Планета Нептун

Планета Нептун

Планета Нептун – восьмая планета от Солнца и последняя из известных планет. Хотя это третья по величине планета по массе, она лишь четвертая по диаметру. Из-за своей синей окраски Нептун был назван в честь римского бога моря.

Нептун является единственной планетой в нашей Солнечной системе, не видимой невооруженным глазом. В 2011 году Нептун завершил свою полную 165-летнюю орбиту с момента открытия в 1846 году.

Ледяной гигант Нептун был первой планетой, обнаруженной с помощью математических расчетов. Используя предсказания Урбена Ле Верье, Иоганн Галле открыл планету в 1846 году.

В середине 1800-х годов некоторые астрономы начали искать планету за пределами Урана, отчасти потому, что Уран не двигался по своей орбите точно так, как ожидалось. Ученые полагали, что эти незначительные различия могут быть вызваны гравитационным полем притяжения другой планеты, и они были правы.

Открытие планеты Нептун

Открытие Нептуна можно приписать нескольким людям. Джон Коуч Адамс и Урбен-Жан-Жозеф Ле Верье независимо друг от друга вычислили вероятное местоположение планеты, а в 1846 году Иоганн Готфрид Галле и его помощник Генрих Луи д’Аррест первыми определили ее на ночном небе. Новая планета была названа Нептуном в честь древнеримского бога моря.

Относительно мало было известно об этой далекой планете, пока космический аппарат “Вояджер-2” – единственная миссия на Нептун – не пролетел мимо нее в 1989 году. Планета, которую обнаружил “Вояджер”, – это бурный, продуваемый всеми ветрами мир с ярко-синим оттенком. Как и другие внешние планеты-гиганты, Нептун не имеет твердой поверхности. Она также имеет систему колец и более дюжины спутников.

Солнечная система:

Орбита Нептуна

Орбита Нептуна расположена за орбитой Урана – планеты, которую он больше всего напоминает по размеру и составу. Это одна из четырех гигантских внешних планет, наряду с Юпитером, Сатурном и Ураном. Четыре внешние планеты намного больше, чем четыре внутренние. Они также гораздо менее плотны, так как состоят в основном из жидкостей и газов.

Размер Нептуна

Нептун – самая маленькая из четырех внешних планет-гигантов. Диаметр на его экваторе составляет около 49 528 километров, если измерять на уровне атмосферы, где давление составляет 1 бар (давление на уровне моря на Земле). Это делает его немного меньше Урана, но почти в четыре раза больше земли.

Масса и плотность Нептуна

Масса Нептуна примерно в 1,2 раза больше массы Урана и более чем в 17 раз больше массы Земли. Это третья по массе планета в Солнечной системе после Юпитера и Сатурна. Как и другие внешние планеты, Нептун имеет низкую плотность – всего в 1,6 раза больше плотности воды. Тем не менее, он является самым плотным из четырех планет, будучи примерно на 25 процентов плотнее, чем Уран.

Орбита и вращение Нептуна

Нептун вращается вокруг Солнца по почти круговой орбите на среднем расстоянии около 4 498 250 000 миллиардов километров. В среднем он находится более чем в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Из-за своего большого расстояния от Солнца Нептуну требуется почти 165 земных лет, чтобы завершить один оборот. Это означает, что один год на Нептуне в 165 раз длиннее, чем на земле.

Карликовая планета Плутон обычно находится дальше от Солнца, чем Нептун. Однако примерно каждые 248 лет крайне эксцентричная (вытянутая) орбита Плутона приводит его внутрь орбиты Нептуна. Нептун тогда находится дальше от Солнца, чем Плутон, в течение 20 лет, как это было в последний раз в 1979-99 годах. Плутон был классифицирован как планета с момента его открытия в 1930 году до 2006 года, когда он был переклассифицирован в карликовую планету. Таким образом, в течение примерно 75 лет Нептун считался второй по удаленности планетой от солнца.

Орбита Нептуна и Плутона

Вращение Нептуна

Как и другие газовые гиганты, Нептун вращается быстро, совершая один оборот примерно за 16 часов. Другими словами, сутки на Нептуне длятся всего 16 часов. Быстрое вращение планеты слегка искажает её форму, заставляя её немного выпячиваться на экваторе и немного сглаживаться на полюсах.

Ось вращения Нептуна наклонена примерно на 29,6 градуса относительно плоскости, в которой он вращается. Как и на Земле, наклон оси дает ей времена года. Когда планета движется по своей орбите, сначала одно полушарие, затем другое наклоняется ближе к Солнцу. Поскольку орбита Нептуна представляет собой почти идеальный круг, его сезоны имеют равномерную длину, причем каждый сезон длится около 41 земного года.

Атмосфера Нептуна

Как и другие внешние планеты, Нептун имеет массивную атмосферу, или окружающий слой газов, состоящий в основном из водорода с небольшим количеством гелия. Метан составляет большую часть остального, что составляет около 2 % молекул в атмосфере. Метан придает Нептуну его голубоватый цвет. Метан сильно поглощает красный свет, поэтому свет, отраженный от облаков планеты, не имеет красного цвета и кажется синим. Уран имеет аналогичный процент метана, но он кажется сине-зеленым. Некоторые другие вещества, которые еще не были идентифицированы, должны дать Нептуну его более яркий синий цвет.

Температура Нептуна

Температура воздуха в атмосфере Нептуна меняется с высотой. В точке, где давление составляет один бар, температура составляет около минус 199 °C. Выше этой точки он становится холоднее с высотой в среднем слое, но теплее с высотой в более высоком слое. Самые высокие уровни атмосферы Нептуна довольно горячие, с постоянной температурой около 480 °C.

Ветер на Нептуне

Воздушные потоки в атмосфере, вероятно, поднимаются в средних широтах и опускаются вблизи экватора и полюсов. Вблизи вершин облаков ветры дуют с востока на запад в зонах, как на Юпитере, Сатурне и Уране. Вблизи экватора Нептуна ветер дует на запад со скоростью около 2520 километров в час, что является самой высокой скоростью ветра, когда-либо найденной в Солнечной системе. В более высоких широтах ветер дует на восток с меньшей скоростью.

Поверхность Нептуна

“Вояджер-2” обнаружил значительную атмосферную турбулентность во время своего полета в 1989 году. Огромная, вращающаяся штормовая система размером с Землю, называемая великим темным пятном, на фотографиях южного полушария выглядела как темный овал.

Темное пятно поменьше и яркое, быстро движущееся облако под названием Скутер тоже появились. Однако, в отличие от древнего Большого красного пятна Юпитера, большие штормовые системы Нептуна не кажутся продолжительными. Большое Темное Пятно не было видно на снимках, сделанных с помощью космического телескопа Хаббла всего через пару лет после полета “Вояджера”. Еще одно темное пятно появилось в течение нескольких лет в северном полушарии планеты на снимках Хаббла, сделанных в 1990-х годах.

Большое тёмное пятно Нептуна

Облака Нептуна

Самые высокие облака в атмосфере Нептуна появляются тонкими полосами, как перистые облака земли. Они, вероятно, образованы кристаллами замерзшего метана. Эти высокие рассеянные облака отбрасывают тени на основную облачную палубу внизу, которая может быть образована кристаллами замерзшего аммиака или сероводорода. Слои облаков, вероятно, существуют ниже главной палубы, включая некоторые, вероятно, сделанные из водяного льда.

Внутреннее строение и состав Нептуна

Давление и температура внутри Нептуна очень высоки, поэтому внутри, вероятно, жидкость. Ученые считают, что он состоит в основном из расплавленных льдов воды, метана и аммиака плюс расплавленная силикатная порода и металл. Он также содержит меньший процент водорода и гелия.

Состав Нептуна наиболее близок к составу Урана. Поскольку Нептун более плотный, считается, что он содержит больший процент более тяжелых веществ – расплавленного скального материала и расплавленного льда. Ученые сомневаются, что у Нептуна есть отдельные слои, такие как у Юпитера и Сатурна. Вместо этого более тяжелые вещества, вероятно, хорошо перемешаны по всей жидкой внутренней части, как в Уране.

Излучение Нептуна

Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун по какой-то неизвестной причине излучает примерно вдвое больше энергии , чем получает от Солнца. Похоже, у него есть сильный внутренний источник тепла. Планета находится более чем на 1,6 миллиарда километров дальше от Солнца, чем Уран, и получает меньше половины солнечного света, чем Уран. Тем не менее Нептун немного теплее своего внутреннего соседа.

Магнитное поле Нептуна

Нептун производит свое собственное магнитное поле, которое имеет Северный полюс и Южный полюс, как стержневой магнит. Однако Северный магнитный полюс и Северный вращательный полюс смещены. Магнитное поле Нептуна наклонено почти на 47 градусов относительно его оси вращения. Только магнитное поле Урана наклонено больше. Эта конфигурация может указывать на то, что процессы в верхних слоях внутренних систем, а не в центрах, генерируют магнитные поля на обеих планетах.

Кольцевая система Нептуна

Нептун окружает система из шести узких колец. Они состоят в основном из частиц размером с пыль, и все они вращаются вокруг планеты. Дуги из более яркого материала подчеркивают часть самого внешнего и плотного кольца, называемого Адамсом. Кольца названы в честь астрономов, которые открыли планету и ее важные особенности.

Внутри от Адамса, который находится примерно в 63 000 километрах от центра Нептуна, находятся Галатея, Араго, Лассель, Ле-Верье и Галле, самое внутреннее кольцо примерно в 42 000 километрах от центра планеты. Четыре самых внутренних спутника Нептуна вращаются внутри кольцевой системы. По крайней мере, некоторые из них могут быть пастушьими лунами, гравитация которых не дает кольцам расширяться.

Кольца и спутники Нептуна

Спутники Нептуна

Нептун имеет 14 известных спутников. Самый крупный из них, Тритон, был открыт в 1846 году Уильямом Ласселем всего через месяц после открытия Нептуна. Имея диаметр 2706 километров, он немного меньше Луны Земли, но немного больше Плутона.

Тритон также похож на Плутон по плотности – оба примерно в два раза плотнее воды и по составу поверхности. Замерзшие метан и азот покрывают поверхность спутника. При температуре около минус 235 °C это одна из самых холодных известных поверхностей в Солнечной системе.

Очень разреженная атмосфера Тритона состоит в основном из азота. Вояджер 2 захватил изображения больших, гейзероподобных извергающихся шлейфов. Эти активные “ледяные вулканы”, вероятно, выбрасывают газообразный азот и крупные частицы пыли. Среднее расстояние Тритона от центра Нептуна составляет около 354 800 километров. Он совершает один оборот вокруг Нептуна и один оборот вокруг своей оси примерно за 5,9 земных суток.

Нептун и его спутник Тритон

В отличие от всех других крупных спутников в Солнечной системе, Тритон вращается вокруг Нептуна в направлении, противоположном вращению планеты. Кроме того, орбита Тритона наклонена более чем на 157 градусов относительно экватора Нептуна; большинство крупных спутников наклонены менее чем на 5 градусов.

Эти особенности предполагают, что Тритон, возможно, сформировался как ледяной объект в другом месте Солнечной системы и позже был захвачен гравитацией Нептуна. Поскольку его траектория была отрегулирована на круговую орбиту, притяжение силы тяжести Нептуна, вероятно, заставило внутреннюю часть Тритона расплавиться и разделиться на слои. Тритон позже снова замерз.

Далекая луна Нереида была открыта в 1949 году, также с помощью телескопа. Она имеет самую эксцентричную орбиту из всех известных лун Солнечной системы. Спутники Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Лариса и Протей были неизвестны до тех пор, пока “Вояджер-2” не посетил планету в 1989 году. Они движутся по почти круговым орбитам, которые лежат вблизи плоскости орбиты Нептуна.

Еще пять лун были открыты телескопом в 2002-2003 годах. Это крошечные внешние луны с эксцентрическими орбитами, лежащими вне плоскости орбиты Нептуна. Еще одна еще меньшая внешняя луна была обнаружена телескопом в 2013 году; у этой Луны почти круговая орбита.

Вояджер-2

]

Полёты на Нептун

Беспилотный зонд Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) “Вояджер-2” – единственный космический аппарат, посетивший далекий Нептун и его спутники.

После запуска в августе 1977 года аппарат посетил Юпитер и Сатурн, а затем был перепрограммирован так, чтобы он мог посетить Уран и, наконец, Нептун. По пути “Вояджер” использовал гравитационное поле каждой из планет – Юпитера в 1979 году, Сатурна в 1981 году и Урана в 1986 году – чтобы увеличить его скорость и направить его к следующей планете на своем курсе.

В августе 1989 года аппарат пролетел мимо Нептуна, наблюдая за планетой и её спутниками в течение нескольких месяцев. Его ближайший подход занял всего около 5000 километров над Северным полюсом планеты. Полученные данные и около 10 000 фотографий существенно расширили знания о Нептуне и Тритоне, подтвердили наличие колец у планеты и впервые выявили шесть ее спутников. Миссия также обнаружила магнитное поле планеты и удивительно высокоскоростные ветры и активные штормы в атмосфере. После облета Нептуна “Вояджер-2” был брошен в межзвездное пространство.

Спутники

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.