Нептун – это предпоследняя планета в Солнечной системе. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Комета Галилея еще пересекает ее орбиту, в отличии от Плутона. Ее экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя расположена на 1627 млн. км дальше от Урана (Уран расположен в 2869 млн. км от Солнца) . Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не смогли заметить в XVII веке
Одним из ярких достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений – “на кончике пера”
Уран планета, следующая за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию
Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невооруженным глазом. Так, разногласие между теорией и практикой, казалось, подрывавшее авторитет материалистической науки, привело к ее триумфу
Современные данные о Нептуне
Звездный период обращения в годах
164,7
Синодический период обращения, сутки
368
Среднее расстояние от Солнца, а. е
30,06
Среднее расстояние от Солнца, млн. км
4496
Наклонение орбиты к эклиптике
1° 46’
Масса (Земля – 1)
17,3
Плотность, кг/м 3
1700
Экваториальный диаметр, в d Земли
3,9
Экваториальный диаметр, км
50000
Сжатие
1/60
Звездный период вращения вокруг своей оси
15,8 суток
Наклон экватора к плоскости орбиты
29°
Число известных спутников у планеты
2
Атмосфера Нептуна – внешняя газовая оболочка планеты, толщина ее примерно равна 5000 километров, основной ее состав – водород и гелий. Четко выраженной границы между атмосферой и ледяным слоем нет, плотность постепенно повышается под массой верхних слоев. Ближе к поверхности газы под давлением превращаются в кристаллы, которых становится все больше, а после эти кристаллы полностью преобразуются в ледяную кору. Глубина переходного слоя примерно равна 3000 км
Спутники планеты Нептун
Первый спутник Нептуна был открыт в 1846 году Уильямом Ласселом практически одновременно с планетой и получил имя Тритон. В будущем космический аппарат “Вояджер-2” хорошо изучил этот спутник, получив интересные изображения на которых отчетливо прослеживаются каньоны и ркатеры, озера изо льда и аммиака, а также необычные вулканы-гейзеры. Спутник Тритон отличается от других тем, что еще и имеет обратное движение по направлению орбиты. Это наталкивает ученых на предположения, что Тритон раньше не относился к Нептуну и сформировался вне влияния планеты, возможно, в полосе Кейпера, а потом был “захвачен” гравитацией Нептуна. Другой спутник Нептуна Нереида был открыт гораздо позже в 1949 году, а во время космической миссии к аппарата “Вояджер-2” были обнаружены сразу несколько малых спутников планеты. Этот же аппарат открыл и целую систему слабо освещенных колец Нептуна На данный момент последний из открытых спутников это Псамафа в 2003 году, а всего у планеты 14 известных спутников.
Читайте также: Кольца и спутники Нептуна
Интересные факты о Нептуне
Изучая особенности поведения орбиты Урана и при помощи сложных математических расчетов, было выдвинуто предположение о существовании еще одной планеты. Вскоре оно было подтверждено и визуальными наблюдениями именно на предпологаемом месте положения. Таким образом Нептун – это первая планета, которая была обнаружена при помощи математических расчетов.
Нептун – это самая ветреная планета солнечной системы. Точная причина этого еще не известна, но есть предположение что бушующие на поверхности ураганы связаны с происходящими в глубине недр планеты процессами формирования. Эти процессы разогревают планету изнутри, что приводит к движению газовых масс с огромной скоростью, достигающей 700км/ч.
Исследование планеты
Единственный зонд, достигший Нептуна – Вояджер 2. Именно он сообщил о бушующих ураганах на поверхности планеты, до этого считалось что Нептун – сонное ледяное царство. Снимки с зонда позволили определить состав атмосферы планеты и ее строение. Также Вояджер подтвердил существование системы колец Нептуна.
Читайте: Исследование Нептуна космическим аппаратом “Вояджер-2”
Содержание
1.Oбщие сведения…………………………………………………….3
1.1 Параметры планеты………………………………………………3-4
1.2 Строение планеты Нептун………………………………………4-6
1.3 Химические состав и физические условия………………………..6
2.Космические характеристики планеты………………………………6-12
2.1 Особенности планеты Нептун…………………………………… 6.-7
2.2 Большое темное пятно……………………………………………..7-8
2. 3 Магнитосфера………………………………………………………8
2.4 Кольца Нептуна……………………………………………………..8-9
2.5 Спутники Нептуна………………………………………………… 10-12
3.Заключение……………………………………………………………..13
4. Список литературы…………………………………………………….14 Планета Нептун 1.Общиен сведения
Планета Нептун была открыта 23 сентября 1846 года. Нептун был первой планетой, существование которой было вычислено с помощью математических расчетов, прежде чем он был обнаружен в телескоп. Сбои в орбите Урана привели французского астронома Алексиса Бувара к мнению, что виной этому может быть гравитационное притяжение другого небесного тела. Немецкий астроном Иоганн Галле сделал необходимые вычисления, чтобы обнаружить Нептун с помощью телескопа.
В соответствии с именованием других планет Солнечной системы, этому нового миру было дано имя из греческой и римской мифологии – Нептун, бог моря у римлян.
Планета Нептун является восьмой планетой Солнечной системы. Дальше находится только маленький Плутон.
Четыре года назад, Нептун, в силу своих размеров, потерял статус планеты. Его переименовали в карликовую планету. Отсюда, как следствие, Нептун превратился в последнюю планету Солнечной системы. Ближе к Солнцу вращается семь планет, три самых дальних называют газовыми гигантами. Это Юпитер, Сатурн и Уран. Нептун является четвёртым газовым гигантом. По своим размерам и массе он значительно уступает Юпитеру и Сатурну. С Ураном ситуация несколько иная. Здесь наблюдается здоровая конкуренция. Нептун превосходит своего собрата по массе, но уступает по размерам. Сопоставление размеров Земли и Нептуна 1.1 Параметры планеты.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; 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 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. 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 выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14) • 103 К при давлении 7-8 мегабар.По сравнению с Землёй планета Нептун выглядит солидно и величественно. Она превосходит голубую планету по массе в 17,2 раза, а по диметру в 3,9 раза. Зато значительно проигрывает по плотности. Последняя равна всего 1,64 г/см³. Поверхность планеты представляет из себя вовсе не надёжную твердь, а вязкую массу. К тому же, как таковая, поверхность вообще отсутствует. Под ней подразумевается уровень атмосферы, где величина давления соответствует 1 бару (1 бар=750 мм ртутного столба). По сравнению с Землёй планета Нептун выглядит солидно и величественно. Она превосходит голубую планету по массе в 17,2 раза, а по диметру в 3,9 раза. Зато значительно проигрывает по плотности. Последняя равна всего 1,64 г/см³. Иными словами, поверхность планеты представляет собой вовсе не надёжную твердь, а вязкую массу. К тому же, как таковая, поверхность вообще отсутствует. Под ней подразумевается уровень атмосферы, где величина давления соответствует 1 бару (1 бар=750 мм ртутного столба). Отсюда видно: данный космический объект идеальным шаром вовсе не является, а сжат у полюсов. По своей орбите Нептун несётся со скоростью 5,43 км/с и облетает Солнце за 164,8 года. Вокруг своей оси планета вращается очень быстро. Полный оборот она делает всего за 16 часов и 6 с половиной минут..
Он вращается почти на самой границе с так называемым поясом Койпера. Это огромное космическое пространство, расположенное на дальних рубежах Солнечной системы. В этой непроницаемой тёмной бездне существуют тысячи неведомых тел. Их состав аммиак, метан, вода. Данные летучие вещества образуют ледяные глыбы разных размеров. Интересно то, что за орбитой планеты Нептун подобных образований нет совсем: космическая бездна девственно-чистая. Общие сведения
Нептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты – 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса – около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила – 165 неполных лет. Средняя температура – 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун – самая далекая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету Солнечной системы. 1.2 Строение планеты Нептун
Планета Нептун – это не Луна или Марс; она находится очень далеко от Земли. Её изучение представляет из себя сложнейшую задачу. Отсюда зыбкость теорий, гипотез и предположений. О строении данного космического тела судят, исходя из размеров планеты, её массы, периода вращения вокруг своей оси. Обязательно учитывают конфигурацию гравитационного поля, а также состояние водорода и гелия при высоком давлении.
Внутреннее строение Нептуна:
1. Верхняя атмосфера, верхние облака
2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана
3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда
4. Каменно-ледяное ядро
На сегодняшний день за основу берётся классическая теория строения газовых гигантов в целом, а также учитывается специфика наиболее схожего с Нептуном Урана. Отсюда, строение планеты Нептун представляет из себя следующую модель: в центре газового шара находится ядро, окружённое мантией; та же, в свою очередь, покоится под плотным слоем атмосферы.
Ядро планеты Нептун представляет из себя твёрдое образование, по массе примерно равное или немного превосходящее массу Земли. Состав ядра: железо, никель, силикаты (горные породы). Давление в его центре равно семи миллионам атмосфер (1 физ. атмосфера=760 мм ртутного столба). Температура соответствует 5500К (1К=–272,15С). Плотность ядра превышает плотность Земли в два раза.
Выше твёрдой составляющей планеты находится мантия. Она представляет из себя жидкую с высокой плотностью массу, состоящую из метана, аммиака и воды. Её давление, в среднем, держится на величине в 100 тысяч атмосфер. Температура лежит в пределах от 2000К до 5000К. Масса мантии превышает массу Земли в 15 раз. Она переходит в нижние слои атмосферы, но чёткой границы между этими двумя составляющими не существует.
Атмосфера планеты Нептун состоит на 82% из водорода, на 17% из гелия, оставшийся процент приходится на метан. Существуют и сотые доли процента других летучих веществ, среди которых господствующее положение занимает аммиак.
Самое же интересное то, что метан, являющийся основным веществом, задающим планете цвет, не может отражать сочный синий спектр. Значит в нём присутствует какая-то неизвестная составляющая, делающая Нептун непохожим на своего собрата Уран, а тем более на Юпитер и Сатурн, но зато совпадающим по цвету с океанской гладью Земли. Температурные режимы планеты Нептун меняются в зависимости от высоты. В зоне с давлением в 50 бар температура доходит до 0° по Цельсию. С понижением давления холодает всё больше и больше. На уровне условно-выбранной поверхности, где давление держится на отметке 1 бар, жутко холодно. Термометр, если бы он там оказался, показал бы минус 199° по Цельсию.
В нижних слоях атмосферы (тропосфера) температура продолжает снижаться и доходит до минус 220° по Цельсию. Это безобразие прекращается на отметке с давлением в 0,1 бар. Данную зону называют тропопаузой – граница между тропосферой и стратосферой.
В стратосфере температура начинает повышаться. С высотой она увеличивается всё больше и больше. В верхних слоях атмосферы планеты Нептун температура уже зашкаливает за все мыслимые пределы. Она доходит до отметки в 475° по Цельсию. Объяснить данный феномен учёные в наши дни не могут. Скорее всего планета имеет свой внутренний источник тепла.
На это также указывает эффективная температура планеты (величина, характеризующая температурный режим космического объекта, если его рассматривать, как абсолютно чёрное тело). Она равна минус 214° по Цельсию – то есть соответсвует эффективной температуре планеты Уран. Но последний расположен гораздо ближе к Солнцу. По всем расчётам планета Нептун должна обладать эффективной температурой равной минус 228° по Цельсию. Однако такого не наблюдается, что лишний раз подтверждает гипотезу о внутреннем источнике тепла 1.3 Химический состав и физические условия Нептуна.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные “льды” или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна – это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране.
Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла – он излучает более чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца. 2.Космические характеристики 2.1 Особенности планеты Нептун
Облака планеты Нептун имеют особенный яркий голубой оттенок, что отчасти связано с пока еще неизвестным соединением и результатом поглощения красного цвета метаном, преобладающей в водородно-гелиевой атмосфере планеты Нептун. Фотографии Нептуна показывают голубую планету, поэтому его часто называют ледяным гигантом, так как он обладает слоем из водяного, аммиачного и метанового льда под атмосферой, который имеет массу в 17 раз больше массы Земли и объем в 58 раз больше объема Земли. Каменное ядро Нептуна, как полагают, примерно равно массе Земли.
Несмотря на большое расстояние от Солнца, означающее, что Нептун получает очень мало солнечного света для того чтобы управлять его атмосферой. Нептун – планета самых быстрых ветров в Солнечной систем. Ветры Нептуна могут достигать 1500 миль в час (2400 километров в час). В высоких широтах ветер дует в направлении вращения планеты, на 70-й южной широте была измерена самая высокая скорость ветра – 300 м/сек. В низких широтах ветер дует параллельно экватору в обратном направлении, его скорость составляет около 100 м/сек. 2.2 Большое темное пятно
Наиболее заметная структура в южном полушарии, обнаруженная “Вояджером- 2”, была названа Большим тёмным пятном. Эта обширная циклоническая система по размерам в два раза меньше, чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. примерно с Землю). Располагаясь на 20° к югу от экватора, оно вращалось против часовой стрелки с периодом около 16 дней. Это самые быстрые ветра в Солнечной системе. Эти ветры были сопряжены с большим темным штормом, который отслеживал Вояджер-2 в южном полушарии Нептуна в 1989 году. Он имеет овальную форму и вращается против часовой стрелки. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Большое тёмное пятно (вверху), Скутер (белое треугольное облачко посередине) и Малое тёмное пятно (внизу)
Верхние слои атмосферы планеты Нептун находятся в вечном движении. Причём скорость перемещения метановых облаков в районе экватора достигает 1100 км/ч. В более высоких и низких широтах скорость меньше, а на полюсах падает в два раза. Направление движения всей этой массы противоположно направлению вращения планеты вокруг собственной оси.
На поверхности наблюдаются мощные циклоны. В 1989 году, когда космический аппарат НАСА «Вояджер-2» пролетал всего в 48 тысячах километрах от поверхности планеты, им было зафиксировано Большое тёмное пятно. Его размеры составляли 13000?6600 километров. Располагалось оно в южном полушарии и по всему представляло из себя вихревой поток гигантских размеров, двигающийся со скоростью 1000 км/ч параллельно экватору.
Гораздо южнее было зафиксировано Малое тёмное пятно. Подобные образования возникают в нижних более тёмных слоях атмосферы. Из космоса, на фоне ярко-синих метановых облаков, они кажутся огромными тёмными пятнами на поверхности планеты. Живут подобные атмосферные явления несколько месяцев, затем исчезают и возникают в новом месте планеты. Природа их образования пока не изучена. Большое Темное Пятно было достаточно большим, чтобы поглотить всю Землю и движется на запад Нептуна со скоростью 750 миль в час (1200 километров в час). Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
К 1994 году оно исчезло, но космический телескоп им. Хаббла обнаружил новое темное пятно в северном полушарии. Согласно современным представлениям, темные пятна в атмосфере Нептуна – дыры в первом слое облаков, позволяющие увидеть более глубокие облачные слои. Отдельные белые перистые облака в тропосфере Нептуна быстро изменяются, часто образуясь и исчезая всего за несколько часов. 2.3 Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки, ведь по ее мнению, “Северный полюс” мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, “Вояджер” двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, “Вояджеру” удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси – 16 часов 7 минут. 2.4 Кольца Нептуна
Как и все газовые гиганты в Солнечной системе, Нептун имеет систему колец. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии “Вояджера-2” в августе 1989-го года показали их до полного размера.
Нептун с кольцами
На сегодняшний день известно шесть колец, окружающих далёкое, сияющее сочной синевой космическое тело. Эти образования назвали именами тех, кто в своё время был причастен к открытию восьмой планеты Солнечной системы и её самого большого спутника Тритона. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно.
Самое далёкое и самое яркое кольцо носит название кольцо Адамса. Находится оно на расстоянии в 63000 километров от центра планеты, а ширину имеет в 50 километров. Представляет оно из себя вовсе не цельную конструкцию, опоясывающую газового гиганта. Состоит данное образование из пяти узких колец, которые даже и кольцами-то назвать нельзя. Их именуют дужками, а названия они имеют: Храбрость, Свобода, Равенство 1, Равенство 2, Братство. Такое оригинальное устройство кольца Адамса не поддаётся объяснению с точки зрения тех законов, по которым существует Космос. По логике вещей, дужки уже давно должны были слиться друг с другом и образовать единую цельную поверхность. Превалирует же мнение, что виной всему является спутник Нептуна Галатея. Это небольшое тело (диаметр всего 180 километров), вращается на расстоянии в 61950 километров от газового гиганта. То есть отстоит от внутреннего края кольца Адамса всего на 1000 километров. Именно оно, своими гравитационными силами, и воздействует на данное образования, заставляя его принимать такую оригинальную конструкцию.
Однако многие исследователи склоняются к мысли, что у малыша маловато силёнок, чтобы влиять на кольцо Адамса подобным образом. Скорее всего, на этом участке космического пространства, существует ещё один или пара очень маленьких спутников. Они пока ещё не открыты в силу своих незначительных размеров и тёмных поверхностей, но заявляют о своём существовании именно через гравитационные силы.
Такому дуэту или трио, а может квартету, вполне по силам, сложив свои гравитационные усилия, удерживать дужки на приличном расстоянии друг от друга. Последние же, судя по наблюдениям, со временем меняют свою конфигурацию. Так дужка Свобода постепенно уменьшается в размерах. Не исключена возможность, что она вообще скоро исчезнет, не оставив о себе никаких воспоминаний.
Самое ближнее кольцо к газовому гиганту расположено на расстоянии в 42000 километров от его центра. Оно носит название кольцо Галле и является, пожалуй, одним из самых блеклых и неярких из всех колец. Ширина его довольно приличная: она составляет 2000 километров.
За внешним краем кольца Галле находятся орбиты трёх спутников планеты Нептун. Это маленькая Наяда. Она отстоит от газового гиганта на расстоянии в 48000 километров и имеет диаметр всего в 65 километров. Затем спутник Таласса. Это космическое тело побольше. Его диаметр равен 86 километрам, а расстояние до центра планеты составляет 50000 километров.
Самым же большим из этой троицы является спутник Деспина. Его расстояние до раскалённого центра планеты Нептун измеряется 52500 километрами, а диаметр равен 151 километру. Сразу же за ним, в каких-то 500 километрах, располагается очередное кольцо, носящее название кольцо Леверье.
Это образование имеет в ширину 100 километров и гораздо светлее нежели кольцо Галле. Аналогичное кольцо, также шириной в 100 километров и довольно светлое, находится на расстоянии в 57000 километров от цента планеты Нептун. Оно носит название кольцо Арго.
Между похожими кольцами Арго и Леверье нашло себе место очень прозрачное и широкое кольцо, которое получило название кольцо Лассел. Его ширина составляет 4000 километров. По сути, это образование претендует на самые внушительные габариты среди своих собратьев. Его величие затмить некому.
Последним в этой компании является самое тёмное безымянное кольцо. Оно располагается на расстоянии в 2000 км от внешнего края кольца Арго и имеет ширину в 500 километров. Из-за блеклости и невзрачности ему даже не дали название. Так оно и существует без имени среди более удачливых и ярких собратьев.
Никто не будет спорить: кольца планеты Нептун и близко не стоят с подобными образованиями планеты Сатурн. Они не сияют в космической дали, не притягивают к себе восхищённые взгляды исследователей. Их состав, скорее всего, представляет из себя многообразные по форме частицы метанового льда, покрытые сверху силикатами. Отсюда и слабое отражение солнечных лучей. Этого, однако, не происходит, что порождает различные предположения и гипотезы.
Других колец с Земли не разглядели. Это вовсе не означало, что у Нептуна больше нет подобных образований. Они вполне могли быть очень тёмными и совсем не отражать солнечный свет. Но огромные расстояния, отделяющие газового гиганта от Земли, не позволяли исследователям Космоса поставить в этом вопросе точку. Звёзды, перекрываемые Нептуном, начинали исчезать ещё до того, как планета закрывала их своей массой. Но кольца ли были причиной данного эффекта или спутники – тут никто ничего конкретного сказать не мог. 3. Спутники Нептуна
На настоящий момент известно 13 спутников планеты Нептун. названные в честь меньших морских божеств и нимф из греческой мифологии, так же, как сам Нептун был назван в честь римского бога морей.
Самый крупный из них Тритон. Он вобрал в себя практически всю массу космических тел, нарезающих бессчетные круги вокруг газового гиганта. Остальные 12 собратьев так малы, что составляют, все вместе, только, пол процента от веса его ледяных пород.
Наиболее примечательными в этой компании, кроме Тритона, являются Нереида, Протей и Лариса. Ближайшие спутники планеты – это Наяда, Таласса, Деспина и Галатея: небольшой дружный коллектив, вращающийся в окружении колец Нептуна. Размерами вся эта братия, скажем прямо, не вышла.
Больше всех Протей. Его диаметр составляет 420 километров. Другие даже такими габаритами не могут похвастаться: они совсем малыши. Но, не смотря на отсутствие величия, эти невзрачные творения Космоса добросовестно несут вахту возле своего старшего собрата,
Тритон
Размер крупнейшего спутника планеты – Тритона – близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Тритон уникален тем, что это единственный большой спутник в Солнечной системе, который вращается вокруг планеты по направлению, противоположному вращению своей планеты — это « ретроградная орбита » предполагает, что Тритон, возможно, был карликовой планетой, пока его не захватила планета Нептун. Гравитация Нептуна притягивает Тритон все ближе к планете и это означает, что через миллионы лет, Тритон приблизится достаточно близко, чтобы гравитационные силы разорвали его на части. Светлые полосы на поверхности Нептуна
Тритон очень холодный, температура на его поверхности достигает примерно минус 391 градусов по Фаренгейту (минус 235 градусов по Цельсию), что делает его одним из самых холодных мест в Солнечной системе. Тем не менее, Вояджер-2 обнаружил гейзеры, которые извергают ледяные столбы вверх более чем на 5 миль (8 км), показывая, что в его внутреннем мире есть тепло.
Спутник Нептуна Тритон
Тритон является единственным сферическим спутником Нептуна, другие двенадцать планет имеют неправильную форму, и у него большая отражательная способность — 60-90% (Луна —12%), так как он большой своею частью состоит из водяного льда.
У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что, после захвата Неп-туном спутник был разогрет приливными силами, и он был даже жидким первый миллиард лет после захвата. Возможно, в недрах своих он по-прежнему сохранил это агрегатное состояние. Поверхность Тритона на-поминает спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож с Марсом.
Нереида
Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км.
Нереида – самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна. Трудно найти более несходную пару, чем Тритон и Нереида… Начнем с орбит. У Тритона она, как мы уже знаем, почти правильный круг. Нереида же то подходит к Нептуну на 1390000, то убегает от него на 9734000 км. В семь раз отличается расстояние ближайшей точки от самой удаленной! Такой эксцентричности в поведении не показывает ни один другой спутник во всей Солнечной системе. Направление, в котором Нереида обращается вокруг Нептуна, прямое; в этом она тоже “не согласна” с Тритоном. Наклон ее орбиты к плоскости экватора планеты составляет 29°. Она обегает Нептун почти за полный земной год, а ведь Тритону для этого нужно меньше недели. Когда Нереида находится от Нептуна в наибольшем удалении, ее орбитальная скорость составляет всего 840 м/с. Это на одну пятую медленнее, чем скорость нашей Луны, и, тем самым, Нереида становится чемпионкой Солнечной системы по медлительности. Точные размеры Нереиды определить трудно. Обычно называют диаметр что-то между 240 и 300 км, то есть раз в 20 меньший, чем у Тритона. Если глядеть на нее с поверхности Нептуна, то она представится всего лишь звездочкой, притом не слишком яркой. Даже в наибольшем приближении к планете Нереида светится примерно как Полярная звезда. А при максимальном удалении только очень глазастый нептунянин мог бы разглядеть ее невооруженным оком. Зато Нептун с поверхности Нереиды при ее наибольшем приближении будет выглядеть весьма внушительно: он займет видимую площадь раз в пятнадцать большую, чем у нас Луна. Правда, Нереиде это даст лишь одну восьмую того света, что озаряет Землю в полнолуние – слишком уж далеко отсюда Солнце.
Судя по невероятно вытянутой орбите, ее наклонению, малым размерам тела, Нереида – пленница, а не родственница Нептуна, захваченный астероид, подобный Фебе или мелким спутникам Юпитера.
Протеус (Протей)
Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида. Протей — спутник Нептуна, открытый в августе 1989 космическим аппаратом «Вояджер-2». Это один из самых темных спутников Солнечной системы; отражает всего 6% солнечного света. Хотя он больше, чем Нереида, он не был открыт раньше из-за того, что это очень темное небесное тело, находящееся так близко к Нептуну, что его нельзя было разглядеть в ярком блеске планеты. Имеет неправильную (несферическую) форму. Покрытая кратерами поверхность этого спутника не проявляет никаких признаков геологической активности.2″
Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Нептун – довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон – самый большой и яркий спутник – ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально – почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2” удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Нептун был посещен только одним космическим кораблем: “Вояджером-2” 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече.
Открыто пять новых спутников Нептуна. Эти новые луны, вероятно, захваченные Нептуном астероиды. Теперь известно 13 спутников Нептуна. Два открытых спутника обращаются в том же направлении, что и планета. Другие спутники обращаются в обратном направлении. Все они обращаются по сильно наклоненным орбитам с большим эксцентриситетом. Размеры спутников находятся в пределах 30 – 50 км в диаметре. Исследователи использовали специальную технику, чтобы найти новые луны, которая первоначально была разработана, чтобы обнаружить очень слабые объекты во внешнем поясе астероидов – поясе Койпера.Они также наблюдали шестую возможную луну, которую они назвали 02N4. Спутник был обнаружен 14 августа 2002 года и наблюдался снова на Очень Большом Телескопе (VLT) 3 сентября 2002 года. Но дальнейшие попытки найти этот объект потерпели неудачу. Исследователи думают, это тело могло быть Кентавром – объектом, которые мигрируют из пояса Койпера. Заключенине
Карта поверхности Нептуна
На протяжении практически целого века этот синий гигант считался самым дальним во всей Солнечной системе. И даже открытие Плутона не изменило данного убеждения. Нептун – планета какая по счету? Восьмая, а не последняя, девятая. Тем не менее, он иногда оказывается дальше всех от нашего светила. Дело в том, что Плутон имеет вытянутую орбиту, которая порой находится ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна. Синему гиганту удалось вернуть себе статус самой дальней планеты. И все благодаря тому, что Плутон перевели в разряд карликовых объектов. – Нептун имеет самые небольшие размеры среди четырех известных газовых гигантов. Его экваториальный радиус меньше, чем у Урана, Сатурна и Юпитера. – Как и на всех газовых планетах, на Нептуне нет твердой поверхности. Даже если бы космический корабль сумел до него добраться, он не смог бы приземлиться. Вместо этого стало бы происходить погружение вглубь планеты. – Гравитация Нептуна немногим больше земной (на 17 %). Значит, сила притяжения действует на обеих планетах практически одинаково. – Для того чтобы обернуться вокруг Солнца, Нептуну требуется 165 земных лет. – Синий насыщенный цвет планеты объясняется мощнейшими линиями такого газа, как метан, превалирующими в отраженном свете гиганта. В процессе освоения космоса огромную роль сыграло открытие планет. Нептун и Плутон, равно как и другие объекты, обнаружены в результате кропотливого труда многих астрономов. Скорее всего, то, что сейчас человечеству известно о Вселенной, – лишь малая часть реальной картины. Космос – это великая тайна, и разгадывать ее придется еще не одно столетие. Список используемой литературы
1.Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия..CD-ROM. 2006
2.Бронштен В.А. Планеты и их наблюдения. – М.: Наука, 1995
3.Маров М.Я. . Планеты солнечной системы. – М.: Наука, 1996
4.Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия.- М.: Аванта +, 2002.-688 с.ил.
Нептун – самый дальний от нас мир, потому малоизученный. Планета-гигант, номер восемь в семье Солнца, получившая имя морского бога Нептуна. Её нашли в 1846 году при астрономических расчетах. Гигантский “Бог моря” почти в 4 раза больше Земли и в 30 раз дальше от центрального светила. Год на Нептуне долог, около 164,8 лет. Сутки же, наоборот, коротки, около 16 часов. Температура примерно -200°С.
Планетное ядро – изо льда и железосодержащих пород, радиус его 9-13 тыс. км. Мантия жидкая – частички льда аммиака, метана, воды, толщина её около 7 тыс. км.
Нептун – газовый гигант с толщиной газовой “шубы” около 5 тыс. км, наружная часть которой – смесь из 80% водорода, 19% гелия, есть следы углеводородов, азота, метана, придающего планете синий цвет. В глубинных слоях – увеличение аммиачных, метановых и водных комбинаций. Атмосфера разделена на отдельные зоны, движущиеся с различными скоростями: зона экватора совершает оборот примерно за18 часов, полярные – за 12. Характерны полосы чудовищных ураганов и вихревые образования, занимающие громадные площади и порождающие атмосферные отклонения – пятна разной окраски, например, большое Темное пятно, белые вихри – скутеры. Здесь свирепствуют самые сильные и длительные ветры Солнечной системы, обгоняющие звук – до 2100-2400 км /ч.
У планеты есть система из 5 колец, как у Сатурна, но неярких, тонких, различных по плотности, состоящих из кристалликов льда, углеродосодержащих компонентов и пылинок. Кольцам присвоены имена ученых, участвовавших в открытии и изучении Нептуна.
Вокруг планеты водят хоровод 14 спутников, названные именами персонажей древних греческих и римских мифов, кроме одного. Самые большие – Тритон, Протей, Нереида.
Этот хоровод разбит на две группы – регулярные и нерегулярные. Регулярные вращаются по круговым орбитам близко от планеты. Нерегулярные движутся по эксцентричным, вытянутым, или же по круговой орбите, противоположной вращению Нептуна, как, например, Тритон – обладающий, благодаря вулканической деятельности, разреженной атмосферой. Тритон – самое холодное местечко в Солнечной семье, морозы доходят до -235°С.
Получив второй тракт Леверье, эри обратил внимание на очень близкое
совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к
движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже
подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он,
как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в
июле 1846 г., поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его
пассивность. Тем временем Леверье 31 августа 1846 г. закончил еще одно
исследование, в котором была получена окончательная система элементов
орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в
Англии, астрономы все не преступали к поискам, и 18 сентября Леверье
обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, 23 сентября
вместе со студентом Дарре начал поиски. Вычисления их базировались на
результатах наблюдений Юпитера, Сатурна и самого Урана. В первый же вечер
планета была обнаружена, она находилась всего в 52 от предполагаемого
места. Весть об открытии планеты “на кончике пера”, что явилось одним из
ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По
установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного
бога. Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия,
к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственно отношения не
имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное
взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
У Нептуна есть 8 известных спутников: 4 маленьких, 3 средних и 1 большой.
|Спутник |Масса (кг)|Радиус |Радиус |Год |Кто открыл |
| | |орбиты |(км) |открытия | |
| | |(тыс.км.) | | | |
|Наяда |? |48 |29 |1989 |“Вояджер-2” |
|Таласса |? |50 |400 |1989 |“Вояджер-2” |
|Деспина |? |53 |74 |1989 |“Вояджер-2” |
|Галатея |? |62 |79 |1989 |“Вояджер-2” |
|Ларисса |? |74 |96 |1989 |“Вояджер-2” |
|Протеус |? |118 |209 |1989 |“Вояджер-2” |
|Тритон |2,14.1022 |355 |1350 |1846 |Лассель |
|Нерейд |? |5509 |170 |1949 |Койпер |
|Луна |7,4.1022 |389 |1739 |———-|————-|
| | | | |- |- | Тритон
Самый крупный из спутников, спутник Нептуна, открыт У. Ласселом (о.Мальта,
1846 г.). Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5
сут. 21 ч. 3 мин., диаметр ок. 3200 км. И радиус 1600 км., что немногим (на
138 км.) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно,
имеет атмосферу. Размер крупнейшего спутника планеты – Тритона – близок к размерам
Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник
Солнечной системы который обращается вокруг своей планеты в противоположную
сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что
Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета.
У Тритона большая отражательная способность — 60-90% (Луна —12%), так как
он большой своею частью состоит из водяного льда. У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой
на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления.
Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было
объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были
получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно
замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного
размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть
предположение, что, после захвата Нептуном спутник был разогрет приливными
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 спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль
Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож
с Марсом. НереидаНерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна
6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км. Нереида – самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает
один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита
Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75.
Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь
раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону
посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна. Протеус Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна.
Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся
только Тритон и Нереида. Нельзя сказать, что этот спутник выделяется чем-то
особенным, но тем не менее он был выбран учеными для создания его
трехмерной компьютерной модели, основанной на снимках “Вояджера 2”
(справа).
Пожалуй, описание остальных спутников подробным делать не стоит, поскольку
табличные данные о них (и то неполные), вполне исчерпывающе говорят о них
как о маленьких планетках, подобных которым очень много среди спутников
планет Солнечной системы. По тем немногим данным, что есть, трудно говорить
об их индивидуальности. Хотя, будущее наверняка позволит некоторым из них
заинтересовать астрономов. Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди
планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун
может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже
в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска.
Нептун – довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния
едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон – самый большой и яркий
спутник – ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска
планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли
обнаружить очень и очень сложно, а визуально – почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2” удалось достичь столь
удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты.
Нептун был посещен только одним космическим кораблем: “Вояджером-2” 25
августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря
этой встрече.Общие сведенияНептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты – 49,5 тыс. км, что
около 4-х земных, масса – около 17 масс Земли. Период обращения вокруг
центрального светила – 165 неполных лет. Средняя температура – 55 К. В
римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун – самая далекая от нас планета,
так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года
последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические
инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету
Солнечной системы.
С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени
Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария
Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате. Большое Темное Пятно После пролета “Вояджера-2” мимо планеты, наиболее известной деталью на
Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле).
Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное
Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто
другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое
темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что
атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в
температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках справа показано
движение облаков в районе Пятна. Кольца НептунаНептун также имеет кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из
звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые
дуги вместо полных колец, но фотографии “Вояджера-2” в августе 1989-го года
показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной
искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна
очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена:
самое крайнее – Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то
окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем – безымянное кольцо,
совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом – Леверрье (чьи
внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое
кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку
к открытию Нептуна. Магнитосфера
Масса: 1,02*10(26) кг. (17,14 масс Земли);
Диаметр экватора: 49520 км. (3,88 диаметра экватора Земли);
Плотность: 1,64 г/см3
Температура поверхности: -231°С
Период вращения относительно звёзд: 19,2 часа
Расстояние от Солнца (среднее): 30,06 а.е., то есть 4,497 млрд км
Период обращения по орбите (год): 164,491 земных лет
Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 15,8 часов
Наклон орбиты к эклиптике: 1°46’22”
Эксцентриситет орбиты: 0,011
Средняя скорость движения по орбите:5,43 км/с
Ускорение свободного падения:3,72 м/с2
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 увиден в бинокль (если вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Внутреннее строение Нептуна
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.
«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. Атмосфера Нептуна
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.
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. Спутники и кольца Нептуна
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.
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.
Самый большой спутник Нептуна — Тритон
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.
Відкриття Нептуна
Нептун – це передостання планета
в сонячній системі. Її орбіта перетинається з орбітою Плутона в деяких місцях. Комета
Галилея ще перетинає її орбіту, у відмінності від Плутона. Її екваторіальний діаметр
такої ж, як і в Урана, хоча розташована на 1627 млн. км далі від Урана (Уран розташований
у 2869 млн. км від Сонця). Виходячи з цих даних, можна зробити висновок, що цю планету
не змогли помітити в XVII столітті.
Одним з яскравих досягнень науки, одним
зі свідчень необмеженої пізнаванності природи було відкриття планети Нептун шляхом
обчислень – “на кінчику пера”.
Уран – планета, що випливає за Сатурном,
що багато століть вважався самої з далеких планет, була відкрита В. Гершелем наприкінці
XVIII в. Уран із працею
видна неозброєним оком. ДО 40-м років XIX в. точні спостереження показали, що Уран
ледь помітно ухиляється від того шляху, по якому він повинний випливати з урахуванням
збурювань з боку усіх відомих планет. Таким чином, теорія руху небесних тіл, настільки
стругаючи і точна, піддалася іспиту.
Леверье (у Франції) і Адамс (в Англії)
висловили припущення, що, якщо збурювання з боку відомих планет не пояснюють відхилення
в русі Урана, виходить, на нього діє притягання ще не відомого тіла. Вони майже
одночасно розрахували, де за Ураном повинне бути невідоме тіло, що робить своїм
притяганням ці відхилення. Вони обчислили орбіту невідомої планети, її масу і вказали
місце на небі, де тепер повинна була знаходитися невідома планета. Ця планета і
була знайдена в телескоп на зазначеному ними місці в 1846 р. Її назвали Нептуном.
Нептун не видний неозброєним оком. Так, розбіжність між теорією і практикою, здавалося,
що підривало авторитет матеріалістичної науки, привело до її тріумфу. Сучасні дані про Нептуна. Зоряний період звертання в літах 164,7 Синодичний період звертання,
доба 368 Середня відстань від Сонця,
а. е. 30,06 Середня відстань від Сонця,
млн. км 4496 Нахилення орбіти до екліптики 1° 46’ Маса (Земля – 1) 17,3
Эту разновидность объектов именуют ледяными гигантами. Присутствует скалистое ядро (металлы и силикаты), мантия, созданная из воды, метанового льда, аммиаков и водородной, гелиевой и метановой атмосферы. Детальное строение Нептуна просматривается на рисунке.
Внутреннее строение Нептуна
В ядре присутствует никель, железо и силикаты, а по массе в 1.2 раз обходит нашу. Центральное давление возрастает до 7Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, которые опускаются вниз в виде града.
Мантия достигает в 10-15 раз превосходит земную массу и наполнена аммиачной, метановой и водной смесью. Вещество называют ледяным, хотя в реальности это плотная раскаленная жидкость. Атмосферный слой простирается на 10-20% от центра.
В нижних атмосферных слоях можно заметить, как возрастают метановые, водные и аммиачные концентрации.
Спутники планеты Нептун
Лунная семья Нептуна представлена 14-ю спутниками, где все кроме одного обладают именами в честь греческой и римской мифологии. Они разделены на 2 класса: регулярные и нерегулярные. Первые – Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Расположены ближе всего к планете и маршируют по круговым орбитам.
Спутники отдалены от планеты на расстояние 48227 км до 117 646 км, и все, кроме S/2004 N 1 и Протея, обходят планету меньше, чем ее орбитальный период (0.6713 дня). По параметрам: 96 x 60 x 52 км и 1.9 ? 1017 кг (Наяда) до 436 x 416 x 402 км и 5.035 ? 1017 кг (Протей).
Хаббл зафиксировал позицию спутника S/2004 N 1, отдаленного на 4.8 млрд. км
Все спутники, кроме Протея и Лариссы, вытягиваются по своей форме. Спектральный анализ показывает, что они сформировались из водяного льда с примесью темного материала.
Неправильные следуют по наклонным эксцентричным или ретроградным орбитам и проживают на большой отдаленности. Исключение – Тритон, вращающийся вокруг Нептуна по круговому орбитальному пути.
В списке нерегулярных можно найти Тритон, Нереид, Галимеда, Сао, Лаомедеа, Несо и Псамафа. По размеру и массе они практически устойчивые: от 40 км в диаметре и 1.5 ? 1016 кг в массе (Псамафа) до 62 км и 9 х 1016 кг (Галимеда).
Отдельно рассматриваются Тритон и Нереид, потому что это крупнейшие нерегулярные луны в системе. Тритон вмещает 99.5% орбитальной массы Нептуна.
Цветовая мозаика Тритона, запечатленная Вояджером-2 в 1989 году
Они близко вращаются к планете и обладают необычными эксцентриситетами: у Тритона – практически идеальный круг, а у Нереиды – наиболее эксцентричная.
Самый большой спутник Нептуна – Тритон. Его диаметр охватывает 2700 км, а масса – 2.1 х 1022 кг. Его размера хватает, чтобы добиться гидростатического баланса. Тритон движется по ретроградному и квазикруговому пути. Его наполняет азот, двуокись углерода, метан и водяные льды. Альбедо – больше 70%, поэтому считается одним из наиболее ярких объектов. Поверхность выглядит красноватой. Удивляет и тем, что обладает своим атмосферным слоем.
Плотность спутника – 2 г/см3, а значит 2/3 массы отдано на скальные породы. Также может присутствовать вода в жидком состоянии и подземный океан. На юге расположена крупная полярная шапка, древние кратерные шрамы, каньоны и уступы.
Есть мнение, что Тритон был притянут гравитацией и ранее считался частью пояса Койпера. Приливное притяжение приводит к сближению. Между планетой и спутником может произойти столкновение через 3.6 млрд. лет.
Нереида стоит на третьем месте по величине в лунной семье. Вращается по проградной, но крайне эксцентрической орбите. Спектроскоп нашел льды на поверхности. Возможно, именно хаотическое вращение и вытянутая форма приводят к нерегулярным изменениям видимой величины.
Атмосфера и температура планеты Нептун
На возвышении атмосфера Нептуна состоит из водорода (80%) и гелия (19%) с небольшими метановыми примесями. Синий оттенок появляется из-за того, что метан впитывает красный свет. Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар.
Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.
Тритон
Самый крупный из спутников, спутник Нептуна, открыт У. Ласселом (о.Мальта, 1846 г.). Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5 сут. 21 ч. 3 мин., диаметр ок. 3200 км. И радиус 1600 км., что немногим (на 138 км.) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.
Размер крупнейшего спутника планеты – Тритона – близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник Солнечной системы, который обращается вокруг своей планеты в противоположную сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета.
У Тритона большая отражательная способность — 60-90% (Луна –12%), так как он большой своею частью состоит из водяного льда.
У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что, после захвата Нептуном спутник был разогрет приливными 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 спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож с Марсом. Нереида
Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км.
Нереида – самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна. Протеус
Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида. Нельзя сказать, что этот спутник выделяется чем-то особенным, но тем не менее он был выбран учеными для создания его трехмерной компьютерной модели, основанной на снимках “Вояджера 2” (справа).
Пожалуй, описание остальных спутников подробным делать не стоит, поскольку табличные данные о них (и то неполные), вполне исчерпывающе говорят о них как о маленьких планетках, подобных которым очень много среди спутников планет Солнечной системы. По тем немногим данным, что есть, трудно говорить об их индивидуальности. Хотя, будущее наверняка позволит некоторым из них заинтересовать астрономов.
Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Нептун – довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон – самый большой и яркий спутник – ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально – почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2” удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Нептун был посещен только одним космическим кораблем: “Вояджером-2” 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече. Общие сведения
Нептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты – 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса – около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила – 165 неполных лет. Средняя температура – 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун – самая далекая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету Солнечной системы.
С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате. Большое Темное Пятно
После пролета “Вояджера-2” мимо планеты, наиболее известной деталью на Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках справа показано движение облаков в районе Пятна. Кольца Нептуна
Нептун также имеет кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии “Вояджера-2” в августе 1989-го года показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена: самое крайнее – Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем – безымянное кольцо, совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом – Леверрье (чьи внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку к открытию Нептуна. Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки, ведь по ее мнению, “Северный полюс” мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, “Вояджер” двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, “Вояджеру” удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси – 16 часов 7 минут. Открытые вопросы
*Магнитная ось Нептуна проходит далеко не через центр и под большим углом к оси вращения. Какие процессы формируют такое магнитное поле?
* В чем причина недостатка гелия и водорода на Нептуне?
* Почему на Нептуне так сильны ветры, тогда как он находится очень далеко от Солнца, а в то же время внутренний источник тепла в недрах планеты недостаточно силен для таких целей?
* Как разработать сравнительно дешевый проект эффективного изучения Нептуна и Урана с помощью космических аппаратов? Список литературы.
Ф. Умпл “Семья Солнца” М., 1984 г.
М.Я. Маров “Планеты Солнечной системы”2-е изд. М., 1986.
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
«ПЛАНЕТА НЕПТУН».
Выполнила:
Ученица 9 «А» класса
Сухановская Ксения
КУРСК – 2011
ПЛАН.
I. ВСТУПЛЕНИЕ.
? Нептун.
II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
? История открытия.
? Некоторые параметры планеты.
? Химический состав, физические условия и внутреннее строение Нептуна.
? Спутники Нептуна.
?Современные исследования Нептуна
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
? Открытые вопросы.
? Нептун в цифрах.
? Современные данные о Нептуне.
НЕПТУН.
Нептун – восьмая планета от Солнца, большая планета Солнечной системы, относится к планетам – гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Еще орбиту Нептуна пересекает комета Галилея. Астрологический знак Нептуна J.Некоторые параметры планеты.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; 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 164,8 земныхлет. Экваториальный радиус планеты 24750 км., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. 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 выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины(недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14) · 103 К при давлении 7-8 мегабар.
Химический состав,физические условия и строение Нептуна.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные “льды” или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массеЗемле). Атмосфера Нептуна – это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране.
Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, ониразгоняются до 2200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла – он излучаетболее чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца.
История открытий.
После того, как в 1781 г. У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты оно то «отставало» от расчетного, то опережало его. Орбита Урана не соответствовала закону Ньютона. Это и навело на мысль о существовании еще однойпланеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения 7-й планеты.
В 1832 г. в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от Британского астронома-любителя,…
Реферат на тему:
Планета Нептун Выполнил:
Ученик 11а класса
Данилин Андрей
План. Вступление. I.Нептун. II.Основная часть.
1. История открытия.
2. Некоторые параметры планеты.
3. Химический состав, физические условия и внутреннее строение Нептуна.
4. Спутники Нептуна.
5. Современные исследования Нептуна III. Заключение.
Открытые вопросы.
Нептун в цифрах.
Современные данные о Нептуне. НЕПТУН. Нептун – восьмая планета от Солнца, большая планета Солнечной системы, относится к планетам – гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Еще орбиту Нептуна пересекает комета Галилея. Астрологический знак Нептуна J. Некоторые параметры планеты.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; 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 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. 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 выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14) · 103 К при давлении 7-8 мегабар. Химический состав, физические условия и строение Нептуна.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные «льды» или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна — это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране.
Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла — он излучает более чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца. История открытий .
После того, как в 1781 г. У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты оно то «отставало» от расчетного, то опережало его. Орбита Урана не соответствовала закону Ньютона. Это и навело на мысль о существовании еще одной планеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения 7-й планеты.
В 1832 г. в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от Британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. По-видимому, это было первым предложением искать «возмущающую» планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.
А еще за год до этого талантливый молодой студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: “В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящийся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию”.
Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843 г. предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных рачетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии навой планеты. Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции У. Ж. Леверье. 10 ноября
1845 г. он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождениями между данными наблюдений и расчетов: “Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором тракте”. Такие оценки были проведены в первой половине 1846 г. Успеху дела помогло предложение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим Тициуса Боде правилом, по орбите, радиус которой равен устроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень маленький наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету.
Получив второй тракт Леверье, эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846 г., поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.
Тем временем Леверье 31 августа 1846 г. закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не преступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, 23 сентября вместе со студентом Дарре начал поиски. Вычисления их базировались на результатах наблюдений Юпитера, Сатурна и самого Урана. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52 от предполагаемого места. Весть об открытии планеты “на кончике пера”, что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.
Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственно отношения не имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
У Нептуна есть 8 известных спутников: 4 маленьких, 3 средних и 1 большой.
Спутник
Масса (кг)
Радиус орбиты (тыс.км.)
Радиус
(км)
Год
открытия
Кто открыл
Наяда
?
48
29
1989
“Вояджер-2”
Таласса
?
50
400
1989
“Вояджер-2”
Деспина
?
53
74
1989
“Вояджер-2”
Галатея
?
62
79
1989
“Вояджер-2”
Ларисса
?
74
96
1989
“Вояджер-2”
Протеус
?
118
209
1989
“Вояджер-2”
Тритон
2,14. 1022
355
1350
1846
Лассель
Нерейд
?
5509
170
1949
Койпер
Луна
7,4. 1022
389
1739
———–
————– Тритон
Самый крупный из спутников, спутник Нептуна, открыт У. Ласселом (о.Мальта, 1846 г.). Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5 сут. 21 ч. 3 мин., диаметр ок. 3200 км. И радиус 1600 км., что немногим (на 138 км.) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.
Размер крупнейшего спутника планеты — Тритона — близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник Солнечной системы который обращается вокруг своей планеты в противоположную сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета.
У Тритона большая отражательная способность — 60-90% (Луна —12%), так как он большой своею частью состоит из водяного льда.
У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что, после захвата Нептуном спутник был разогрет приливными 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 спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож с Марсом. Нереида
Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км.
Нереида — самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна. Протеус
Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида. Нельзя сказать, что этот спутник выделяется чем-то особенным, но тем не менее он был выбран учеными для создания его трехмерной компьютерной модели, основанной на снимках «Вояджера 2» (справа).
Пожалуй, описание остальных спутников подробным делать не стоит, поскольку табличные данные о них (и то неполные), вполне исчерпывающе говорят о них как о маленьких планетках, подобных которым очень много среди спутников планет Солнечной системы. По тем немногим данным, что есть, трудно говорить об их индивидуальности. Хотя, будущее наверняка позволит некоторым из них заинтересовать астрономов.
Нептун — восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой те лескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Нептун — довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон — самый большой и яркий спутник — ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально — почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2 ” удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Нептун был посещен только одним космическим кораблем: «Вояджером-2» 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече. Общие сведения
Нептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты — 49,5 тыс. км, что около 4 -х земных, масса — около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила — 165 неполных лет. Средняя температура — 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун — самая далекая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету Солнечной системы.
С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате. Большое Темное Пятно После пролета «Вояджера-2» мимо планеты, наиболее известной деталью на Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. «Вояджер-2» также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках справа показано движение облаков в районе Пятна. Кольца Нептуна
Нептун также имеет кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии «Вояджера-2» в августе 1989-го года показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена: самое крайнее — Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем — безымянное кольцо, совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом — Леверрье (чьи внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку к открытию Нептуна. Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки, ведь по ее мнению, «Северный полюс» мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, «Вояджер» двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, «Вояджеру» удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси — 16 часов 7 минут. Открытые вопросы
*Магнитная ось Нептуна проходит далеко не через центр и под большим углом к оси вращения. Какие процессы формируют такое магнитное поле?
* В чем причина недостатка гелия и водорода на Нептуне?
* Почему на Нептуне так сильны ветры, тогда как он находится очень далеко от Солнца, а в то же время внутренний
источник тепла в недрах планеты недостаточно силен для таких целей?
* Как разработать сравнительно дешевый проект эффективного изучения Нептуна и Урана с помощью космических аппаратов? Список литературы.
1. Ф. Умпл “Семья Солнца” М., 1984 г.
2. М.Я. Маров “Планеты Солнечной системы”2-е изд. М., 1986.
Нептун
в цифрах:
Масса
17,14 массы Земли (1,02. 1026 кг)
Диаметр
3,88 диаметра Земли (49 520 км)
Плотность
1,64 г/см3
Температура поверхности
-231°С
Длительность звездных суток
19,2 часа
Среднее расстояние от Солнца
30,06 а.е. ( 4.497 млн. км)
Период обращения по орбите
164,79 земных лет
Наклон экватора к орбите
+29°34`
Эксцентриситет орбиты
0,008
Наклонение орбиты к эклиптик е
1,77°
Долгота восходящего узла
131°01`
Средняя скорость движения по орбите
5,43 км/сек
Расстояние от Земли
от 4,3 до 4,6 млрд. км
Число спутников
8
Современные данные о Нептуне.
Звездный период обращения в годах
164,7
Синодический период обращения, сутки
368
Среднее расстояние от Солнца, а.е.
30,06
Среднее расстояние от Солнца, млн. км.
4496
Наклонение орбиты к эклиптике
1?46?
Плотность, кг./м3
1700
Экваториальный диаметр, км.
49500
Экваториальный радиус, км.
24750
Звездный период вращения вокруг своей оси
17,8
Наклон экватора к плоскости орбиты
15,8 суток
Число известных спутников у планеты
29?
Число известных спутников
2
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ О НЕПТУНЕ
Нептун — это прежде всего гигант из газа и льда.
Нептун – восьмая планета Солнечной системы.
Нептун — самая далёкая от Солнца планета с тех пор, как Плутон разжаловали до звания карликовой планеты.
Нептун меньше, чем другие газовые гиганты — Юпитер, Уран и Сатурн.
Своё название планета получила в честь древнеримского бога моря.
Год на Нептуне длится примерно 165 земных лет.
Среднее расстояние планеты Нептун от солнца: около 4,5 млн. км.
День на Нептуне длится около 16 земных часов. КАК ОТКРЫЛИ НЕПТУН?
Нептун был единственной планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не благодаря телескопу.
Планета Нептун была открыта французскими учеными Йоганном К. Галле, Генрихом д’Арре и Урбеном Леверье. Открытие состоялось 23 сентября 1846 года. СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ПЛАНЕТЫ НЕПТУН
Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов — Юпитера и Сатурна.
Нептун имеет ярко-голубой цвет. Истинная причина голубого цвета Нептуна до сих пор не раскрыта.
На Нептуне дуют самые сильные в Солнечной системе ветра, их скорость достигает 2100 км/ч, то есть больше, чем в бешеной атмосфере Юпитера.
Ученые не знают, как на холодной ледяной планете вроде Нептуна облака могут двигаться так быстро. Они предполагают, что холодные температуры и поток жидких газов в атмосфере планеты могут снижать трение настолько, что ветры набирают существенную скорость.
Из всех планет в нашей системе Нептун — самая холодная.
Верхние слои атмосферы планеты имеют температуру -223 градуса по Цельсию.
Нептун вырабатывает больше тепла, чем получает его от Солнца.
В атмосфере Нептуна преобладают такие химические элементы, как водород, метан и гелий.
Атмосфера Нептуна плавно переходит в жидкий океан, а тот — в промёрзшую мантию. Поверхности как таковой у этой планеты нет.
Предположительно, Нептун обладает каменным ядром, масса которого примерно равна массе Земли. Ядро Нептуна состоит из силикатного магния и железа.
Магнитное поле Нептуна в 27 раз мощнее земного.
Гравитация Нептуна всего на 17% сильнее таковой на Земле.
Нептун является ледяной планетой, состоящей из аммиака, воды и метана.
Интересен тот факт, что сама планета вращается в противоположную сторону от вращения облаков.
На поверхности планеты в 1989 году было обнаружено Большое темное пятно. СПУТНИКИ НЕПТУНА
У Нептуна официально зарегистрированное количество 14 спутников. Спутники Нептуна названы в честь греческих богов и героев: Протей, Таласа, Наяда, Галатея, Тритон и другие.
Крупнейшим спутником Нептуна является Тритон.
Тритон движется вокруг Нептуна по ретроградной орбите. Это значит, что его орбита вокруг планеты лежит задом наперед по сравнению с другими лунами Нептуна.
Скорее всего, Нептун когда то захватил Тритон — то есть луна не образовалась на месте, как остальные луны Нептуна. Тритон заперт в синхронном вращении с Нептуном и медленно движется по спирали к планете.
Тритон, примерно через три с половиной миллиарда лет будет разорван его гравитацией, после чего его обломки образуют ещё одно кольцо вокруг планеты. Это кольцо может быть более мощным, чем кольца Сатурна.
Масса Тритона составляет более, чем 99,5 % от суммарной массы всех остальных спутников Нептуна
Тритон, скорее всего, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера. КОЛЬЦА НЕПТУНА
У Нептуна есть шесть колец, но они гораздо меньше, чем у Сатурна, и увидеть их непросто.
Кольца Нептуна состоят в основном из замёрзшей воды.
Считается, что кольца планеты – остатки когда-то разорванного спутника. ПОСЕЩЕНИЕ НЕПТУНА
Для того, чтобы корабль достиг Нептуна, ему необходимо проделать путь , который по времени займет примерно 14 лет.
Единственным космическим аппаратом, посетившим Нептун, является «Вояджер-2».
В 1989 году «Вояджер-2» прошёл на расстоянии в 3000 километров от северного полюса Нептуна. Он облетел небесное тело 1 раз.
Во время своего пролета «Вояджер-2» изучил атмосферу Нептуна, его кольца, магнитосферу и познакомился с Тритоном. «Вояджер-2» также взглянул на «Большое темное пятно» Нептуна, вращающуюся систему штормов, которая исчезла, если верить наблюдениям космического телескопа Хаббла.
Прекрасные фотографии Нептуна, сделанные «Вояджером-2», надолго останутся единственным, что у нас есть
К сожалению, в ближайшие годы никто не планирует снова исследовать планету Нептун.
Реферат: Планета Нептун
Содержание
Введение
1. История открытия
1.1. Название
1.2. Статус
2. Физические
характеристики
2.1. Внутреннее строение
2.2. Атмосфера
2.3. Магнитосфера
2.4. Кольца
3. Климат
3.1. Штормы
3.2. Внутреннее тепло
4. Орбита и вращение
5. Образование и миграция
6. Спутники
7. Наблюдения
Заключение
Введение
Чаще всего
приходится вычислять возмущения гравитационного поля по известному расположению
других тел. При исследовании траектории Урана задача стояла противоположенная:
зная возмущения, необходимо было найти место вызывающей их планеты. Эту задачу
решили астроном Леверье и ученый Адамс. Только одними математическими расчетами,
они указали место на небе, где должна находиться неизвестная планета. Когда на
это место астроном Галле направил телескоп, то нашел новую планету. Так
состоялось открытие людьми планеты – Нептун.
Это открытие
еще раз доказывало, что теория строения Вселенной созданная Коперником верна,
факт обнаружения Нептуна исключительно по расчетам подтвердил правильность
ньютоновских формул, на которых были основаны все расчеты в астрономии.
Подозрения на
неверность этих законов возникли после того, как открыли Уран, было замечено,
что его орбита не согласуется с законами Ньютона. Таким образом, было предсказано
существование другой, более отдаленной планеты, которая воздействовала на
орбиту Урана. Нептун первыми наблюдали Galle и d’Arrest 23 сентября 1846 года
очень близко к местонахождению, независимо предсказанному Adams и Verrier из
вычислений, основанных на наблюдаемых положениях Юпитера, Сатурна и Урана.
Нептун был
посещен только одним космическим кораблем – “Вояджером 2”, это произошло
25 августа 1989 года. Почти все, что мы знаем об этой планете, мы знаем
благодаря этой экспедиции. В данной работе я изложу данный известный материал.
1. История открытия
Зарисовки Галилео
Галилея показывают, что 28 декабря 1612 года, а затем 29 января 1613 года он
наблюдал Нептун. Однако в обоих случаях Галилей принял планету за неподвижную
звезду в соединении с Юпитером на ночном небе. Поэтому открытие Нептуна не
приписывают Галилею.
Во время
первого периода наблюдений в декабре 1612 года Нептун был в точке стояния, как
раз в день наблюдений он перешёл к попятному движению. Видимое попятное движение
наблюдается, когда Земля обгоняет по своей орбите внешнюю планету. Поскольку
Нептун был вблизи точки стояния, движение планеты было слишком слабым, чтобы
быть замеченным с помощью маленького телескопа Галилея.
В 1821 году Алексей
Бувард опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана. Более поздние
наблюдения показали существенные отклонения от таблиц. Это привело Буварда к
предположению, что неизвестное пока тело возмущает орбиту Урана своей
гравитацией. В 1843, Джон Кауч Адамс вычислил орбиту гипотетической восьмой
планеты, чтобы объяснить изменения в орбите Урана. Он послал свои вычисления
сэру Джорджу Эйри, королевскому астроному, а тот в ответном письме попросил у
Куча разьяснений. Адамс начал набрасывать ответ, но почему-то так и не отправил
его и в дальнейшем не настаивал на серьёзной работе над проблемой Урана.
Урбен Леверье
независимо от Адамса в 1845–1846 годы быстро провёл свои собственные расчёты,
но соотечественики не разделяли его энтузиазма. В июне, ознакомившись с первой
опубликованной Леверье оценкой долготы планеты и её схожести с оценкой Адамса,
Эйри убедил директора Кембриджской обсерватории Джеймса Чайлза начать поиски планеты.
Чайлз безуспешно обыскивал небо в поисках восьмой планеты в течение августа и
сентября. На деле Чайлз дважды наблюдал Нептун, но вследствие того, что он
отложил обработку результатов наблюденикй на более поздний срок ему не удалось
своевременно идентифицировать искомую планету.
Тем временем,
Леверье удалось убедить астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готфрида
Галле заняться поисками планеты. Гейнрих д’Арре, студент обсерватории,
предложил Галле сравнить недавно нарисованную карту неба в районе
предсказанного Леверье местоположения с видом неба на текущий момент, чтобы
заметить передвижение планеты относительно неподвижных звёзд. Планета была
обнаружена в первую же ночь примерно после одного часа поисков. Вместе с
директором обсерватории, Иоганном Энке, в течение двух ночей они продолжили
наблюдение участка неба, где находилась планета, в результате чего им удалось
обнаружить её передвижение относительно звёзд, и убедиться, что это
действительно новая планета. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года, в
пределах 1° от координат, предсказанных Леверье, и примерно в 12° от координат,
предсказанных Адамсом.
Вслед за
открытием последовала большая конкуренция между англичанами и французами за
право считать открытие Нептуна своим. В конечном счёте консенсус был найден, и
было принято решение считать Адамса и Леверье сооткрывателями. В 1998 году были
вновь найдены так называемые «бумаги Нептуна» (имеющие историческое значение
бумаги из Гринвичской обсерватории), которые были незаконно присвоены
астрономом Олином Дж. Эггеном и хранились у него в течение почти трёх
десятилетий, и были найдены в его владении только после его смерти. После
пересмотра документов некоторые историки теперь полагают, что Адамс не
заслуживает равных с Леверье прав на открытие Нептуна. Это, впрочем,
подвергалось сомнениям и ранее, например, Деннисом Реулинсом, ещё с 1966 года.
В 1992 году в статье в журнале «Dio» он назвал требования британцев признать равноправие
Адамса на открытие воровством. «Адамс проделал некоторые вычисления, но он был
довольно неуверен в том, где находится Нептун» – сказал Николас Коллеструм из Университетского
колледжа Лондона в 2003 году.
1.1 Название
Некоторое
время после открытия Нептун обозначался просто как «внешняя от Урана планета»
или как «планета Леверье». Первым, кто выдвинул идею об официальном наименовании,
был Галле, предложивший название Янус. В Англии Чайлз предложил другое
название: Океан.
Утверждая,
что имеет право дать наименование открытой им планете, Леверье предложил
назвать её Нептуном, ложно утверждая, что такое название одобрено французским бюро
долгот. В октябре он пытался назвать планету по своему имени, «Леверье», и был
поддержан директором обсерватории Франсуа Араго, однако эта инициатива
натолкнулась на существенное сопротивление за пределами Франции. Французские
альманахи очень быстро вернули название Гершель для Урана, в честь её
первооткрывателя Уильяма Гершеля, и Леверье для новой планеты.
Директор Пулковской
обсерватории Василий Струве отдал предпочтение названию «Нептун». О причинах
своего выбора он сообщил на съезде Императорской Академии наук в Петербурге 29
декабря 1846 года. Это название получило поддержку за пределами России и вскоре
стало общепринятым международным наименованием планеты.
В римской
мифологии Нептун – бог моря и соответствует греческому Посейдону.
1.2 Статус
С момента
открытия и до 1930 года Нептун был самой далёкой от Солнца известной планетой.
После открытия Плутона Нептун стал предпоследней планетой, за исключением 1979–1999
годов, когда Плутон находился внутри орбиты Нептуна. Однако исследование пояса
Койпера в 1992 году привело к тому, что многие астрономы стали обсуждать вопрос
о том, считать Плутон планетой или частью пояса Койпера. В 2006 году Международный
астрономический союз принял новое определение термина «планета» и
классифицировал Плутон как карликовую планету, и, таким образом, вновь сделал
Нептун последней планетой Солнечной системы.
2. Физические характеристики
С массой в
1,0243?1026 кг Нептун является промежуточным звеном между Землёй и
большими газовыми гигантами. Его масса в 17 раз превосходит Земную, но
составляет лишь 1/19 от массы Юпитера. Экваториальный радиус Нептуна равен
24,764 км, что почти в 4 раза больше земного. Нептун и Уран часто считаются
подклассом газовых гигантов, который называют «ледяными гигантами» из-за их
меньшего размера и большей концентрации летучих веществ. При поиске экзопланет
Нептун используется как метоним: обнаруженные экзопланеты со схожей массой
часто называют «Нептунами», также часто астрономы используют как метоним
Юпитер: («Юпитеры»).
2.1
Внутреннее строение
Внутреннее
строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Атмосфера составляет
примерно 10-20 процентов от общей массы планеты, и расстояние от поверхности до
конца атмосферы составляет 10-20 % расстояния от поверхности до ядра. Вблизи
ядра давление может достигать 10 гигапаскалей. Объёмные концентрации метана, аммиака
и воды найдены в нижних слоях атмосферы.
Постепенно
эта более тёмная и более горячая область уплотняется в перегретую жидкую
мантию, где температуры достигают 2000-5000 кельвинов. Масса мантии Нептуна превышает
Земную в 10-15 раз, по разным оценкам, и богата водой, аммиаком, метаном и
прочими соединениями. Как является общепринятым в планетологии, эту материю называют
ледяной, даже при том, что это – горячая, очень плотная жидкость. Эту жидкость,
обладающую высокой электропроводимостью, иногда называют океаном водного аммиака.
Внутреннее
строение Нептуна:
1. Верхняя
атмосфера, верхние облака
2. Атмосфера,
состоящая из водорода, гелия и метана
3. Мантия,
состоящая из воды, аммиака и метанового льда
4.
Каменно-ледяное ядро
На глубине
7000 километров условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы,
которые «падают» на ядро. Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов. Ядро,
как полагают, весит в 1,2 раза больше Земли. Давление в центре достигает 7
мегабар, что в миллионы раз больше, чем на поверхности Земли. Температура в
центре, возможно, достигает 5400 кельвинов.
2.2 Атмосфера
В верхних
слоях атмосферы обнаружен водород и гелий. Они составляют 80 и 19 % атмосферы
на этой высоте, соответственно. Также наблюдаются следы метана. Заметные полосы
поглощения метана встречаются на длинах волн выше 600 нм в красной и инфракрасной
части спектра. Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном –
часть того, что придаёт атмосфере Нептуна синий оттенок, хотя яркая лазурь
Нептуна отличается от более умеренного аквамаринового цвета Урана. Так как
содержание метана в атмосфере Нептуна не сильно отличается от содержания метана
в атмосфере Урана, полагают, что всё же некий пока неизвестный компонент
атмосферы способствует синему цвету. Атмосфера Нептуна подразделяется на 2
основные области: более низкая тропосфера, где температура падает с высотой, и
стратосфера, где температура с высотой увеличивается. Граница между ними, тропопауза,
находится на уровне давления в 0,1 баров. Стратосфера замещается термосферой на
уровне давления ниже, чем 10-4 – 10-5 микробаров. Термосфера постепенно
переходит в экзосферу. Модели тропосферы Нептуна позволяют полагать, что она
состоит из облаков переменных составов, в зависимости от высоты. Облака
верхнего уровня находятся на уровне давления ниже одного бара, где температура,
подходящая для конденсации метана.
При давлении
между одним и пятью барами, как полагают, формируются облака аммиака и сульфида
водорода. При давлении более 5 баров облака могут состоять из того же аммиака,
сульфида аммония, сульфида водорода и воды. Более глубоко, при давлении в приблизительно
50 бар, могут быть облака из водяного льда, там температура равна 0 C°, не
исключено, что и там могут быть найдены облака из аммиака и сульфида водорода.
Высотные облака Нептуна наблюдались по отбрасываемым ими теням на непрозрачный
облачный слой ниже уровнем. Среди них выделяются облачные полосы, которые
«обёртываются» вокруг планеты на постоянной широте. У этих периферических групп
ширина достигает 50-150 километров, и находятся они на 50-110 км выше основного
облачного слоя. Изучение спектра Нептуна позволяет предполагать, что его более
низкая стратосфера затуманена из-за конденсации продуктов ультрафиолетового
фотолиза метана, таких, как этан и ацетилен. В стратосфере также обнаружены
следы циановодорода и угарного газа. Стратосфера Нептуна более тёплая, чем
стратосфера Урана из-за более высокой концентрации углеводородов. По
невыясненным причинам, термосфера планеты имеет аномально высокую температуру в
приблизительно 750 кельвинов. Для столь высокой температуры планета слишком
далека от Солнца, чтобы оно могло так разогреть термосферу ультрафиолетовой
радиацией. Возможно, это следствие атмосферного взаимодействия с ионами в
магнитном поле планеты. Другой кандидат на механизм разогревания: волны
гравитации из внутренних областей планеты, которые рассеиваются в атмосфере.
Термосфера содержит следы угарного газа и воды, которая попала туда, возможно,
из внешних источников, таких, как метеориты и пыль.
2.3
Магнитосфера
И своей магнитосферой,
и магнитным полем, сильно наклонённым на 47° относительно его оси вращения, и
распространяющегося на 0,55 от радиуса планеты (приблизительно 13500 км),
Нептун напоминает Уран. До прибытия к Нептуну «Вояджера – 2» учёные полагали,
что наклонённая магнитосфера Урана была результатом его «бокового вращения».
Однако после сравнения магнитных полей этих двух планет учёные теперь полагают,
что такая странная ориентация магнитосферы в пространстве может быть вызвана
приливами во внутренних областях. Такое поле может появиться благодаря
конвективным перемещениям жидкости в тонкой сферической прослойке
электропроводных жидкостей этих двух планет (предполагаемая комбинация из
аммиака, метана и воды), что приводит в действие гидромагнитное динамо.
Магнитное поле на экваториальной поверхности Нептуна оценивается в 1,42 ?T
в течение магнитного момента 2,16?1017 Tm³. Магнитное поле Нептуна
имеет комплексную геометрию, которая включает относительно большие привзносы от
не биполярных компонетов, включая сильный квадрупольный момент, который по
мощности может превышать дипольный. В противоположность – у Земли, Юпитера и Сатурна
относительно небольшой квадрупольный момент, и их поля менее отклонены от
полярной оси. Головная ударная волна Нептуна, где магнитосфера начинает
замедлять солнечный ветер, проходит на расстоянии в 34,9 планетарных радиусов. Магнитопауза,
где давление магнитосферы уравновешивает солнечный ветер, находится на
расстоянии в 23–26,5 радиусов Нептуна. Хвост магнитосферы длится примерно до
расстояния в 72 радиуса Нептуна, и очень вероятно, что гораздо дальше.
2.4 Кольца
У Нептуна
есть кольцевая система, хотя гораздо менее существенная, чем, к примеру, у Сатурна.
Кольца могут состоять из ледяных частиц, покрытых силикатами, или основанным на
углероде материалом, которые наиболее вероятно придаёт им красноватый оттенок.
В систему колец Нептуна входит 5 компонентов. Относительно узкое, самое
внешнее, расположенное в 63 тысячах километров от центра планеты – кольцо
Адамса; кольцо Леверье на удалении в 53000 километров от центра и более
широкое; более слабое кольцо Галле на расстоянии в 42000 километров. Слабое
продление кольца Леверье наружу называется Лассел, и оно ограничено своим
внешним краем – кольцом Араго – на расстоянии в 57000 километров. Первое кольцо
Нептуна было обнаружено в 1968 году командой астрономов во главе с Эдвардом
Гайненом Но позже считалось, что это кольцо могло быть неполным, дефектным.
Такое мнение возобладало после наблюдения за покрытием колец звездой в 1984 году,
когда кольца затмили звезду во время её входа в тень, а не по выходу из неё
Изображения «Вояджера-2» от 1989 года уладили эту проблему, поскольку было
обнаружено ещё несколько слабых колец, но с достаточно массивной структурой.
Причина этого так и не выяснена до сих пор, но это могло произойти из-за
гравитационного взаимодействия с маленькими спутниками на орбите поблизости от
колец. Наиболее удалённое кольцо Адамс, как теперь известно, содержит 5 «дужек»
под названием: «Храбрость», «Liberte», «Egalite 1», «Egalite
2», и «Fraternite» (Свобода, равенство и братство). Существование этих
дуг было трудно объяснить, потому что законы механики предсказывают, что дуги
должны были бы за достаточно короткий момент времени соединиться в однородное
кольцо. Считалось, что в таком положении дуги удерживает гравитационный эффект
спутника Нептуна – Галатеи, которая обращается вокруг Нептуна вблизи от внутренней
границы кольца Адамса. Однако новые исследования показывают, что влияние
гравитации Галатеи недостаточно для того, чтобы удерживать материал колец в том
положении, в котором он находится сейчас. Наблюдаемые результаты можно
объяснить присутствием ещё одного спутника Нептуна, который может иметь
достаточно малый размер (до 6 км), и вследствие этого может быть ещё не открыт.
Наблюдения с поверхности Земли, опубликованные в 2005 году, показали, что
кольца Нептуна намного более непостоянны, чем ранее мыслилось. Изображения,
полученные обсерваторией Кек (Гавайские острова) в 2002 и 2003 году показывают
значительные перемены по сравнению с изоображениями «Вояджера-2». В частности,
кажется что дуга «Liberte» может исчезнуть всего через столетие.
3. Климат
Одно из
различий между Нептуном и Ураном – уровень метеорологической активности. «Вояджер-2»,
пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность
атмосферы. В противоположность Урану, Нептун демонстрировал заметные погодные
перемены во время съёмки с «Вояджер-2» в 1989 году.
Погода на
Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами,
достигающими порой сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с). В ходе отслеживания
движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20
м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном. В верхнем облачном слое
скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах.
Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты
вокруг своей оси. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах
направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких
широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как
полагают, следствие «скин-эффекта», а не каких-либо глубинных атмосферных
процессов. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора
превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. Это
наблюдение может считаться свидетельством в пользу существования апвеллинга на
экваторе Нептуна и его понижения ближе к полюсам. В 2007 году было замечено,
что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 C° теплее, чем
остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет ?200 C°.
Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях
верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в
космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» – следствие осевого наклона
Нептуна, южный полюс которого уже четверть Нептунианского года, то есть
примерно 40 земных лет, обращён к Солнцу. По мере того, как Нептун будет
медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс
постепенно уйдёт в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким
образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный.
Из сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось,
увеличились в размере и альбедо. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году,
и, как ожидается, продлится до 2020 с наступлением на Нептуне нового сезона.
Сезоны меняются каждые 40 лет.
3.1 Штормы
В 1989,
Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13,000 ?
6,600 км, был открыт аппаратом НАСА «Вояджер-2». Этот атмосферный шторм
напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический
телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее
образование было обнаружено в северном полушарии планеты. Скутер – это другой
шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название – следствие
того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было
ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного
пятна. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем
«скутер», группы облаков. Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм,
наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено
ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий
центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве
чётких фотографий с высоким разрешением. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают,
рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные
облака. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном
слое. Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в
течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто
связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые
формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что
некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон,
даже при том, что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если
они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока
механизм.
3.2
Внутреннее тепло
Более
разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, – следствие
более высокой внутренней температуры. При этом Нептун в два раза удалённее от Солнца,
чем Уран, и получает лишь 40 % от солнечного света, который получает Уран.
Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны. Верхние области
тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в ?221,4 °C. На
глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C.
Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном,
механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1
больше энергии, чем получает от Солнца. Нептун же излучает в 2,61 раза больше,
чем получает от Солнца. Несмотря на то, что Нептун – самая далёкая планета от
Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной
системе. Предлагается несколько возможных объяснений, включая радиогенный
нагрев ядром планеты (как Земля греется калием-40, к примеру), диссоциация
метана в другие цепные углеводороды в условиях атмосферы Нептуна, а также
конвекция в нижней части атмосферы, которая приводит к торможению волн
гравитации над тропопаузой.
4. Орбита и вращение
Среднее
расстояние между Нептуном и Солнцем – 4,55 млрд. км (около 30,1 средних расстояний
между Солнцем и Землёй, или 30,1 а. е.), и полный оборот вокруг Солнца у него
занимает 164,79 лет. 12 июля 2011 года Нептун завершит свой первый с момента открытия
планеты в 1846 году полный оборот. С Земли он будет виден иначе, чем в день
открытия, в результате того, что период обращения Земли вокруг Солнца (365,25
дней) не является кратным периоду обращения Нептуна. Эллиптическая орбита
планеты наклонена на 1,77° относительно орбиты Земли. Вследствие наличия
эксцентриситета 0,011, расстояние между Нептуном и Солнцем изменяется на 101
миллион километров – разница между перигелием и афелием, т.е. ближайшей и самой
отдалённой точками положения планеты вдоль орбитального пути. Осевой наклон
Нептуна – 28,32°, что похоже на наклон оси Земли и Марса. В результате этого
планета испытывает схожие сезонные изменения. Правда, из-за длинного
орбитального периода Нептуна сезоны длятся в течение сорока лет каждый.
Сидерический
период вращения для Нептуна равен 16,11 часов. Вследствие осевого наклона,
сходного с Земным (23°), изменения в сидерическом периоде вращения в течение
его длинного года не является значимыми. Поскольку Нептун не имеет твёрдой
поверхности, его атмосфера подвержена дифференциальному вращению. Широкая
экваториальная зона вращается с периодом приблизительно 18 часов, что
медленнее, чем 16,1-часовое вращение магнитного поля планеты. В
противоположность экватору, полярные области вращаются за 12 часов. Это одна из
отличительных черт Нептуна – среди всех планет Солнечной системы такое вращение
наиболее ярко выражено именно у него. И это приводит к сильному широтному
сдвигу ветров.
5. Образование и миграция
Симуляция
внешних планет и пояса Койпера: а) До того как Юпитер и Сатурн вступили в
резонанс 2:1; б) Рассеяние объектов пояса Койпера в Солнечной системе после
изменения орбиты Нептуна; c) После выбрасывания тел пояса Койпера Юпитером.
Для
формирования ледяных гигантов – Нептуна и Урана – оказалось трудно создать точную
модель. Современные модели полагают, что плотность материи во внешних регионах
Солнечной системы была слишком низкой для формирования таких крупных тел традиционно
принятым методом аккреции материи на ядро. Чтобы объяснить эволюцию Урана и
Нептуна, было выдвинуто множество гипотез.
Одна из них
считает, что оба ледяных гиганта не сформировались методом аккреции, а
появились из-за нестабильностей внутри изначального протопланетного диска, и
позднее их атмосферы были «сдуты» излучением массивной звезды класса O или B.
Другая
концепция заключается в том, что Уран и Нептун сформировались близко к Солнцу,
где плотность материи была выше, и впоследствии переместились на текущие
орбиты. Гипотеза перемещения Нептуна пользуется популярностью, потому что позволяет
объяснить текущие резонансы в поясе Койпера, в особенности, резонанс 2:5. Когда
Нептун двигался наружу, он сталкивался с объектами прото-пояса Койпера,
создавая новые резонансы и хаотично меняя существующие орбиты. Считается, что
объекты рассеяного диска оказались в текущем положении из-за взаимодействия с
резонансами, создаваемыми миграцией Нептуна.
Предложенная
в 2004 году компьютерная модель Алессандро Морбиделли из обсерватории Лазурного
берега в Ницце предположила, что перемещение Нептуна к поясу Койпера могло быть
инициировано формированием резонанса 1:2 в орбитах Юпитера и Сатурна, который
послужил, своего рода, гравитационным усилием, которое толкнуло Уран и Нептун
на более высокие орбиты и заставило их поменять местоположение. Выталкивание
объектов из пояса Койпера в результате этой миграции может также объяснить
«Позднюю тяжёлую бомбардировку», произошедшую через 600 миллионов лет после
формирования Солнечной системы, и появление у Юпитера троянских астероидов.
6. Спутники
У Нептуна на
данный момент известно 13 спутников. Крупнейший из них весит более, чем 99,5
процентов от масс всех спутников Нептуна, вместе взятых, и лишь он массивен
настолько, чтобы стать сфероидальным. Это Тритон, открытый Уильямом Ласселом всего
через 17 дней после открытия Нептуна. В отличие от всех остальных крупных
спутников планет в Солнечной системе, Тритон обладает ретроградной орбитой.
Возможно, он был захвачен гравитацией Нептуна, а не сформировался на месте, и,
возможно, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера. Он достаточно
близок к Нептуну, чтобы быть зафиксированным в синхронном вращении. Из-за
приливного ускорения Тритон медленно двигается по спирали к Нептуну, и, в
конечном счёте, будет разрушен при достижении предела Роша, в результате чего
образуется кольцо, которое может быть более мощным, чем кольца Сатурна (это
произойдёт через относительно небольшой в астрономических масштабах период
времени: от 10 до 100 миллионов лет). В 1989 году Тритон считался самым холодным
объектом в Солнечной системе, температура которого была измерена, с
предполагаемой температурой в ?235 °C (38 K). Тритон является одним из
трёх спутников планет Солнечной системы, имеющих атмосферу (наряду с Ио и Титаном).
Указывается на возможность существования под ледяной корой Тритона жидкого
океана, подобного океану Европы.
Второй (по
времени открытия) известный спутник Нептуна – Нереида, спутник неправильной
формы с одним из самых высоких эксцентриситетов орбиты среди прочих спутников
Солнечной системы. Эксцентриситет в 0,7512 даёт ей апоапсиду, в 7 раз большую
её периапсиды.
С июля по
сентябрь 1989 года «Вояджер-2» обнаружил 6 новых спутников Нептуна. Среди них
примечателен спутник Протей неправильной формы. Он примечателен тем, каким
большим может быть тело его плотности, без стягивания в сферическую форму
собственной гравитацией. Второй по массе спутник Нептуна составляет лишь
четверть процента от массы Тритона.
Четыре самые
внутренние спутника Нептуна – Наяда, Таласса, Деспина, и Галатея. Их орбиты так
близки к Нептуну, что находятся в пределах его колец. Следующая за ними, Ларисса,
была первоначально открыта в 1981 году при покрытии звезды. Сначала покрытие
было приписано дугам колец, но когда «Вояджер-2» посетил Нептун в 1989 году,
выяснилось, что покрытие было произведено спутником. Между 2002 и 2003 годом
было открыто ещё 5 спутников Нептуна неправильной формы, что было анонсировано
в 2004 году. Поскольку Нептун был римским богом морей, его спутники называют в
честь меньших морских божеств.
7. Наблюдения
Нептун не
виден невооружённым глазом, так как его звёздная величина находится между +7,7
и +8,0. Таким образом, Галилеевы спутники Юпитера, карликовая планета Церера и
астероиды 4 Веста, 2 Паллада, 7 Ирида, 3 Юнона и 6 Геба ярче его на небе. В телескоп
или хороший бинокль можно увидеть Нептун как небольшой голубоватый диск,
похожий на Уран.
Из-за
расстояния между Нептуном и Землёй угловой диаметр планеты меняется лишь в
пределах 2,2–2,4 угловых секунд – наименьшее значение среди остальных планет
Солнечной системы. Его малый угловой размер создаёт большие трудности для
визуальных наблюдений; большинство телескопических данных о Нептуне были
довольно ограничены до появления Космического телескопа «Хаббл» и крупных
наземных телескопов с адаптивной оптикой. В 1977, к примеру, даже период
вращения Нептуна был сомнительным.
Для земного
наблюдателя каждые 367 дней Нептун вступает в кажущееся ретроградное движение,
таким образом, образуя своеобразные воображаемые петли на фоне звёзд во время
каждого противостояния. В апреле и июле 2010 года и в октябре и ноябре 2011 года
эти орбитальные петли приведут его близко к тем координатам, где он был открыт
в 1846 году.
Наблюдения за
Нептуном в диапазоне радиоволн показывают, что планета является источником
непрерывного излучения и нерегулярных вспышек. И то и другое объясняют
вращающимся магнитным полем планеты. В инфракрасной части спектра на более холодном
фоне чётко видны штормы Нептуна, что позволяет с высокой долей достоверности
установить их форму и размер, а также отслеживать их передвижения.
Заключение
Ближе всего к
Нептуну «Вояджер-2» подошёл 25 августа 1989 года. Так как Нептун был последней
крупной планетой, которую мог посетить космический аппарат, было решено
совершить близкий пролёт вблизи Тритона, не считаясь с последствиями для
траектории полёта. Схожая задача стояла и перед «Вояджером-1» – пролёт вблизи
Сатурна и его крупнейшего спутника – Титана. Изображения Нептуна, переданные на
Землю «Вояджером-2», стали основой для появления в 1989 году в Публичной
телевещательной службе (PBS) программы на всю ночь под названием «Нептун всю
ночь».
Во время
сближения сигналы с аппарата шли до Земли 246 минут. Поэтому, по большей части,
миссия «Вояджера-2» опиралась на предварительно загруженные команды для
сближения с Нептуном и Тритоном, чем на команды с Земли. «Вояджер-2» совершил достаточно
близкий проход вблизи от Нереиды, прежде чем прошёл всего в 4400 километрах от
атмосферы Нептуна 25 августа. Позднее в тот же день Вояджер пролетел вблизи Тритона.
«Вояджер-2»
подтвердил существование магнитного поля планеты и установил, что оно
наклонено, как и поле Урана. Вопрос о периоде вращения планеты был решён
измерением радиоизлучения. «Вояджер-2» также показал необычно активную погодную
систему Нептуна. Было открыто 6 новых спутников планеты и колец, которых, как
оказалось, было несколько.
Около 2016
года НАСА планировала послать к Нептуну КА «Нептун Орбитер» (en:Neptune Orbiter).
В настоящее время никаких предположительных дат старта не называется, и Стратегический
план исследования Солнечной системы больше не включает этот аппарат.
Нептун – это предпоследняя планета в Солнечной системе. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Комета Галилея еще пересекает ее орбиту, в отличии от Плутона. Ее экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя расположена на 1627 млн. км дальше от Урана (Уран расположен в 2869 млн. км от Солнца) . Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не смогли заметить в XVII веке
Одним из ярких достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений – “на кончике пера”
Уран планета, следующая за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию
Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невооруженным глазом. Так, разногласие между теорией и практикой, казалось, подрывавшее авторитет материалистической науки, привело к ее триумфу
Современные данные о Нептуне
Звездный период обращения в годах
164,7
Синодический период обращения, сутки
368
Среднее расстояние от Солнца, а. е
30,06
Среднее расстояние от Солнца, млн. км
4496
Наклонение орбиты к эклиптике
1° 46’
Масса (Земля – 1)
17,3
Плотность, кг/м 3
1700
Экваториальный диаметр, в d Земли
3,9
Экваториальный диаметр, км
50000
Сжатие
1/60
Звездный период вращения вокруг своей оси
15,8 суток
Наклон экватора к плоскости орбиты
29°
Число известных спутников у планеты
2
Атмосфера Нептуна – внешняя газовая оболочка планеты, толщина ее примерно равна 5000 километров, основной ее состав – водород и гелий. Четко выраженной границы между атмосферой и ледяным слоем нет, плотность постепенно повышается под массой верхних слоев. Ближе к поверхности газы под давлением превращаются в кристаллы, которых становится все больше, а после эти кристаллы полностью преобразуются в ледяную кору. Глубина переходного слоя примерно равна 3000 км
Спутники планеты Нептун
Первый спутник Нептуна был открыт в 1846 году Уильямом Ласселом практически одновременно с планетой и получил имя Тритон. В будущем космический аппарат “Вояджер-2” хорошо изучил этот спутник, получив интересные изображения на которых отчетливо прослеживаются каньоны и ркатеры, озера изо льда и аммиака, а также необычные вулканы-гейзеры. Спутник Тритон отличается от других тем, что еще и имеет обратное движение по направлению орбиты. Это наталкивает ученых на предположения, что Тритон раньше не относился к Нептуну и сформировался вне влияния планеты, возможно, в полосе Кейпера, а потом был “захвачен” гравитацией Нептуна. Другой спутник Нептуна Нереида был открыт гораздо позже в 1949 году, а во время космической миссии к аппарата “Вояджер-2” были обнаружены сразу несколько малых спутников планеты. Этот же аппарат открыл и целую систему слабо освещенных колец Нептуна На данный момент последний из открытых спутников это Псамафа в 2003 году, а всего у планеты 14 известных спутников.
Читайте также: Кольца и спутники Нептуна
Интересные факты о Нептуне
Изучая особенности поведения орбиты Урана и при помощи сложных математических расчетов, было выдвинуто предположение о существовании еще одной планеты. Вскоре оно было подтверждено и визуальными наблюдениями именно на предпологаемом месте положения. Таким образом Нептун – это первая планета, которая была обнаружена при помощи математических расчетов.
Нептун – это самая ветреная планета солнечной системы. Точная причина этого еще не известна, но есть предположение что бушующие на поверхности ураганы связаны с происходящими в глубине недр планеты процессами формирования. Эти процессы разогревают планету изнутри, что приводит к движению газовых масс с огромной скоростью, достигающей 700км/ч.
Исследование планеты
Единственный зонд, достигший Нептуна – Вояджер 2. Именно он сообщил о бушующих ураганах на поверхности планеты, до этого считалось что Нептун – сонное ледяное царство. Снимки с зонда позволили определить состав атмосферы планеты и ее строение. Также Вояджер подтвердил существование системы колец Нептуна.
Читайте: Исследование Нептуна космическим аппаратом “Вояджер-2”
Содержание
1.Oбщие сведения…………………………………………………….3
1.1 Параметры планеты………………………………………………3-4
1.2 Строение планеты Нептун………………………………………4-6
1.3 Химические состав и физические условия………………………..6
2.Космические характеристики планеты………………………………6-12
2.1 Особенности планеты Нептун…………………………………… 6.-7
2.2 Большое темное пятно……………………………………………..7-8
2. 3 Магнитосфера………………………………………………………8
2.4 Кольца Нептуна……………………………………………………..8-9
2.5 Спутники Нептуна………………………………………………… 10-12
3.Заключение……………………………………………………………..13
4. Список литературы…………………………………………………….14
Планета Нептун
1.Общиен сведения
Планета Нептун была открыта 23 сентября 1846 года. Нептун был первой планетой, существование которой было вычислено с помощью математических расчетов, прежде чем он был обнаружен в телескоп. Сбои в орбите Урана привели французского астронома Алексиса Бувара к мнению, что виной этому может быть гравитационное притяжение другого небесного тела. Немецкий астроном Иоганн Галле сделал необходимые вычисления, чтобы обнаружить Нептун с помощью телескопа.
В соответствии с именованием других планет Солнечной системы, этому нового миру было дано имя из греческой и римской мифологии – Нептун, бог моря у римлян.
Планета Нептун является восьмой планетой Солнечной системы. Дальше находится только маленький Плутон.
Четыре года назад, Нептун, в силу своих размеров, потерял статус планеты. Его переименовали в карликовую планету. Отсюда, как следствие, Нептун превратился в последнюю планету Солнечной системы. Ближе к Солнцу вращается семь планет, три самых дальних называют газовыми гигантами. Это Юпитер, Сатурн и Уран. Нептун является четвёртым газовым гигантом. По своим размерам и массе он значительно уступает Юпитеру и Сатурну. С Ураном ситуация несколько иная. Здесь наблюдается здоровая конкуренция. Нептун превосходит своего собрата по массе, но уступает по размерам.
Сопоставление размеров Земли и Нептуна
1.1 Параметры планеты.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; 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 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. 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 выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14) • 103 К при давлении 7-8 мегабар.По сравнению с Землёй планета Нептун выглядит солидно и величественно. Она превосходит голубую планету по массе в 17,2 раза, а по диметру в 3,9 раза. Зато значительно проигрывает по плотности. Последняя равна всего 1,64 г/см³. Поверхность планеты представляет из себя вовсе не надёжную твердь, а вязкую массу. К тому же, как таковая, поверхность вообще отсутствует. Под ней подразумевается уровень атмосферы, где величина давления соответствует 1 бару (1 бар=750 мм ртутного столба). По сравнению с Землёй планета Нептун выглядит солидно и величественно. Она превосходит голубую планету по массе в 17,2 раза, а по диметру в 3,9 раза. Зато значительно проигрывает по плотности. Последняя равна всего 1,64 г/см³. Иными словами, поверхность планеты представляет собой вовсе не надёжную твердь, а вязкую массу. К тому же, как таковая, поверхность вообще отсутствует. Под ней подразумевается уровень атмосферы, где величина давления соответствует 1 бару (1 бар=750 мм ртутного столба). Отсюда видно: данный космический объект идеальным шаром вовсе не является, а сжат у полюсов. По своей орбите Нептун несётся со скоростью 5,43 км/с и облетает Солнце за 164,8 года. Вокруг своей оси планета вращается очень быстро. Полный оборот она делает всего за 16 часов и 6 с половиной минут..
Он вращается почти на самой границе с так называемым поясом Койпера. Это огромное космическое пространство, расположенное на дальних рубежах Солнечной системы. В этой непроницаемой тёмной бездне существуют тысячи неведомых тел. Их состав аммиак, метан, вода. Данные летучие вещества образуют ледяные глыбы разных размеров. Интересно то, что за орбитой планеты Нептун подобных образований нет совсем: космическая бездна девственно-чистая. Общие сведения
Нептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты – 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса – около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила – 165 неполных лет. Средняя температура – 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун – самая далекая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету Солнечной системы.
1.2 Строение планеты Нептун
Планета Нептун – это не Луна или Марс; она находится очень далеко от Земли. Её изучение представляет из себя сложнейшую задачу. Отсюда зыбкость теорий, гипотез и предположений. О строении данного космического тела судят, исходя из размеров планеты, её массы, периода вращения вокруг своей оси. Обязательно учитывают конфигурацию гравитационного поля, а также состояние водорода и гелия при высоком давлении.
Внутреннее строение Нептуна:
1. Верхняя атмосфера, верхние облака
2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана
3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда
4. Каменно-ледяное ядро
На сегодняшний день за основу берётся классическая теория строения газовых гигантов в целом, а также учитывается специфика наиболее схожего с Нептуном Урана. Отсюда, строение планеты Нептун представляет из себя следующую модель: в центре газового шара находится ядро, окружённое мантией; та же, в свою очередь, покоится под плотным слоем атмосферы.
Ядро планеты Нептун представляет из себя твёрдое образование, по массе примерно равное или немного превосходящее массу Земли. Состав ядра: железо, никель, силикаты (горные породы). Давление в его центре равно семи миллионам атмосфер (1 физ. атмосфера=760 мм ртутного столба). Температура соответствует 5500К (1К=–272,15С). Плотность ядра превышает плотность Земли в два раза.
Выше твёрдой составляющей планеты находится мантия. Она представляет из себя жидкую с высокой плотностью массу, состоящую из метана, аммиака и воды. Её давление, в среднем, держится на величине в 100 тысяч атмосфер. Температура лежит в пределах от 2000К до 5000К. Масса мантии превышает массу Земли в 15 раз. Она переходит в нижние слои атмосферы, но чёткой границы между этими двумя составляющими не существует.
Атмосфера планеты Нептун состоит на 82% из водорода, на 17% из гелия, оставшийся процент приходится на метан. Существуют и сотые доли процента других летучих веществ, среди которых господствующее положение занимает аммиак.
Самое же интересное то, что метан, являющийся основным веществом, задающим планете цвет, не может отражать сочный синий спектр. Значит в нём присутствует какая-то неизвестная составляющая, делающая Нептун непохожим на своего собрата Уран, а тем более на Юпитер и Сатурн, но зато совпадающим по цвету с океанской гладью Земли. Температурные режимы планеты Нептун меняются в зависимости от высоты. В зоне с давлением в 50 бар температура доходит до 0° по Цельсию. С понижением давления холодает всё больше и больше. На уровне условно-выбранной поверхности, где давление держится на отметке 1 бар, жутко холодно. Термометр, если бы он там оказался, показал бы минус 199° по Цельсию.
В нижних слоях атмосферы (тропосфера) температура продолжает снижаться и доходит до минус 220° по Цельсию. Это безобразие прекращается на отметке с давлением в 0,1 бар. Данную зону называют тропопаузой – граница между тропосферой и стратосферой.
В стратосфере температура начинает повышаться. С высотой она увеличивается всё больше и больше. В верхних слоях атмосферы планеты Нептун температура уже зашкаливает за все мыслимые пределы. Она доходит до отметки в 475° по Цельсию. Объяснить данный феномен учёные в наши дни не могут. Скорее всего планета имеет свой внутренний источник тепла.
На это также указывает эффективная температура планеты (величина, характеризующая температурный режим космического объекта, если его рассматривать, как абсолютно чёрное тело). Она равна минус 214° по Цельсию – то есть соответсвует эффективной температуре планеты Уран. Но последний расположен гораздо ближе к Солнцу. По всем расчётам планета Нептун должна обладать эффективной температурой равной минус 228° по Цельсию. Однако такого не наблюдается, что лишний раз подтверждает гипотезу о внутреннем источнике тепла
1.3 Химический состав и физические условия Нептуна.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные “льды” или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна – это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране.
Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла – он излучает более чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца.
2.Космические характеристики
2.1 Особенности планеты Нептун
Облака планеты Нептун имеют особенный яркий голубой оттенок, что отчасти связано с пока еще неизвестным соединением и результатом поглощения красного цвета метаном, преобладающей в водородно-гелиевой атмосфере планеты Нептун. Фотографии Нептуна показывают голубую планету, поэтому его часто называют ледяным гигантом, так как он обладает слоем из водяного, аммиачного и метанового льда под атмосферой, который имеет массу в 17 раз больше массы Земли и объем в 58 раз больше объема Земли. Каменное ядро Нептуна, как полагают, примерно равно массе Земли.
Несмотря на большое расстояние от Солнца, означающее, что Нептун получает очень мало солнечного света для того чтобы управлять его атмосферой. Нептун – планета самых быстрых ветров в Солнечной систем. Ветры Нептуна могут достигать 1500 миль в час (2400 километров в час). В высоких широтах ветер дует в направлении вращения планеты, на 70-й южной широте была измерена самая высокая скорость ветра – 300 м/сек. В низких широтах ветер дует параллельно экватору в обратном направлении, его скорость составляет около 100 м/сек.
2.2 Большое темное пятно
Наиболее заметная структура в южном полушарии, обнаруженная “Вояджером- 2”, была названа Большим тёмным пятном. Эта обширная циклоническая система по размерам в два раза меньше, чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. примерно с Землю). Располагаясь на 20° к югу от экватора, оно вращалось против часовой стрелки с периодом около 16 дней. Это самые быстрые ветра в Солнечной системе. Эти ветры были сопряжены с большим темным штормом, который отслеживал Вояджер-2 в южном полушарии Нептуна в 1989 году. Он имеет овальную форму и вращается против часовой стрелки. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Большое тёмное пятно (вверху), Скутер (белое треугольное облачко посередине) и Малое тёмное пятно (внизу)
Верхние слои атмосферы планеты Нептун находятся в вечном движении. Причём скорость перемещения метановых облаков в районе экватора достигает 1100 км/ч. В более высоких и низких широтах скорость меньше, а на полюсах падает в два раза. Направление движения всей этой массы противоположно направлению вращения планеты вокруг собственной оси.
На поверхности наблюдаются мощные циклоны. В 1989 году, когда космический аппарат НАСА «Вояджер-2» пролетал всего в 48 тысячах километрах от поверхности планеты, им было зафиксировано Большое тёмное пятно. Его размеры составляли 13000?6600 километров. Располагалось оно в южном полушарии и по всему представляло из себя вихревой поток гигантских размеров, двигающийся со скоростью 1000 км/ч параллельно экватору.
Гораздо южнее было зафиксировано Малое тёмное пятно. Подобные образования возникают в нижних более тёмных слоях атмосферы. Из космоса, на фоне ярко-синих метановых облаков, они кажутся огромными тёмными пятнами на поверхности планеты. Живут подобные атмосферные явления несколько месяцев, затем исчезают и возникают в новом месте планеты. Природа их образования пока не изучена. Большое Темное Пятно было достаточно большим, чтобы поглотить всю Землю и движется на запад Нептуна со скоростью 750 миль в час (1200 километров в час). Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
К 1994 году оно исчезло, но космический телескоп им. Хаббла обнаружил новое темное пятно в северном полушарии. Согласно современным представлениям, темные пятна в атмосфере Нептуна – дыры в первом слое облаков, позволяющие увидеть более глубокие облачные слои. Отдельные белые перистые облака в тропосфере Нептуна быстро изменяются, часто образуясь и исчезая всего за несколько часов.
2.3 Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки, ведь по ее мнению, “Северный полюс” мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, “Вояджер” двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, “Вояджеру” удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси – 16 часов 7 минут.
2.4 Кольца Нептуна
Как и все газовые гиганты в Солнечной системе, Нептун имеет систему колец. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии “Вояджера-2” в августе 1989-го года показали их до полного размера.
Нептун с кольцами
На сегодняшний день известно шесть колец, окружающих далёкое, сияющее сочной синевой космическое тело. Эти образования назвали именами тех, кто в своё время был причастен к открытию восьмой планеты Солнечной системы и её самого большого спутника Тритона. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно.
Самое далёкое и самое яркое кольцо носит название кольцо Адамса. Находится оно на расстоянии в 63000 километров от центра планеты, а ширину имеет в 50 километров. Представляет оно из себя вовсе не цельную конструкцию, опоясывающую газового гиганта. Состоит данное образование из пяти узких колец, которые даже и кольцами-то назвать нельзя. Их именуют дужками, а названия они имеют: Храбрость, Свобода, Равенство 1, Равенство 2, Братство. Такое оригинальное устройство кольца Адамса не поддаётся объяснению с точки зрения тех законов, по которым существует Космос. По логике вещей, дужки уже давно должны были слиться друг с другом и образовать единую цельную поверхность. Превалирует же мнение, что виной всему является спутник Нептуна Галатея. Это небольшое тело (диаметр всего 180 километров), вращается на расстоянии в 61950 километров от газового гиганта. То есть отстоит от внутреннего края кольца Адамса всего на 1000 километров. Именно оно, своими гравитационными силами, и воздействует на данное образования, заставляя его принимать такую оригинальную конструкцию.
Однако многие исследователи склоняются к мысли, что у малыша маловато силёнок, чтобы влиять на кольцо Адамса подобным образом. Скорее всего, на этом участке космического пространства, существует ещё один или пара очень маленьких спутников. Они пока ещё не открыты в силу своих незначительных размеров и тёмных поверхностей, но заявляют о своём существовании именно через гравитационные силы.
Такому дуэту или трио, а может квартету, вполне по силам, сложив свои гравитационные усилия, удерживать дужки на приличном расстоянии друг от друга. Последние же, судя по наблюдениям, со временем меняют свою конфигурацию. Так дужка Свобода постепенно уменьшается в размерах. Не исключена возможность, что она вообще скоро исчезнет, не оставив о себе никаких воспоминаний.
Самое ближнее кольцо к газовому гиганту расположено на расстоянии в 42000 километров от его центра. Оно носит название кольцо Галле и является, пожалуй, одним из самых блеклых и неярких из всех колец. Ширина его довольно приличная: она составляет 2000 километров.
За внешним краем кольца Галле находятся орбиты трёх спутников планеты Нептун. Это маленькая Наяда. Она отстоит от газового гиганта на расстоянии в 48000 километров и имеет диаметр всего в 65 километров. Затем спутник Таласса. Это космическое тело побольше. Его диаметр равен 86 километрам, а расстояние до центра планеты составляет 50000 километров.
Самым же большим из этой троицы является спутник Деспина. Его расстояние до раскалённого центра планеты Нептун измеряется 52500 километрами, а диаметр равен 151 километру. Сразу же за ним, в каких-то 500 километрах, располагается очередное кольцо, носящее название кольцо Леверье.
Это образование имеет в ширину 100 километров и гораздо светлее нежели кольцо Галле. Аналогичное кольцо, также шириной в 100 километров и довольно светлое, находится на расстоянии в 57000 километров от цента планеты Нептун. Оно носит название кольцо Арго.
Между похожими кольцами Арго и Леверье нашло себе место очень прозрачное и широкое кольцо, которое получило название кольцо Лассел. Его ширина составляет 4000 километров. По сути, это образование претендует на самые внушительные габариты среди своих собратьев. Его величие затмить некому.
Последним в этой компании является самое тёмное безымянное кольцо. Оно располагается на расстоянии в 2000 км от внешнего края кольца Арго и имеет ширину в 500 километров. Из-за блеклости и невзрачности ему даже не дали название. Так оно и существует без имени среди более удачливых и ярких собратьев.
Никто не будет спорить: кольца планеты Нептун и близко не стоят с подобными образованиями планеты Сатурн. Они не сияют в космической дали, не притягивают к себе восхищённые взгляды исследователей. Их состав, скорее всего, представляет из себя многообразные по форме частицы метанового льда, покрытые сверху силикатами. Отсюда и слабое отражение солнечных лучей. Этого, однако, не происходит, что порождает различные предположения и гипотезы.
Других колец с Земли не разглядели. Это вовсе не означало, что у Нептуна больше нет подобных образований. Они вполне могли быть очень тёмными и совсем не отражать солнечный свет. Но огромные расстояния, отделяющие газового гиганта от Земли, не позволяли исследователям Космоса поставить в этом вопросе точку. Звёзды, перекрываемые Нептуном, начинали исчезать ещё до того, как планета закрывала их своей массой. Но кольца ли были причиной данного эффекта или спутники – тут никто ничего конкретного сказать не мог.
3. Спутники Нептуна
На настоящий момент известно 13 спутников планеты Нептун. названные в честь меньших морских божеств и нимф из греческой мифологии, так же, как сам Нептун был назван в честь римского бога морей.
Самый крупный из них Тритон. Он вобрал в себя практически всю массу космических тел, нарезающих бессчетные круги вокруг газового гиганта. Остальные 12 собратьев так малы, что составляют, все вместе, только, пол процента от веса его ледяных пород.
Наиболее примечательными в этой компании, кроме Тритона, являются Нереида, Протей и Лариса. Ближайшие спутники планеты – это Наяда, Таласса, Деспина и Галатея: небольшой дружный коллектив, вращающийся в окружении колец Нептуна. Размерами вся эта братия, скажем прямо, не вышла.
Больше всех Протей. Его диаметр составляет 420 километров. Другие даже такими габаритами не могут похвастаться: они совсем малыши. Но, не смотря на отсутствие величия, эти невзрачные творения Космоса добросовестно несут вахту возле своего старшего собрата,
Тритон
Размер крупнейшего спутника планеты – Тритона – близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Тритон уникален тем, что это единственный большой спутник в Солнечной системе, который вращается вокруг планеты по направлению, противоположному вращению своей планеты — это « ретроградная орбита » предполагает, что Тритон, возможно, был карликовой планетой, пока его не захватила планета Нептун. Гравитация Нептуна притягивает Тритон все ближе к планете и это означает, что через миллионы лет, Тритон приблизится достаточно близко, чтобы гравитационные силы разорвали его на части. Светлые полосы на поверхности Нептуна
Тритон очень холодный, температура на его поверхности достигает примерно минус 391 градусов по Фаренгейту (минус 235 градусов по Цельсию), что делает его одним из самых холодных мест в Солнечной системе. Тем не менее, Вояджер-2 обнаружил гейзеры, которые извергают ледяные столбы вверх более чем на 5 миль (8 км), показывая, что в его внутреннем мире есть тепло.
Спутник Нептуна Тритон
Тритон является единственным сферическим спутником Нептуна, другие двенадцать планет имеют неправильную форму, и у него большая отражательная способность — 60-90% (Луна —12%), так как он большой своею частью состоит из водяного льда.
У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что, после захвата Неп-туном спутник был разогрет приливными силами, и он был даже жидким первый миллиард лет после захвата. Возможно, в недрах своих он по-прежнему сохранил это агрегатное состояние. Поверхность Тритона на-поминает спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож с Марсом.
Нереида
Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км.
Нереида – самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна. Трудно найти более несходную пару, чем Тритон и Нереида… Начнем с орбит. У Тритона она, как мы уже знаем, почти правильный круг. Нереида же то подходит к Нептуну на 1390000, то убегает от него на 9734000 км. В семь раз отличается расстояние ближайшей точки от самой удаленной! Такой эксцентричности в поведении не показывает ни один другой спутник во всей Солнечной системе. Направление, в котором Нереида обращается вокруг Нептуна, прямое; в этом она тоже “не согласна” с Тритоном. Наклон ее орбиты к плоскости экватора планеты составляет 29°. Она обегает Нептун почти за полный земной год, а ведь Тритону для этого нужно меньше недели. Когда Нереида находится от Нептуна в наибольшем удалении, ее орбитальная скорость составляет всего 840 м/с. Это на одну пятую медленнее, чем скорость нашей Луны, и, тем самым, Нереида становится чемпионкой Солнечной системы по медлительности. Точные размеры Нереиды определить трудно. Обычно называют диаметр что-то между 240 и 300 км, то есть раз в 20 меньший, чем у Тритона. Если глядеть на нее с поверхности Нептуна, то она представится всего лишь звездочкой, притом не слишком яркой. Даже в наибольшем приближении к планете Нереида светится примерно как Полярная звезда. А при максимальном удалении только очень глазастый нептунянин мог бы разглядеть ее невооруженным оком. Зато Нептун с поверхности Нереиды при ее наибольшем приближении будет выглядеть весьма внушительно: он займет видимую площадь раз в пятнадцать большую, чем у нас Луна. Правда, Нереиде это даст лишь одну восьмую того света, что озаряет Землю в полнолуние – слишком уж далеко отсюда Солнце.
Судя по невероятно вытянутой орбите, ее наклонению, малым размерам тела, Нереида – пленница, а не родственница Нептуна, захваченный астероид, подобный Фебе или мелким спутникам Юпитера.
Протеус (Протей)
Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида. Протей — спутник Нептуна, открытый в августе 1989 космическим аппаратом «Вояджер-2». Это один из самых темных спутников Солнечной системы; отражает всего 6% солнечного света. Хотя он больше, чем Нереида, он не был открыт раньше из-за того, что это очень темное небесное тело, находящееся так близко к Нептуну, что его нельзя было разглядеть в ярком блеске планеты. Имеет неправильную (несферическую) форму. Покрытая кратерами поверхность этого спутника не проявляет никаких признаков геологической активности.2″
Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Нептун – довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон – самый большой и яркий спутник – ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально – почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2” удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Нептун был посещен только одним космическим кораблем: “Вояджером-2” 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече.
Открыто пять новых спутников Нептуна. Эти новые луны, вероятно, захваченные Нептуном астероиды. Теперь известно 13 спутников Нептуна. Два открытых спутника обращаются в том же направлении, что и планета. Другие спутники обращаются в обратном направлении. Все они обращаются по сильно наклоненным орбитам с большим эксцентриситетом. Размеры спутников находятся в пределах 30 – 50 км в диаметре. Исследователи использовали специальную технику, чтобы найти новые луны, которая первоначально была разработана, чтобы обнаружить очень слабые объекты во внешнем поясе астероидов – поясе Койпера.Они также наблюдали шестую возможную луну, которую они назвали 02N4. Спутник был обнаружен 14 августа 2002 года и наблюдался снова на Очень Большом Телескопе (VLT) 3 сентября 2002 года. Но дальнейшие попытки найти этот объект потерпели неудачу. Исследователи думают, это тело могло быть Кентавром – объектом, которые мигрируют из пояса Койпера.
Заключенине
Карта поверхности Нептуна
На протяжении практически целого века этот синий гигант считался самым дальним во всей Солнечной системе. И даже открытие Плутона не изменило данного убеждения. Нептун – планета какая по счету? Восьмая, а не последняя, девятая. Тем не менее, он иногда оказывается дальше всех от нашего светила. Дело в том, что Плутон имеет вытянутую орбиту, которая порой находится ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна. Синему гиганту удалось вернуть себе статус самой дальней планеты. И все благодаря тому, что Плутон перевели в разряд карликовых объектов. – Нептун имеет самые небольшие размеры среди четырех известных газовых гигантов. Его экваториальный радиус меньше, чем у Урана, Сатурна и Юпитера. – Как и на всех газовых планетах, на Нептуне нет твердой поверхности. Даже если бы космический корабль сумел до него добраться, он не смог бы приземлиться. Вместо этого стало бы происходить погружение вглубь планеты. – Гравитация Нептуна немногим больше земной (на 17 %). Значит, сила притяжения действует на обеих планетах практически одинаково. – Для того чтобы обернуться вокруг Солнца, Нептуну требуется 165 земных лет. – Синий насыщенный цвет планеты объясняется мощнейшими линиями такого газа, как метан, превалирующими в отраженном свете гиганта. В процессе освоения космоса огромную роль сыграло открытие планет. Нептун и Плутон, равно как и другие объекты, обнаружены в результате кропотливого труда многих астрономов. Скорее всего, то, что сейчас человечеству известно о Вселенной, – лишь малая часть реальной картины. Космос – это великая тайна, и разгадывать ее придется еще не одно столетие.
Список используемой литературы
1.Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия..CD-ROM. 2006
2.Бронштен В.А. Планеты и их наблюдения. – М.: Наука, 1995
3.Маров М.Я. . Планеты солнечной системы. – М.: Наука, 1996
4.Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия.- М.: Аванта +, 2002.-688 с.ил.
Нептун – самый дальний от нас мир, потому малоизученный. Планета-гигант, номер восемь в семье Солнца, получившая имя морского бога Нептуна. Её нашли в 1846 году при астрономических расчетах. Гигантский “Бог моря” почти в 4 раза больше Земли и в 30 раз дальше от центрального светила. Год на Нептуне долог, около 164,8 лет. Сутки же, наоборот, коротки, около 16 часов. Температура примерно -200°С.
Планетное ядро – изо льда и железосодержащих пород, радиус его 9-13 тыс. км. Мантия жидкая – частички льда аммиака, метана, воды, толщина её около 7 тыс. км.
Нептун – газовый гигант с толщиной газовой “шубы” около 5 тыс. км, наружная часть которой – смесь из 80% водорода, 19% гелия, есть следы углеводородов, азота, метана, придающего планете синий цвет. В глубинных слоях – увеличение аммиачных, метановых и водных комбинаций. Атмосфера разделена на отдельные зоны, движущиеся с различными скоростями: зона экватора совершает оборот примерно за18 часов, полярные – за 12. Характерны полосы чудовищных ураганов и вихревые образования, занимающие громадные площади и порождающие атмосферные отклонения – пятна разной окраски, например, большое Темное пятно, белые вихри – скутеры. Здесь свирепствуют самые сильные и длительные ветры Солнечной системы, обгоняющие звук – до 2100-2400 км /ч.
У планеты есть система из 5 колец, как у Сатурна, но неярких, тонких, различных по плотности, состоящих из кристалликов льда, углеродосодержащих компонентов и пылинок. Кольцам присвоены имена ученых, участвовавших в открытии и изучении Нептуна.
Вокруг планеты водят хоровод 14 спутников, названные именами персонажей древних греческих и римских мифов, кроме одного. Самые большие – Тритон, Протей, Нереида.
Этот хоровод разбит на две группы – регулярные и нерегулярные. Регулярные вращаются по круговым орбитам близко от планеты. Нерегулярные движутся по эксцентричным, вытянутым, или же по круговой орбите, противоположной вращению Нептуна, как, например, Тритон – обладающий, благодаря вулканической деятельности, разреженной атмосферой. Тритон – самое холодное местечко в Солнечной семье, морозы доходят до -235°С.
Получив второй тракт Леверье, эри обратил внимание на очень близкое
совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к
движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже
подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он,
как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в
июле 1846 г., поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его
пассивность. Тем временем Леверье 31 августа 1846 г. закончил еще одно
исследование, в котором была получена окончательная система элементов
орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в
Англии, астрономы все не преступали к поискам, и 18 сентября Леверье
обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, 23 сентября
вместе со студентом Дарре начал поиски. Вычисления их базировались на
результатах наблюдений Юпитера, Сатурна и самого Урана. В первый же вечер
планета была обнаружена, она находилась всего в 52 от предполагаемого
места. Весть об открытии планеты “на кончике пера”, что явилось одним из
ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По
установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного
бога. Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия,
к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственно отношения не
имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное
взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
У Нептуна есть 8 известных спутников: 4 маленьких, 3 средних и 1 большой.
|Спутник |Масса (кг)|Радиус |Радиус |Год |Кто открыл |
| | |орбиты |(км) |открытия | |
| | |(тыс.км.) | | | |
|Наяда |? |48 |29 |1989 |“Вояджер-2” |
|Таласса |? |50 |400 |1989 |“Вояджер-2” |
|Деспина |? |53 |74 |1989 |“Вояджер-2” |
|Галатея |? |62 |79 |1989 |“Вояджер-2” |
|Ларисса |? |74 |96 |1989 |“Вояджер-2” |
|Протеус |? |118 |209 |1989 |“Вояджер-2” |
|Тритон |2,14.1022 |355 |1350 |1846 |Лассель |
|Нерейд |? |5509 |170 |1949 |Койпер |
|Луна |7,4.1022 |389 |1739 |———-|————-|
| | | | |- |- | Тритон
Самый крупный из спутников, спутник Нептуна, открыт У. Ласселом (о.Мальта,
1846 г.). Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5
сут. 21 ч. 3 мин., диаметр ок. 3200 км. И радиус 1600 км., что немногим (на
138 км.) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно,
имеет атмосферу. Размер крупнейшего спутника планеты – Тритона – близок к размерам
Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник
Солнечной системы который обращается вокруг своей планеты в противоположную
сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что
Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета.
У Тритона большая отражательная способность — 60-90% (Луна —12%), так как
он большой своею частью состоит из водяного льда. У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой
на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления.
Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было
объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были
получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно
замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного
размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть
предположение, что, после захвата Нептуном спутник был разогрет приливными
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 спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль
Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож
с Марсом. НереидаНерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна
6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км. Нереида – самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает
один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита
Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75.
Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь
раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону
посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна. Протеус Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна.
Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся
только Тритон и Нереида. Нельзя сказать, что этот спутник выделяется чем-то
особенным, но тем не менее он был выбран учеными для создания его
трехмерной компьютерной модели, основанной на снимках “Вояджера 2”
(справа).
Пожалуй, описание остальных спутников подробным делать не стоит, поскольку
табличные данные о них (и то неполные), вполне исчерпывающе говорят о них
как о маленьких планетках, подобных которым очень много среди спутников
планет Солнечной системы. По тем немногим данным, что есть, трудно говорить
об их индивидуальности. Хотя, будущее наверняка позволит некоторым из них
заинтересовать астрономов. Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди
планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун
может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже
в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска.
Нептун – довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния
едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон – самый большой и яркий
спутник – ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска
планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли
обнаружить очень и очень сложно, а визуально – почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2” удалось достичь столь
удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты.
Нептун был посещен только одним космическим кораблем: “Вояджером-2” 25
августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря
этой встрече.Общие сведенияНептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты – 49,5 тыс. км, что
около 4-х земных, масса – около 17 масс Земли. Период обращения вокруг
центрального светила – 165 неполных лет. Средняя температура – 55 К. В
римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун – самая далекая от нас планета,
так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года
последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические
инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету
Солнечной системы.
С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени
Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария
Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате. Большое Темное Пятно После пролета “Вояджера-2” мимо планеты, наиболее известной деталью на
Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле).
Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное
Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто
другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое
темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что
атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в
температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках справа показано
движение облаков в районе Пятна. Кольца НептунаНептун также имеет кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из
звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые
дуги вместо полных колец, но фотографии “Вояджера-2” в августе 1989-го года
показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной
искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна
очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена:
самое крайнее – Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то
окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем – безымянное кольцо,
совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом – Леверрье (чьи
внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое
кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку
к открытию Нептуна. Магнитосфера
Масса: 1,02*10(26) кг. (17,14 масс Земли);
Диаметр экватора: 49520 км. (3,88 диаметра экватора Земли);
Плотность: 1,64 г/см3
Температура поверхности: -231°С
Период вращения относительно звёзд: 19,2 часа
Расстояние от Солнца (среднее): 30,06 а.е., то есть 4,497 млрд км
Период обращения по орбите (год): 164,491 земных лет
Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 15,8 часов
Наклон орбиты к эклиптике: 1°46’22”
Эксцентриситет орбиты: 0,011
Средняя скорость движения по орбите:5,43 км/с
Ускорение свободного падения:3,72 м/с2
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 увиден в бинокль (если вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска.
Внутреннее строение Нептуна
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.
«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.
Атмосфера Нептуна
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.
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.
Спутники и кольца Нептуна
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.
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.
Самый большой спутник Нептуна — Тритон
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.
Відкриття Нептуна
Нептун – це передостання планета
в сонячній системі. Її орбіта перетинається з орбітою Плутона в деяких місцях. Комета
Галилея ще перетинає її орбіту, у відмінності від Плутона. Її екваторіальний діаметр
такої ж, як і в Урана, хоча розташована на 1627 млн. км далі від Урана (Уран розташований
у 2869 млн. км від Сонця). Виходячи з цих даних, можна зробити висновок, що цю планету
не змогли помітити в XVII столітті.
Одним з яскравих досягнень науки, одним
зі свідчень необмеженої пізнаванності природи було відкриття планети Нептун шляхом
обчислень – “на кінчику пера”.
Уран – планета, що випливає за Сатурном,
що багато століть вважався самої з далеких планет, була відкрита В. Гершелем наприкінці
XVIII в. Уран із працею
видна неозброєним оком. ДО 40-м років XIX в. точні спостереження показали, що Уран
ледь помітно ухиляється від того шляху, по якому він повинний випливати з урахуванням
збурювань з боку усіх відомих планет. Таким чином, теорія руху небесних тіл, настільки
стругаючи і точна, піддалася іспиту.
Леверье (у Франції) і Адамс (в Англії)
висловили припущення, що, якщо збурювання з боку відомих планет не пояснюють відхилення
в русі Урана, виходить, на нього діє притягання ще не відомого тіла. Вони майже
одночасно розрахували, де за Ураном повинне бути невідоме тіло, що робить своїм
притяганням ці відхилення. Вони обчислили орбіту невідомої планети, її масу і вказали
місце на небі, де тепер повинна була знаходитися невідома планета. Ця планета і
була знайдена в телескоп на зазначеному ними місці в 1846 р. Її назвали Нептуном.
Нептун не видний неозброєним оком. Так, розбіжність між теорією і практикою, здавалося,
що підривало авторитет матеріалістичної науки, привело до її тріумфу.
Сучасні дані про Нептуна.
Зоряний період звертання в літах
164,7
Синодичний період звертання,
доба
368
Середня відстань від Сонця,
а. е.
30,06
Середня відстань від Сонця,
млн. км
4496
Нахилення орбіти до екліптики
1° 46’
Маса (Земля – 1)
17,3
Эту разновидность объектов именуют ледяными гигантами. Присутствует скалистое ядро (металлы и силикаты), мантия, созданная из воды, метанового льда, аммиаков и водородной, гелиевой и метановой атмосферы. Детальное строение Нептуна просматривается на рисунке.
Внутреннее строение Нептуна
В ядре присутствует никель, железо и силикаты, а по массе в 1.2 раз обходит нашу. Центральное давление возрастает до 7Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, которые опускаются вниз в виде града.
Мантия достигает в 10-15 раз превосходит земную массу и наполнена аммиачной, метановой и водной смесью. Вещество называют ледяным, хотя в реальности это плотная раскаленная жидкость. Атмосферный слой простирается на 10-20% от центра.
В нижних атмосферных слоях можно заметить, как возрастают метановые, водные и аммиачные концентрации.
Спутники планеты Нептун
Лунная семья Нептуна представлена 14-ю спутниками, где все кроме одного обладают именами в честь греческой и римской мифологии. Они разделены на 2 класса: регулярные и нерегулярные. Первые – Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Расположены ближе всего к планете и маршируют по круговым орбитам.
Спутники отдалены от планеты на расстояние 48227 км до 117 646 км, и все, кроме S/2004 N 1 и Протея, обходят планету меньше, чем ее орбитальный период (0.6713 дня). По параметрам: 96 x 60 x 52 км и 1.9 ? 1017 кг (Наяда) до 436 x 416 x 402 км и 5.035 ? 1017 кг (Протей).
Хаббл зафиксировал позицию спутника S/2004 N 1, отдаленного на 4.8 млрд. км
Все спутники, кроме Протея и Лариссы, вытягиваются по своей форме. Спектральный анализ показывает, что они сформировались из водяного льда с примесью темного материала.
Неправильные следуют по наклонным эксцентричным или ретроградным орбитам и проживают на большой отдаленности. Исключение – Тритон, вращающийся вокруг Нептуна по круговому орбитальному пути.
В списке нерегулярных можно найти Тритон, Нереид, Галимеда, Сао, Лаомедеа, Несо и Псамафа. По размеру и массе они практически устойчивые: от 40 км в диаметре и 1.5 ? 1016 кг в массе (Псамафа) до 62 км и 9 х 1016 кг (Галимеда).
Отдельно рассматриваются Тритон и Нереид, потому что это крупнейшие нерегулярные луны в системе. Тритон вмещает 99.5% орбитальной массы Нептуна.
Цветовая мозаика Тритона, запечатленная Вояджером-2 в 1989 году
Они близко вращаются к планете и обладают необычными эксцентриситетами: у Тритона – практически идеальный круг, а у Нереиды – наиболее эксцентричная.
Самый большой спутник Нептуна – Тритон. Его диаметр охватывает 2700 км, а масса – 2.1 х 1022 кг. Его размера хватает, чтобы добиться гидростатического баланса. Тритон движется по ретроградному и квазикруговому пути. Его наполняет азот, двуокись углерода, метан и водяные льды. Альбедо – больше 70%, поэтому считается одним из наиболее ярких объектов. Поверхность выглядит красноватой. Удивляет и тем, что обладает своим атмосферным слоем.
Плотность спутника – 2 г/см3, а значит 2/3 массы отдано на скальные породы. Также может присутствовать вода в жидком состоянии и подземный океан. На юге расположена крупная полярная шапка, древние кратерные шрамы, каньоны и уступы.
Есть мнение, что Тритон был притянут гравитацией и ранее считался частью пояса Койпера. Приливное притяжение приводит к сближению. Между планетой и спутником может произойти столкновение через 3.6 млрд. лет.
Нереида стоит на третьем месте по величине в лунной семье. Вращается по проградной, но крайне эксцентрической орбите. Спектроскоп нашел льды на поверхности. Возможно, именно хаотическое вращение и вытянутая форма приводят к нерегулярным изменениям видимой величины.
Атмосфера и температура планеты Нептун
На возвышении атмосфера Нептуна состоит из водорода (80%) и гелия (19%) с небольшими метановыми примесями. Синий оттенок появляется из-за того, что метан впитывает красный свет. Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар.
Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.
Тритон
Самый крупный из спутников, спутник Нептуна, открыт У. Ласселом (о.Мальта, 1846 г.). Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5 сут. 21 ч. 3 мин., диаметр ок. 3200 км. И радиус 1600 км., что немногим (на 138 км.) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.
Размер крупнейшего спутника планеты – Тритона – близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник Солнечной системы, который обращается вокруг своей планеты в противоположную сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета.
У Тритона большая отражательная способность — 60-90% (Луна –12%), так как он большой своею частью состоит из водяного льда.
У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что, после захвата Нептуном спутник был разогрет приливными 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 спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож с Марсом.
Нереида
Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км.
Нереида – самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна.
Протеус
Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида. Нельзя сказать, что этот спутник выделяется чем-то особенным, но тем не менее он был выбран учеными для создания его трехмерной компьютерной модели, основанной на снимках “Вояджера 2” (справа).
Пожалуй, описание остальных спутников подробным делать не стоит, поскольку табличные данные о них (и то неполные), вполне исчерпывающе говорят о них как о маленьких планетках, подобных которым очень много среди спутников планет Солнечной системы. По тем немногим данным, что есть, трудно говорить об их индивидуальности. Хотя, будущее наверняка позволит некоторым из них заинтересовать астрономов.
Нептун – восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Нептун – довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон – самый большой и яркий спутник – ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально – почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2” удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Нептун был посещен только одним космическим кораблем: “Вояджером-2” 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече.
Общие сведения
Нептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты – 49,5 тыс. км, что около 4-х земных, масса – около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила – 165 неполных лет. Средняя температура – 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун – самая далекая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету Солнечной системы.
С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате.
Большое Темное Пятно
После пролета “Вояджера-2” мимо планеты, наиболее известной деталью на Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. “Вояджер-2” также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках справа показано движение облаков в районе Пятна.
Кольца Нептуна
Нептун также имеет кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии “Вояджера-2” в августе 1989-го года показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена: самое крайнее – Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем – безымянное кольцо, совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом – Леверрье (чьи внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку к открытию Нептуна.
Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки, ведь по ее мнению, “Северный полюс” мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, “Вояджер” двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, “Вояджеру” удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси – 16 часов 7 минут.
Открытые вопросы
*Магнитная ось Нептуна проходит далеко не через центр и под большим углом к оси вращения. Какие процессы формируют такое магнитное поле?
* В чем причина недостатка гелия и водорода на Нептуне?
* Почему на Нептуне так сильны ветры, тогда как он находится очень далеко от Солнца, а в то же время внутренний источник тепла в недрах планеты недостаточно силен для таких целей?
* Как разработать сравнительно дешевый проект эффективного изучения Нептуна и Урана с помощью космических аппаратов?
Список литературы.
Ф. Умпл “Семья Солнца” М., 1984 г.
М.Я. Маров “Планеты Солнечной системы”2-е изд. М., 1986.
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:
«ПЛАНЕТА НЕПТУН».
Выполнила:
Ученица 9 «А» класса
Сухановская Ксения
КУРСК – 2011
ПЛАН.
I. ВСТУПЛЕНИЕ.
? Нептун.
II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
? История открытия.
? Некоторые параметры планеты.
? Химический состав, физические условия и внутреннее строение Нептуна.
? Спутники Нептуна.
?Современные исследования Нептуна
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
? Открытые вопросы.
? Нептун в цифрах.
? Современные данные о Нептуне.
НЕПТУН.
Нептун – восьмая планета от Солнца, большая планета Солнечной системы, относится к планетам – гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Еще орбиту Нептуна пересекает комета Галилея. Астрологический знак Нептуна J.Некоторые параметры планеты.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; 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 164,8 земныхлет. Экваториальный радиус планеты 24750 км., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. 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 выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины(недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14) · 103 К при давлении 7-8 мегабар.
Химический состав,физические условия и строение Нептуна.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные “льды” или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массеЗемле). Атмосфера Нептуна – это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране.
Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, ониразгоняются до 2200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла – он излучаетболее чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца.
История открытий.
После того, как в 1781 г. У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты оно то «отставало» от расчетного, то опережало его. Орбита Урана не соответствовала закону Ньютона. Это и навело на мысль о существовании еще однойпланеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения 7-й планеты.
В 1832 г. в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от Британского астронома-любителя,…
Реферат на тему:
Планета Нептун
Выполнил:
Ученик 11а класса
Данилин Андрей
План.
Вступление.
I. Нептун.
II. Основная часть.
1. История открытия.
2. Некоторые параметры планеты.
3. Химический состав, физические условия и внутреннее строение Нептуна.
4. Спутники Нептуна.
5. Современные исследования Нептуна
III . Заключение.
Открытые вопросы.
Нептун в цифрах.
Современные данные о Нептуне.
НЕПТУН.
Нептун – восьмая планета от Солнца, большая планета Солнечной системы, относится к планетам – гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Еще орбиту Нептуна пересекает комета Галилея. Астрологический знак Нептуна J.
Некоторые параметры планеты .
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет 0, 009), орбите; 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 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км., что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. 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 выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14) · 103 К при давлении 7-8 мегабар.
Химический состав, физические условия и строение Нептуна.
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные «льды» или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна — это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране.
Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла — он излучает более чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца.
История открытий .
После того, как в 1781 г. У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты оно то «отставало» от расчетного, то опережало его. Орбита Урана не соответствовала закону Ньютона. Это и навело на мысль о существовании еще одной планеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения 7-й планеты.
В 1832 г. в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от Британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. По-видимому, это было первым предложением искать «возмущающую» планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.
А еще за год до этого талантливый молодой студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: “В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящийся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию”.
Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843 г. предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных рачетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии навой планеты. Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции У. Ж. Леверье. 10 ноября
1845 г. он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождениями между данными наблюдений и расчетов: “Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором тракте”. Такие оценки были проведены в первой половине 1846 г. Успеху дела помогло предложение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим Тициуса Боде правилом, по орбите, радиус которой равен устроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень маленький наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету.
Получив второй тракт Леверье, эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846 г., поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.
Тем временем Леверье 31 августа 1846 г. закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не преступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, 23 сентября вместе со студентом Дарре начал поиски. Вычисления их базировались на результатах наблюдений Юпитера, Сатурна и самого Урана. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52 от предполагаемого места. Весть об открытии планеты “на кончике пера”, что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.
Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственно отношения не имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
У Нептуна есть 8 известных спутников: 4 маленьких, 3 средних и 1 большой.
Спутник
Масса (кг)
Радиус орбиты (тыс.км.)
Радиус
(км)
Год
открытия
Кто открыл
Наяда
?
48
29
1989
“Вояджер-2”
Таласса
?
50
400
1989
“Вояджер-2”
Деспина
?
53
74
1989
“Вояджер-2”
Галатея
?
62
79
1989
“Вояджер-2”
Ларисса
?
74
96
1989
“Вояджер-2”
Протеус
?
118
209
1989
“Вояджер-2”
Тритон
2,14. 1022
355
1350
1846
Лассель
Нерейд
?
5509
170
1949
Койпер
Луна
7,4. 1022
389
1739
———–
————–
Тритон
Самый крупный из спутников, спутник Нептуна, открыт У. Ласселом (о.Мальта, 1846 г.). Расстояние от Нептуна 394700 км., сидерический период обращения 5 сут. 21 ч. 3 мин., диаметр ок. 3200 км. И радиус 1600 км., что немногим (на 138 км.) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.
Размер крупнейшего спутника планеты — Тритона — близок к размерам Луны, а в массе он уступает ей в 3,5 раза. Это почти единственный спутник Солнечной системы который обращается вокруг своей планеты в противоположную сторону вращения самой планеты вокруг своей оси. Многие подозревают, что Тритон — захваченная когда-то Нептуном самостоятельная планета.
У Тритона большая отражательная способность — 60-90% (Луна —12%), так как он большой своею частью состоит из водяного льда.
У Тритона была обнаружена ничтожная газовая оболочка, давление которой на поверхности в 70.000 раз меньше земного атмосферного давления. Происхождение этой атмосферы, которая должна бы давно рассеяться, было объяснено частыми извержениями, пополняющими ее газами. Когда же были получены снимки Тритона, то на ледяной его поверхности были действительно замечены гейзероподобные извержения азота и темных частиц пыли разного размера. Все это рассеивается в окружающем пространстве. Есть предположение, что, после захвата Нептуном спутник был разогрет приливными 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 спутники Юпитера: Европу, Ганимед, Ио, а также Ариэль Урана. Своим подобием полярных шапок (на рисунке справа, чуть выше) он схож с Марсом.
Нереида
Нерейда – второй по величине спутник Нептуна. Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км., диаметр около 200 км., и радиус 100 км.
Нереида — самый далекий от Нептуна спутник из известных. Она делает один виток вокруг планеты за 360 дней, т.е. почти за земной год. Орбита Нереиды сильно вытянута, ее эксцентриситет составляет целых 0,75. Наибольшее расстояние от спутника до планеты превышает наименьшее в семь раз. Нереида был открыт в 1949-м году Койпером(США). Только Тритону посчастливилось также быть открытым с Земли в системе Нептуна.
Протеус
Этот спутник является третьим по размерам в семье спутников Нептуна. Также он является третьим по удаленности от планеты: дальше него движутся только Тритон и Нереида. Нельзя сказать, что этот спутник выделяется чем-то особенным, но тем не менее он был выбран учеными для создания его трехмерной компьютерной модели, основанной на снимках «Вояджера 2» (справа).
Пожалуй, описание остальных спутников подробным делать не стоит, поскольку табличные данные о них (и то неполные), вполне исчерпывающе говорят о них как о маленьких планетках, подобных которым очень много среди спутников планет Солнечной системы. По тем немногим данным, что есть, трудно говорить об их индивидуальности. Хотя, будущее наверняка позволит некоторым из них заинтересовать астрономов.
Нептун — восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Несмотря на это 4-е место, Уран уступает Нептуну в массе. Нептун может быть увиден в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть), но даже в большой те лескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Нептун — довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Тритон — самый большой и яркий спутник — ненамного ярче 14-й звездной величины. Для обнаружения диска планеты нужно использовать большие увеличения. Кольцо Нептуна с Земли обнаружить очень и очень сложно, а визуально — почти невозможно.
Только одному космическому аппарату “Вояджер 2 ” удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Нептун был посещен только одним космическим кораблем: «Вояджером-2» 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече.
Общие сведения
Нептун удален от Солнца на 30 а.е., диаметр планеты — 49,5 тыс. км, что около 4 -х земных, масса — около 17 масс Земли. Период обращения вокруг центрального светила — 165 неполных лет. Средняя температура — 55 К. В римской мифологии Нептун (Греч. Посейдон) был богом моря.
На сегодняшний момент (1997-й год), Нептун — самая далекая от нас планета, так как из-за вытянутости орбиты Плутона, с 1979-го по июль 1999-го года последняя планета находится ближе к Солнцу. У имеющих небольшие оптические инструменты есть уникальная возможность разглядеть самую далекую планету Солнечной системы.
С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате.
Большое Темное Пятно
После пролета «Вояджера-2» мимо планеты, наиболее известной деталью на Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. «Вояджер-2» также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной.
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков. На трех снимках справа показано движение облаков в районе Пятна.
Кольца Нептуна
Нептун также имеет кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981-м году. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии «Вояджера-2» в августе 1989-го года показали их до полного размера. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно Урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им имена: самое крайнее — Адамс (содержащее три выделяющиеся дуги, которые почему-то окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем — безымянное кольцо, совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом — Леверрье (чьи внешние расширения названы Лассель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто приложил руку к открытию Нептуна.
Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки, ведь по ее мнению, «Северный полюс» мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, «Вояджер» двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, «Вояджеру» удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси — 16 часов 7 минут.
Открытые вопросы
*Магнитная ось Нептуна проходит далеко не через центр и под большим углом к оси вращения. Какие процессы формируют такое магнитное поле?
* В чем причина недостатка гелия и водорода на Нептуне?
* Почему на Нептуне так сильны ветры, тогда как он находится очень далеко от Солнца, а в то же время внутренний
источник тепла в недрах планеты недостаточно силен для таких целей?
* Как разработать сравнительно дешевый проект эффективного изучения Нептуна и Урана с помощью космических аппаратов?
Список литературы.
1. Ф. Умпл “Семья Солнца” М., 1984 г.
2. М.Я. Маров “Планеты Солнечной системы”2-е изд. М., 1986.
Нептун
в цифрах:
Масса
17,14 массы Земли (1,02. 1026 кг)
Диаметр
3,88 диаметра Земли (49 520 км)
Плотность
1,64 г/см3
Температура поверхности
-231°С
Длительность звездных суток
19,2 часа
Среднее расстояние от Солнца
30,06 а.е. ( 4.497 млн. км)
Период обращения по орбите
164,79 земных лет
Наклон экватора к орбите
+29°34`
Эксцентриситет орбиты
0,008
Наклонение орбиты к эклиптик е
1,77°
Долгота восходящего узла
131°01`
Средняя скорость движения по орбите
5,43 км/сек
Расстояние от Земли
от 4,3 до 4,6 млрд. км
Число спутников
8
Современные данные о Нептуне.
Звездный период обращения в годах
164,7
Синодический период обращения, сутки
368
Среднее расстояние от Солнца, а.е.
30,06
Среднее расстояние от Солнца, млн. км.
4496
Наклонение орбиты к эклиптике
1?46?
Плотность, кг./м3
1700
Экваториальный диаметр, км.
49500
Экваториальный радиус, км.
24750
Звездный период вращения вокруг своей оси
17,8
Наклон экватора к плоскости орбиты
15,8 суток
Число известных спутников у планеты
29?
Число известных спутников
2
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ О НЕПТУНЕ
Нептун — это прежде всего гигант из газа и льда.
Нептун – восьмая планета Солнечной системы.
Нептун — самая далёкая от Солнца планета с тех пор, как Плутон разжаловали до звания карликовой планеты.
Нептун меньше, чем другие газовые гиганты — Юпитер, Уран и Сатурн.
Своё название планета получила в честь древнеримского бога моря.
Год на Нептуне длится примерно 165 земных лет.
Среднее расстояние планеты Нептун от солнца: около 4,5 млн. км.
День на Нептуне длится около 16 земных часов.
КАК ОТКРЫЛИ НЕПТУН?
Нептун был единственной планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не благодаря телескопу.
Планета Нептун была открыта французскими учеными Йоганном К. Галле, Генрихом д’Арре и Урбеном Леверье. Открытие состоялось 23 сентября 1846 года.
СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ПЛАНЕТЫ НЕПТУН
Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов — Юпитера и Сатурна.
Нептун имеет ярко-голубой цвет. Истинная причина голубого цвета Нептуна до сих пор не раскрыта.
На Нептуне дуют самые сильные в Солнечной системе ветра, их скорость достигает 2100 км/ч, то есть больше, чем в бешеной атмосфере Юпитера.
Ученые не знают, как на холодной ледяной планете вроде Нептуна облака могут двигаться так быстро. Они предполагают, что холодные температуры и поток жидких газов в атмосфере планеты могут снижать трение настолько, что ветры набирают существенную скорость.
Из всех планет в нашей системе Нептун — самая холодная.
Верхние слои атмосферы планеты имеют температуру -223 градуса по Цельсию.
Нептун вырабатывает больше тепла, чем получает его от Солнца.
В атмосфере Нептуна преобладают такие химические элементы, как водород, метан и гелий.
Атмосфера Нептуна плавно переходит в жидкий океан, а тот — в промёрзшую мантию. Поверхности как таковой у этой планеты нет.
Предположительно, Нептун обладает каменным ядром, масса которого примерно равна массе Земли. Ядро Нептуна состоит из силикатного магния и железа.
Магнитное поле Нептуна в 27 раз мощнее земного.
Гравитация Нептуна всего на 17% сильнее таковой на Земле.
Нептун является ледяной планетой, состоящей из аммиака, воды и метана.
Интересен тот факт, что сама планета вращается в противоположную сторону от вращения облаков.
На поверхности планеты в 1989 году было обнаружено Большое темное пятно.
СПУТНИКИ НЕПТУНА
У Нептуна официально зарегистрированное количество 14 спутников. Спутники Нептуна названы в честь греческих богов и героев: Протей, Таласа, Наяда, Галатея, Тритон и другие.
Крупнейшим спутником Нептуна является Тритон.
Тритон движется вокруг Нептуна по ретроградной орбите. Это значит, что его орбита вокруг планеты лежит задом наперед по сравнению с другими лунами Нептуна.
Скорее всего, Нептун когда то захватил Тритон — то есть луна не образовалась на месте, как остальные луны Нептуна. Тритон заперт в синхронном вращении с Нептуном и медленно движется по спирали к планете.
Тритон, примерно через три с половиной миллиарда лет будет разорван его гравитацией, после чего его обломки образуют ещё одно кольцо вокруг планеты. Это кольцо может быть более мощным, чем кольца Сатурна.
Масса Тритона составляет более, чем 99,5 % от суммарной массы всех остальных спутников Нептуна
Тритон, скорее всего, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера.
КОЛЬЦА НЕПТУНА
У Нептуна есть шесть колец, но они гораздо меньше, чем у Сатурна, и увидеть их непросто.
Кольца Нептуна состоят в основном из замёрзшей воды.
Считается, что кольца планеты – остатки когда-то разорванного спутника.
ПОСЕЩЕНИЕ НЕПТУНА
Для того, чтобы корабль достиг Нептуна, ему необходимо проделать путь , который по времени займет примерно 14 лет.
Единственным космическим аппаратом, посетившим Нептун, является «Вояджер-2».
В 1989 году «Вояджер-2» прошёл на расстоянии в 3000 километров от северного полюса Нептуна. Он облетел небесное тело 1 раз.
Во время своего пролета «Вояджер-2» изучил атмосферу Нептуна, его кольца, магнитосферу и познакомился с Тритоном. «Вояджер-2» также взглянул на «Большое темное пятно» Нептуна, вращающуюся систему штормов, которая исчезла, если верить наблюдениям космического телескопа Хаббла.
Прекрасные фотографии Нептуна, сделанные «Вояджером-2», надолго останутся единственным, что у нас есть
К сожалению, в ближайшие годы никто не планирует снова исследовать планету Нептун.
Реферат: Планета Нептун
Содержание
Введение
1. История открытия
1.1. Название
1.2. Статус
2. Физические
характеристики
2.1. Внутреннее строение
2.2. Атмосфера
2.3. Магнитосфера
2.4. Кольца
3. Климат
3.1. Штормы
3.2. Внутреннее тепло
4. Орбита и вращение
5. Образование и миграция
6. Спутники
7. Наблюдения
Заключение
Введение
Чаще всего
приходится вычислять возмущения гравитационного поля по известному расположению
других тел. При исследовании траектории Урана задача стояла противоположенная:
зная возмущения, необходимо было найти место вызывающей их планеты. Эту задачу
решили астроном Леверье и ученый Адамс. Только одними математическими расчетами,
они указали место на небе, где должна находиться неизвестная планета. Когда на
это место астроном Галле направил телескоп, то нашел новую планету. Так
состоялось открытие людьми планеты – Нептун.
Это открытие
еще раз доказывало, что теория строения Вселенной созданная Коперником верна,
факт обнаружения Нептуна исключительно по расчетам подтвердил правильность
ньютоновских формул, на которых были основаны все расчеты в астрономии.
Подозрения на
неверность этих законов возникли после того, как открыли Уран, было замечено,
что его орбита не согласуется с законами Ньютона. Таким образом, было предсказано
существование другой, более отдаленной планеты, которая воздействовала на
орбиту Урана. Нептун первыми наблюдали Galle и d’Arrest 23 сентября 1846 года
очень близко к местонахождению, независимо предсказанному Adams и Verrier из
вычислений, основанных на наблюдаемых положениях Юпитера, Сатурна и Урана.
Нептун был
посещен только одним космическим кораблем – “Вояджером 2”, это произошло
25 августа 1989 года. Почти все, что мы знаем об этой планете, мы знаем
благодаря этой экспедиции. В данной работе я изложу данный известный материал.
1. История открытия
Зарисовки Галилео
Галилея показывают, что 28 декабря 1612 года, а затем 29 января 1613 года он
наблюдал Нептун. Однако в обоих случаях Галилей принял планету за неподвижную
звезду в соединении с Юпитером на ночном небе. Поэтому открытие Нептуна не
приписывают Галилею.
Во время
первого периода наблюдений в декабре 1612 года Нептун был в точке стояния, как
раз в день наблюдений он перешёл к попятному движению. Видимое попятное движение
наблюдается, когда Земля обгоняет по своей орбите внешнюю планету. Поскольку
Нептун был вблизи точки стояния, движение планеты было слишком слабым, чтобы
быть замеченным с помощью маленького телескопа Галилея.
В 1821 году Алексей
Бувард опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана. Более поздние
наблюдения показали существенные отклонения от таблиц. Это привело Буварда к
предположению, что неизвестное пока тело возмущает орбиту Урана своей
гравитацией. В 1843, Джон Кауч Адамс вычислил орбиту гипотетической восьмой
планеты, чтобы объяснить изменения в орбите Урана. Он послал свои вычисления
сэру Джорджу Эйри, королевскому астроному, а тот в ответном письме попросил у
Куча разьяснений. Адамс начал набрасывать ответ, но почему-то так и не отправил
его и в дальнейшем не настаивал на серьёзной работе над проблемой Урана.
Урбен Леверье
независимо от Адамса в 1845–1846 годы быстро провёл свои собственные расчёты,
но соотечественики не разделяли его энтузиазма. В июне, ознакомившись с первой
опубликованной Леверье оценкой долготы планеты и её схожести с оценкой Адамса,
Эйри убедил директора Кембриджской обсерватории Джеймса Чайлза начать поиски планеты.
Чайлз безуспешно обыскивал небо в поисках восьмой планеты в течение августа и
сентября. На деле Чайлз дважды наблюдал Нептун, но вследствие того, что он
отложил обработку результатов наблюденикй на более поздний срок ему не удалось
своевременно идентифицировать искомую планету.
Тем временем,
Леверье удалось убедить астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готфрида
Галле заняться поисками планеты. Гейнрих д’Арре, студент обсерватории,
предложил Галле сравнить недавно нарисованную карту неба в районе
предсказанного Леверье местоположения с видом неба на текущий момент, чтобы
заметить передвижение планеты относительно неподвижных звёзд. Планета была
обнаружена в первую же ночь примерно после одного часа поисков. Вместе с
директором обсерватории, Иоганном Энке, в течение двух ночей они продолжили
наблюдение участка неба, где находилась планета, в результате чего им удалось
обнаружить её передвижение относительно звёзд, и убедиться, что это
действительно новая планета. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года, в
пределах 1° от координат, предсказанных Леверье, и примерно в 12° от координат,
предсказанных Адамсом.
Вслед за
открытием последовала большая конкуренция между англичанами и французами за
право считать открытие Нептуна своим. В конечном счёте консенсус был найден, и
было принято решение считать Адамса и Леверье сооткрывателями. В 1998 году были
вновь найдены так называемые «бумаги Нептуна» (имеющие историческое значение
бумаги из Гринвичской обсерватории), которые были незаконно присвоены
астрономом Олином Дж. Эггеном и хранились у него в течение почти трёх
десятилетий, и были найдены в его владении только после его смерти. После
пересмотра документов некоторые историки теперь полагают, что Адамс не
заслуживает равных с Леверье прав на открытие Нептуна. Это, впрочем,
подвергалось сомнениям и ранее, например, Деннисом Реулинсом, ещё с 1966 года.
В 1992 году в статье в журнале «Dio» он назвал требования британцев признать равноправие
Адамса на открытие воровством. «Адамс проделал некоторые вычисления, но он был
довольно неуверен в том, где находится Нептун» – сказал Николас Коллеструм из Университетского
колледжа Лондона в 2003 году.
1.1 Название
Некоторое
время после открытия Нептун обозначался просто как «внешняя от Урана планета»
или как «планета Леверье». Первым, кто выдвинул идею об официальном наименовании,
был Галле, предложивший название Янус. В Англии Чайлз предложил другое
название: Океан.
Утверждая,
что имеет право дать наименование открытой им планете, Леверье предложил
назвать её Нептуном, ложно утверждая, что такое название одобрено французским бюро
долгот. В октябре он пытался назвать планету по своему имени, «Леверье», и был
поддержан директором обсерватории Франсуа Араго, однако эта инициатива
натолкнулась на существенное сопротивление за пределами Франции. Французские
альманахи очень быстро вернули название Гершель для Урана, в честь её
первооткрывателя Уильяма Гершеля, и Леверье для новой планеты.
Директор Пулковской
обсерватории Василий Струве отдал предпочтение названию «Нептун». О причинах
своего выбора он сообщил на съезде Императорской Академии наук в Петербурге 29
декабря 1846 года. Это название получило поддержку за пределами России и вскоре
стало общепринятым международным наименованием планеты.
В римской
мифологии Нептун – бог моря и соответствует греческому Посейдону.
1.2 Статус
С момента
открытия и до 1930 года Нептун был самой далёкой от Солнца известной планетой.
После открытия Плутона Нептун стал предпоследней планетой, за исключением 1979–1999
годов, когда Плутон находился внутри орбиты Нептуна. Однако исследование пояса
Койпера в 1992 году привело к тому, что многие астрономы стали обсуждать вопрос
о том, считать Плутон планетой или частью пояса Койпера. В 2006 году Международный
астрономический союз принял новое определение термина «планета» и
классифицировал Плутон как карликовую планету, и, таким образом, вновь сделал
Нептун последней планетой Солнечной системы.
2. Физические характеристики
С массой в
1,0243?1026 кг Нептун является промежуточным звеном между Землёй и
большими газовыми гигантами. Его масса в 17 раз превосходит Земную, но
составляет лишь 1/19 от массы Юпитера. Экваториальный радиус Нептуна равен
24,764 км, что почти в 4 раза больше земного. Нептун и Уран часто считаются
подклассом газовых гигантов, который называют «ледяными гигантами» из-за их
меньшего размера и большей концентрации летучих веществ. При поиске экзопланет
Нептун используется как метоним: обнаруженные экзопланеты со схожей массой
часто называют «Нептунами», также часто астрономы используют как метоним
Юпитер: («Юпитеры»).
2.1
Внутреннее строение
Внутреннее
строение Нептуна напоминает внутреннее строение Урана. Атмосфера составляет
примерно 10-20 процентов от общей массы планеты, и расстояние от поверхности до
конца атмосферы составляет 10-20 % расстояния от поверхности до ядра. Вблизи
ядра давление может достигать 10 гигапаскалей. Объёмные концентрации метана, аммиака
и воды найдены в нижних слоях атмосферы.
Постепенно
эта более тёмная и более горячая область уплотняется в перегретую жидкую
мантию, где температуры достигают 2000-5000 кельвинов. Масса мантии Нептуна превышает
Земную в 10-15 раз, по разным оценкам, и богата водой, аммиаком, метаном и
прочими соединениями. Как является общепринятым в планетологии, эту материю называют
ледяной, даже при том, что это – горячая, очень плотная жидкость. Эту жидкость,
обладающую высокой электропроводимостью, иногда называют океаном водного аммиака.
Внутреннее
строение Нептуна:
1. Верхняя
атмосфера, верхние облака
2. Атмосфера,
состоящая из водорода, гелия и метана
3. Мантия,
состоящая из воды, аммиака и метанового льда
4.
Каменно-ледяное ядро
На глубине
7000 километров условия таковы, что метан разлагается на алмазные кристаллы,
которые «падают» на ядро. Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов. Ядро,
как полагают, весит в 1,2 раза больше Земли. Давление в центре достигает 7
мегабар, что в миллионы раз больше, чем на поверхности Земли. Температура в
центре, возможно, достигает 5400 кельвинов.
2.2 Атмосфера
В верхних
слоях атмосферы обнаружен водород и гелий. Они составляют 80 и 19 % атмосферы
на этой высоте, соответственно. Также наблюдаются следы метана. Заметные полосы
поглощения метана встречаются на длинах волн выше 600 нм в красной и инфракрасной
части спектра. Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном –
часть того, что придаёт атмосфере Нептуна синий оттенок, хотя яркая лазурь
Нептуна отличается от более умеренного аквамаринового цвета Урана. Так как
содержание метана в атмосфере Нептуна не сильно отличается от содержания метана
в атмосфере Урана, полагают, что всё же некий пока неизвестный компонент
атмосферы способствует синему цвету. Атмосфера Нептуна подразделяется на 2
основные области: более низкая тропосфера, где температура падает с высотой, и
стратосфера, где температура с высотой увеличивается. Граница между ними, тропопауза,
находится на уровне давления в 0,1 баров. Стратосфера замещается термосферой на
уровне давления ниже, чем 10-4 – 10-5 микробаров. Термосфера постепенно
переходит в экзосферу. Модели тропосферы Нептуна позволяют полагать, что она
состоит из облаков переменных составов, в зависимости от высоты. Облака
верхнего уровня находятся на уровне давления ниже одного бара, где температура,
подходящая для конденсации метана.
При давлении
между одним и пятью барами, как полагают, формируются облака аммиака и сульфида
водорода. При давлении более 5 баров облака могут состоять из того же аммиака,
сульфида аммония, сульфида водорода и воды. Более глубоко, при давлении в приблизительно
50 бар, могут быть облака из водяного льда, там температура равна 0 C°, не
исключено, что и там могут быть найдены облака из аммиака и сульфида водорода.
Высотные облака Нептуна наблюдались по отбрасываемым ими теням на непрозрачный
облачный слой ниже уровнем. Среди них выделяются облачные полосы, которые
«обёртываются» вокруг планеты на постоянной широте. У этих периферических групп
ширина достигает 50-150 километров, и находятся они на 50-110 км выше основного
облачного слоя. Изучение спектра Нептуна позволяет предполагать, что его более
низкая стратосфера затуманена из-за конденсации продуктов ультрафиолетового
фотолиза метана, таких, как этан и ацетилен. В стратосфере также обнаружены
следы циановодорода и угарного газа. Стратосфера Нептуна более тёплая, чем
стратосфера Урана из-за более высокой концентрации углеводородов. По
невыясненным причинам, термосфера планеты имеет аномально высокую температуру в
приблизительно 750 кельвинов. Для столь высокой температуры планета слишком
далека от Солнца, чтобы оно могло так разогреть термосферу ультрафиолетовой
радиацией. Возможно, это следствие атмосферного взаимодействия с ионами в
магнитном поле планеты. Другой кандидат на механизм разогревания: волны
гравитации из внутренних областей планеты, которые рассеиваются в атмосфере.
Термосфера содержит следы угарного газа и воды, которая попала туда, возможно,
из внешних источников, таких, как метеориты и пыль.
2.3
Магнитосфера
И своей магнитосферой,
и магнитным полем, сильно наклонённым на 47° относительно его оси вращения, и
распространяющегося на 0,55 от радиуса планеты (приблизительно 13500 км),
Нептун напоминает Уран. До прибытия к Нептуну «Вояджера – 2» учёные полагали,
что наклонённая магнитосфера Урана была результатом его «бокового вращения».
Однако после сравнения магнитных полей этих двух планет учёные теперь полагают,
что такая странная ориентация магнитосферы в пространстве может быть вызвана
приливами во внутренних областях. Такое поле может появиться благодаря
конвективным перемещениям жидкости в тонкой сферической прослойке
электропроводных жидкостей этих двух планет (предполагаемая комбинация из
аммиака, метана и воды), что приводит в действие гидромагнитное динамо.
Магнитное поле на экваториальной поверхности Нептуна оценивается в 1,42 ?T
в течение магнитного момента 2,16?1017 Tm³. Магнитное поле Нептуна
имеет комплексную геометрию, которая включает относительно большие привзносы от
не биполярных компонетов, включая сильный квадрупольный момент, который по
мощности может превышать дипольный. В противоположность – у Земли, Юпитера и Сатурна
относительно небольшой квадрупольный момент, и их поля менее отклонены от
полярной оси. Головная ударная волна Нептуна, где магнитосфера начинает
замедлять солнечный ветер, проходит на расстоянии в 34,9 планетарных радиусов. Магнитопауза,
где давление магнитосферы уравновешивает солнечный ветер, находится на
расстоянии в 23–26,5 радиусов Нептуна. Хвост магнитосферы длится примерно до
расстояния в 72 радиуса Нептуна, и очень вероятно, что гораздо дальше.
2.4 Кольца
У Нептуна
есть кольцевая система, хотя гораздо менее существенная, чем, к примеру, у Сатурна.
Кольца могут состоять из ледяных частиц, покрытых силикатами, или основанным на
углероде материалом, которые наиболее вероятно придаёт им красноватый оттенок.
В систему колец Нептуна входит 5 компонентов. Относительно узкое, самое
внешнее, расположенное в 63 тысячах километров от центра планеты – кольцо
Адамса; кольцо Леверье на удалении в 53000 километров от центра и более
широкое; более слабое кольцо Галле на расстоянии в 42000 километров. Слабое
продление кольца Леверье наружу называется Лассел, и оно ограничено своим
внешним краем – кольцом Араго – на расстоянии в 57000 километров. Первое кольцо
Нептуна было обнаружено в 1968 году командой астрономов во главе с Эдвардом
Гайненом Но позже считалось, что это кольцо могло быть неполным, дефектным.
Такое мнение возобладало после наблюдения за покрытием колец звездой в 1984 году,
когда кольца затмили звезду во время её входа в тень, а не по выходу из неё
Изображения «Вояджера-2» от 1989 года уладили эту проблему, поскольку было
обнаружено ещё несколько слабых колец, но с достаточно массивной структурой.
Причина этого так и не выяснена до сих пор, но это могло произойти из-за
гравитационного взаимодействия с маленькими спутниками на орбите поблизости от
колец. Наиболее удалённое кольцо Адамс, как теперь известно, содержит 5 «дужек»
под названием: «Храбрость», «Liberte», «Egalite 1», «Egalite
2», и «Fraternite» (Свобода, равенство и братство). Существование этих
дуг было трудно объяснить, потому что законы механики предсказывают, что дуги
должны были бы за достаточно короткий момент времени соединиться в однородное
кольцо. Считалось, что в таком положении дуги удерживает гравитационный эффект
спутника Нептуна – Галатеи, которая обращается вокруг Нептуна вблизи от внутренней
границы кольца Адамса. Однако новые исследования показывают, что влияние
гравитации Галатеи недостаточно для того, чтобы удерживать материал колец в том
положении, в котором он находится сейчас. Наблюдаемые результаты можно
объяснить присутствием ещё одного спутника Нептуна, который может иметь
достаточно малый размер (до 6 км), и вследствие этого может быть ещё не открыт.
Наблюдения с поверхности Земли, опубликованные в 2005 году, показали, что
кольца Нептуна намного более непостоянны, чем ранее мыслилось. Изображения,
полученные обсерваторией Кек (Гавайские острова) в 2002 и 2003 году показывают
значительные перемены по сравнению с изоображениями «Вояджера-2». В частности,
кажется что дуга «Liberte» может исчезнуть всего через столетие.
3. Климат
Одно из
различий между Нептуном и Ураном – уровень метеорологической активности. «Вояджер-2»,
пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность
атмосферы. В противоположность Урану, Нептун демонстрировал заметные погодные
перемены во время съёмки с «Вояджер-2» в 1989 году.
Погода на
Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами,
достигающими порой сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с). В ходе отслеживания
движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20
м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном. В верхнем облачном слое
скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах.
Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты
вокруг своей оси. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах
направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких
широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как
полагают, следствие «скин-эффекта», а не каких-либо глубинных атмосферных
процессов. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора
превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. Это
наблюдение может считаться свидетельством в пользу существования апвеллинга на
экваторе Нептуна и его понижения ближе к полюсам. В 2007 году было замечено,
что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 C° теплее, чем
остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет ?200 C°.
Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях
верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в
космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» – следствие осевого наклона
Нептуна, южный полюс которого уже четверть Нептунианского года, то есть
примерно 40 земных лет, обращён к Солнцу. По мере того, как Нептун будет
медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс
постепенно уйдёт в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким
образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный.
Из сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось,
увеличились в размере и альбедо. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году,
и, как ожидается, продлится до 2020 с наступлением на Нептуне нового сезона.
Сезоны меняются каждые 40 лет.
3.1 Штормы
В 1989,
Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13,000 ?
6,600 км, был открыт аппаратом НАСА «Вояджер-2». Этот атмосферный шторм
напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический
телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее
образование было обнаружено в северном полушарии планеты. Скутер – это другой
шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название – следствие
того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было
ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного
пятна. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем
«скутер», группы облаков. Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм,
наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено
ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий
центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве
чётких фотографий с высоким разрешением. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают,
рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные
облака. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном
слое. Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в
течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто
связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые
формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что
некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон,
даже при том, что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если
они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока
механизм.
3.2
Внутреннее тепло
Более
разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, – следствие
более высокой внутренней температуры. При этом Нептун в два раза удалённее от Солнца,
чем Уран, и получает лишь 40 % от солнечного света, который получает Уран.
Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны. Верхние области
тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в ?221,4 °C. На
глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C.
Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном,
механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1
больше энергии, чем получает от Солнца. Нептун же излучает в 2,61 раза больше,
чем получает от Солнца. Несмотря на то, что Нептун – самая далёкая планета от
Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной
системе. Предлагается несколько возможных объяснений, включая радиогенный
нагрев ядром планеты (как Земля греется калием-40, к примеру), диссоциация
метана в другие цепные углеводороды в условиях атмосферы Нептуна, а также
конвекция в нижней части атмосферы, которая приводит к торможению волн
гравитации над тропопаузой.
4. Орбита и вращение
Среднее
расстояние между Нептуном и Солнцем – 4,55 млрд. км (около 30,1 средних расстояний
между Солнцем и Землёй, или 30,1 а. е.), и полный оборот вокруг Солнца у него
занимает 164,79 лет. 12 июля 2011 года Нептун завершит свой первый с момента открытия
планеты в 1846 году полный оборот. С Земли он будет виден иначе, чем в день
открытия, в результате того, что период обращения Земли вокруг Солнца (365,25
дней) не является кратным периоду обращения Нептуна. Эллиптическая орбита
планеты наклонена на 1,77° относительно орбиты Земли. Вследствие наличия
эксцентриситета 0,011, расстояние между Нептуном и Солнцем изменяется на 101
миллион километров – разница между перигелием и афелием, т.е. ближайшей и самой
отдалённой точками положения планеты вдоль орбитального пути. Осевой наклон
Нептуна – 28,32°, что похоже на наклон оси Земли и Марса. В результате этого
планета испытывает схожие сезонные изменения. Правда, из-за длинного
орбитального периода Нептуна сезоны длятся в течение сорока лет каждый.
Сидерический
период вращения для Нептуна равен 16,11 часов. Вследствие осевого наклона,
сходного с Земным (23°), изменения в сидерическом периоде вращения в течение
его длинного года не является значимыми. Поскольку Нептун не имеет твёрдой
поверхности, его атмосфера подвержена дифференциальному вращению. Широкая
экваториальная зона вращается с периодом приблизительно 18 часов, что
медленнее, чем 16,1-часовое вращение магнитного поля планеты. В
противоположность экватору, полярные области вращаются за 12 часов. Это одна из
отличительных черт Нептуна – среди всех планет Солнечной системы такое вращение
наиболее ярко выражено именно у него. И это приводит к сильному широтному
сдвигу ветров.
5. Образование и миграция
Симуляция
внешних планет и пояса Койпера: а) До того как Юпитер и Сатурн вступили в
резонанс 2:1; б) Рассеяние объектов пояса Койпера в Солнечной системе после
изменения орбиты Нептуна; c) После выбрасывания тел пояса Койпера Юпитером.
Для
формирования ледяных гигантов – Нептуна и Урана – оказалось трудно создать точную
модель. Современные модели полагают, что плотность материи во внешних регионах
Солнечной системы была слишком низкой для формирования таких крупных тел традиционно
принятым методом аккреции материи на ядро. Чтобы объяснить эволюцию Урана и
Нептуна, было выдвинуто множество гипотез.
Одна из них
считает, что оба ледяных гиганта не сформировались методом аккреции, а
появились из-за нестабильностей внутри изначального протопланетного диска, и
позднее их атмосферы были «сдуты» излучением массивной звезды класса O или B.
Другая
концепция заключается в том, что Уран и Нептун сформировались близко к Солнцу,
где плотность материи была выше, и впоследствии переместились на текущие
орбиты. Гипотеза перемещения Нептуна пользуется популярностью, потому что позволяет
объяснить текущие резонансы в поясе Койпера, в особенности, резонанс 2:5. Когда
Нептун двигался наружу, он сталкивался с объектами прото-пояса Койпера,
создавая новые резонансы и хаотично меняя существующие орбиты. Считается, что
объекты рассеяного диска оказались в текущем положении из-за взаимодействия с
резонансами, создаваемыми миграцией Нептуна.
Предложенная
в 2004 году компьютерная модель Алессандро Морбиделли из обсерватории Лазурного
берега в Ницце предположила, что перемещение Нептуна к поясу Койпера могло быть
инициировано формированием резонанса 1:2 в орбитах Юпитера и Сатурна, который
послужил, своего рода, гравитационным усилием, которое толкнуло Уран и Нептун
на более высокие орбиты и заставило их поменять местоположение. Выталкивание
объектов из пояса Койпера в результате этой миграции может также объяснить
«Позднюю тяжёлую бомбардировку», произошедшую через 600 миллионов лет после
формирования Солнечной системы, и появление у Юпитера троянских астероидов.
6. Спутники
У Нептуна на
данный момент известно 13 спутников. Крупнейший из них весит более, чем 99,5
процентов от масс всех спутников Нептуна, вместе взятых, и лишь он массивен
настолько, чтобы стать сфероидальным. Это Тритон, открытый Уильямом Ласселом всего
через 17 дней после открытия Нептуна. В отличие от всех остальных крупных
спутников планет в Солнечной системе, Тритон обладает ретроградной орбитой.
Возможно, он был захвачен гравитацией Нептуна, а не сформировался на месте, и,
возможно, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера. Он достаточно
близок к Нептуну, чтобы быть зафиксированным в синхронном вращении. Из-за
приливного ускорения Тритон медленно двигается по спирали к Нептуну, и, в
конечном счёте, будет разрушен при достижении предела Роша, в результате чего
образуется кольцо, которое может быть более мощным, чем кольца Сатурна (это
произойдёт через относительно небольшой в астрономических масштабах период
времени: от 10 до 100 миллионов лет). В 1989 году Тритон считался самым холодным
объектом в Солнечной системе, температура которого была измерена, с
предполагаемой температурой в ?235 °C (38 K). Тритон является одним из
трёх спутников планет Солнечной системы, имеющих атмосферу (наряду с Ио и Титаном).
Указывается на возможность существования под ледяной корой Тритона жидкого
океана, подобного океану Европы.
Второй (по
времени открытия) известный спутник Нептуна – Нереида, спутник неправильной
формы с одним из самых высоких эксцентриситетов орбиты среди прочих спутников
Солнечной системы. Эксцентриситет в 0,7512 даёт ей апоапсиду, в 7 раз большую
её периапсиды.
С июля по
сентябрь 1989 года «Вояджер-2» обнаружил 6 новых спутников Нептуна. Среди них
примечателен спутник Протей неправильной формы. Он примечателен тем, каким
большим может быть тело его плотности, без стягивания в сферическую форму
собственной гравитацией. Второй по массе спутник Нептуна составляет лишь
четверть процента от массы Тритона.
Четыре самые
внутренние спутника Нептуна – Наяда, Таласса, Деспина, и Галатея. Их орбиты так
близки к Нептуну, что находятся в пределах его колец. Следующая за ними, Ларисса,
была первоначально открыта в 1981 году при покрытии звезды. Сначала покрытие
было приписано дугам колец, но когда «Вояджер-2» посетил Нептун в 1989 году,
выяснилось, что покрытие было произведено спутником. Между 2002 и 2003 годом
было открыто ещё 5 спутников Нептуна неправильной формы, что было анонсировано
в 2004 году. Поскольку Нептун был римским богом морей, его спутники называют в
честь меньших морских божеств.
7. Наблюдения
Нептун не
виден невооружённым глазом, так как его звёздная величина находится между +7,7
и +8,0. Таким образом, Галилеевы спутники Юпитера, карликовая планета Церера и
астероиды 4 Веста, 2 Паллада, 7 Ирида, 3 Юнона и 6 Геба ярче его на небе. В телескоп
или хороший бинокль можно увидеть Нептун как небольшой голубоватый диск,
похожий на Уран.
Из-за
расстояния между Нептуном и Землёй угловой диаметр планеты меняется лишь в
пределах 2,2–2,4 угловых секунд – наименьшее значение среди остальных планет
Солнечной системы. Его малый угловой размер создаёт большие трудности для
визуальных наблюдений; большинство телескопических данных о Нептуне были
довольно ограничены до появления Космического телескопа «Хаббл» и крупных
наземных телескопов с адаптивной оптикой. В 1977, к примеру, даже период
вращения Нептуна был сомнительным.
Для земного
наблюдателя каждые 367 дней Нептун вступает в кажущееся ретроградное движение,
таким образом, образуя своеобразные воображаемые петли на фоне звёзд во время
каждого противостояния. В апреле и июле 2010 года и в октябре и ноябре 2011 года
эти орбитальные петли приведут его близко к тем координатам, где он был открыт
в 1846 году.
Наблюдения за
Нептуном в диапазоне радиоволн показывают, что планета является источником
непрерывного излучения и нерегулярных вспышек. И то и другое объясняют
вращающимся магнитным полем планеты. В инфракрасной части спектра на более холодном
фоне чётко видны штормы Нептуна, что позволяет с высокой долей достоверности
установить их форму и размер, а также отслеживать их передвижения.
Заключение
Ближе всего к
Нептуну «Вояджер-2» подошёл 25 августа 1989 года. Так как Нептун был последней
крупной планетой, которую мог посетить космический аппарат, было решено
совершить близкий пролёт вблизи Тритона, не считаясь с последствиями для
траектории полёта. Схожая задача стояла и перед «Вояджером-1» – пролёт вблизи
Сатурна и его крупнейшего спутника – Титана. Изображения Нептуна, переданные на
Землю «Вояджером-2», стали основой для появления в 1989 году в Публичной
телевещательной службе (PBS) программы на всю ночь под названием «Нептун всю
ночь».
Во время
сближения сигналы с аппарата шли до Земли 246 минут. Поэтому, по большей части,
миссия «Вояджера-2» опиралась на предварительно загруженные команды для
сближения с Нептуном и Тритоном, чем на команды с Земли. «Вояджер-2» совершил достаточно
близкий проход вблизи от Нереиды, прежде чем прошёл всего в 4400 километрах от
атмосферы Нептуна 25 августа. Позднее в тот же день Вояджер пролетел вблизи Тритона.
«Вояджер-2»
подтвердил существование магнитного поля планеты и установил, что оно
наклонено, как и поле Урана. Вопрос о периоде вращения планеты был решён
измерением радиоизлучения. «Вояджер-2» также показал необычно активную погодную
систему Нептуна. Было открыто 6 новых спутников планеты и колец, которых, как
оказалось, было несколько.
Около 2016
года НАСА планировала послать к Нептуну КА «Нептун Орбитер» (en:Neptune Orbiter).
В настоящее время никаких предположительных дат старта не называется, и Стратегический
план исследования Солнечной системы больше не включает этот аппарат.