Солнечная система > Система Нептун > Планета Нептун
Спутники | Кольца | Исследование | Фотографии
- Введение
- Размер, масса и орбита
- Состав и поверхность
- Спутники Нептуна
- Атмосфера и температура
- Кольца Нептуна
- История изучения
Нептун — восьмая от Солнца и самая удаленная планета Солнечной системы. Это газовый гигант и представитель категории солнечных планет внешней системы. Плутон вылетел из планетарного списка, поэтому Нептун замыкает цепочку.
Ее нельзя отыскать без приборов, поэтому нашли относительно недавно. В близком подходе наблюдали всего раз при пролете аппарата Вояджер-2 в 1989 году. Давайте узнаем какая планета Нептун в интересных фактах.
Общие сведения о планете
После того, как Плутон вновь перешел в состав карликовых, Нептун вернул себе звание самой далекой планеты от Солнца. Он вращается по орбите, на которой среднее состояние от звезды составляет 4,5 млрд км.
Интересный факт: при таком расстоянии солнечный свет доходит до Нептуна примерно за 253 минуты.
Расстояние от Земли до самой далекой планеты меняется в диапазоне от 4,3 до 4,553 млрд. км. Таким образом, с течением времени Нептун приближается и отдаляется на 253 млн км. Из-за такой большой дистанции люди не могут наблюдать планету без специального оборудования. Чтобы увидеть ее, требуется телескоп с радиусом минимум в 12,5 см и двухсоткратным приближением. Но даже в нем планета заметна лишь в виде небольшого пятна.
Нептун имеет синий окрас. Это из-за большого количества метана, содержащегося в атмосфере. Вещество поглощает красные цвета, имеющиеся на поверхности, из-за чего они становятся невидимыми для глаза. Также планета может похвастаться самыми быстрыми ветрами в Солнечной системе. По ней гуляют ураганы, скорость которых достигает 2400 км/ч.
Предстоящие события
14 сентября: Нептун в противостоянии
14 сентября 2022 года в 12:12 по московскому времени (09:12 GMT) Нептун достигнет противостояния. Это лучшее время для наблюдения за внешней планетой, поскольку, как правило, в этот период она достигает максимальной яркости и выглядит больше, чем обычно. В момент противостояния Нептун будет находиться среди звезд Водолея и иметь звездную величину 7,8. Планета взойдет на востоке около заката и будет видна всю ночь.
Нептун невозможно увидеть невооруженным глазом. Ледяной гигант примерно в пять раз более тусклый, чем самые тусклые звезды. Чтобы увидеть эту далекую планету, воспользуйтесь биноклем или телескопом.
1 декабря: Нептун завершает ретроградное движение
В июне 2022 года Нептун начал ретроградное движение, которое представляет собой оптическую иллюзию, вызванную различиями в орбитальной скорости планет. Ледяной гигант завершит попятное движение (с востока на запад) в небе 1 декабря 2022 года. Периоды ретроградности Нептуна происходят раз в год и длятся около пяти месяцев.
13 марта: Нептун в соединении с Солнцем
13 марта 2022 года произойдет соединение Нептуна с Солнцем. Планета пройдет недалеко от Солнца в небе и ее нельзя будет наблюдать в течение нескольких недель. В момент максимального сближения расстояние между голубой планетой и Солнцем составит всего 1° 07′. Более того, в этот период Нептун будет находиться на максимальном расстоянии от нашей планеты.
Орбита и радиус
Соотношение размеров планет (Нептун справа)
Орбита Нептуна представляет собой практически идеальный круг, а ее эксцентриситет равен лишь 0,011. Из-за этого по мере вращения вокруг Солнца расстояние до него слабо изменяется относительно общей дистанции. Полный оборот вокруг звезды планета совершает за 164,8 земных года, скорость движения в пространстве равна примерно 5,45 км/с.
Интересный факт: последний Новый Год был на Нептуне 12 июля 2011 года. Соответственно, следующий наступит примерно в 2176 году.
Как и другие планеты, Нептун вращается вокруг своей оси, которая наклонена на 28,3 градуса. Из-за этого на поверхности имеются сезоны с характерными изменениями погодных условий. Но здесь они длятся на протяжении 40 лет.
Сутки на Нептуне идут 16 часов, именно за столько магнитное поле поворачивается на 360 градусов. Полярные оси делают полный оборот за 12 часов, а газовая оболочка за 18. Такая разность во вращении способствует появлению сильных ураганов.
Физические характеристики планеты
Атмосфера планеты составляет примерно 20% от общей массы. Под ней скрывается ледяная поверхность, схожая по составу с урановой. Основными ее компонентами являются метан и аммиак, находящиеся в жидком состоянии. Что интересно, льдом данная смесь названа лишь условно, из-за высокой плотности, ведь ее температура варьируется в диапазоне 1700-4700 градусов Цельсия. Поверхность представляет собой большой кипящий океан.
В недрах Нептуна, на глубине 7 тысяч км, находится ядро. Оно имеет температуру в 5500 градусов Цельсия, состоит из солей кремния и железа. На него действует давление в 7 мегабар. Ученые хорошо изучили характеристики планеты, получив точные значения:
- масса – 1,0234*10’26 кг;
- диаметр экватора – 48682 км;
- площадь – 7,6408 млрд. кв. км;
- объем – 62,54 трлн. куб. км;
- средняя плотность 1,638 г/см3;
- ускорение свободного падения – 11,2 м/с2.
Интересно: Созвездие Телец: характеристика, как найти, какие звезды, как выглядит, фото и видео
Поскольку Нептун является газовым гигантом, многие характеристики зависят от природы его атмосферы и плотности поверхности.
Нептун
Восьмая по счёту планета Солнечной системы – Нептун.
Нептун выглядит на небе как звезда 7, 8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких- либо деталей.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет – 0,009), орбите, наклон к плоскости эклиптики 1°46,4′; его среднее расстояние от Солнца в 30,058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн.км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца составляет 164,8 земных лет со средней скоростью движения по орбите 5,4 км/с.
Уточнить диаметр Нептуна, из- за малого углового диаметра (2″), удалось лишь 7 апреля 1967 г., когда планета в своём движении на фоне звёздного неба заслонила одну из далёких звёзд. Экваториальный радиус планеты по результатам этих измерений составил 24750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Направление вращения прямое. Сжатие планеты оценивается величиной 1/60. Ускорение силы тяжести на поверхности Нептуне около 11 м/с2 ( на 15% больше, чем на Земле), 2- ая космическая скорость у поверхности Нептуна 23 км/с.
Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г./см3, почти втрое меньше земной, его масса из- за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей – около 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до 12- 14•103 К при давлении 7- 8 мегабар.
Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах- гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.
Нептун получает очень мало света и тепла от Солнца вследствие большой отдалённости от него, а также потому, что атмосфера планеты рассеивает в пространство до 83% падающего на него излучения. В спектре Нептуна наблюдаются сильные полосы поглощения метана (CH4), особенно интенсивные в красной области, из- за чего Нептун имеет зеленоватый цвет. Равновесная температура на поверхности планеты равна -220° С. Радиоизмерения дают около -160°; эта температура относится, по- видимому, к подоблачному слою и указывает на наличие собственного тепла у планеты. В спектре Нептуна обнаружены также признаки молекулярного водорода Н, однако, преобладающим элементом в атмосфере является, вероятно, гелий, на что указывает также сравнительно высокая средняя плотность планеты. Давление атмосферы на уровне облаков оценивается в 3 атм.
К настоящему времени известно 8 спутников Нептуна.
Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. После открытия Урана астрономы обратили внимание на то, что его орбита не соответствовала закону всемирного тяготения Ньютона, претерпевая постоянные отклонения. Это и навело на мысль о существовании еще одной планеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения седьмой планеты. Математики Джон Адамс и Джеймс Чаллис в 1845 году сделали расчет примерного места расположения планеты. В это же время французский астроном Урбан Леверье, сделав расчет, убедил начать поиск новой планеты. Расчеты Леверье были настолько точны, что Нептун нашли сразу, в первую же ночь наблюдений. Нептун впервые наблюдался астрономами Галле и д’Аррестом 23 сентября 1846 года недалеко от тех положений, которые независимо друг от друга предсказывали англичанин Адамс и француз Леверье. Это открытие стало триумфом расчетной астрономии. В римской мифологии Нептун (греч. Посейдон) – бог моря. Нептун можно увидеть в бинокль (если вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска.
Нептун в наземный телескоп. Светлые области в верхней части диска – облака из метанового льда, хорошо отражающие солнечный свет. Большая полуось планеты равна 30,02 а.е. Нептун очень удален от Солнца. Период обращения по орбите 164,491 лет. Со времени открытия в 1846 году он не закончил еще и одного полного оборота. Орбита практически круговая: эксцентриситет составляет е = 0,011. Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1°46´22″, средняя скорость движения по орбите 5,4 км/с, Период вращения вокруг оси 15,8 часов. Наклонение экватора к плоскости орбиты 29,6°. Масса планеты равна 1,03∙1026 кг, т.е. в 17 раз больше массы Земли. Радиус планеты составляет 24 764 км – около четырех земных радиусов. Плотность ρ = 1,76 г/см3, т.е. 1/3 плотности Земли. Коэффициент сжатия равен 2 %. Ускорение свободного падения на уровне верхнего облачного слоя планеты: 11,2 м/с2. Температура атмосферы Нептуна выше, чем у Урана, и составляет около 60 К. Следовательно, Нептун имеет собственный внутренний источник тепла – он излучает в 2,7 раза больше энергии, нежели получает от Солнца.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, почти такие же, как на Уране: различные «льды» и отвердевшие газы с содержанием около 15 % водорода и небольшого количества гелия. В отличие от Юпитера с Сатурном Уран и Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но скорее всего, у Нептуна есть небольшое твердое ядро, равное по массе Земле. Атмосфера Нептуна – это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана (1 %). Синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом – как и на Уране На Нептуне наблюдаются сильнейшие ветры, параллельные экватору планеты, большие бури и вихри. На планете самые быстрые в Солнечной системе ветры, достигающие 700 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Замечено, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения.
Большое Темное Пятно, каким его увидел «Вояджер-2». Одним их первых открытий «Вояджера-2» было Большое Темное Пятно в южном полушарии, размером с Землю. Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 м/с. Время кругооборота вещества в нем – 16 дней. «Вояджер-2» также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно может быть потоком, восходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается тайной. Наблюдения на космическом телескопе им. Хаббла в 1994 году показали: Большое Темное Пятно исчезло! Оно или просто рассеялось, или было закрыто чем-то в атмосфере. А несколько месяцев спустя космический телескоп им. Хаббла вторично обнаружил новое темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется очень быстро.
«Вояджер-2» зарегистрировал магнитное поле Нептуна. Магнитный полюс планеты отстоит на 47° от географического. Предполагается, что магнитное поле Нептуна возбуждается в жидкой проводящей среде, в слое, находящемся на расстоянии 13 тысяч км от центра планеты. А под жидким слоем находится твердое ядро Нептуна. Магнитосфера Нептуна сильно вытянута.
Самый большой спутник Нептуна – Тритон. Спутник Тритон, открытый в 1846 году Уильямом Ласселлом, по размерам превосходит Луну. Обращение вокруг Нептуна обратное, поэтому ученые считают, что Тритон был захвачен Нептуном из пояса Койпера. В Тритоне сосредоточена почти вся масса спутниковой системы Нептуна. Отличается большой плотностью: 2 г/см3.
Замерзшее озеро? Ученые считают, что эта равнина размерами приблизительно 200 на 400 км образовалась в результате извержения «ледяного» вулкана.
На Тритоне обнаружены скалы, кратеры, темные полосы вулканического происхождения. «Вояджер-2» сделал снимки красного льда на Тритоне, на экваторе сфотографировал голубой лед из замерзшего метана. Южная полярная шапка состоит из азотного льда, из нее на высоту в несколько километров бьют гейзеры. Поверхность спутника светлая и отражает около 80 % падающих солнечных лучей. Тритон имеет разреженную азотную атмосферу (давление на поверхности около 10 мм рт. ст.). Температура на Тритоне –235°C.
Спутник Нептуна Нереида, открытый в 1949 Джерардом Койпером, движется по орбите с наибольшим среди спутников эксцентриситетом – 0,75.
Вокруг Нептуна обнаружены кольца в виде арок, которые сфотографировал «Вояджер-2». Интересно, что первоначально информацию о возможных кольцах Нептуна получили в 1995 году при наблюдении покрытия звезд планетой. Расчеты показали, что арки представляют собой сложные вихри, которые назвали эпитонами.
Восьмая планета от Солнца, Нептун был первая планета, расположенная через математические предсказания скорее чем через регулярные наблюдения неба. (Galileo сделал запись этого как установленная звезда в течение наблюдений с его маленьким телескопом в 1612 и 1613.) Когда Уран не путешествовал точно как, астрономы ожидали это к, Французского математика, Urbain Джозеф Verrier, предложил положение(позицию) и массу другой пока еще неизвестной планеты, которая могла вызывать наблюдаемый(соблюдаемый), переходит на орбиту Урана. После игнорирования Французскими астрономами, Verrier послал его предсказания Johann Gottfried Galle в Берлинской Обсерватории, кто нашла Нептун на его первой ночи поиска в 1846. Семнадцатью днями позже, его самая большая луна, Triton, была также обнаружена.
Почти 4.5 миллиарда километров (2.8 миллиарда миль) от Солнца, Нептун облетает по орбите Солнце однажды каждые 165 лет. Это невидимо для явного глаза из-за его чрезвычайного расстояния от Земли(грунта). Интересно, из-за необычной эллиптической орбиты Плутона, Нептун — фактически самая дальная планета (включая планеты карлика) от Солнца в течение 20-летнего периода вне каждых 248 Земных лет.
Свидетельство(очевидность) для неполных дуг вокруг Нептуна сначала возникло в mid-1980’s, когда звездные эксперименты затенения были найдены, чтобы иногда показать дополнительный «мигают» как раз перед или после планеты occulted звезда. Изображения(образы) Путешественником 2 в 1989 уладили проблему(выпуск), когда кольцевая система была найдена, чтобы содержать несколько слабых колец, наиболее удаленный из который, Adams, содержит три видных дуги теперь по имени Свобода, Равенство и Братство. Существование дуг очень трудно понять, потому что законы движения предсказали бы что дуги, которые распространяют в однородное кольцо очень короткий timescales. Гравитационные эффекты Galatea, луна только внутрь от кольца, как полагают, ограничивают(заключают) дуги. Несколько других колец были обнаружены камерами Путешественника. В дополнение к узкому Кольцу Adams 63,000 км от центра Нептуна, Кольцо Leverrier — в 53,000 км и шире, более слабое Кольцо Galle — в 42,000 км. Слабое расширение(продление) направленный наружу к Кольцу Leverrier было названо Lassell; это ограничено в его внешнем крае Кольцом Arago в 57,000 км.
Мы не знаем, с чем напитком Уильям Ласселл, возможно, праздновал его открытие луны Нептуна, Triton, но пиво сделало это возможным.
Lassell был один от главных любительских астрономов 19-ого столетия Англии, используя благосостояние, он сделал в бизнесе пивоваренного завода, чтобы финансировать его телескопы. Он определил Triton 10 октября, 1846 — только 17 днями после Берлинской обсерватории обнаруженный Нептун.
Любопытно, неделей прежде, чем он нашел, спутник, Lassell думал, что он видел кольцо вокруг планеты. Это, оказалось, было искажением, вызванным его телескопом. Но когда Путешественник NASA’S 2 посещенных Нептун в 1989, это показало, что газовый гигант имеет кольца, хотя они далеки слишком слабы для Lassell, чтобы видеть.
Так как Нептун был назван по имени, Римский бог моря, его луны был назван по имени различных меньших морских богов и нимф в Греческой мифологии.
Triton (чтобы не быть перепутан с луной Сатурна, Титан), является далеким и далеко самым большим из спутников Нептуна. Голландское — американский Астроном Джерард Куипер (для того, кого Kuiper Лента(пояс) была названа) найденной третий-по величине луной Нептуна, Neried, в 1949. Он пропустил Proteus, второй по величине, потому что это слишком темно и слишком близко к Нептуну для телескопов того символа стирания. Это слегка не-сферическая луна, как думают, является правой в пределе того, насколько массивный объект(цель) может быть прежде, чем его гравитация тянет это в сферу.
Proteus и пять других лун был должен ждать Путешественника 2, чтобы делать себя известными. Все шесть — среди более темных объектов(целей), найденных в солнечной системе. Астрономы, использующие улучшенные наземные телескопы нашли еще пять спутников в 2002 и 2003, принося известное общее количество к 13.
Путешественник 2 показал очаровательные подробности относительно Triton. Часть его поверхности походит на корку cantaloupe. Ледяные вулканы извергают то, что — вероятно смесь жидкого азота, метана, и пыли, которая немедленно замораживается и затем снега отступают к поверхности. Один Путешественник 2 изображение(образ) показывает морозное перо, стреляющее в 8 км (5 миль) в небо и дрейф 140 км (87 миль) подветренный.
Ледяная поверхность Тритона отражает так многое из, что небольшой солнечный свет достигает этого, что луна является одним из самых холодных объектов(целей) в солнечной системе, приблизительно -240 C (-400 F).
Это — единственная большая луна в солнечной системе, которая кружится перед ее планетой в руководстве(направлении) напротив вращения(циклического сдвига) планеты (ретроградная орбита), который говорит, что это может, однажды были независимый объект(цель) тот захваченный Нептун. Подрывной эффект, который это имело бы на других спутниках, мог помогать объяснять, почему Nereid имеет наиболее эксцентрическую орбиту любой известной луны — это — почти семь раз, столь же далекие от Нептуна в один конец ее орбиты как в другой конец.
Гравитация Нептуна действует как торможение на противо-орбитальном Triton, замедляя это и делая это понизиться ближе и ближе к планете. Миллионы лет с этого времени, Triton прибудут близко достаточно для гравитационных сил, чтобы ломать(нарушить) это обособленно — возможно формирование кольца вокруг Нептуна, достаточно яркого для Lassell, чтобы видеть.
Нептун — наиболее удаленная планета газовых гигантов. Это имеет экваториальный диаметр 49,500 километров (30,760 миль). Если Нептун был пол, это могло бы содержать почти 60 Земель(грунтов). Нептун облетает по орбите Солнце каждые 165 лет. Это имеет восемь лун, шесть из которых были найдены Путешественником. В день на Нептуне — 16 часов и 6.7 минут. Нептун был обнаружен 23 сентября, 1846 Johann Gottfried Galle, Берлинской Обсерватории, и Луи d’Arrest, студента астрономии, через математические предсказания, сделанные Urbain Джеаном Джозефом Verrier. Первые две трети Нептуна составлены из смеси литой скалы, воды, жидкого аммиака и метана. Внешняя треть — смесь нагретых газов, составленных из водорода, гелия, воды и метана. Метан дает Нептуну его синий цвет облака.
Нептун — динамическая планета с несколькими большими, темными пятнами(местами), напоминающими об ураган-подобных штормах Юпитера. Самое большое пятно(место), известный как Большое Темное Пятно(место), является относительно размера земли(грунта) и подобно Большому Красному Пятну(месту) на Юпитере. Путешественник показал маленький, нерегулярно, в восточном направлении перемещающееся облако имеющий форму scooting вокруг Нептуна каждые 16 часов или около этого. Этот скутер, поскольку это было дублировано, мог быть перо, растущее выше более глубокой палубы облака.
Долго яркие облака, подобные облакам перистых облаков на Земле(грунте), были замечены высоко в атмосфере Нептуна. В низких северных широтах, Путешественник захватил изображения(образы) полос облака, приводящих их тени на палубах облака ниже.
Самые сильные ветры на любой планете были измерены на Нептуне. Большинство ветров там(туда) дует на запад, напротив вращения(циклического сдвига) планеты. Около Большого Темного Пятна(места), обдувает фотографическое увеличение к 2,000 километрам (1,200 мили) час.
Нептун имеет набор четырех колец, которые являются узкими и очень слабыми. Кольца составлены из частиц пыли, думал, чтобы быть сделанный крошечными метеоритами, разбивающимися в луны Нептуна. От основания(земли) основанные телескопы кольца, кажется, дуги, но от Путешественника 2, дуги, оказалось, были яркими пятнами(местами) или группами в кольцевой системе. Точная причина ярких групп неизвестна.
Магнитная область(поле) Нептуна, подобно таковому Урана, высоко наклонена в 47 градусах(степенях) от оси вращения(циклического сдвига) и смещения по крайней мере 0.55 радиусов (приблизительно 13,500 километров или 8,500 миль) от физического центра. Сравнивая магнитные области(поля) из этих двух планет, ученые думают, что чрезвычайная ориентация может быть характерна из потоков во внутренней области планеты а не результат поперечной ориентации той планеты или любых возможных полевых аннулирований в также
Наше знание внутренней структуры Нептуна выведено из радиуса планеты, массы, период вращения(циклического сдвига), форма его гравитационной области(поля) и поведения водорода, гелия, и воды в высоком давлении. Это представление(вид) визитки показывает Нептун, составленный из внешнего конверта молекулярного водорода, гелия и метана грубо массу один к двум Землям(грунтам). Ниже этой области(региона) Нептун, кажется, составлен из мантии, богатой в воде, метане, аммиаке, и других элементах. Эти элементы находятся под высокими температурами и давлениями глубоко в пределах планеты. Мантия эквивалентна от 10 до 15 земных масс. Ядро Нептуна составлено из скалы и льда, и вероятно не больше, чем одна Земная масса.
Эти два 591-секундных подвергания колец Нептуна были приняты Путешественником 2 26 августа, 1989 на расстоянии 280,000 километров (174,000 мили). Два главных кольца ясно видимы и кажутся полными по отображенной области(региону). Также видимый в этом изображении(образе) — внутреннее слабое кольцо в приблизительно 42,000 километра (25,000 миль) от центра Нептуна, и слабой полосы, которая расширяет(продлевает) гладко от 53,000 километра (33,000 мили) кольцо к грубо на полпути между двумя яркими кольцами. Яркий яркий свет в полумесяца Нептуна. Многочисленные яркие звезды очевидны на заднем плане. Оба кольца непрерывны.
По своему составу Нептун подобен Урану: различные «льды» и горная порода с небольшим количеством гелия и приблизительно 15% водорода. Как и Уран, Нептун не имеет отчетливого внутреннего иерархического строения, а скорее более или менее однороден по составу. Но, вероятно, внутри него находится малое ядро из скалистого материала. Его атмосфера по большей части состоит из водорода и гелия с небольшим количеством метана.
Синий цвет Нептуна — результат поглощения красного света метаном в верхних слоях атмосферы.
Как на любой газовой планете, на Нептуне дуют ветры с очень высокими скоростями. Ветры Нептуна самые быстрые в солнечной системе, их скорость достигает 2000 км/час.
Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник теплоты — он излучает вдвое больше энергии, чем получает от Солнца.
Во время полета Вояджера наиболее выдающейся особенностью Нептуна было Большое Темное Пятно в южном полушарии. Его размер составлял приблизительно половину размера Большого Красного Пятна Юпитера (размер диаметра Земли). Ветер, дующий на поверхности Нептуна, перемещал Большое Темное Пятно в западном направлении со скоростью 300 метров в секунду (700 миль в час). Вояджер 2 также обнаружил меньшее темное пятно в южном полушарии и малое неправильное белое облако, которое проносилось вокруг Нептуна каждые 16 часов, известное сейчас под названием «Скутер». Природа его остается загадкой.
Однако наблюдения Нептуна 1994 года показывают, что Большое Темное Пятно исчезло! Оно или просто рассеялось, или постоянно скрыто под атмосферой. Несколькими месяцами позже было обнаружено новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за небольших изменений в разностях температур между верхними и нижними слоями облаков.
Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 г. Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо Джоном К. Адамсом в Англии и Урбеном Ж. Леверрье во Франции. Их вычисления опирались на несоответствия между наблюдаемой и предсказанной орбитами Урана, начиная с его открытия в 1781 г., которые были приписаны гравитационным возмущениям неизвестной планеты. Общие сведения о Нептуне
Одна из больших планет Солнечной системы, обычно восьмая от Солнца (в период с 1979 по 1999 г. вытянутость орбиты Плутона привела к тому, что он оказалась к Солнцу ближе, чем Нептун.) Нептун, один из четырех «газовый гигантов», имеет небольшое каменное ядро, окруженное ледяной мантией из замерзших воды, метана и аммиака. Диаметр планеты почти в четыре раза больше диаметра Земли. Внешняя атмосфера состоит главным образом из молекулярного водорода с добавлением гелия (15—20% по массе) и небольшого количества метана.
На небе Нептун представляет собой объект седьмой или восьмой звездной величины, т. е. невооруженным глазом с Земли наблюдаться не может. Через хороший телескоп с большим усилением Нептун выглядит как слегка голубоватый диск (этот цвет объясняется присутствием метана в верхней атмосфере планеты). Поверхностные детали наземными оптическими инструментами обнаружены быть не могут, хотя в инфракрасном свете наблюдаются яркие пятна.
Крупноплановые изображения Нептуна были получены «Вояджером-2» с пролетной траектории в августе 1989 г. Наблюдения с помощью космического телескопа «Хаббл» (HST), позволяющие различить отдельные детали атмосферы Нептуна, начались в 1994 г. Во многих отношениях (например, по размеру и строению) Нептун похож на Уран. Но, в отличие от Урана, в высокодинамичной атмосфере Нептуна имеются заметные и изменяющиеся облачные структуры. Наиболее выделяющаяся структура, обнаруженная «Вояджером- 2», была названа Большим темным пятном. По своему характеру оно оказалось подобным Большому красному пятну Юпитера. Располагаясь на 20° к югу от экватора, оно вращается против часовой стрелки с периодом около 16 дней. Над ним, как и над другими темными пятнами формируются яркие «перистые» облака. Однако к 1994 г., когда были проведены наблюдения с помощью HST, это пятно полностью исчезло. Тем временем в северном полушарии планеты образовалось другое темное пятно, не замеченное «Вояджером». Этому пятну также сопутствовали яркие облака. Последующие наблюдения HST показали, что характер облаков изменялся, хотя в целом структура атмосферы оставалась устойчивой.
В верхней атмосфере Нептуна имеются два главных слоя облаков. Слой, состоящий из кристаллов метанового льда, лежит поверх непрозрачных облаках, которое, возможно, содержат замерзший аммиак или сероводород. Кроме того, в верхних слоях атмосферы имеется углеводородная дымка, возникшая в результате действия солнечного излучения на метан.
Регулярные радиовсплески, обнаруженные «Вояджером-2», говорят о том, что Нептун имеет магнитное поле и окружен магнитосферой. Всплески разделены интервалом времени в 16,11 часа, что, по всей видимости, соответствует периоду вращения планетарного ядра. Атмосферные детали вращаются с различными скоростями, при этом происходит их смещение по широте. Измеренная скорость ветра составляла 2200 км/час. Магнитная ось планеты наклонена к оси вращения под углом в 47°, что позволяет думать, что асимметричное поле возникает в мантии, а не в ядре.
Основываясь на общем количестве излучаемой энергии, можно оценить среднюю температуру планеты в 59 K., но при этом остается непонятным, почему Нептун излучает энергии в 2,7 раза больше, чем получает от Солнца.
Наблюдения, сделанные с Земли во время покрытий Нептуном других небесных тел, позволили предположить наличие у него неполных кольцевых «дуг». «Вояджер-2» обнаружил четыре незначительных кольца, одно из которых «сдвоено» именно так, как требуется для объяснения результатов наблюдений при покрытиях.
У Нептуна радиус равен 24300км (3,81 радиуса Земли), масса 17,2 земной массы и средняя плотность 1,72 г/см3. Ось вращения наклонена на угол в 29°, и планета вращается в прямом направлении с периодом в 17ч48м, а обращается вокруг Солнца почти за 165 лет. Близкий и наиболее крупный спутник — Тритон, обращается с периодом в 5д21ч03м в обратном направлении по круговой орбите радиусом 355 300 км, наклоненной к экватору планеты на 159°. Диаметр спутника оценивается примерно в 3500 км. Дальний спутник, Нереида (диаметр около 400 км), обращается в прямом направлении за 360 суток по очень вытянутой эллиптической орбите с большой полуосью в 5 510 000 км и эксцентриситетом 0,75.
Во время полета «Вояджера-2» у Нептуна было открыто шесть новых лун, что довело общее количество известных спутников (вместе с Тритоном и Нереидой) до восьми.
В настоящее время открыто еще несколько спутников.
Нептун, восьмая по порядку от Солнца большая планета Солнечной системы, астрономический знак или . Открыта в 1846. Среднее расстояние до Солнца (большая полуось орбиты) 30.06 а. е., или 4500 млн. км. Эксцентриситет орбиты 0,0086, наклон к плоскости эклиптики 1°46,4′. Полный оборот вокруг Солнца (сидерический период обращения) Н. совершает за 164,79 года со средней скоростью движения по орбите 5,4 км/сек. Выглядит на небе как (недоступная невооружённому глазу) звезда 7,8 звёздной величины с угловым поперечником, изменяющимся от 2,2” до 2,4”. При сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишённого всяких деталей. Диаметр Н. превосходит экваториальный диаметр Земли в 3,88 раза и составляет 49 500 км. Сжатие оценивается величиной 1/60. Объём Н. в 57 раз больше объёма Земли. Масса составляет 17,28 массы Земли (1,03×1026 кг), средняя плотность 1,84 г/см3. Ускорение силы тяжести на поверхности Н. около 11 м/сек2 (на 15% больше, чем на Земле), 2-я космическая скорость у поверхности Н. 23 км/сек. Период вращения около оси 15,8 ч. Наклон экватора Н. к плоскости орбиты 29°. Н. имеет два спутника, из которых один, Тритон, открытый в 1846 У. Ласселлом, имеет сравнительно крупные размеры (диаметр около 4000 км) и обратное движение по своей орбите с периодом около 5,9 сут. Второй спутник, Нереида, открытый в 1949 американским астрономом Дж. П. Койпером, представляет собой маленькое тело (диаметром 300 км), обращающееся вокруг планеты с периодом около года (360 сут).
Н. получает очень мало света и тепла от Солнца вследствие большой отдалённости от него, а также потому, что атмосфера Н. рассеивает в пространство до 83% падающего на него излучения. В спектре Н. наблюдаются сильные полосы поглощения метана (CH4), особенно интенсивные в красной области, из-за чего Н. имеет зеленоватый цвет. Равновесная температура Н. равна —220 °С. Радиоизмерения дают около —160°; эта температура относится, по-видимому, к подоблачному слою и указывает на наличие собственного тепла у планеты. В спектре Н. обнаружены также признаки молекулярного водорода Н, однако, преобладающим элементом в атмосфере и недрах Н. является, вероятно, гелий, на что указывает также сравнительно высокая средняя плотность планеты.
Открытие Р. — одно из замечательнейших достижений астрономии. Уже через два года после открытия планеты Уран, в 1783, А. И. Лексель, изучивший его движение и впервые вычисливший элементы орбиты этого светила, высказал предположение, что обнаруживающиеся неправильности в движении Урана вызываются притяжением неизвестной ещё планеты, обращающейся на более далёком расстоянии от Солнца. Поисками такой планеты в конце 1-й половины 19 в. занялись Дж. Адамс и У. Леверье, которые шли аналогичными путями совершенно независимо друг от друга. В сентябре 1845 Адаме сообщил результаты своих вычислений, содержащие все элементы орбиты и положение планеты на небе, директору Гринвичской обсерватории Дж. Эри, который ознакомился с работой Адамса только спустя 9 месяцев после её получения и не организовал своевременно поисков неизвестной планеты. Примерно в это же время Леверье вычислил элементы орбиты новой планеты и её место на небе, о чём и сообщил 18 сентября 1846 в Берлинскую астрономическую обсерваторию. Планета была обнаружена И. Галле в первый же вечер после получения письма, 23 сентября 1846; она находилась всего в 52′ от предвычисленного места.
Атмосфера
Фото Нептуна, где атмосфера имеет красное свечение
Как и у большинства планет Солнечной системы, атмосфера Нептуна имеет разделение на слои. Ближе всего к поверхности находится тропосфера, затем идут стратосфера, термосфера и экзосфера.
Несмотря на то, что поверхность небесного тела сильно раскалена, на уровне тропосферы температура падает до -220 градусов Цельсия. Затем, по мере подъема вверх, она постепенно возрастает, и в термосфере составляет уже 470 градусов.
Верхние слои атмосферы на 80% состоят из водорода и на 20% из гелия. Ближе к поверхности появляются метан, придающий планете синеватый оттенок, аммиак и сероводород.
Погода и климат
Ученым довольно трудно определить среднюю температуру планеты, поскольку в конкретной области она может сильно меняться с течением времени. Ядро Нептуна разогрето до 5500 градусов Цельсия, а поверхность накаляется от 1700 до 4700 градусов. Из-за асинхронного вращения планеты и атмосферы возникают сильные ураганы. Например, с 1989 года, на протяжении пяти лет, ученые наблюдали Большое темное пятно – сильнейший ураган, скорость которого составляла 600 м/с, а размер – 85,8 тыс. км. Торнадо на поверхности не являются редкостью. Люди видят их раз в несколько лет. Последний крупный вихрь протяженностью в 9 тыс. км был зафиксирован в 2022 году.
Поскольку ось вращения планеты находится под наклоном, на ней регулярно сменяются сезоны, которые длятся по 40 лет. Только на Нептуне конкретное время года наступает не на всей поверхности, а в определенной ее области. Например, в 2022 году на северной части началось лето, а на южной – зима.
Бушующие ветра
Снимок ветров Нептуна
Как уже говорилось выше, ураганы на Нептуне – довольно частое явление. Ветра летают над поверхностью с огромной скоростью, которая в среднем равна 1000 км/ч. Что интересно, движутся они часто против оси вращения планеты. Также благодаря непрерывным наблюдениям ученым удалось установить, что масштаб и скорость ветров увеличиваются по мере отдаления Нептуна от Солнца. Однако пока они не могут объяснить, с чем это связано.
С Земли разглядеть наличие бурь практически невозможно, на это способен разве что телескоп Хаббл, да и то при подходящих условиях. Поэтому, для наблюдения используются космические аппараты. Наиболее известным является “Вояджер-2”. Его запустили в 1977 году, отправив в сторону от Солнца. Основной его задачей является исследование дальних планет системы и попытка забраться как можно дальше в глубины космоса. В 1989 году “Вояджер-2” достиг Нептуна и сделал фотографии. Снимки помогли лучше изучить планету.
Часто задаваемые вопросы
Почему Нептун голубого цвета?
Метановая атмосфера Нептуна поглощает красный свет Солнца и отражает синий свет в космос. В результате планета приобретает ярко-лазурный цвет.
Насколько холодно на Нептуне?
Расположенный на большом расстоянии от Солнца Нептун — одно из самых холодных мест в Солнечной системе. Средняя температура на планете составляет около −214 °C. Самым “жарким” местом ледяного гиганта является его южный полюс, где температура составляет около −200 °C.
Почему Плутон и Нептун не сталкиваются?
Орбита Плутона не находится в той же плоскости, что и орбиты восьми планет Солнечной системы; плоскости орбит карликовой планеты и Нептуна круто наклонены друг к другу. Кроме того, Нептун и Плутон находятся в орбитальном резонансе 3:2, что не позволяет планетам приближаться друг к другу.
Как Нептун получил свое название?
Вскоре после открытия новой планеты Леверье предложил назвать ее Нептуном. Однако позже он попытался назвать ледяного гиганта Леверье в честь себя, что вызвало неодобрение за пределами Франции. В декабре 1846 года Фридрих Георг Вильгельм фон Струве, директор Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге, выступил за название Нептун, и вскоре оно получило международное признание.
Почему Нептун плотнее Сатурна?
Плотность Нептуна (1,638 г/см^3) больше плотности Сатурна (0,687 г/см^3), хотя размер последнего больше. Это вызвано разницей в соотношении водорода и гелия в составе планет: Нептун имеет меньшее отношение водорода к гелию, чем Сатурн, и возможно включает большую долю материала с более высокой плотностью, такого как каменные соединения.
Какова скорость ветров на Нептуне?
Нептун может похвастаться самыми сильными ветрами в Солнечной системе, которые могут достигать скорости около 2100 км/ч. Известный шторм, обнаруженный в 1989 году космическим аппаратом “Вояджер-2” в южном полушарии Нептуна, носит название Большого темного пятна. Он исчез к 1994 году, однако аналогичный шторм вновь возник в 2016 году.
Магнитосфера
Изображение магнитосферы Нептуна
Магнитное поле Нептуна состоит из плотной оболочки, проводящей ток. Ученые установили, что она обладает большой мощностью. Магнитная ось смещена относительно планетарного вращения на 47 градусов, из-за чего на поверхности нередко появляются ураганы. Также магнитосфера Нептуна отражает солнечные ветра, не позволяя разъедать атмосферу. Возможно, именно благодаря ней планета сохраняет свои характеристики неизменными.
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.
Температура на Нептуне
Графический макет Нептуна
Несмотря на то, что Нептун находится далеко от Солнца, планета является очень горячей. Ее поверхность раскаляется до нескольких тысяч градусов Цельсия, и ученые до сих пор не могут объяснить, откуда берется такое количество тепла. От звезды планета получает на 60% меньше энергии, чем Уран, поэтому высокие температуры присутствуют явно не из-за Солнца.
Интересный факт: Нептун выделяет в пространство в 2,61 раз больше энергии, чем получает от Солнца.
Наиболее вероятной гипотезой о высоких температурах на планете является наличие химических реакций, протекающих в нижних слоях атмосферы. Например, при распаде на простые углероды метан может выделять тепло. Также есть мнение, что источником энергии является радиоактивное ядро, в котором происходят разные процессы, способствующие тепловыделению.
Интересно: Земля
