Нептун

Нептун

Нептун — восьмая планета Солнечной системы по удалённости от Солнца. Нептун четвёртый по размеру и третий по массе объект Солнечной системы. Является самой дальней планетой от Солнца. Масса планеты превышает массу Земли в 17,2 раза, а диаметр превышает земной в 3,9 раза.

Обнаруженный 23 сентября 1846 года Нептун был первой планетой, существование которой было доказано математическими расчетами, а не эмпирическими наблюдениями. Неожиданные изменения орбиты Урана наводили астрономов на мысль, что орбита Урана подвергается гравитационным возмущениям со стороны другой, ранее неизвестной планеты. Нептун был найден в пределах предсказанной орбиты. Среднее расстояние между Нептуном и Солнцем — 4,55 млрд км (30,1 а. е.), и полный оборот вокруг Солнца у него занимает 164,79 года.

Атмосфера Нептуна состоит в основном из водорода и гелия со следами метана. Метан в атмосфере отвечает за синий цвет планеты, но поскольку цвет Нептуна намного ярче, чем у Урана, который имеет такое же количество метана, считается, что есть ещё один ингредиент, который придает ему такой насыщенный цвет. На Нептуне самые сильные ветры в Солнечной системе, скорость которых достигает 2100 км/ч. Температура его высоких облаков достигает −218 ° C, что является одним из самых низких показателей в Солнечной системе из-за удаленности планеты от Солнца. Температура в центре Нептуна составляет около 7000 °C, что можно сравнить с температурой на поверхности Солнца.

У Нептуна известно 14 спутников, причём самому большому их них Тритону принадлежит 99,5 % их суммарной массы.

Единственным космическим кораблем, посетившим Нептун, был «Вояджер-2», который максимально приблизился к планете 25 августа 1989 года.

Назван в честь римского бога моря Нептуна. Символ планеты — стилизованное изображение трезубца Нептуна (♆).

Физические характеристики

Из-за удаленности от Солнца Нептун получает очень мало солнечной энергии. Температура поверхности планеты составляет −218 ° C (55 K). Однако у него, похоже, есть внутренний источник тепла, который, как считается, остался от аккреции молодой планеты и медленно рассеивается в окружающем пространстве. Атмосфера Нептуна является домом для самых быстрых ветров в Солнечной системе — до 2100 км/ч, которые, вероятно, подпитываются потоком тепла из недр Нептуна.

Внутреннее строение планеты похоже на Уран. Вероятно, у него есть планетарное ядро ​​из расплавленных пород и металлов, которое покрыто слоем, содержащим камни, воду, аммиак и метан. Атмосфера, которая, как считается, покрывает от 10 до 20 % поверхности планеты, содержит водород и гелий в своих верхних слоях с увеличением содержания метана, аммиака и воды с увеличением глубины и плавным переходом к жидким недрам планеты.

Скорость вращения и сплюснутость Нептуна указывают на то, что его масса менее сконцентрирована в ядре, чем у Урана. При поиске экзопланет Нептун используется как метоним; обнаруженные тела с массами, близкими к массе Нептуна, называются «Нептунами», подобно «Юпитерам», которые относятся к телам с массами, примерно равными массе Юпитера.

У Нептуна такая же магнитосфера, как у Урана. Его магнитное поле находится под большим углом к ​​оси вращения планеты (47 °) и смещено не менее чем на 0,55 радиуса планеты (13 500 км) от геометрического центра. Магнитное поле создается движением заряженных частиц внутри планеты, но подробности о точном механизме этого движения до сих пор неизвестны. В отличие от Урана, атмосфера Нептуна богата метеорологическими явлениями. Нептун характеризуется Большим тёмным пятном размером с Землю и эквивалентно Большому красному пятну Юпитера. Характерным для газовых гигантов является наличие облаков высоко в их атмосфере, отбрасывающих тень на нижние облака.

Одно из различий между Нептуном и Ураном заключается в особой степени погодной активности первой планеты. Когда «Вояджер-2» пролетел мимо Урана в 1986 году, его атмосфера оказалась очень спокойной. Нептун оказался полной противоположностью, демонстрируя замечательные атмосферные явления. Погода на Нептуне характеризуется чрезвычайно динамичными штормами, скорость ветра которых достигает почти 600 м/с — почти сверхзвуковые потоки ветра. Исследования стойкой облачности показывают, что скорость ветра чаще всего колеблется от 20 м/с в восточном направлении до 325 м/с в западном направлении. Над облачным покровом скорость ветра колеблется от 400 м/с в экваториальной области до 250 м/с на полюсах — этот процесс представляет собой своего рода климатическое динамо. Большинство ветров Нептуна движутся в направлении, противоположном вращению планеты. Общая картина ветра демонстрирует прямое вращение в высоких широтах по сравнению с обратным вращением в более низких широтах. Разница в направлении течений считается поверхностным эффектом, а не вызванным глубинными атмосферными процессами. На 70° южной широты ветры имеют постоянную скорость 300 м/с. Обилие метана, этана и этина на экваторе Нептуна в 10-100 раз выше, чем на полюсах. Это было истолковано как свидетельство того, что планета выпячивается на экваторе и сплющивается на полюсах.

В 2007 году было обнаружено, что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна примерно на 10 ° C теплее, чем остальная часть Нептуна, средняя температура которой составляет около −200 ° C (70 K). Разность температур позволяет метану, находящемуся в остальной части планеты в замороженном состоянии, вокруг южного полюса превратиться в газ и улететь в космос. Относительная «горячая точка» возникает из-за наклона оси Нептуна, из-за которого южный полюс подвергается воздействию Солнца в течение последней 1/4 нептунового года, или около 40 земных лет. Поскольку планета медленно движется к дальней стороне Солнца, южный полюс снова станет холоднее, а вокруг северного полюса произойдет оттаивание метана.

Из-за чрезвычайно долгого года на Нептуне сезоны длятся около 40 земных лет каждый. В 1989 году «Вояджер-2» обнаружил Большое тёмное пятно, антициклоническую штормовую систему площадью 13 000 на 6 600 км. Шторм напоминает Большое красное пятно Юпитера. Однако примерно через пять лет, 2 ноября 1994 года, Большое темное пятно планеты уже не наблюдалось телескопом «Хаббл». Вместо него в северном полушарии планеты установилась новая буря, похожая на Большое тёмное пятно.

Тёмные пятна Нептуна, вероятно, возникают в тропосфере на более низкой высоте, чем яркие белые облака, и, следовательно, напоминают дыры в облачном покрове. Поскольку они достаточно стабильны, чтобы существовать в течение нескольких месяцев, они могут быть своего рода вихревой структурой. Вокруг тёмных пятен часто видны более яркие стойкие метановые облака, которые формируются вокруг слоя тропопаузы пятен. Сохранение некоторых из этих облаков указывает на то, что некоторые из тёмных пятен сохраняются как циклоны, хотя они больше не видны. Темные пятна могут исчезать, когда они перемещаются слишком близко к экватору, или, возможно, по какому-то другому неизвестному климатическому механизму.

Спутники

Известно 14 естественных спутников Нептуна. Крупнейшим с большим отрывом является Тритон, открытый Уильямом Ласселлом 10 октября 1846 года, через 17 дней после открытия планеты. До открытия второго естественного спутника Нептуна — Нереиды прошло более века. Спутники Нептуна названы в честь маленьких водных божеств из древнегреческой мифологии.

Тритон уникален среди естественных спутников Нептуна, потому что он имеет массу близкую к массе некоторых планет и, будучи спутником неправильной формы, его орбита находится в обратном движении относительно вращения Нептуна и сильно наклонена к экватору Нептуна. Следующим по величине спутником неправильной формы в Солнечной системе является спутник Сатурна Феба, масса которого составляет всего 0,03 процента от массы Тритона. Тритон достаточно массивен, чтобы достичь гидростатического равновесия и сохранить тонкую атмосферу, способную образовывать облака и туман. Его атмосфера и поверхность в основном состоят из азота, а также небольшого количества метана и окиси углерода. Поверхность Тритона выглядит относительно молодой и, вероятно, была изменена внутренними процессами за последние несколько миллионов лет. Средняя температура поверхности составляет около −235,2 ° C (38 К). Вдали от Тритона находятся семь обычных спутников, все с прямыми орбитами, в плоскостях, близких к экваториальной плоскости Нептуна. Орбиты некоторых из этих спутников лежат внутри колец Нептуна. Самый крупный из этих спутников — Протей.

История изучения

Астрономические зарисовки Галилео Галилея свидетельствуют о его наблюдениях за Нептуном 28 декабря 1612 года и 27 января 1613 года. Однако в обоих случаях Галилей полагал, что наблюдает звезду в непосредственной близости от Юпитера, а не объект в Солнечной системе. По этой причине Галилея не считают первооткрывателем Нептуна, хотя он и отмечает в своих заметках взаимное движение Юпитера и «звезды».

В 1821 году Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана. Однако дальнейшие наблюдения за планетой показали расхождения между наблюдаемыми и предсказанными координатами из таблицы, что привело к гипотезе о наличии тела, влияющего на орбиту Урана. В 1843 году Джон Куч Адамс рассчитал орбиту неизвестной восьмой планеты и отправил свои расчеты опытному астроному Джорджу Эри. В 1846 году Урбен Леверье вычислил орбиту Нептуна независимо от Адамса, но, как и его британский коллега, не нашел единомышленников в поисках планеты. В том же году Джон Гершель усовершенствовал математический анализ орбиты и убедил своего скептически настроенного коллегу-астронома Джеймса Шеллиса начать поиски в июле 1846 года.

Тем временем Леверье убедил Иоганна Готфрида Галле из Берлинской обсерватории так же начать поиски. Помощник Галле Генрих Луи Д’Арре, тогда ещё студент, предложил сравнение объектов в области поиска, предложенной Леверье, с предыдущей картой звездного неба, чтобы обнаружить новые объекты. Нептун был открыт вечером 23 сентября 1846 года почти сразу после начала наблюдений, а на следующий вечер было зафиксировано движение планеты относительно звёзд и объявлено об открытии новой планеты. Разница между реальным положением Нептуна и предсказанным Леверье составляет 1°. Джеймс.

К Нептуну летал только один космический аппарат: «Вояджер-2» 25 августа 1989 года. Почти все, что известно о планете, было получено благодаря этому одиночному пролёту. Также большую роль в изучении планеты играют исследования проводимые при помощи космического телескопа «Хаббл».

Примечания

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!