Планета Нептун — самый далёкий и загадочный мир

Планета Нептун – восьмая по счёту и крайняя в Солнечной системе, так как Плутон лишён звания планеты. Этот холодный ледяной гигант со своими спутниками представляет собой очень интересный и необычный мир. Но он же и самый слабо изученный, а потому и самый загадочный.

Планета Нептун относится к газовым гигантам, как и Юпитер, Сатурн и Уран, но у него немало особенностей. Как и прочие планеты, это особый мир, непохожий на другие. Он был открыт в 1846 году благодаря математическим вычислениям и с тех пор совершил только один оборот вокруг Солнца – на Нептуне прошёл всего 1 год и только начался второй.

Нептун нельзя увидеть на небе невооружённым глазом, так как его блеск составляет всего около 8m. Но он доступен для поиска даже в небольшой телескоп или в хороший бинокль. Ночью его можно найти в созвездии Водолея.

Планета Нептун. Снимок "Вояджера-2"
Планета Нептун. Снимок «Вояджера-2».

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 "на кончике пера"
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.

Интересные факты о планете Нептун

Планета Нептун довольно интересна, хотя и слабо изучена, из-за большого удаления от нас. Но есть некоторые интересные факты о ней:

  • О планете Нептун не знали в древности. Её нельзя увидеть невооруженным глазом и впервые открыта она была в 1846 году.
  • Нептун меньше всех среди других планет — гигантов. Он меньше Урана, хотя и тяжелее.
  • В атмосфере Нептуна много метана, который поглощает красный свет, поэтому планета выглядит синей.
  • На Нептуне есть мощные ветра и ураганы. Самая большая буря под названием Большое Темное пятно, похожая на юпитерианское Большое Красное пятно, была открыта «Вояджером — 2». В 1994 году телескоп Хаббл его уже не обнаружил.
  • У Нептуна, как и у других планет-гигантов, есть кольца из ледяных частиц и пыли.
  • Нептун выделяет тепла в 2.61 раз больше, чем получает от Солнца. Причина этого неизвестна.
  • У Нептуна есть 14 спутников, самый большой из которых – Тритон. Он имеет массу в 99.5% от массы всех спутников Нептуна, вместе взятых.
  • 25 августа 1989 года мимо Нептуна, в 3000 километрах, пролетел «Вояджер-2». Других земных аппаратов там больше не было.

Размер, масса и орбита планеты Нептун

Диаметр Нептуна по экватору равен 24 764 километра, он в 4 раза больше Земли. При этом он в 17 раз тяжелее Земли, но в 19 раз легче Юпитера. Поэтому Нептун считается чем-то средним между настоящими планетами – гигантами, такими, как Юпитер и Сатурн, и планетами земной группы.

Ближайшие планеты к Нептуну – Уран, расположенный ближе к Солнцу, и Плутон, который относится теперь к карликовым планетам.

Орбита Нептуна немного эллиптическая, а не строго круговая, с эксцентриситетом 0.011, и расположена она под углом в 1.770 по отношению к земной. То есть лежат они немного не в одной плоскости. Из-за эллиптичности орбиты расстояние от Нептуна до Солнца немного меняется, на 101 миллион километров, а в среднем составляет примерно 4.55 миллиардов километров, или 30.1 а.е.

Орбита планеты Нептун
Орбита планеты Нептун.

Полный оборот по орбите Нептун делает за 164.79 земных года, и в 2011 году он завершил только первый оборот с даты открытия.

По орбите Нептун движется с осевым наклоном в 28.320. Примерно такой же наклон оси имеют Земля и Марс, поэтому и на Нептуне также происходит смена времён года, только происходит это гораздо медленнее. Один сезон там длится около 40 земных лет.

Вокруг оси Нептун вращается за 16 часов – это время вращения магнитного поля. Но так как это газовая планета, то на разных широтах реальная скорость вращения отличается. Так, самый широкий экваториальный пояс делает оборот за 18 часов, а более узкие средние и полярные пояса вращаются быстрее. Приполярные области делают оборот за 12 часов. Такая большая разница выражена у Нептуна больше, чем у других планет.

Состав и поверхность Нептуна

Планеты Уран и Нептун относят к отдельному классу ледяных гигантов, и неспроста. В центре Нептун имеет скалистое ядро, состоящее из силикатов и металлов, затем идёт ледяная мантия из метанового льда, воды и аммиака. Затем располагается атмосфера из гелия, водорода и метана.

Строение планеты Нептун
Строение планеты Нептун.

Однако не надо думать, что в мантии Нептуна находится привычный нам лёд – замёрзшая жидкость. На самом деле мантия очень горячая, так как давление там достигает огромных цифр. Температура достигает 2000 — 5000 К, практически как на поверхности Солнца. Но при этом вещество, образованное при таких экстремальных давлениях, всё равно называют льдом, хотя оно представляет собой очень плотную и очень горячую жидкость, преимущественно из аммиака. Это особое состояние, которое называется «горячий лёд».

Есть гипотеза, что на глубине 7000 км под действием огромного давления и температуры из метана образуются алмазные кристаллы, оседающие затем ближе к ядру. Возможно, там есть даже огромный алмазоносный слой.

Атмосфера и температура на Нептуне

Верхние слои атмосферы состоят в основном из водорода (80%) и гелия (19%), и небольшой примеси метана. Метан поглощает красный свет, придавая планете голубоватый цвет. Однако подобный эффект у Урана выражен гораздо слабее, и он выглядит голубым, в то время как цвет Нептуна – глубокий синий. Почему это так, точно неизвестно. Предполагается, что в атмосфере этой планеты, кроме метана, есть еще некий компонент, сильно поглощающий красную часть спектра.

В верхнем слое атмосферы, где давление очень низкое, метан конденсируется и образует облака. Ниже, с ростом давления, облака состоят уже из сероводорода и аммиака. Еще ниже идут аммиачные, сероводородные, водяные и состоящие из сульфида аммония облака. Там, где давление достигает 50 бар, а температура около 0 градусов, облака состоят из водяного льда.

Таким образом, на разной высоте в верхних слоях атмосферы Нептуна ступеньками существуют облака разного типа. Ниже атмосфера затуманивается из-за продуктов распада метана под действием ультрафиолета.

Атмосфера Нептуна. Облака на Нептуне.
На этом снимке хорошо видно вертикальное расслоение облаков.

В атмосфере Нептуна есть слой, который называется термосферой, и там температура аномально высокая – 750 К. Почему это так, неизвестно, так как Нептун гораздо дальше от Солнца, чем Уран, где такого эффекта нет. Он получает очень мало солнечного тепла и не может так нагреваться. Возможно, этот нагрев вызван гравитацией или взаимодействием заряженных ионов из магнитосферы с атмосферным газом.

В атмосфере Нептуна, в отличие от Урана, зафиксированы очень сильные ветры – до 600 м/с. Дуют они с разной скоростью, притом на высоких широтах по направлению вращения планеты, а в низких – против.

Сейчас верхняя часть атмосферы Нептуна на южным полюсе на 10 градусов теплее, чем в остальных частях планеты. Поэтому здесь происходит утечка метана в космос, а в других местах он чуть холоднее и заморожен. Причина в том, что последние 40 лет Нептун был повёрнут к Солнцу именно южным полюсом, из-за наклона оси. Когда лето придёт в северное полушарие, теплее всего станет на северном полюсе, и метан станет уходить там.

Из-за смены сезонов изменяются и облачные полосы в полушариях. Так, сейчас в южном полушарии теплее, и там облаков больше. После 2020 года начнётся новый сезон и всё будет меняться.

В 1989 году «Вояджер-2», пролетая мимо, сфотографировал на Нептуне огромный штормовой вихрь, размером 13000 х 6600 км. Его назвали Большим Тёмным пятном, так как он выделялся более тёмным цветом. В 1994 году телескоп Хаббл его уже не обнаружил.

Такие штормы образуются ниже облачного слоя, поэтому выглядят темнее. Они могут существовать несколько месяцев, а потом исчезать. Они также могут постепенно терять свой цвет, но продолжать существовать как циклон.

Температура Нептуна

Одна из загадок Нептуна – его тепло. Эта планета расположена гораздо дальше от Солнца, чем Уран, и получает на 60% меньше солнечного света. Однако Уран выделяет энергии в 1.1 раз больше, чем получает, а Нептун – в 2.61 раз больше!

Откуда Нептун берёт такой излишек энергии, пока неизвестно. Есть разные гипотезы, от радиоактивного нагрева ядра до химических процессов в нижних слоях атмосферы, например, распада метана на другие углеводороды.

Кольца Нептуна

У Нептуна, как и у других планет-гигантов, есть система колец. Они очень слабые и состоят, предположительно, из ледяных и пылевых частиц. Впервые эти кольца были обнаружены «Вояджером-2». С Земли их, конечно, не видно.

Кольца Нептуна на снимке "Вояджера-2"
Кольца Нептуна на снимке «Вояджера-2».

Всего у Нептуна 5 колец, которые названы именами учёных, приложивших усилия к открытию планеты – Галле, Леверье, Ласселл, Араго и Адамс. Самое широкое кольцо Ласселла, шириной 4000 км. Этот учёный всего через 17 дней после открытия планеты обнаружил её спутник Тритон.

А вот кольцо Леверье, первооткрывателя, шириной всего 113 км. Другие кольца еще уже, самое узкое – кольцо Адамса, шириной в 35 км, но оно и самое яркое.

Спутники планеты Нептун

Нептун, как и прочие крупные планеты, имеет много спутников. Сейчас известно 14 из них. Самый крупный спутник Нептуна – Тритон. Его диаметр – около 2700 км, а состоит он преимущественно из льда, хотя в центре имеется металлическое ядро. Если сложить массу всех спутников, то Тритону будет принадлежать 95.5% от всей массы. Лишь он такой крупный, что имеет сферическую форму.

Крупнейший спутник Нептуна - Тритон.

Тритон – самый холодный спутник в Солнечной системе, температура на его поверхности – всего 38 К, или – 2350C, то есть близка к абсолютному нулю. Этот спутник движется по спиральной орбите, постепенно приближаясь к планете, и через несколько десятков миллионов лет будет разрушен. Тогда у Нептуна появятся кольца, больше, чем у Сатурна.

Тритон – интересный спутник. Он один из немногих, на которых есть тектоническая активность. Там есть криовулканы, а под ледяной поверхностью возможно существование подлёдного океана.

Криовулканы Тритона.
На Тритоне есть криовулканы.

Другие спутники Нептуна больше похожи на крупные астероиды. Самый крупный из них – Протей, имеющий неправильную форму и поперечник в 420 км. Третий по размеру спутник – Нереида, 340 км в поперечнике. Остальные спутники Нептуна гораздо меньше. Самый маленький спутник планеты Нептун – Гиппокамп, размером в 18 км, был открыт в 2013 году.

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.

История изучения Нептуна

Нептун – самая далёкая планета Солнечной системы, и расстояние до него огромно. Его сложно изучать с Земли, поэтому используется преимущественно космический телескоп «Хаббл».

Из космических аппаратов лишь один приближался к Нептуну – «Вояджер-2», и было это 25 августа 1989 года. Тогда это было важной задачей, и учёные изменили его траекторию, чтобы аппарат пролетел рядом с Тритоном, даже с риском для него. В итоге он пролетел близко от Нереиды, затем в 4400 км от атмосферы Нептуна, а далее сблизился с Тритоном. Всё это произошло в один день.

Только "Вояджер-2" побывал у Нептуна.
Только «Вояджер-2» побывал у Нептуна.

Расстояние до «Вояджера-2» было таким большим, что переданный сигнал в одну сторону шел 246 минут, поэтому зонд работал практически автономно, под управлением предварительно загруженных программ. Он успешно справился со своей миссией и передал множество снимков и научных данных. По сути, большинство знаний о Нептуне получено благодаря «Вояджеру-2».

В день сближения «Вояджера-2» 25 августа 1989 года с Нептуном даже шла ночная передача «Нептун всю ночь» с репортажами об этом событии.

Затем в 2014 орбиту Нептуна пересекал аппарат «Новые Горизонты», но он находился в режиме гибернации, и его целью был Плутон.

Сейчас никаких аппаратов к Нептуну запускать не планируют. НАСА собиралась запустить миссию «Нептун Орбитер» в 2016 году, но до сих пор неизвестно, будет ли она запущена вообще когда-нибудь. В приоритете на исследования сейчас стоит Уран, а не Нептун.

Наблюдение Нептуна

Лучшие условия для наблюдений Нептуна складываются в августе-сентябре. Тогда он проходит точку противостояния и оказывается на наименьшем удалении от Земли. Яркость его в это время составляет около 7.7m, то есть невооружённым глазом его всё равно не видно.

Обнаружить Нептун можно уже в бинокль 7х50, но выглядеть он будет как тусклая звездочка в созвездии Водолея.

Какой телескоп нужен, чтобы увидеть Нептун не как звезду, а в виде диска? Мнения расходятся. Есть любители, которые утверждают, что различали диск в 80-мм телескоп. Но есть и такие, которые не смогли его различить и в 150-мм рефлектор.

Угловой размер диска Нептуна на небе – от 2 до 2.3”, что очень немного, и гораздо меньше, чем у прочих планет Солнечной системы. Поэтому для уверенного наблюдения диска планеты рекомендуется вооружиться телескопом с апертурой минимум в 200-250 мм, а увеличение использовать от 200х.

Не стоит надеяться увидеть какие-то детали на этой планете, даже если вы сможете рассмотреть эту синюю горошину. Даже в телескопы с апертурой от 400 мм можно увидеть разве что некоторые колебания яркости по поверхности и потемнение диска к краям.

В телескоп от 200 мм можно попробовать отыскать Тритон – крупнейший спутник Нептуна. Он имеет яркость 13.5m и может отстоять от планеты до 17”. При спокойной атмосфере можно попытаться его найти.

Планеты Солнечной системы

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Мир астрономии
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:
Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.