу астероидов между Марсом и Юпитером, но намного протяжённее. Он располагается в пределах от орбиты Нептуна (30 а. е.) до
55 астрономических единиц от Солнца. Гравитационная сила притяжения Нептуна оказывает наиболее существенное влияние на пояс Койпера (в том
числе в плане формирования его структуры), сравнимое по доле с влиянием силы притяжения Юпитера на пояс астероидов. За время существования Солнечной
системы некоторые области пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией Нептуна, и в структуре пояса образовались промежутки. В качестве примера
можно привести область между 40 и 42 а. е.
Орбиты объектов, которые могут удерживаться в этом поясе в течение достаточно долгого времени, определяются т. н.
вековыми резонансами с Нептуном. Для некоторых орбит это время сравнимо с временем всего существования Солнечной системы. Эти резонансы появляются,
когда период обращения объекта вокруг Солнца соотносится с периодом обращения Нептуна как небольшие натуральные числа, например, 1:2 или 3:4. Таким
образом объекты взаимостабилизируют свои орбиты. Если, к примеру, объект будет совершать оборот вокруг Солнца в два раза медленнее Нептуна,
то он пройдёт ровно половину пути, тогда как Нептун вернётся в своё начальное положение.
Наиболее плотно населённая часть пояса Койпера, включающая в себя более 200 известных объектов, находится в
резонансе 2:3 с Нептуном. Эти объекты совершают один оборот каждые 1 1/2 оборота Нептуна и известны как «плутино», потому что среди них находится
один из крупнейших объектов пояса Койпера - Плутон. Хотя орбиты Нептуна и Плутона подходят очень близко друг к другу, резонанс 2:3 не позволит
им столкнуться. В других, менее «населённых», областях существуют резонансы 3:4, 3:5, 4:7 и 2:5.
В своих точках Лагранжа (L4 и L5) - зонах гравитационной стабильности - Нептун удерживает множество астероидов-троянцев,
как бы таща их за собой по орбите. Троянцы Нептуна находятся с ним в резонансе 1:1. Троянцы очень устойчивы на своих орбитах, и поэтому гипотеза их
захвата гравитационным полем Нептуна сомнительна. Скорее всего, они сформировались вместе с ним.
Внутреннее строение
Внутреннее строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Атмосфера составляет примерно 10-20% от общей массы планеты, и расстояние от поверхности до конца атмосферы составляет 10-20% расстояния от поверхности до ядра. Вблизи ядра давление может достигать 10 ГПа. Объёмные концентрации метана, аммиака и воды найдены в нижних слоях атмосферы
Постепенно эта более тёмная и более горячая область уплотняется в перегретую жидкую мантию, где температуры достигают 2000-5000 К. Масса мантии Нептуна превышает земную в 10-15 раз, по разным оценкам, и богата водой, аммиаком, метаном и прочими соединениями. По общепринятой в планетологии терминологии эту материю называют ледяной, даже при том, что это горячая, очень плотная жидкость. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводимостью, иногда называют океаном водного аммиака. На глубине 7000 км условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы, которые «падают» на ядро. Согласно одной из гипотез, имеется целый океан «алмазной жидкости». Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов и, как полагают, имеет массу в 1,2 раза больше, чем у Земли. Давление в центре достигает 7 мегабар, то есть примерно в 7 млн раз больше, чем на поверхности Земли. Температура в центре, возможно, достигает 5400 К.
Атмосфера и климат
В верхних слоях атмосферы обнаружен водород и гелий, которые составляют соответственно 80 и 19% на данной высоте. Также наблюдаются следы метана. Заметные полосы поглощения метана встречаются на длинах волн выше 600 нм в красной и инфракрасной части спектра. Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном является важнейшим фактором, придающим атмосфере Нептуна синий оттенок, хотя яркая лазурь Нептуна отличается от более умеренного аквамаринового цвета Урана. Так как содержание метана в атмосфере Нептуна не сильно отличается от такового в атмосфере Урана, предполагается, что существует также некий, пока неизвестный, компонент атмосферы, способствующий образованию синего цвета. Атмосфера Нептуна подразделяется на 2 основные области: более низкая тропосфера, где температура снижается вместе с высотой, и стратосфера, где температура с высотой, наоборот, увеличивается. Граница между ними, тропопауза, находится на уровне давления в 0,1 бар. Стратосфера сменяется термосферой на уровне давления ниже, чем 10 -4 - 10 -5 микробар. Термосфера постепенно переходит в экзосферу. Модели тропосферы Нептуна позволяют полагать, что в зависимости от высоты, она состоит из облаков переменных составов. Облака верхнего уровня находятся в зоне давления ниже одного бара, где температура способствует конденсации метана.
 |
|
Метан на Нептуне
Изображение в ложных цветах было сделано космическим аппаратом Вояджер-2 с помощью трех фильтров: синий, зеленый и фильтр, который показывает поглощение света метаном. Таким образом, регионы на изображении, которые имеют ярко белый цвет или красный оттенок содержат большую концентрацию метана. Весь Нептун покрывает вездесущий метановый туман в полупрозрачном слое атмосферы планеты. В центре диска планеты свет проходит сквозь дымку и уходит глубже в атмосферу планеты, в результате чего центр кажется менее красным, а по краям метановый туман рассеивает солнечный свет на большой высоте, в результате формируется ярко красный ореол. |
| ПЛАНЕТА НЕПТУН |
При давлении между одним и пятью барами, формируются облака аммиака и сероводорода. При давлении более 5 бар облака могут состоять из аммиака, сульфида аммония, сероводорода и воды. Глубже, при давлении в приблизительно 50 бар, могут существовать облака из водяного льда, при температуре, равной 0 °C. Также, не исключено, что в данной зоне могут быть найдены облака из аммиака и сероводорода. Высотные облака Нептуна наблюдались по отбрасываемым ими теням на непрозрачный облачный слой ниже уровнем. Среди них выделяются облачные полосы, которые «обёртываются» вокруг планеты на постоянной широте. У данных периферических групп ширина достигает 50-150 км, а сами они находятся на 50-110 км выше основного облачного слоя. Изучение спектра Нептуна позволяет предполагать, что его более низкая стратосфера затуманена из-за конденсации продуктов ультрафиолетового фотолиза метана, таких как этан и ацетилен. В стратосфере также обнаружены следы циановодорода и угарного газа.
 |
|
Высотные облачные полосы на Нептуне
Изображение получено космическим аппаратом Вояджер-2 за два часа до максимального сближения с Нептуном. Отчетливо видны вертикальные яркие полосы облаков Нептуна. Эти облака наблюдались на широте в 29 градусов к северу вблизи восточного терминатора Нептуна. Облака отбрасывают тени, это означает, что они располагаются выше, чем основной непрозрачный облачный слой. Разрешение изображения 11 км на пиксель. Ширина полос облаков от 50 до 200 км, а отбрасываемые ими тени простираются на 30-50 км. Высота облаков примерно 50 км. |
| ПЛАНЕТА НЕПТУН |
Стратосфера Нептуна более тёплая, чем стратосфера Урана из-за более высокой концентрации углеводородов. По невыясненным причинам, термосфера планеты имеет аномально высокую температуру около 750 К. Для столь высокой температуры планета слишком далека от Солнца, чтобы оно могло так разогреть термосферу ультрафиолетовой радиацией. Возможно, данное явление является следствием атмосферного взаимодействия с ионами в магнитном поле планеты. Согласно другой теории, основой механизма разогревания являются волны гравитации из внутренних областей планеты, которые рассеиваются в атмосфере. Термосфера содержит следы угарного газа и воды, которая попала туда, возможно, из внешних источников, таких как метеориты и пыль.
Одно из различий между Нептуном и Ураном - уровень метеорологической активности. «Вояджер-2», пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность атмосферы. В противоположность Урану, на Нептуне были отмечены заметные перемены погоды во время съёмки с «Вояджера-2» в 1989 году.
Погода на Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами, достигающими почти сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с). В ходе отслеживания движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20 м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном. В верхнем облачном слое скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах. Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты вокруг своей оси. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как полагают, следствие «скин-эффекта», а не каких-либо глубинных атмосферных процессов. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. Это наблюдение может считаться свидетельством в пользу существования апвеллинга на экваторе Нептуна и его понижения ближе к полюсам.
В 2006 году было замечено, что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 °C теплее, чем остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет -200 °C. Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» - следствие осевого наклона Нептуна, южный полюс которого уже четверть нептунианского года, то есть примерно 40 земных лет, обращён к Солнцу. По мере того, как Нептун будет медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс постепенно уйдёт в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный. Из-за сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось, увеличились в размере и альбедо. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году, и, как ожидается, продлится до 2020 года с наступлением на Нептуне нового сезона. Сезоны меняются каждые 40 лет.
В 1989 году аппаратом НАСА «Вояджер-2» было открыто Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13 000 x 6600 км. Этот атмосферный шторм напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планеты. Скутер - это другой шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название - следствие того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного пятна. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем «скутер», группы облаков.
 |
|
|
Большое темное пятно
Фотография слева сделана узко угольной камерой Вояджера-2 с помощью зеленого и оранжевого фильтра, с расстояния в 4,4 млн. миль от Нептуна за 4 дня и 20 часов до максимального сближения с планетой. Хорошо видны Большое темное пятно и его меньший компаньон на западе Малое темное пятно. Серия снимков справа показывает изменения Большого темного пятна в течение 4,5 суток во время подлета космического аппарата Вояджер-2, интервал съемки 18 часов. Большое темное пятно находится на широте в 20 градусов к югу и охватывает до 30 градусов по долготе. Верхнее изображении в серии получено на расстоянии в 17 млн. км от планеты, нижнее - 10 млн. км. Серия снимков показала, что шторм изменяется со временем. В частности на западе сначала съемки за БТП тянулся темный шлейф, который затем втянулся в основную область шторма, оставив после себя серию из небольших темных пятен-"бусинок". Большое яркое облако на южной границе БТП является более или менее постоянным спутником образования. Видимое движение небольших облаков на периферии предполагает вращение БТП против часовой стрелки. |
|
| ПЛАНЕТА НЕПТУН | |
Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм, наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве чётких фотографий с высоким разрешением. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают, рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные облака. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном слое, так как они открывают просветы, позволяющие видеть сквозь более темные и глубокие слои облаков.
Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон, даже при том что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока механизм
Более разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, - следствие более высокой внутренней температуры. При этом Нептун в полтора раза удалённее от Солнца, чем Уран, и получает лишь 40% от того количества солнечного света, которое получает Уран. Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны. Верхние области тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в -221,4 °C. На глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C. Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном, механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Нептун же излучает в 2,61 раза больше, чем получает, его внутренний источник тепла добавляет 161% к энергии, получаемой от Солнца. Хотя Нептун - самая далёкая от Солнца планета, его внутренней энергии оказывается достаточно, чтобы породить самые быстрые ветры в Солнечной системе.
 |
|
Новое темное пятно
Космический телескоп Хаббл обнаружил новое большое темное пятно, расположенное в северном полушарии Нептуна. Наклон Нептуна и его нынешнее положение почти не позволяют сейчас рассмотреть больше подробностей, в итоге пятно на снимке располагается вблизи лимба планеты. Новое пятно копирует подобный шторм на южном полушарии, который был обнаружен Вояджером-2 в 1989 году. В 1994 году снимки с телескопа Хаббл показали, что пятно в южном полушарии исчезло. Как и его предшественник, новый шторм окружен облаками на границе. Эти облака возникают, когда газ из нижних областей поднимается вверх, а затем охлаждается с образованием кристаллов метанового льда. |
| ПЛАНЕТА НЕПТУН |
Предлагается несколько возможных объяснений, включая радиогенный нагрев ядром планеты (подобно разогреву Земли радиоактивным калием-40), диссоциация метана в другие цепные углеводороды в условиях атмосферы Нептуна, а также конвекция в нижней части атмосферы, которая приводит к торможению гравитационных волн над тропопаузой.
Поскольку это одна из планет, которые нельзя увидеть невооружённым глазом, Нептун открыли относительно недавно. У учитывая расстояние до него, совсем близко его наблюдали один раз - в 1989 году космическим аппаратом «Вояджер-2». Тем не менее, то, что мы узнали об этом газовом (и ледяном) гиганте в то время, раскрыло много секретов и историю её формирования.
Открытие и именование:
Открытие Нептуна имело место в 19 веке, хотя есть свидетельства того, что оно произошло задолго до этого. Например, рисунки Галилео Галилея от 28 декабря 1612 года и 27 января 1613 года содержали нанесённые точки, которые, как теперь известно, соответствуют местоположению Нептуна в те даты. Однако, в обоих случаях, Галилео ошибочно принимал планету за .
В 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы . Последующие наблюдения показали существенные отклонения от таблиц, которые привёл Бувар, предположив, что неизвестное небесное тело возмущало орбиту Урана через гравитационное взаимодействие.
Новая Берлинская Обсерватория на Линден-Стрит, где экспериментально была открыта планета Нептун. Предоставлено: Leibniz-Institute for Astrophysics Potsdam.
В 1843 году английский астроном Джон Кауч Адамс начал свою работу по изучению орбиты Урана с помощью полученных им данных и произвёл несколько различных оценок орбиты планеты на ближайшие годы. В 1845 - 1846 годах Урбан Леверье независимо от Адамса провёл свои собственные вычисления, которыми он поделился с Иоганном Готфридом Галле из Берлинской Обсерватории. Галле подтвердил присутствие планеты по координатам, данным Леверье 23 сентября 1846 года.
Объявление об открытии было встречено противоречиво, поскольку Леверье и Адамс тоже претендовали на звание первооткрывателей. В конце концов, удалось достичь международного консенсуса, благодаря которому Леверье и Адамс совместно были отмечены за свой вклад в данное открытие. Однако переоценка историками соответствующих исторических документов в 1998 году привела к заключению, что непосредственно за открытие ответственен Леверье и заслуживает большей доли вклада в открытие.
Заявляя свои права на открытие, Леверье предложил назвать планету в свою честь, но это встретило жёсткое сопротивление за пределами Франции. Он также предложил название Нептун, которое было в итоге признано международным сообществом. Это произошло во многом потому, что согласуется с номенклатурой других планет, все из которых названы в честь божеств из греко-римской мифологии.
Размер, масса и орбита Нептуна:
Имея средний радиус 24,622 ± 19 км, Нептун - это четвёртая по величине планета в Солнечной Системе, и она в . Но с массой 1,0243 х 10 26 кг, что в 17 раз больше массы Земли, это третья по массе планета, опережающая Уран. Планета имеет очень незначительный эксцентриситет орбиты 0,0086 и радиус орбиты в перигелии составляет 29,81 астрономических единиц (4.459 x 10 9 км), а в афелии 30,33 астрономических единиц (4.537 x 10 9 км).
Сравнение размеров Нептуна и Земли. Предоставлено: NASA.
Планете Нептун требуется 16 часов 6 минут 36 секунд (0,6713 земных суток), чтобы завершить полный оборот вокруг своей оси (одно сидерическое вращение), и 164,8 земных года, чтобы завершить одну орбиту вокруг Солнца. Это значит, что сутки на Нептуне длятся 67% земных суток, тогда как нептунианский год эквивалентен приблизительно 60 190 земных суток (или 89 666 нептунианских суток).
Так как наклон оси Нептуна (28.32°) аналогичен наклону оси Земли (~23°) и (~25°), на планете происходят сезонные изменения климата. В сочетании с длинным орбитальным периодом это значит, что времена года на Нептуне длятся по 40 земных лет. Также благодаря своему осевому наклону, сопоставимому с земным, факт в том, что изменение продолжительности дня в течение года не более экстремально, чем на Земле.
Орбита Нептуна также оказывает сильное влияние на регион позади его орбиты, известный как Пояс Койпера (также называемый «транснептуновый пояс»). Во многом таким же образом доминирует в , формируя его структуру, как гравитация Нептуна преобладает в Поясе Койпера. За время существования Солнечной Системы некоторые регионы Пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией планеты Нептун, создавая промежутки в структуре Пояса Койпера.
Также в пределах этих пустых регионов проходят орбиты, где находятся объекты с возрастом, равным . Эти резонансы происходят, когда орбитальный период Нептуна - точная доля орбитального периода данного объекта, это значит, что они завершают часть орбиты за время полной орбиты Нептуна. Самый густонаселённый резонанс в Поясе Койпера с более 200 объектами - это резонанс 2:3.
Объекты в этом резонансе проходят 2 орбиты за каждые 3 орбиты Нептуна и называются плутино, потому что самый большой известный - находится среди них. Хотя Плутон регулярно пересекает орбиту Нептуна, они никогда не смогут столкнуться из-за резонанса 2:3.
У планеты Нептун есть ряд известных троянских объектов, занимающих точки Лагранжа L4 и L5 - области гравитационной устойчивости спереди и позади Нептуна на его орбите. Некоторые троянцы Нептуна имеют удивительно стабильные орбиты, и, вероятно, образовались вместе с Нептуном, а не были им захвачены.
Состав планеты Нептун:
Из-за своего меньшего размера и более высоких концентраций летучих веществ по сравнению с Юпитером и Сатурном, планету Нептун (во многом как и Уран) часто называют ледяным гигантом - подкласс планет-гигантов. Также как и у Урана, внутреннее строение Нептуна можно условно разделить на различные слои: каменное ядро, состоящее из силикатов и металлов, мантию, содержащую воду, аммиак и метан в форме льдов, и атмосферу, состоящую из газов водорода, гелия и метана.
Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов, и, как полагают, учёные содержит в себе 1,2 массы Земли. Давление в центре ядра, по оценкам учёных, составляет 7 Мбар (700 ГПа), в два раза выше, чем в центре Земли, а температуры в центре планеты Плутон достигают 5400 Кельвин. На глубине 7000 км условия могут быть такими, что метан преобразуется в алмазные кристаллы, которые выпадают каменным дождём.
Мантия содержит в себе 10-15 земных масс и богата водой, аммиаком и метаном. Эту смесь называют ледяной, хотя на самом деле она является горячей, плотной жидкостью, и иногда её называют «водно-аммиачным океаном». Между тем, атмосфера содержит 5-10% массы планеты и простирается на 10-20% к ядру, где достигает давления около 10 ГПа - в 100000 раз больше давления атмосферы Земли.
Внутреннее строение планеты Нептун. Предоставлено: NASA.
В нижних слоях атмосферы были обнаружены повышенные концентрации метана, аммиака и воды. В отличие от Урана, внутри планеты Нептун есть океан большего объёма, тогда как у Урана мантия меньше.
Атмосфера планеты Нептун:
На больших высотах атмосфера Нептуна состоит на 80% из водорода и на 19% из гелия со следами метана. Как и у Урана, поглощение красного света атмосферным метаном является частью того, что придаёт Нептуну голубой оттенок, хотя Нептун темнее и ярче. Поскольку по содержанию метана в атмосфере Нептун похож на Уран, то, по мнению учёных, какая-то неизвестная атмосферная составляющая способствует более интенсивной окраске Нептуна.
Атмосфера Нептуна подразделяется на два основных региона: нижняя тропосфера, где температура уменьшается с высотой, и стратосфера, где давление достигает 0,1 бара (10 кПа). Стратосфера затем сменяется термосферой с давлением 10 -5 - 10 -4 бар (1-10 Па), которая постепенно переходит в экзосферу.
Спектральный анализ Нептуна говорит о том, что его нижняя стратосфера является туманной из-за конденсации продуктов взаимодействия ультрафиолетового излучения и метана (фотолиз), при котором создаются соединения этана и ацетилена. Стратосфера также содержит незначительные количества окиси углерода и цианида, которые ответственны за то, что стратосфера планеты Нептун теплее, чем стратосфера планеты Уран.
Контрастное изображение в изменённых цветах, подчёркивающее особенности атмосферы Нептуна, в том числе скорости ветра. Предоставлено: Erich Karkoschka.
По причинам, остающимся неясными, термосфера планеты имеет необычно высокую температуру около 750 Кельвин (476,85 °С). Планета находится слишком далеко от Солнца, чтобы это тепло создавалось его ультрафиолетовым излучением, значит, сюда вовлечён ещё один механизм нагревания, который мог быть взаимодействием атмосферы с ионами магнитного поля планеты или гравитационными волнами изнутри планеты, которые рассеиваются в атмосфере.
Поскольку Нептун не является твёрдым телом, его атмосфера подвергается дифференциальному вращению. Широкая экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов, что медленнее 16,1-часового вращения магнитного поля планеты. Наоборот, обратная тенденция наблюдается в полярных регионах, где период вращения составляет 12 часов.
Это дифференциальное вращение является наиболее выраженным из всех планет Солнечной Системы и приводит к сильным сдвигам ветра по широте и разрушительным бурям. Три наиболее впечатляющих бури были замечены в 1989 году космическим зондом «Вояджер-2», а затем названы на основе их внешнего вида.
Первый из них был массивный антициклон размерами 13000 х 6600 км и напоминающий Большое Красное Пятно Юпитера. Названную Большим Тёмным Пятном, эту бурю уже не застали через 5 лет (2 ноября 1994 года), когда на планету взглянул космический телескоп «Хаббл». Вместо этого была обнаружена новая буря, очень похожая на предыдущую, в северном полушарии планеты, предполагая, что эти бури имеют более короткий срок жизни, чем бури на Юпитере.
Реконструкция снимков «Вояджера-2», показывающая Большое Тёмное Пятно (слева вверху), Скутер (посередине) и Малое Тёмное Пятно (ниже справа). Предоставлено: NASA/JPL.
Скутер - ещё одна буря, группа белых облаков, расположенная дальше на юг от Большого Тёмного Пятна. Это прозвище впервые появилось в течение месяцев, которые «Вояджер-2» провёл около планеты в 1989 году, когда проходили наблюдения группы облаков, движущихся со скоростями больше, чем у Большого Тёмного Пятна.
Малое Тёмное Пятно, южный циклон, было второй по интенсивности бурей на Нептуне, наблюдаемой в 1989 году. Первоначально оно было полностью тёмное, но по мере приближения «Вояджера-2» к планете, яркое ядро развивалось, и его можно было рассмотреть на снимках с самым высоким разрешением.
Спутники планеты Нептун:
У Нептуна известно 14 естественных спутников (лун), все, кроме одного, названы в честь греко-римских морских божеств (S/2004 N 1 в нестоящее время не назван). Эти спутники делятся на две группы - регулярные и нерегулярные спутники - основываясь на их орбите и приближённости к Нептуну. Регулярные спутники Нептуна - это Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Эти спутники являются самыми близкими к планете и движутся по круглым орбитам в направлении движения вокруг своей оси Нептуна и лежат в экваториальной плоскости планеты.
Они простираются на расстояние от 48227 км (Наяда) до 117646 км (Протей) от Нептуна, и все, кроме двух крайних S/2004 N 1 и Протея, движутся по своим орбитам медленнее орбитального периода 0,6713 земных суток. На основе данных наблюдений и предположительных плотностях, эти спутники имеют следующий диапазон размеров и масс: от 96 х 60 х 52 км и 1,9 х 10^17 кг (Наяда) до 436 х 416 х 402 км и 50,35 х 10^17 кг (Протей).
Это составное изображение от космического телескопа «Хаббл» показывает местоположение недавно обнаруженного спутника, обозначенного S/2004 N 1, на орбите вокруг гигантской планеты Нептун в 4,8 миллиардах километров от Земли. Предоставлено: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute).
За исключением Лариссы и Протея, которые являются наиболее круглыми, все внутренние спутники Нептуна имеют вытянутые формы. Их спектр указывает на то, что они состоят из водяного льда, загрязнённого более тёмным веществом, вероятно, органическими соединениями. В этой связи внутренние нептуновы спутники очень похожи на спутники Урана.
Оставшиеся спутники Нептуна - это нерегулярные спутники, в том числе Тритон. Они, в основном, движутся по наклонным эксцентрическим и часто ретроградным орбитам (против вращения планеты вокруг своей оси) вдалеке от Нептуна. Единственное исключение - это Тритон, орбита которого пролегает ближе к планете, и он движется по круглой орбите, хотя и ретроградной и наклонной.
В порядке расстояния от планеты нерегулярные спутники - Тритон, Нереида, Галимеда, Сао, Лаомедея, Несо и Псамафа - группа, включающая ретроградные и проградные (движущиеся в ту же сторону, что притягивающее небесное тело) объекты. За исключением Тритона и Нереиды, нерегулярные спутники Нептуна похожи на спутники других планет-гигантов и, по мнению учёных, были гравитационно захвачены в прошлом.
С точки зрения размеров и массы нерегулярные спутники похожи с диапазоном приблизительно от 40 км в диаметре и массой 4 х 10^16 кг (Псамафа) до 62 км и 16 х 10^16 кг (Галимеда). Тритон и Нереида - это необычные нерегулярные спутники, поэтому они рассматриваются отдельно от пяти других нерегулярных спутников Нептуна. Между этими двумя и другими нерегулярными спутниками отмечают четыре различия.
Прежде всего, они являются двумя самыми крупными нерегулярными спутниками в Солнечной системе. Тритон почти на порядок больше всех других известных нерегулярных спутников и содержит в себе более 99,5% массы все известных спутников на орбите Нептуна, в том числе кольца планеты и 13 других известных спутников.
Цветное мозаичное изображение Тритона, полученное «Вояджером-2» в 1989 году. Предоставлено: NASA/JPL/USGS.
Во-вторых, они оба имеют нетипично малые большие полуоси, у Тритона на порядок меньше звёздная величина, чем у других известных нерегулярных спутников. В-третьих, они оба имеют необычные орбитальные эксцентриситеты: Нереида имеет одну из наиболее эксцентрических орбит из всех известных нерегулярных спутников, а орбита Тритона - почти круглая. Наконец, у Нереиды самое низкое наклонение орбиты из известных нерегулярных спутников.
При среднем диаметре около 2700 км и массе 214080 ± 520 x 10^17 кг, Тритон является самым большим спутником Нептуна, и единственным, достаточно большим, чтобы достичь гидростатического равновесия (то есть сферической формы). Тритон находится на расстоянии 354759 км от Нептуна между внутренними и внешними спутниками.
Тритон движется ретроградной квазикруговой орбите и в основном состоит из льдов азота, метана, углекислого газа и воды. С геометрическим альбедо более 70% и альбедо Бонда 90%, этот спутник является одним из самых ярких объектов в Солнечной Системе. Его поверхность имеет красноватый оттенок, благодаря взаимодействию ультрафиолетового излучения и метана, в результате создаются толины (органические вещества в спектрах ледяных тел нашей Солнечной Системы).
Характеристики Нептуна:
(Пункты без ссылок находятся в разработке)
- Интересные факты о Н.
- Плотность Н.
- Гравитация Н.
- Масса Н.
- Наклон оси вращения Н.
- Размер Н.
- Радиус Н.
- Температура Н.
- Н. по сравнению с Землей
- Сколько длится день на Н.?
- Расстояние от Земли до Н.
- Орбита Н.
- Сколько длится год на Н.?
- Сколько времени требуется Н., чтобы совершить один оборот вокруг Солнца?
- Расстояние от Солнца до Н.
- Сколько лун (естественных спутников) есть у Н.?
- Кольца Н.
- Нереида
- Тритон
- Наяда
- Кто открыл Н.?
- Как Н. получил свое название?
- Символ Н.
- Атмосфера Н.
- Цвет Н.
- Погода на Н.
- Поверхность Н.
- Коллекция фотографий Н.
- Жизнь на Н.
- 10 интересных фактов о Н.
- Плутон и Н.
- Уран и Н.