Бурная атмосфера нептуна

Структура и состав Нептуна

Нептун – представитель ледяных гигантов Солнечной системы. Нашему взору открывается атмосфера, охватывающая 5-10% планетарной массы и простирающаяся на 20% к ядру. Ниже представлен рисунок строения планеты Нептун.

Внутреннее строение Нептуна

Далее идет мантия, нагретая до 1727°С-4727°С. Она в 10-15 раз превосходит земную массу и содержит водный, аммиачный и метановый запасы. Этот микс именуют ледяным, хотя в реальности вещество отличается плотностью и высоким нагревом. Ядро твердое, но точный состав и пропорции остаются загадкой. Можно лишь предполагать на основе принятых планетарных моделей.

В центре Нептуна много никеля, железа и силикатов, а по массе в 1.2 раза превышает земную. Давление в центре поднимается до 7 Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка в центре накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, опускающиеся вниз в виде града.

Сравнение размеров Урана и Нептуна

Атмосферный слой

Занимает 5-10% планетарной массы и тянется на 20% к ядру. Давление внизу – 10 ГПа, что в 100000 раз превышает земное. Состав атмосферы Нептуна на верхних слоях включает водород (80%), гелий (19%) и небольшие метановые примеси. Именно последний впитывает красный свет, поэтому планета кажется нам синей дымкой.

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.

Цветное изображение, демонстрирующее атмосферные особенности Нептуна

Пока никто не может объяснить, почему термосфера раскалена до 476.85°C. Нептун крайне далеко расположен от звезды, поэтому нужен другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.

Нептун лишен твердости, поэтому атмосфера вращается дифференциально. Экваториальная часть совершает обороты с периодом в 18 часов, магнитное поле – 16.1 часов, а полярная зона – 12 часов. Именно поэтому возникают сильные ветры. Три масштабных на фото зафиксировал Вояджер-2 в 1989 году.

Первый шторм простирался на 13000 х 6600 км и смахивал на Большое Красное Пятно Юпитера. В 1994 году телескоп Хаббл попытался отыскать Большое Темное Пятно, но его не было. Зато на территории северного полушария образовалось новое.

Большое Темное Пятно, запечатленное Вояджером-2 (вверху слева), Скутер (посередине) и Маленькое Темное Пятно (внизу справа)

Скутер – еще один шторм, представленный светлым облачным покровом. Находятся южнее Большого Темного Пятна. В 1989 году также заметили и Маленькое Темное Пятно. Сначала оно казалось полностью темным, но когда аппарат приблизился, то удалось зафиксировать яркое ядро.

Нептун и пояс Койпера

От орбиты Нептуна, на расстоянии примерно в 30 а.е. от Солнца и до 55 а.е, расположен пояс Койпера, в котором сконцентрировано большое количество малых планет. Он подобен астероидному поясу между Юпитером и Марсом.

Планета Нептун оказывает большое гравитационное воздействие на весь пояс Койпера, так как находится практически на его границе. Именно Нептун сформировал его в том виде, в котором он существует сейчас. Многие объекты пояса Койпера находятся в орбитальном резонансе с Нептуном и поэтому их орбиты стабильны. То есть за время существования Солнечной системы Нептун выстроил там всех «по струнке».

Так, один из объектов пояса Койпера – Плутон, тоже находится в орбитальном резонансе 2:3 с Нептуном. Хотя их орбиты иногда проходят очень близко, но они никогда не столкнутся, так как всегда находятся в это время в одних и тех же местах, далеко друг от друга. Плутон совершает один оборот вокруг Солнца, а Нептун – полтора, и таких же объектов очень много. Все они получили название «плутино», но есть и другие, с другим резонансом – «тутино» и т.п.

Открытие планеты Нептун

Неведомые космические тела ещё предстоит открыть, а планета Нептун известна людям уже более 160 лет. Началось же всё с обычных астрономических таблиц, увидевших свет в 1821 году. На них была изображена орбита планеты Уран.

Теоретически-рассчитанную окружность сравнил с действительной английский священник и астроном-любитель Томас Джон Хасси (1792-1854) в 1834 году

Святой отец обратил внимание на то, что теория не совпала с практикой. Уран отклонился от намеченной траектории

Это было не бог весть какое расстояние, но факт указывал на то, что возле газового гиганта существует какое-то иное большое космическое тело. Именно оно и влияет на голубовато-зеленоватого красавца и уводит его в сторону.

Астроном-любитель поделился своими наблюдениями с коллегами. В 1843 году британский математик и астроном Джон Кауч Адамс (1819-1892) рассчитал орбиту предполагаемой планеты. Независимо от него, специалист по небесной механике французский математик Урбен Жан Жозеф Леверье (1811-1877) также произвёл соответствующие вычисления. Рассчитанная им орбита отличалась от орбиты Адамса на 11°.

Леверье обратился к немецкому астроному Иоганну Готтфриду Галле (1812-1910), чтобы последний проверил его математические выкладки на практике. Тот любовался ночным небом из Берлинской обсерватории и имел все технические возможности для установления истины.

Иоганн Галле подключил к этому вопросу увлечённого астрономией студента Генриха Луи д’Арре (1822-1875). Вместе они изучили положение звёзд в той области, где должна была бы находиться предполагаемая планета. Затем свои наблюдения сравнили с картой звёздного неба. Одна из далёких блеклых звёзд поменяла своё местоположение. Она сдвинулась относительно других неподвижных светил.

Не было сомнения – это вовсе не звезда, а далёкая планета, отражающая солнечный свет. Ещё три ночи тщательных наблюдений окончательно убедили астрономов, что Леверье не ошибся в своих расчётах. В бездонной космической бездне по своей орбите двигалась планета. Она находилась дальше Урана и, по сути, вполне могла влиять на его траекторию движения.

Так была обнаружена восьмая планета Солнечной системы. Официальной датой её открытия считается – 23 сентября 1846 года. А вот кто конкретно из людей являлся первооткрывателем? На основании вышесказанного видно, что к данному знаменательному историческому событию приложило руку несколько человек. Кстати, Леверье в своих расчётах ошибся всего на 1°, в то время как Адамс на целых 12°. К тому же французский математик проявил настойчивость и довёл дело до логического конца. Напрашивается вывод: все козыри на руках у Леверье.

Но здесь есть маленький нюанс. Урбен Леверье француз, а Джон Кауч Адамс – британец. Так что признание первооткрывателя представляло из себя отнюдь не борьбу самолюбий отдельных людей – в данном случае была затронута честь страны. Гордые британцы никак не могли уступить пальму первенства каким-то французам, которых они за глаза называли «лягушатниками».

Естественно разгорелись жаркие споры. И хотя по всем показателям Леверье был впереди, политические соображения оказались выше здравого смысла. Франция в конце концов уступила, но не полностью сдала свои позиции, а пошла на компромисс. Джона Кауча Адамса и Урбена Леверье признали сооткрывателями новой планеты.

В наши дни воз и ныне там. Этот щепетильный вопрос так и висит в воздухе. Так что наверное разумнее считать первооткрывателем Нептуна уважаемого немецкого астронома Иоганна Галле. Именно он первым увидел эту планету в телескоп, хоть и с подачи француза Леверье.

Планету открыли, нужно было подумать о названии. Самое первое предложил Иоганн Галле. Он окрестил далёкое космическое тело Янусом – богом входа и выхода, начала и конца в древнеримской мифологии. В данном случае планета являлась концом Солнечной системы и началом безбрежного далёкого пространства, неподвластного силам жёлтой звезды.

Бог морей Нептун

Нептун – бог морей в древнеримской мифологии. Это божество безраздельно властвовало над подводным миром. А так как водная гладь во много раз превосходит сушу, то и власти у Нептуна было гораздо больше нежели у других богов. Океан, в понимании людей, также велик и загадочен как бескрайний Космос. Ассоциация напрашивалась сама собой. Далёкой таинственной планете, вращающейся в тёмной бездне, как раз и подходило имя могучего подводного божества.

Так что новый 1847 год восьмая планета Солнечной системы встретила уже не безымянной

Ей присвоили официальное название Нептун, положив конец спорам и разногласиям в этом важном вопросе.

История открытия планеты Нептун

История открытия этой планеты довольно любопытна и необычна. Это открытие было триумфом ньютоновской физики, так как стало доказательством, что движение планет полностью подчиняется законам тяготения.

Всё началось с того, что в 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал вычисленные таблицы орбиты Урана, который был открыт 40 лет назад. Но при дальнейших наблюдениях этой планеты стали заметны отклонения данных в таблицах и полученных на практике.

Английский астроном Томас Хасси предположил, что отклонения в движении Урана можно объяснить воздействием на него еще одной планеты, которая находится еще дальше. Он встретился с Буваром и они обсудили эту возможность, после чего Бувар решил провести расчёты еще раз, с учётом наличия неизвестной планеты. Но он этого так и не сделал.

Затем этой проблемой занялся Джон Куч Адамс, английский астроном, который в 1843 году вычислил орбиту предполагаемой планеты, которая могла бы оказать наблюдаемое возмущение на планету Урана. Но и он это дело забросил, хотя и отправил результаты королевскому астроному.

Довёл дело до конца Урбен Леверье, французский математик, работавший в Парижской обсерватории. Он самостоятельно провёл все расчеты, однако астрономы Парижской обсерватории не захотели поискать гипотетическую планету. Тогда Леверье убедил в своей правоте астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готтфрида Галле и тот согласился помочь. А студент той же обсерватории Генрих д’Арре предложил сравнить вид неба в нужном месте на текущий момент с недавней картой звёздного неба. Это позволило бы заметить смещение некоторых объектов.

Урбен Леверье, открывший Нептун путём вычислений.

Метод дал замечательный результат. Потребовался всего час поисков и новая планета была найдена. Отклонение от вычисленного Леверье положения составило всего 1 градус. Затем директор Берлинской обсерватории Иоганн Энке тоже две ночи принимал участие в наблюдениях открытого небесного тела и его передвижение было зафиксировано. Так было доказано, что это именно планета, а не звезда.

Нептун был открыт 23 сентября 1846 года, а вся троица, сделавшая это, считается его первооткрывателями. Урбен Леверье сделал вычисления и открыл Нептун «на кончике пера», Иоганн Галле сделал это непосредственно с помощью телескопа, а студент Генрих д’Арри предложил способ, как сделать поиски успешными и тоже принимал в этом непосредственное участие.

Конечно, англичане на этом не успокоились, возник спор, кого считать первооткрывателем – Адамса, который провёл расчеты раньше, или Леверье, который довёл дело до конца. Их даже считали равноправными первооткрывателями. Но в итоге справедливость восторжествовала – Леверье победил. Его расчёты оказались точнее, и он доказал их практически, открыв планету Нептун не только на бумаге.

Кстати, эту планету еще некоторое время называли «планетой Леверье». Потом сам Леверье дал ей название Нептун, а Василий Струве, директор Пулковской обсерватории, его утвердил.

Изображения Нептуна

Изображения Нептуна и его спутников, сделанные Вояджером-2 в значительной степени недооценивают. Более увлекательным, чем даже сам Нептун, является его гигантский спутник Тритон, который похож по размеру и плотности на Плутон. Тритон, возможно, был захвачен Нептуном о чем свидетельствует его ретроградное движение (по часовой стрелке) по орбите вокруг Нептуна. Гравитационное взаимодействие между спутником и планетой генерирует тепло и поддерживает Тритон активным. Его поверхность имеет несколько кратеров и геологически активна.

Кольца Нептуна

Кольца Нептуна.

Его кольца тонкие и слабые и почти невидимые с Земли. Вояджер-2 сделал снимок, когда они были подсвечены Солнцем. Изображение сильно переэкспонированно (10-минут).

Облака Нептуна

Облачный слой планеты

Несмотря на большое расстояние от Солнца, Нептун имеет весьма динамичную погоду, в том числе самые сильные ветра в Солнечной системе. «Большое Темное Пятно», которое видно на снимке, уже исчезло и показывает нам как быстро происходят изменения на самой далекой планете.

Самая полная карта Тритона на сегодняшний день

Карта Тритона.

Пол Шенк из института Луны и планет (Хьюстон, США) переработал старые данные Вояджера, чтобы выявить больше деталей. В результате получилась карта обоих полушарий, хотя большая часть Северного полушария отсутствует, из-за того, что в момент пролета зонда была в тени.

Анимация пролета космического аппарата Вояджер-2 мимо Тритона, совершенного в 1989 году. Во время пролета, большая часть Северного полушария Тритона была в тени. Из-за большой скорости Вояджера и медленного вращения Тритона, мы смогли увидеть только одно полушарие.

Гейзеры Тритона

Гейзеры на поверхности спутника.

Пролет Вояджера-2 вблизи Тритона преподнес два сюрприза. Во-первых на спутнике почти нет кратеров, указывая, что возраст его поверхности составляет всего около 10 миллионов лет, что очень мало в геологическом плане. Во-вторых, Вояджер обнаружил своего рода извержения газов, согретых Солнцем, которые испарялись и превращались в облака мелкой пыли и затем разносились тонкий атмосферой.

Нептун с поверхности Тритона в представлени художника

Нептун с поверхности Тритона в представлени художника.

На данном изображении были объединены два снимка, полученных Вояджером. Гладкие равнины предполагают, что поверхность Тритона была изменена ледяными вулканами.

Прощальный снимок

Полумесяцы Нептуна и Тритона.

Через три дня после встречи с Нептуном, Вояджер-2 сделал прощальный снимок планеты и запечатлел полумесяцы Нептуна и Тритона.

Исследование системы Нептуна

Нептун и Тритон

Впервые за планетой и всей системой Нептуна наблюдал Галилео Галилей в 1612 году. Объект перемещался крайне медленно, поэтому напоминал звезду. В 1821 году Алексис Бувард отметил, что присутствует сила, влияющая на орбитальный путь Урана. Но именно Иоганну Галле удалось понять, что звезда – планета.

К системе Нептун приближался лишь один космический аппарат. 25 августа 1989 года Вояджер-2 выполнил ближайший подход, промчавшись на скорости 64000 км/ч. Солнечный свет был таким тусклым, что понадобились длинные экспозиции для фото. Информация поступала от корабля к земному пункту приема за 246 минут.

За время пребывания возле Нептуна Вояджер-2 подтвердил наличие магнитного поля и его смещение от планетарного центра. Также удалось получить снимки синих пятен и тонких белых облаков. Ветер оказался самым стремительным в системе, способным разогнаться до 2000 км/ч.

Пока повторных миссий к Нептуну не готовят. Но НАСА поднимали вопрос о долгосрочном проекте к планете и его спутникам. Если все решится, то на миссию уйдет 30 лет. На сайте можно узнать больше интересных фактов о планете Нептун, а также рассмотреть фото из космоса в высоком качестве.

Нептун – самая далекая планета солнечной системы

«А как же Плутон?», – вероятно, спросите вы. На самом деле тут все не так просто как кажется на первый взгляд. C момента своего открытия, в 1846 году, Нептун с полным правом считался самой далекой планетой от Солнца. Но вот в 1930 году был обнаружен маленький Плутон, который находится еще дальше. Вот только тут есть один нюанс, орбита Плутона сильно вытянута по эллипсу таким образом, что в определенные моменты своего движения Плутон оказывается ближе к Солнцу, нежели Нептун. Последний раз подобное астрономическое явления происходило с 1978 по 1999 год – в течение 20 лет Нептун опять имел звание полноправной «самой далекой планеты от Солнца».

Некоторые астрономы, чтобы избавиться от этих путанностей, даже предлагали «разжаловать» Плутон от звания планеты, дескать, это просто маленькое небесное тело, летающее по орбите, или присвоить статус «карликовой планеты», впрочем, споры на этот счет ведутся до сих пор.

История открытия и исследования

Урбен Леверье – первооткрыватель Нептуна

Первым Нептун заметил Галилей еще в 17 веке, но посчитал его звездой, находящейся недалеко от Юпитера. Спустя два века астрономы рассчитали траекторию орбиты Урана, но при наблюдении установили, что планета движется иначе, чем они предполагали. Наиболее логичным объяснением стало то, что на Уран влияет другое небесное тело – неизвестная планета.

Через 11 лет математик Джон Кауч Адамс рассчитал возможную орбиту восьмой планеты, а Урбен Леверье улучшил его данные. Работники обсерватории из Кембриджа попытались найти небесное тело на основе расчетов, но потерпели фиаско. Студент Генрих Д’Арре из обсерватории Берлина вместе с директором Иоганном Энке предприняли вторую попытку, которая оказалась успешной. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года.

В 1998 году первооткрывателем планеты признали Леверье, т.к. его данные были точнее, чем у Адамса.

Интересный факт: название планете дал лично Леверье. Ее голубоватый оттенок напомним ему бога морей.