Нептун – восьмая планета – Астрономия и Космос

Нептун

• История открытия и исследования
• Общие сведения о планете
• Орбита и радиус
• Физические характеристики
• Атмосфера
• Погода и климат
• Кольца Нептуна
• Спутники
• Земля и Нептун
• Интересные факты про Нептун

Планета Нептун – восьмая и самая далекая в Солнечной системе. За свой необыкновенный синий цвет ее назвали в честь древнеримского бога морей и океанов.

Нептун входит в группу ледяных гигантов наряду с Ураном. От газовых гигантов Юпитера и Сатурна их отличает мантия, представляющая собой океан жидких аммиака и метана. Тот же метан в виде газа в атмосфере планеты придает ей узнаваемый синий оттенок.

Размер, масса и орбита

При радиусе в 24622 км это четвертая по крупности планета, которая вчетверо крупнее нашей. С массой 1.0243 х 10 26 кг обходит нас в 17 раз. Эксцентриситет составляет всего 0.0086, а расстояние от Солнца до Нептуна – 29.81 а.е. в приближенном состоянии и 30.33. а.е. на максимальном.

Физические характеристики планеты Нептун

На сидерический оборот уходит 16 часов, 6 минут и 36 секунд, а на орбитальный проход – 164.8 лет. Наклон оси Нептуна – 28.32° и напоминает земной, поэтому планета проходит сквозь похожие сезонные перемены. Но стоит прибавить фактор длительной орбиты, и получим сезон с продолжительностью в 40 лет.

Планетарная орбита Нептуна влияет на пояс Койпера. Из-за гравитации планеты некоторые объекты лишаются стабильности и создают разрывы в поясе. В некоторых пустых участках проходит орбитальный путь. Резонанс с телами – 2:3. То есть, тела завершают 2 орбитальных прохода на каждые 3 у Нептуна.

Орбита и вращение планеты Нептун

Ледяной гигант располагает троянскими телами, устроившимися на точках Лагранжа L4 и L5. Некоторые даже поражают своей стабильностью. Скорее всего, они просто создались рядом, а не притянулись гравитационно позже.

Название

Сначала планета вообще не имела названия, ее упоминали как «внешняя планета», «следующая за Ураном» либо просто как «планета Леверье». Галле, предложил назвать открытое небесное тело Янусом, английские астрономы — Океаном. Имя бога морей было предложено самим Леверье, хотя надеялся, что предпочтение отдадут «планете Леверье». Но такой вариант поддерживался только во Франции. Остальной научный мир единодушно присвоил планете имя «Нептун».

В астрономии Нептун обозначается символом — это стилизованный трезубец повелителя морей.

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

Магнитное поле

Расположение магнитной оси Нептуна кардинально влияет на свойства и форму магнитного поля. Ось смещена от центра планеты на половину её радиуса. Наклон её к оси вращения составляет 47°. Поэтому магнитосфера гиганта разворачивается к потоку солнечного ветра то боком, то торцом.

Вследствие этого магнитные силовые линии могут быть параллельны или же скручены в жгут. Над планетой иногда возникают свечения, подобные земным, полярным. Но нептунианские сияния происходят не над полюсом, а гораздо ниже.

Кольца Нептуна

Со времени обнаружения планеты обсуждалось наличие у нее системы колец, но подтверждений теории не находили. Только в 1984 году в чилийской обсерватории заметили яркую дугу. Остальные пять колец были найдены благодаря исследованиям аппарата «Вояджер-2». Образования имеют темный цвет и не отражают солнечный свет. Своими именами они обязаны людям, открывшим Нептун: Галле, Леверье, Арго, Лассель, а самое далекое и необычное названо в честь Адамса. Это кольцо состоит из отдельных дужек, которые должны были слиться в единую конструкцию, но не делают этого. Возможной причиной считается воздействие гравитации не открытых еще спутников. Одно образование осталось безымянным.

Атмосфера и температура планеты Нептун

Атмосфера Нептуна состоит в основном из водорода и гелия с небольшим количеством метана. Соседний с Нептуном Уран имеет сине-зеленый цвет из-за атмосферного метана. Нептун более яркий, поэтому должен быть неизвестный компонент, который вызывает более интенсивный цвет.

Планета Нептун – самый ветреный мир нашей Солнечной системы. Несмотря на большое расстояние и низкое энергопотребление от Солнца, ветры Нептуна могут быть в 3 раза сильнее ветров Юпитера и в 9 раз сильнее ветров на Земле. Эти потоки разносят облака замороженного метана по всей планете со скоростью более 2 000 км/ч. Даже самые мощные ураганы на нашей планете достигают скорости около 400 км/ч.

В 1989 году большой овальный шторм в южном полушарии Нептуна, названный “большим темным пятном”, был достаточно большим, чтобы вместить всю Землю. Этот шторм с тех пор исчез, но новые появились в разных частях планеты.

Астрономы пока не могут объяснить, почему термосфера раскалена до 476° C. Планета Нептун крайне далеко расположена от звезды, поэтому ей требуется другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.

Наблюдения и исследования

Нептун нельзя увидеть невооружённым глазом. Для наблюдений используют телескоп. Через бинокль 7х50 планета похожа на слабую звезду. Поскольку между гигантом и Землёй довольно значительное расстояние, угловой диаметр Нептуна меняется только в пределах 2,2−2,4 угловых секунд. С появлением космического телескопа «Хаббл» учёным удалось изучить детали поверхности голубого гиганта и узнать о его периоде вращения.

Наблюдения за планетой в диапазоне радиоволн позволяют убедиться, что Нептун выступает источником непрерывного излучения и периодических вспышек, которые обусловлены вращающимся магнитным полем планеты. С помощью наблюдений можно определить форму, размер, установить точное местоположение и передвижение волнений внутри атмосферы.

«Вояджер-2» максимально приблизился к Нептуну 25 августа 1989 года. Космический аппарат прошёл сначала мимо Нереиды, затем вблизи атмосферы планеты на расстоянии 4400 км и потом пролетел рядом с Тритоном. С помощью «Вояджера-2» удалось подтвердить существование и сильный наклон оси магнитного поля газового гиганта, обнаружить 6 спутников и кольца, а также открыть активную погодную систему Нептуна.

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.