Нептун. Характеристика, факты, описание.
Непту́н — восьмая и самая дальняя от Солнца планета Солнечной системы. Его масса превышает массу Земли в 17,2 раза и является третьей среди планет Солнечной системы, а по экваториальному диаметру Нептун занимает четвёртое место, превосходя Землю в 3,9 разаморей. Планета названа в честь Нептуна — римского бога морей.
Обнаружен 23 сентября 1846 года, став первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам. Обнаружение непредсказуемых изменений орбиты Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанной орбиты. Вскоре был открыт его крупнейший спутник Тритон, а в 1949 году — Нереида. Нептун посещался лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи планеты 24—25 августа 1989 года. С его помощью были открыты кольца Нептуна и 6 его спутников. Остальные известные спутники Нептуна открыты в XXI веке.
Как самая удаленная от Солнца планета в нашей Солнечной системе, Нептун имеет очень маленький видимый размер, и его сложно наблюдать с Земли. К счастью, благодаря научным данным мы можем представить размеры этой далекой планеты.
Имея радиус 24 622 км, Нептун является четвертой по величине планетой Солнечной системы и самым маленьким из газовых гигантов. Площадь поверхности планеты составляет 7,6 млрд км^2, а чтобы совершить путешествие вокруг ее экватора, потребуется преодолеть расстояние в 154 705 км.
Факты о Нептуне:
Тип планеты: ледяной гигант
Радиус: 24 622 км
Масса: 1,02413×10^26 кг
Афелий: 4,536 млрд км
Перигелий: 4,459 млрд км
Среднее расстояние до Земли: 4,5 млрд км
Температура поверхности: от −218 °C до −200 °C
Солнечные сутки: 0,6713 земных суток
Звездные сутки: 0,67125 земных суток
Год: 164,8 земных года
Возраст: 4,503 миллиарда лет
Назван в честь: римского бога морей
Орбита Нептуна представляет собой практически идеальный круг, а ее эксцентриситет равен лишь 0,011. Из-за этого по мере вращения вокруг Солнца расстояние до него слабо изменяется относительно общей дистанции. Полный оборот вокруг звезды планета совершает за 164,8 земных года, скорость движения в пространстве равна примерно 5,45 км/с.
Атмосфера планеты составляет примерно 20% от общей массы. Под ней скрывается ледяная поверхность, схожая по составу с урановой. Основными ее компонентами являются метан и аммиак, находящиеся в жидком состоянии. Что интересно, льдом данная смесь названа лишь условно, из-за высокой плотности, ведь ее температура варьируется в диапазоне 1700-4700 градусов Цельсия. Поверхность представляет собой большой кипящий океан.
Как и у большинства планет Солнечной системы, атмосфера Нептуна имеет разделение на слои. Ближе всего к поверхности находится тропосфера, затем идут стратосфера, термосфера и экзосфера.
Несмотря на то, что поверхность небесного тела сильно раскалена, на уровне тропосферы температура падает до -220 градусов Цельсия. Затем, по мере подъема вверх, она постепенно возрастает, и в термосфере составляет уже 470 градусов.
Верхние слои атмосферы на 80% состоят из водорода и на 20% из гелия. Ближе к поверхности появляются метан, придающий планете синеватый оттенок, аммиак и сероводород.
Известно 14 естественных спутников Нептуна. Крупнейшим с большим отрывом является Тритон, открытый Уильямом Ласселлом 10 октября 1846 года, через 17 дней после открытия планеты. До открытия второго естественного спутника Нептуна — Нереиды прошло более века. Спутники Нептуна названы в честь маленьких водных божеств из древнегреческой мифологии.
Тритон уникален среди естественных спутников Нептуна, потому что он имеет массу близкую к массе некоторых планет и, будучи спутником неправильной формы, его орбита находится в обратном движении относительно вращения Нептуна и сильно наклонена к экватору Нептуна. Следующим по величине спутником неправильной формы в Солнечной системе является спутник Сатурна Феба, масса которого составляет всего 0,03 процента от массы Тритона. Тритон достаточно массивен, чтобы достичь гидростатического равновесия и сохранить тонкую атмосферу, способную образовывать облака и туман. Его атмосфера и поверхность в основном состоят из азота, а также небольшого количества метана и окиси углерода. Поверхность Тритона выглядит относительно молодой и, вероятно, была изменена внутренними процессами за последние несколько миллионов лет. Средняя температура поверхности составляет около −235,2 ° C (38 К). Вдали от Тритона находятся семь обычных спутников, все с прямыми орбитами, в плоскостях, близких к экваториальной плоскости Нептуна. Орбиты некоторых из этих спутников лежат внутри колец Нептуна. Самый крупный из этих спутников — Протей.
Погода на планете отличается серьезной динамической системой штормов. Причем скорость ветра порой может достигать около 600 м/с (сверхзвуковая скорость). В ходе отслеживания движения облаков было замечено изменение скорости ветра. В восточном направлении от 20 м/с; на западном – к 325 м/с. Что касается верхнего облачного слоя, то здесь скорость ветров также варьируется: вдоль экватора от 400 м/с; на полюсах – до 250 м/с. При этом большинство ветров дают направление, которое обратно вращению Нептуна вокруг оси. Схема ветров показывает, что их направление на высоких широтах совпадает с направлением вращения планеты, а на низких широтах полностью противоположно ему. Разница в направлении ветров, как полагают ученые, следствие «скрин-эффекта» и не связана с глубинными атмосферными процессами. Содержание в атмосфере этана, метана и ацетилена в области экватора в десятки, а то и сотни раз превышает содержание данных веществ в области полюсов. Такое наблюдение дает повод полагать, что на экваторе Нептуна и ближе к полюсам существует апвеллинг. В 2007 году учеными было замечено, что верхний шар тропосферы южного полюса планеты был на 10 °C теплее по сравнению с другой частью Нептуна, где в среднем температура составляет −200 °C. Причем такой разницы вполне достаточно, чтобы метан в остальных областях верхней части атмосферы находился в замороженном виде, постепенно просачивался в космос на южном полюсе.
Ещё в конце 1960-х годов представления о Нептуне несколько отличались от сегодняшних. Хотя были относительно точно известны сидерический и синодический периоды обращения вокруг Солнца, среднее расстояние от Солнца, наклон экватора к плоскости орбиты, существовали и параметры, измеренные менее точно. В частности, масса оценивалась в 17,26 земных вместо 17,15; экваториальный радиус в 3,89 вместо 3,88 от земных. Звёздный период обращения вокруг оси оценивался в 15 часов 8 минут вместо 15 часов и 58 минут, что является наиболее существенным расхождением текущих знаний о планете со знаниями того времени.
В некоторых моментах разночтения были и позже. Первоначально, до полёта «Вояджера-2», предполагалось, что магнитное поле Нептуна имеет такую же конфигурацию, как поля Земли и Сатурна. По последним данным, поле Нептуна имеет вид так называемого «наклонного ротатора». Географические и магнитные «полюса» Нептуна (если представить его поле дипольным эквивалентом) оказались под углом друг к другу более 45°. Таким образом, при вращении планеты её магнитное поле описывает конус.
Со времени обнаружения планеты обсуждалось наличие у нее системы колец, но подтверждений теории не находили. Только в 1984 году в чилийской обсерватории заметили яркую дугу. Остальные пять колец были найдены благодаря исследованиям аппарата «Вояджер-2». Образования имеют темный цвет и не отражают солнечный свет. Своими именами они обязаны людям, открывшим Нептун: Галле, Леверье, Арго, Лассель, а самое далекое и необычное названо в честь Адамса. Это кольцо состоит из отдельных дужек, которые должны были слиться в единую конструкцию, но не делают этого. Возможной причиной считается воздействие гравитации не открытых еще спутников. Одно образование осталось безымянным.
Сразу стоит отметить то, что внутреннее строение планеты Нептун схоже со строением Урана. Атмосфера приблизительно составляет 10-20% от всей массы планеты, расстояние от поверхности до атмосферы – 10-20% расстояния от поверхности планеты до ядра. Давление вблизи ядра может составлять 10 Гпа. Концентрации аммиака, метана и воды обнаружены в нижних слоях атмосферы.
Эта более горячая и темная область постепенно уплотняется в перегретую жидкую мантию, температура которой достигает 2000 – 5000 К. Вес мантии планеты превышает Земную в десять — пятнадцать раз по различным оценкам, она богата аммиаком, водой, метаном и другими соединениями. Эту материю, по общепринятой терминологии, называют ледяной, даже несмотря на то, что это плотная и очень горячая жидкость. Эту жидкость, имеющую высокую электропроводность, нередко называют океаном водного аммиака. Метан на глубине 7 тыс. км разлагается на алмазные кристаллы, «падающие» на ядро. Ученые выдвинули гипотезу, что есть целый океан «алмазной жидкости». Ядро планеты состоит из никеля, железа и силикатов и весит в 1,2 раза больше нашей планеты. В центре давление достигает 7 мегабар, что по сравнению с Землей в миллионы раз больше. В центре температура достигает 5400 К.
Ещё 18 фактов о Нептуне:
Нептун — самая далёкая от Солнца планета с тех пор, как Плутон разжаловали до звания карликовой планеты.
Нептун меньше, чем другие газовые гиганты — Юпитер, Уран (см. интересные факты об Уране) и Сатурн.
На Нептуне дуют самые сильные в Солнечной системе ветра, их скорость достигает 2100 км/ч, то есть больше, чем в бешеной атмосфере Юпитера.
Нептун вырабатывает больше тепла, чем получает его от Солнца.
Из всех планет в нашей системе Нептун — самая холодная.
Крупнейший спутник Нептуна, Тритон, примерно через три с половиной миллиарда лет будет разорван его гравитацией, после чего его обломки образуют ещё одно кольцо вокруг планеты (см. удивительные факты о спутниках).
Окрестности Нептуна посещались лишь одним зондом — Вояджером-2, в 1989 году. Зонд прошёл на расстоянии в 3000 километров от северного полюса Нептуна.
Нептун был единственной планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не благодаря телескопу.
Год на Нептуне длится примерно 165 земных лет.
Предположительно, Нептун обладает каменным ядром, масса которого примерно равна массе Земли.
Магнитное поле Нептуна в 27 раз мощнее земного.
Атмосфера Нептуна состоит преимущественно из соединений гелия и водорода.
Своё название планета получила в честь древнеримского бога моря.
День на Нептуне длится около 16 земных часов.
Истинная причина голубого цвета Нептуна до сих пор не раскрыта.
У Нептуна есть кольца, целых шесть, но они гораздо меньше, чем у Сатурна, и увидеть их непросто. Состоят кольца в основном из замёрзшей воды.
Атмосфера Нептуна плавно переходит в жидкий океан, а тот — в промёрзшую мантию. Поверхности как таковой у этой планеты нет.
Гравитация Нептуна всего на 17% сильнее таковой на Земле.
