Нептун

Нептун - восьмая по отдаленности от Солнца планета Солнечной системы. Планета была открыта в 1846 году и названа по имени бога морей в римской мифологии. Символ Нептуна - стилизованный трезубец, символ морского бога Нептуна.

1845 и 1846 годах английский астроном Джон Адамс (John Couch Adams) и француз Урбен Леверье (Urbain Jean Joseph Leverrier) независимо друг от друга рассчитали положение планеты на основании данных о небольшие возмущения в движении Урана.

Ночью 23 сентября 1846 Иоганн Галле (Johann Gottfried Galle) и Гейнрих дьАрре (Heinrich Louis d'Arrest), проводя наблюдения на обсерватории в Берлине, обнаружили планету всего в одном градусе от положения, предусмотренного Леверье. Столь же удачное предсказание Адамса, сделанное на год раньше, встретило в Англии необоснованный скептицизм, и было опубликовано только после открытия планеты. Открытие Нептуна вызвало во Франции и Англии ожесточенные споры о национальном приоритете, и о том, как следует назвать планету (Леверье хотел назвать ее в свою честь). В конечном итоге, планета получила название Нептун по имени бога моря римской мифологии, и был признан вклад как Адамса, так и Леверье в ее открытие. Интересно, что рассчитанная Леверье и Адамсом орбита Нептуна очень быстро отклонялась от действительной орбиты планеты, и если бы поиски затянулись на несколько лет, то по этим вычислениях найти планета была бы уже не реально. Возможно, что за два столетия до открытия, в 1613, Галилео Галилей наблюдал Нептун, но не распознал его как планету.

На лучших фотографиях, сделанных с Земли, можно различить отдельные яркие облака и яркую дымку над южным полюсом планеты. Космический аппарат «Вояджер-2» подтвердил эти наблюдения, спустя всего в 5000 км над верхушками облаков планеты 25 августа 1989. Кроме того, он обнаружил много новых деталей, в том числе большую циклоническую систему в южном полушарии - Большое темное пятно. К 1994 г. эта система распалась, а космический телескоп им. Хаббла обнаружил новую Большую темное пятно в северном полушарии.

«Вояджер-2» также обнаружил меньшую циклоническую систему с ярким ядром из перистых облаков, хорошо заметную систему полос, и многочисленные тонкие перистые облака. Также было обнаружено маленькое яркое облачко неправильной формы, что делает один оборот за 16 часов. Она получила название «Скутер», и может быть вершиной выброса из нижних слоев атмосферы. Некоторые из этих деталей отбрасывают тени на более глубокие слои облаков, дало первые данные о вертикальное расслоение атмосферы Нептуна. Высокие облака, находящиеся на 50-100 км выше основного слоя, вероятно, состоят из кристаллов метана, а более низкий и непрерывный уровень образован кристаллами аммиака или сульфида водорода.

Перистые облака быстро изменяются, возникая и исчезая всего за несколько часов. Таким образом, погода на Нептуне динамична и изменчива, как и на Земле.

Орбита Нептуна - одна из наиболее округлых в Солнечной системе. Ее большая полуось равна 4504,3 млн. км при эксцентриситет всего 0,0086. Расстояние Нептуна до Солнца меняется в пределах 29,8-30,4 а. о. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 1 ° 46 '. Период оборота планеты вокруг Солнца равен 164,79 лет.

Максимальная звездная величина Нептуна на земном небе равна 7,8, то есть он примерно в пять раз слабее самых слабых звезд, видимых невооруженным глазом. В большие телескопы он выглядит как маленький голубой диск.

У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности, поэтому за уровень отсчета при измерении размеров планеты принимается уровень атмосферы, на котором давление составляет 1 бар. Экваториальный диаметр Нептуна равен 49528 км, полярный - 48680 км; его масса - 1.02 * 1026 кг - превосходит земную в 17,14 раз. Таким образом, эта планета немного меньше и тяжелее Уран. Средняя плотность Нептуна - 1,76 г/см3. Уровень солнечной энергии в окрестностях Нептуна очень мал и составляет около 8 Вт/м2.

Атмосфера Нептуна на 98% состоит из водорода и гелия. В ней содержится также 2,5-3% метана. Перистые облака в атмосфере Нептуна, скорее всего, состоят из кристаллов замерзшего метана. Сильные линии поглощения метана, доминирующие в спектре планеты, придают Нептуну интенсивный синий цвет. В спектре обнаружены также следы молекулярного водорода и этана. В микроволновом диапазоне замечено присутствие небольшого количества аммиака.

Температура в атмосфере Нептуна меняется с глубиной. На уровне 0,1 бар температура минимальна - 50 К. Выше температура растет, достигая 750 К на высоте 2000 км (при давлении 10-11 бар), и далее остается постоянной. Также температура возрастает в направлении к центру планеты, где ожидаются значения температуры в 7000 К и давление в 5 * 106 барр. На уровне 1 бар температура атмосферы равна 74 К. Учитывая расстояние планеты до Солнца, ожидалось, что эффективная температура Нептуна составляет около 45 К, но оказалось, что она равна 59,3 К. Таким образом, на Нептуне часть тепла поступает из внутренних источников.

Ось вращения Нептуна наклонена к плоскости орбиты на 29 ° 34 '. Период вращения магнитного поля Нептуна, что возможно связано с вращением ядра планеты, был определен «Вояджером-2» и составляет 16,11 часов (16 часов 07 минут). Большинство облаков вращаются с другими периодами, составляющими от 12 часов вблизи южного полюса до 18 часов возле экватора. Это означает, что на Нептуне дуют ветры со скоростью до 2400 км / час, направленные против вращения планеты. Это самые мощные ветры в Солнечной системе.

«Вояджер-2» обнаружил, что ось магнитного поля Нептуна наклонена на 46 ° к оси вращения планеты, и смещена от центра планеты на расстояние в 0,55 радиуса планеты. В результате, напряженность магнитного поля сильно варьирует по поверхности планеты - от 0,1 гаусс в северном полушарии до 1 гаусс в южном. Полагают, что магнитное поле Нептуна порождается не ядром планеты, а мантией, богатой аммиаком. Сильный наклон оси магнитного поля приводит к тому, что траектории движения заряженных частиц в магнитосфере планеты пересекают траектории движения спутников и колец; в результате многие заряженных частиц поглощаются спутниками и кольцами, и их концентрация в магнитосфере уменьшается. Кроме того, «Вояджер» обнаружил на Нептуне полярные сияния, хотя и намного слабее, чем на Земле. Они имеют сложный характер и распространяются на обширные участки планеты, не только вокруг магнитных полюсов.

Полагают, что Нептун имеет ядро из расплавленных скальных пород, окруженное внешним ядром из частично расплавленной смеси аммиака, воды и метана, которая не разделена на отдельные слои.

Тритон. Самый большой из спутников Нептуна, открыт У. Ласелем (о.Мальта, 1846 г.). На небе имеет 14 звездную величину. Расстояние от Нептуна 394700 км, сидерический период обращения 5 суток 21 час. 3 мин, диаметр около 3200 км, что незначительно (на 389 км) меньше диаметра Луны, хотя масса его на порядок - в 3,5 раз - меньше. Это почти единственный спутник Солнечной системы, который вращается вокруг своей планеты в противоположную от вращения самой планеты вокруг своей оси. Из-за такого обращения Тритон постепенно теряет энергию в результате действия приточных сил, и в конце концов или разрушится, или упадет на Нептуна.

Ось Тритона тоже необычная: она наклонена на целых 157 градусов относительно оси самой планеты. А поскольку сам Нептун наклонен на 30 градусов, Тритон оказывается "лежащим на боку". Есть версии, что Тритон - захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета. Имеет большую отражательную способность (альбедо) - 60-90% (Луна 12%), поскольку в основном состоит из водяного льда. У Тритона была обнаружена незначительная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна была бы давно рассеяться, объясняют частыми извержениями на спутнике, которые пополняют ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности действительно заметили гейзероподибни извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что после захвата Нептуном спутник был разогрет приточными силами, и он был даже жидким первый миллиард лет после захвата. Возможно, в недрах своих он по-прежнему сохранил это агрегатное состояние. Поверхность Тритона напоминает своему подобию полярных шапок спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана.

Нереида. Второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км, диаметр около 200 км. Нереида - самый дальний от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида была открыта в 1949-м году Койпера (США).

В 1989 «Вояджер-2» открыл еще шесть спутников Нептуна. Все они движутся по круговым орбитам практически в плоскости экватора планеты. Пять из них имеют периоды обращения меньше период обращения планеты, и поэтому на небе Нептуна сходят на западе и заходят на востоке; это также означает, что через гравитационное трения они рано или поздно упадут на Нептун. Самый открытый в 1989 г. спутник - Протей - неправильной формы со средним диаметром около 420 км. Он темнее Нереида, и отражает всего 6% падающего света. Протей имеет серый цвет, на его поверхности заметны кратерообразной образования и трещины.

Еще один спутник, Ларисса, темный объект неправильной формы размером 210 * 180 км, что отражает 5% света. На нем видны несколько кратеров размерами 30-50 км. Неправильная форма Протея и Лариса означает, что на протяжении всей своей истории они оставались холодными глыбами льда. Радиусы орбит спутников 117,6 тыс. км и 74 тыс. км соответственно. О других спутниках известно еще меньше. Деспина и Галатея вращаются на расстоянии 62 тыс. км и 52 тыс. км, соответственно. Таласса вращается вокруг Нептуна за 7,5 часа на расстоянии 50 тыс. км. Наяда, с периодом обращения 7,1 часа, имеет орбиту, которая заметно наклонена к плоскости экватора Нептуна - на 4,5 °.

В 2002-2003 открыты еще пять спутников Нептуна, таким образом, их общее число достигло 13. Каждый из вновь открытых объектов имеет диаметр 30-60 км и непостоянную, вытянутую орбиту с большим наклоном. Период их обращения вокруг Нептуна составляет от 5 до 26 земных лет.

До пролета «Вояджера-2» наличие у Нептуна колец было предметом оживленной дискуссии. Некоторые наземные наблюдения позволяли предположить, что вокруг планеты расположены неправильные дуги. Снимки «Вояджера» показали, что вокруг планеты существуют пять колец: два ярких и узких и три более слабых. Некоторые секторы внешнего яркого кольца значительно ярче, чем другие, и именно они были открыты при наблюдении с Земли. Длина таких дуг составляет от 1000 до 10000 км. Три самые яркие среди них получили названия Свобода, Равенство и Братство. Яркие кольца (1989N2R, Леверье и 1989N1R, Адамс) расположены на расстояниях 53 тыс. км и 63 тыс. км. Внутреннее яркое кольцо имеет ширину всего 15 км. Спутники Галатея и Деспина движутся по внутреннему краю 1989N1R и 1989N2R соответственно, и, возможно, участвуют в их формированию. Одно из широких колец расположен на расстоянии 42 тыс. км (1989N3R, Галле), другое - между яркими кольцами (1989N4R Лассель, Араго), и третья, очевидно, заполняет пространство между внутренним широким кольцом и планетой. Кольца не отражают радиоволн, что указывает на отсутствие в них частиц размером крупнее сантиметра. То, что кольца лучше видны, когда Солнце подсвечивает их сзади, указывает на преобладание пылевидных частиц. Возможно, кольца состоят из метанового льда, стемнив под действием излучения Солнца.

Отправить