Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Вторник, 17.10.2017, 23:16

Вселенная Сегодня » 2014 » Январь » 15 » Планета Нептун

15.01.2014
Планета Нептун
Автор: Matt Williams

Снимок планеты Нептун от космического аппарата «Вояджер-2». Предоставлено: NASA/JPL.

Нептун - это восьмая планета от Солнца, одна из четырёх газовых гигантов и одна из четырёх внешних планет в нашей Солнечной Системе. После понижения статуса Плутона до карликовой планеты - и/или плутоида и Объекта Пояса Койпера - Международным Астрономическим Союзом планета Нептун теперь является самой дальней планетой в нашей Солнечной Системе.


Поскольку это одна из планет, которые нельзя увидеть невооружённым глазом, Нептун открыли относительно недавно. У учитывая расстояние до него, совсем близко его наблюдали один раз - в 1989 году космическим аппаратом «Вояджер-2». Тем не менее, то, что мы узнали об этом газовом (и ледяном) гиганте в то время, раскрыло много секретов Внешней Солнечной Системы и историю её формирования.

Открытие и именование:


Открытие Нептуна имело место в 19 веке, хотя есть свидетельства того, что оно произошло задолго до этого. Например, рисунки Галилео Галилея от 28 декабря 1612 года и 27 января 1613 года содержали нанесённые точки, которые, как теперь известно, соответствуют местоположению Нептуна в те даты. Однако, в обоих случаях, Галилео ошибочно принимал планету за звезду.

В 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана. Последующие наблюдения показали существенные отклонения от таблиц, которые привёл Бувар, предположив, что неизвестное небесное тело возмущало орбиту Урана через гравитационное взаимодействие.


Новая Берлинская Обсерватория на Линден-Стрит, где экспериментально была открыта планета Нептун. Предоставлено: Leibniz-Institute for Astrophysics Potsdam.

В 1843 году английский астроном Джон Кауч Адамс начал свою работу по изучению орбиты Урана с помощью полученных им данных и произвёл несколько различных оценок орбиты планеты на ближайшие годы. В 1845 - 1846 годах Урбан Леверье независимо от Адамса провёл свои собственные вычисления, которыми он поделился  с Иоганном Готфридом Галле из Берлинской Обсерватории. Галле подтвердил присутствие планеты по координатам, данным Леверье 23 сентября 1846 года.

Объявление об открытии было встречено противоречиво, поскольку Леверье и Адамс тоже претендовали на звание первооткрывателей. В конце концов, удалось достичь международного консенсуса, благодаря которому Леверье и Адамс совместно были отмечены за свой вклад в данное открытие. Однако переоценка историками соответствующих исторических документов в 1998 году привела к заключению, что непосредственно за открытие ответственен Леверье и заслуживает большей доли вклада в открытие.

Заявляя свои права на открытие, Леверье предложил назвать планету в свою честь, но это встретило жёсткое сопротивление за пределами Франции. Он также предложил название Нептун, которое было в итоге признано международным сообществом. Это произошло во многом потому, что согласуется с номенклатурой других планет, все из которых названы в честь божеств из греко-римской мифологии.

Размер, масса и орбита Нептуна:

Имея средний радиус 24,622 ± 19 км, Нептун - это четвёртая по величине планета в Солнечной Системе, и она в четыре раза больше Земли. Но с массой 1,0243 х 1026 кг, что в 17 раз больше массы Земли, это третья по массе планета, опережающая Уран. Планета имеет очень незначительный эксцентриситет орбиты 0,0086 и радиус орбиты в перигелии составляет 29,81 астрономических единиц (4.459 x 109 км), а в афелии 30,33 астрономических единиц (4.537 x 109 км).


Сравнение размеров Нептуна и Земли. Предоставлено: NASA.

Планете Нептун требуется 16 часов 6 минут 36 секунд (0,6713 земных суток), чтобы завершить полный оборот вокруг своей оси (одно сидерическое вращение), и 164,8 земных года, чтобы завершить одну орбиту вокруг Солнца. Это значит, что сутки на Нептуне длятся 67% земных суток, тогда как нептунианский год эквивалентен приблизительно 60 190 земных суток (или 89 666 нептунианских суток).
Так как наклон оси Нептуна (28.32°) аналогичен наклону оси Земли (~23°) и Марса (~25°),  на планете происходят сезонные изменения климата. В сочетании с длинным орбитальным периодом это значит, что времена года на Нептуне длятся по 40 земных лет. Также благодаря своему осевому наклону, сопоставимому с земным, факт в том, что изменение продолжительности дня  в течение года не более экстремально, чем на Земле.

Орбита Нептуна также оказывает сильное влияние на регион позади его орбиты, известный как Пояс Койпера (также называемый «транснептуновый пояс»). Во многом таким же образом гравитация Юпитера доминирует в Поясе астероидов, формируя его структуру, как гравитация Нептуна преобладает в Поясе Койпера. За время существования Солнечной Системы некоторые регионы Пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией планеты Нептун, создавая промежутки в структуре Пояса Койпера.

Также в пределах этих пустых регионов проходят орбиты, где находятся объекты с возрастом, равным возрасту Солнечной Системы. Эти резонансы происходят, когда орбитальный период Нептуна - точная доля орбитального периода данного объекта, это значит, что они завершают часть орбиты за время полной орбиты Нептуна. Самый густонаселённый резонанс в Поясе Койпера с более 200 объектами - это резонанс 2:3.

Объекты в этом резонансе проходят 2 орбиты за каждые 3 орбиты Нептуна и называются плутино, потому что самый большой известный объект Пояса Койпера - Плутон - находится среди них. Хотя Плутон регулярно пересекает орбиту Нептуна, они никогда не смогут столкнуться из-за резонанса 2:3.



У планеты Нептун есть ряд известных троянских объектов, занимающих точки Лагранжа L4 и L5 - области гравитационной устойчивости спереди и позади Нептуна на его орбите. Некоторые троянцы Нептуна имеют удивительно стабильные орбиты, и, вероятно, образовались вместе с Нептуном, а не были им захвачены.

Состав планеты Нептун:

Из-за своего меньшего размера и более высоких концентраций летучих веществ по сравнению с Юпитером и Сатурном, планету Нептун (во многом как и Уран) часто называют ледяным гигантом - подкласс планет-гигантов. Также как и у Урана, внутреннее строение Нептуна можно условно разделить на различные слои: каменное ядро, состоящее из силикатов и металлов, мантию, содержащую воду, аммиак и метан в форме льдов, и атмосферу, состоящую из газов водорода, гелия и метана.

Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов, и, как полагают, учёные содержит в себе 1,2 массы Земли. Давление в центре ядра, по оценкам учёных, составляет 7 Мбар (700 ГПа), в два раза выше, чем в центре Земли, а температуры в центре планеты Плутон достигают 5400 Кельвин. На глубине 7000 км условия могут быть такими, что метан преобразуется в алмазные кристаллы, которые выпадают каменным дождём.

Мантия содержит в себе 10-15 земных масс и богата водой, аммиаком и метаном. Эту смесь называют ледяной, хотя на самом деле она является горячей, плотной жидкостью, и иногда её называют «водно-аммиачным океаном». Между тем, атмосфера содержит 5-10% массы планеты и простирается на 10-20% к ядру, где достигает давления около 10 ГПа - в 100000 раз больше давления атмосферы Земли.


Внутреннее строение планеты Нептун. Предоставлено: NASA.

В нижних слоях атмосферы были обнаружены повышенные концентрации метана, аммиака и воды. В отличие от Урана, внутри планеты Нептун есть океан большего объёма, тогда как у Урана мантия меньше.

Атмосфера планеты Нептун:

На больших высотах атмосфера Нептуна состоит на 80% из водорода и на 19% из гелия со следами метана. Как и у Урана, поглощение красного света атмосферным метаном является частью того, что придаёт Нептуну голубой оттенок, хотя Нептун темнее и ярче. Поскольку по содержанию метана в атмосфере Нептун похож на Уран, то, по мнению учёных, какая-то неизвестная атмосферная составляющая способствует более интенсивной окраске Нептуна.

Атмосфера Нептуна подразделяется на два основных региона: нижняя тропосфера, где температура уменьшается с высотой, и стратосфера, где давление достигает 0,1 бара (10 кПа). Стратосфера затем сменяется термосферой с давлением 10-5 - 10-4 бар (1-10 Па), которая постепенно переходит в экзосферу.

Спектральный анализ Нептуна говорит о том, что его нижняя стратосфера является туманной из-за конденсации продуктов взаимодействия ультрафиолетового излучения и метана (фотолиз), при котором создаются соединения этана и ацетилена. Стратосфера также содержит незначительные количества окиси углерода и цианида, которые ответственны за то, что стратосфера планеты Нептун теплее, чем стратосфера планеты Уран.


Контрастное изображение в изменённых цветах, подчёркивающее особенности атмосферы Нептуна, в том числе скорости ветра.  Предоставлено: Erich Karkoschka.

По причинам, остающимся неясными, термосфера планеты имеет необычно высокую температуру около 750 Кельвин (476,85 °С). Планета находится слишком далеко от Солнца, чтобы это тепло создавалось его ультрафиолетовым излучением, значит, сюда вовлечён ещё один механизм нагревания, который мог быть взаимодействием атмосферы с ионами магнитного поля планеты или гравитационными волнами изнутри планеты, которые рассеиваются в атмосфере.

Поскольку Нептун не является твёрдым телом, его атмосфера подвергается дифференциальному вращению.  Широкая экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов, что медленнее 16,1-часового вращения магнитного поля планеты. Наоборот, обратная тенденция наблюдается в полярных регионах, где период вращения составляет 12 часов.

Это дифференциальное вращение является наиболее выраженным из всех планет Солнечной Системы и приводит к сильным сдвигам ветра по широте и разрушительным бурям. Три наиболее впечатляющих бури были замечены в 1989 году космическим зондом «Вояджер-2», а затем названы на основе их внешнего вида.

Первый из них был массивный антициклон размерами 13000 х 6600 км и напоминающий Большое Красное Пятно Юпитера. Названную Большим Тёмным Пятном, эту бурю уже не застали через 5 лет (2 ноября 1994 года), когда на планету взглянул космический телескоп «Хаббл». Вместо этого была обнаружена новая буря, очень похожая на предыдущую, в северном полушарии планеты, предполагая, что эти бури имеют более короткий срок жизни, чем бури на Юпитере.


Реконструкция снимков «Вояджера-2», показывающая Большое Тёмное Пятно (слева вверху), Скутер (посередине) и Малое Тёмное Пятно (ниже справа). Предоставлено: NASA/JPL.

Скутер - ещё одна буря, группа белых облаков, расположенная дальше на юг от Большого Тёмного Пятна. Это прозвище впервые появилось в течение месяцев, которые «Вояджер-2» провёл около планеты в 1989 году, когда проходили наблюдения группы облаков, движущихся со скоростями больше, чем у Большого Тёмного Пятна.

Малое Тёмное Пятно, южный циклон, было второй по интенсивности бурей на Нептуне, наблюдаемой в 1989 году. Первоначально оно было полностью тёмное, но по мере приближения «Вояджера-2» к планете, яркое ядро развивалось, и его можно было рассмотреть на снимках с самым высоким разрешением.

Спутники планеты Нептун:

У Нептуна известно 14 естественных спутников (лун), все, кроме одного, названы в честь греко-римских морских божеств (S/2004 N 1 в нестоящее время не назван). Эти спутники делятся на две группы - регулярные и нерегулярные спутники - основываясь на их орбите и приближённости к Нептуну. Регулярные спутники Нептуна - это Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Эти спутники являются самыми близкими к планете и движутся по круглым орбитам в направлении движения вокруг своей оси Нептуна и лежат в экваториальной плоскости планеты.

Они простираются на расстояние от 48227 км (Наяда) до 117646 км (Протей) от Нептуна, и все, кроме двух крайних S/2004 N 1 и Протея, движутся по своим орбитам медленнее орбитального периода 0,6713 земных суток. На основе данных наблюдений и предположительных плотностях, эти спутники имеют следующий диапазон размеров и масс: от 96 х 60 х 52 км и 1,9 х 10^17 кг (Наяда) до 436 х 416 х 402 км и 50,35 х 10^17 кг (Протей).


Это составное изображение от космического телескопа «Хаббл» показывает местоположение недавно обнаруженного спутника, обозначенного S/2004 N 1, на орбите вокруг гигантской планеты Нептун в 4,8 миллиардах километров от Земли. Предоставлено: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute).

За исключением Лариссы и Протея, которые являются наиболее круглыми, все внутренние спутники Нептуна имеют вытянутые формы. Их спектр указывает на то, что они состоят из водяного льда, загрязнённого более тёмным веществом, вероятно, органическими соединениями. В этой связи внутренние нептуновы спутники очень похожи на спутники Урана.

Оставшиеся спутники Нептуна - это нерегулярные спутники, в том числе Тритон. Они, в основном, движутся по наклонным эксцентрическим и часто ретроградным орбитам (против вращения планеты вокруг своей оси) вдалеке от Нептуна. Единственное исключение - это Тритон, орбита которого пролегает ближе к планете, и он движется по круглой орбите, хотя и ретроградной и наклонной.

В порядке расстояния от планеты нерегулярные спутники - Тритон, Нереида, Галимеда, Сао, Лаомедея, Несо и Псамафа - группа, включающая ретроградные и проградные (движущиеся в ту же сторону, что притягивающее небесное тело) объекты. За исключением Тритона и Нереиды, нерегулярные спутники Нептуна похожи на спутники других планет-гигантов и, по мнению учёных, были гравитационно захвачены в прошлом.

С точки зрения размеров и массы нерегулярные спутники похожи с диапазоном приблизительно от 40 км в диаметре и массой 4 х 10^16 кг (Псамафа) до 62 км и 16 х 10^16 кг (Галимеда). Тритон и Нереида - это необычные нерегулярные спутники, поэтому они рассматриваются отдельно от пяти других нерегулярных спутников Нептуна. Между этими двумя и другими нерегулярными спутниками отмечают четыре различия.

Прежде всего, они являются двумя самыми крупными нерегулярными спутниками в Солнечной системе. Тритон почти на порядок больше всех других известных нерегулярных спутников и содержит в себе более 99,5% массы все известных спутников на орбите Нептуна, в том числе кольца планеты и 13 других известных спутников.


Цветное мозаичное изображение Тритона, полученное «Вояджером-2» в 1989 году. Предоставлено: NASA/JPL/USGS.

Во-вторых, они оба имеют нетипично малые большие полуоси, у Тритона на порядок меньше звёздная величина, чем у других известных нерегулярных спутников. В-третьих, они оба имеют необычные орбитальные эксцентриситеты: Нереида имеет одну из наиболее эксцентрических орбит из всех известных нерегулярных спутников, а орбита Тритона - почти круглая. Наконец, у Нереиды самое низкое наклонение орбиты из известных нерегулярных спутников.

При среднем диаметре около 2700 км и массе 214080 ± 520 x 10^17 кг, Тритон является самым большим спутником Нептуна, и единственным, достаточно большим, чтобы достичь гидростатического равновесия (то есть сферической формы). Тритон находится на расстоянии 354759 км от Нептуна между внутренними и внешними спутниками.

Тритон движется ретроградной квазикруговой орбите и в основном состоит из льдов азота, метана, углекислого газа и воды. С геометрическим альбедо более 70% и альбедо Бонда 90%, этот спутник является одним из самых ярких объектов в Солнечной Системе. Его поверхность имеет красноватый оттенок, благодаря взаимодействию ультрафиолетового излучения и метана, в результате создаются толины (органические вещества в спектрах ледяных тел нашей Солнечной Системы).

Характеристики Нептуна:
(Пункты без ссылок находятся в разработке)
Орбита и вращение Нептуна:
  • Сколько длится день на Н.?
  • Расстояние от Земли до Н.
  • Орбита Н.
  • Сколько длится год на Н.?
  • Сколько времени требуется Н., чтобы совершить один оборот вокруг Солнца?
  • Расстояние от Солнца до Н.
Естественные спутники (луны) Н. и кольца:
  • Сколько лун (естественных спутников) есть у Н.?
  • Кольца Н.
  • Нереида
  • Тритон
  • Наяда
История Нептуна:
  • Кто открыл Н.?
  • Как Н. получил свое название?
  • Символ Н.
Поверхность и структура Нептуна:
  • Атмосфера Н.
  • Цвет Н.
  • Погода на Н.
  • Поверхность Н.
  • Коллекция фотографий Н.
  • Жизнь на Н.
  • 10 интересных фактов о Н.
  • Плутон и Н.
  • Уран и Н.


Название прочитанной вами статьи "Планета Нептун".

Похожие статьи:
Категория: Космический справочник | Просмотров: 13772 | Теги: Нептун, Солнечная Система, планеты | Рейтинг: 3.5/2
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]