Neptun | |
Neptun widziany przez sondę Voyager 2 w 1989 roku. | |
Charakterystyka orbity | |
---|---|
Półoś wielka | 4498400000 km na południowy (30,069 9 w ) |
Afelia | 4537000000 km na południowy (30,328 w ) |
Peryhelium | 4459800000 km na południowy (29,811 6 w ) |
Obwód orbity | 28263700000 km na południowy (188,931 w ) |
Ekscentryczność | 0,00859 |
Okres rewolucji | 60 216,8 d (≈ 164,86 ) |
Okres synodyczny | 367 429 d |
Średnia prędkość orbitalna | 5432 48 km / s |
Maksymalna prędkość orbitalna | 5,479 5 km / s |
Minimalna prędkość orbitalna | 5,386 1 km / s |
Nachylenie na ekliptyce | 1,77 ° |
Węzeł wstępujący | 131 784 ° |
Argument peryhelium | 273,2 ° |
Znane satelity | 14 , zwłaszcza Triton . |
Znane pierścienie | 5 głównych. |
Charakterystyka fizyczna | |
Promień równikowy | 24 764 ± 15 km (3883 ziemie) |
Promień biegunowy | 24 341 ± 30 km (3829 gruntów) |
Średni promień wolumetryczny |
24 622 km (3,865 Ziemi) |
Spłaszczenie | 0,0171 |
Obwód równikowy | 155 597 km |
Obszar | 7640 8 × 10 9 km 2 (14,98 Ląd) |
Tom | 62,526 × 10 12 km 3 (57,74 ląd) |
Masa | 102,43 × 10 24 kg (17,147 Ziemi) |
Całkowita gęstość | 1.638 kg / m 3 |
Grawitacja powierzchniowa | 11,15 m / s 2 (1,14 g) |
Prędkość zwalniania | 23,5 km / s |
Okres rotacji ( dzień syderyczny ) |
0,671 25 d (16 H 6,6 min ) |
Prędkość obrotowa (na równiku ) |
9660 km / h |
Nachylenie osi | 28,32 ° |
Rektascencja bieguna północnego | 299,36° |
Deklinacja bieguna północnego | 43,46° |
Wizualne albedo geometryczne | 0,41 |
Bond Albedo | 0,29 |
irradiancja słoneczna | 1,51 W / m 2 (0,001 ziemia) |
Temperatura równowagi ciała doskonale czarnego |
46,6 K ( -226,4 ° C ) |
Temperatura powierzchni | |
• Temperatura w 10 k Pa | 55 K ( -218 ° C ) |
• Temperatura w 100 k Pa | 72 K ( -201 ° C ) |
Charakterystyka atmosfery | |
Gęstość w temperaturze 100 K Pa |
0,45 kg / m 3 |
Wysokość skali | 19,1 do 20,3 km |
Średnia masa molowa | 2,53 do 2,69 g / mol |
Diwodór H 2 | 80 ± 3,2% |
Hel He | 19 ± 3,2% |
Metan CH 4 | 1,5 ± 0,5% |
Deuterek wodoru HD | 190 ppm |
Amoniak NH 3 | 100 ppm |
Etan C 2 H 6 | 2,5 ppm |
Acetylen C 2 H 2 | 100 ppb |
Fabuła | |
Odkryty przez |
Urbain Le Verrier (obliczenia), Johann Gottfried Galle ( obs. ) O wskazaniach Urbain Le Verrier . Zobacz Odkrycie Neptuna . |
Odkryty dnia |
31 sierpnia 1846 r (obliczenie) 23 września 1846 r( obs. ) |
Neptun to ósma planeta w kolejności odległości od Słońca i najdalsza znana z Układu Słonecznego . Okrąża Słońce w odległości około 30,1 AU (4,5 miliarda kilometrów), z mimośrodem orbity równym połowie wartości Ziemi i okresem obrotu wynoszącym 164,79 lat . Jest to trzecia pod względem masy planeta w Układzie Słonecznym i czwarta pod względem wielkości – nieco masywniejsza, ale nieco mniejsza od Urana . Co więcej, jest to najgęstsza planeta olbrzym .
Niewidoczny gołym okiem Neptun jest pierwszym ciałem niebieskim i jedyną z ośmiu planet Układu Słonecznego odkrytą na drodze dedukcji, a nie obserwacji empirycznych . Rzeczywiście, francuski astronom Alexis Bouvard odnotował grawitacyjne perturbacje niewyjaśniona na orbity Urana i przypuszczał na początku XIX th wieku ósma planeta, najdalej, może być przyczyną. Brytyjscy astronomowie John Couch Adams w 1843 r. i francuski Urbain Le Verrier w 1846 r. niezależnie obliczyli przewidywaną pozycję tej hipotetycznej planety. Dzięki obliczeniom tego ostatniego wreszcie zaobserwowano to po raz pierwszy na23 września 1846 rprzez pruskiego astronoma Johanna Gottfrieda Galle , jeden stopień od przewidywanej pozycji. Chociaż Galle wykorzystał obliczenia Le Verriera do odkrycia planety, autorstwo odkrycia między Adamsem i Le Verrierem było długo kwestionowane. Jego największy księżyc , Triton , został odkryty 17 dni później przez Williama Lassella . Od 2013 roku znanych jest 14 naturalnych satelitów Neptuna . Planeta posiada również słaby i pofragmentowany system pierścieni oraz magnetosferę .
Odległość planety od Ziemi dająca jej bardzo mały rozmiar pozorny , utrudnia jej badanie teleskopami umieszczonymi na Ziemi. Neptuna odwiedza się tylko raz podczas misji Voyager 2 , która wykonuje przelot dalej25 sierpnia 1989. Pojawienie się Teleskopu Kosmicznego Hubble'a i dużych naziemnych teleskopów z optyką adaptacyjną umożliwiło dalsze szczegółowe obserwacje.
Podobnie jak atmosfera Jowisza i Saturna , atmosfera Neptuna składa się głównie z wodoru i helu, a także śladowych ilości węglowodorów i prawdopodobnie azotu , chociaż zawiera większą część „lodu” w sensie astrofizycznym , to znaczy lotnego substancje takie jak woda , amoniak i metan . Jednak, podobnie jak Uran, jego wnętrze składa się głównie z lodu i skał, stąd ich nazwa „ lodowe olbrzymy ”. Ponadto metan jest częściowo odpowiedzialny za niebieski odcień atmosfery Neptuna, chociaż dokładne pochodzenie tego błękitu pozostaje niewyjaśnione. Ponadto, w przeciwieństwie do mglistej i stosunkowo pozbawionej cech atmosfery Urana, atmosfera Neptuna charakteryzuje się aktywnymi i widocznymi warunkami pogodowymi. Na przykład, w czasie przelotu sondy Voyager 2 w 1989 roku , południowa półkula planety wykazywała Wielką Ciemną Plamę porównywalną z Wielką Czerwoną Plamą na Jowiszu. Te warunki pogodowe są napędzane przez najsilniejsze wiatry znane w Układzie Słonecznym, osiągające prędkość 2100 km/h . Ze względu na dużą odległość od Słońca, jego zewnętrzna atmosfera jest jednym z najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym, z temperaturami szczytu chmur sięgającymi 55 K (−218.15 °C ) .
Planeta nosi imię Neptuna , boga mórz w mitologii rzymskiej , i ma astronomiczny symbol ♆, stylizowaną wersję trójzębu boga.
Neptuna nie widać gołym okiem ; dlatego konieczne było wynalezienie teleskopu, aby móc go obserwować. Jednak odkrycie to wyróżnia się na tle innych planet, ponieważ jest przede wszystkim matematyczne : jest dokonywane przez obliczenia na podstawie trajektorii i charakterystyk Urana . Tak więc teleskop był wtedy używany tylko do potwierdzenia odkrycia.
Kilka astronomowie, przed jego odkrycia w XIX th wieku, jednak obserwować bez zauważyć, że jest to planeta. A zatem astronomiczne rysunki Galileusza pokazują, że obserwuje on Neptuna28 grudnia 1612 rpodczas gdy pojawia się w połączeniu z Jowiszem . Planeta jest wtedy wymieniona jako zwykła gwiazda stała . Zauważa ją ponownie na niebie miesiąc później,28 stycznia 1613 r, a badanie z 2009 roku sugeruje , że odkryto nawet , że przemieścił się względem pobliskiej gwiazdy . Nie może więc być gwiazdą stałą, ale Galileusz nie wyciąga żadnych wniosków i nie przywołuje ich później. Ponieważ wtedy myślał, że zaobserwował tylko jedną gwiazdę, nie przypisuje się mu jego odkrycia. Neptuna obserwował także Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande (1732 - 1807) w 1795 r. oraz John Herschel , syn Williama Herschela , który wcześniej odkrył Urana w 1830 r., nie zauważając niczego szczególnego, biorąc go również za gwiazdę.
Matematycy zaczęli zaobserwować w 1788 roku, że niedawno odkryta planeta Uran nie miała orbity, która wydawałaby się odpowiadać istniejącym modelom. Ponadto im więcej czasu mija, tym większy błąd między zapowiedzianą pozycją gwiazdy a zarejestrowaną pozycją wzrasta. Jean-Baptiste Joseph Delambre próbuje wyjaśnić anomalie, dodając w swoich obliczeniach grawitacyjny wpływ Jowisza i Saturna . Jego tablice są wtedy bardziej precyzyjne, ale nadal nie pozwalają przewidzieć ruchu planety w dłuższej perspektywie. W 1821 roku francuski astronom Alexis Bouvard opublikował nowe tabele wykorzystując 17 obserwacji rozłożonych w ciągu 40 lat od jego odkrycia, aby na próżno próbować wyjaśnić orbitę Urana. Kolejne obserwacje ujawniają znaczne odchylenia od tabel, co prowadzi Bouvarda do postawienia hipotezy, że nieznane ciało zakłóci orbitę przez oddziaływanie grawitacyjne .
Na spotkaniu Towarzystwa Nauk brytyjskiego , George Biddell Airy informuje, że tabele BOUVARD są błędne przez rzędu jednej minuty stopnia. Sprzeciwiają się wówczas głównie dwie hipotezy : Bouvarda o istnieniu innej jeszcze nieznanej planety, która mogłaby wpłynąć na ruchy Urana, oraz kwestionowania uniwersalnego prawa grawitacji , zaproponowanego przez Airy'ego – według niego, prawa grawitacja traciłaby swoją ważność w miarę oddalania się od Słońca. Jednak istnienie nowej planety trans-Uranowej jest konsensusem dla większości astronomów, aby wyjaśnić zakłócenia w ruchu Urana.
Student w Cambridge , John Couch Adams znaleziono26 czerwca 1841Raport Airy'ego dotyczący problemu z orbitą Urana i interesuje się tą sprawą. W 1843, po ukończeniu studiów, idzie do pracy i polega na Titius-Bode, aby uzyskać pierwsze przybliżenie odległości nowej planety od Słońca . Ponieważ większość planet – z wyjątkiem Merkurego – ma słabo ekscentryczną orbitę , dla uproszczenia obliczeń zakłada również, że jej orbita jest kołowa . Swoją pracę zakończył dwa lata później, ustalając pozycję Neptuna z błędem mniejszym niż dwa stopnie na pozycji rzeczywistej, ale nadal musi to potwierdzić obserwacją. James Challis , dyrektor Cambridge Observatory, odsyła go do Astronom Royal Sir George Biddell Airy. Ten ostatni początkowo wyraża wątpliwości co do pracy swojego młodego kolegi.
W tym samym czasie we Francji François Arago – ówczesny dyrektor obserwatorium paryskiego – zachęcał matematyka Urbaina Le Verriera , specjalizującego się w mechanice nieba, do określenia charakterystyk tej ósmej planety. Rozpoczął pracę nad Uranem w 1845 roku i, całkowicie ignorując pracę Adamsa, zastosował inną i niezależną metodę, a następnie opublikował swoje pierwsze wyniki na10 listopada 1845 rw pierwszej rozprawy z teorii Urana , następnie w badania nad ruchami Urana w1 st czerwiec 1846.
Airy, dostrzegając pracę francuskiego astronoma, narysował paralelę z pracą Adamsa i nawiązał kontakt z Le Verrierem. Ten z kolei prosi go o przeprowadzenie badań na planecie przy użyciu obliczeń, które właśnie opublikował, ale Airy odmawia. Wreszcie, pod presją George'a Peacocka , Airy pyta Jamesa Challisa o12 lipca 1846 rpodjąć poszukiwania nowej gwiazdy za pomocą teleskopu. Adams, poinformowany przez dyrektora Cambridge, dostarcza Challisowi nowe współrzędne, określając, że obiekt będzie miał wielkość 9 , ale Airy oferuje Challisowi obserwowanie dużej części nieba aż do wielkości 11 . Ta metoda wymaga od Challisa znacznie więcej czasu na obserwację, zwłaszcza że nie dysponuje on wiarygodnymi mapami obszaru do obserwacji. Challis rozpoczyna badania nad1 st sierpień 1846 następnie przecina niebo w sierpniu i wrześniu, nie mogąc go zidentyfikować.
Le Verrier przekazuje swoje ostateczne wyniki Académie des sciences on31 sierpnia 1846 r. Wobec braku entuzjazmu francuskich astronomów postanowił wezwać jednego ze swoich znajomych, pruskiego astronoma Johanna Gottfrieda Galle z Obserwatorium Berlińskiego . Heinrich d'Arrest , student obserwatorium, sugeruje, aby Galle porównał ostatnio narysowaną mapę nieba w rejonie lokalizacji przewidywanej przez Le Verriera z aktualnym niebem, aby znaleźć charakterystyczne przemieszczenie planety, w przeciwieństwie do jednej gwiazdy .
ten 23 września 1846 r, Galle otrzymuje listownie pozycję planety. Odkrywa Neptuna tego samego wieczoru, kierując swój teleskop we wskazane miejsce; jest to wtedy tylko jeden stopień od lokalizacji obliczonej przez Le Verrier. Obserwuje ją ponownie następnego dnia, aby sprawdzić, czy gwiazda rzeczywiście się poruszyła, zanim potwierdzi, że rzeczywiście jest to pożądana planeta. Triton , jego największy naturalny satelita , został odkryty przez Williama Lassella 17 dni po Neptunie.
Po drugiej stronie kanału rozczarowanie jest wielkie. Challis, przeglądając swoje notatki, odkrywa, że obserwował Neptuna dwukrotnie, 4 i12 sierpnia, ale nie rozpoznał jej jako planety, ponieważ brakowało jej aktualnej mapy gwiazd i była rozproszona przez równoczesną pracę nad obserwacjami komet . Ponadto między Francuzami a Brytyjczykami rozpoczyna się silna rywalizacja nacjonalistyczna o przypisanie ojcostwa odkrycia. Brytyjczycy popierają dokumenty Adamsa, podczas gdy Francuzi obalają, przypominając, że tylko oficjalna publikacja może potwierdzić odkrycie i zasadniczo odmawiają, aby nazwisko Adamsa pojawiało się obok nazwiska Le Verrier w książkach historycznych. wCzerwiec 1847Adams i Le Verrier spotykają się po raz pierwszy w British Association for the Advancement of Science, a następnie utrzymują przyjazne stosunki.
Wreszcie pojawia się międzynarodowy konsensus, że Le Verrier i Adams mają wspólny kredyt. Jednak od 1966 r. Dennis Rawlins kwestionował twierdzenie Adamsa o współodkryciu, a historycy ponownie ocenili tę kwestię wraz z powrotem w 1998 r. „ Dokumentów Neptuna ” do Królewskiego Obserwatorium w Greenwich . Po przejrzeniu dokumentów relacja sugeruje, że „Adams nie zasługuje na takie samo uznanie jak Le Verrier za odkrycie Neptuna”. To zasługa tylko osoby, której udało się zarówno przewidzieć położenie planety, jak i nakłonić astronomów do jej poszukiwania” .
Krótko po odkryciu Neptuna nazywa się po prostu „planetą poza Uranem” lub „planetą Le Verrier”. Pierwsza sugestia imienia pochodzi od Johanna Galle, który wymyślił imię „ Janus ”, od rzymskiego boga początków i zakończeń, wyborów i drzwi. W Anglii Challis proponuje imię „ Oceanos ”, syn Tytana Uranosa (grecki odpowiednik Urana).
Powołując się na prawo do nazwania swojego odkrycia, Le Verrier szybko zaproponował nazwę „Neptun” dla tej nowej planety, jednocześnie fałszywie twierdząc, że została ona oficjalnie zatwierdzona przez Bureau des longitudes . wPaździernik 1848, zmienił zdanie i starał się nazwać planetę "Le Verrier", po swoim imieniu, mając wierne poparcie dyrektora obserwatorium François Arago . Jednak ta sugestia spotkała się z silnym oporem poza Francją. Francuskie almanachy ponownie wprowadzają nazwę „Herschel” dla Urana, na cześć odkrywcy tej planety, Sir Williama Herschela i „Leverrier” dla nowej planety.
Wilhelm von Struve opowiedział się za nazwą „Neptun” on29 grudnia 1846 r.w Akademii Nauk w Petersburgu . Ponadto „Neptun” szybko staje się akceptowaną na całym świecie nazwą. W mitologii rzymskiej , Neptun jest bogiem morza, utożsamiany z greckiego boga Posejdona . Prośba o nazwę mitologiczną jest poza tym zgodna z nomenklaturą innych planet, które z wyjątkiem Ziemi noszą nazwy mitologii rzymskiej.
Większość dzisiejszych języków używa odmiany nazwy „Neptun” dla planety. W językach chińskim , wietnamskim , japońskim i koreańskim nazwa planety jest tłumaczona jako „gwiazda króla morza” (海王星). We współczesnej grece świat nazywa się „Poseidon” ( Ποσειδώνας / Poseidonas ). W języku hebrajskim , רהב ( Rachab ), nazwany na cześć mitycznego morskiego potwora o którym mowa w Księdze Psalmów , został wybrany w głosowaniu podawanej przez Akademia Języka Hebrajskiego w 2009 roku oficjalna nazwa planety - choć nazwa נפטון ( Neptun ) jest nadal szeroko stosowany. Wreszcie, w Maorysach , nahuatl i gudżarati , planeta przyjmuje imiona odpowiednio maoryskiego boga morza Tangaroa , boga deszczu Tlāloc i hinduskiego boga oceanu Varuna .
Neptun jest jedyną z ośmiu znanych planet, które zostały odkryte na podstawie obliczeń matematycznych, a nie obserwacji empirycznych. W przeciwieństwie do pozostałych siedmiu planet, Neptun nigdy nie jest widoczny gołym okiem : jego jasność obserwowana wynosi od 7,6 do 8,0 i sprawia, że jest około cztery razy mniej jasna niż najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem. pojawia się tylko jako niebiesko-zielony dysk przez teleskop .
Podczas XIX th wieku i początku XX th wieku astronomowie uważają, że Neptuna, podobnie jak Uran, a planeta skalista . Naukowcy uważają, że w 1909 roku zaobserwowali w widmie Neptuna zielony pas charakterystyczny dla obecności chlorofilu i wysunięto hipotezę życia roślinnego na tej planecie. Jednak kilka lat później zdajemy sobie sprawę, że to pasmo faktycznie pochodzi z zastosowania płyt ortochromatycznych .
Pod koniec XIX -go wieku, sugeruje się, że nieprawidłowości w ruchu Urana i Neptuna wynikać z obecności innej planety jeszcze bardziej odległa. Po szeroko zakrojonych badaniach odkryto Plutona discovered18 lutego 1930we współrzędnych dostarczonych przez obliczenia Williama Henry'ego Pickeringa i Percivala Lowella dla Planety X . Jednak nowa planeta jest zbyt daleko, aby wygenerować nieprawidłowości zaobserwowane w ruchu Urana, podczas gdy te zaobserwowane dla Neptuna wynikały z błędu w oszacowaniu masy planety (którą utożsamiano z misją Podróży 2 ). Odkrycie Plutona jest więc raczej przypadkowe. Ze względu na dużą odległość, wiedza o Neptunie pozostawała niska przynajmniej do 1949 roku, kiedy Gerard Kuiper odkrył swój drugi księżyc Nereid . W latach 70. i 80. uzyskano wskazówki na temat prawdopodobnej obecności pierścieni planetarnych lub przynajmniej fragmentów wokół Neptuna. W 1981 roku zespół kierowany przez Harolda Reitsemę zaobserwował jedną trzecią jej satelity, Larissę .
Od odkrycia w 1846 r. do odkrycia Plutona w 1930 r. Neptun był najbardziej odległą znaną planetą. Dzięki temu odkryciu Neptun staje się przedostatnią planetą, z wyjątkiem 20-letniego okresu między 1979 a 1999 r., kiedy eliptyczna orbita Plutona spowodowała, że był bliżej Słońca niż Neptun. Ostatecznie odkrycie Pasa Kuipera w 1992 roku skłoniło wielu astronomów do debaty na temat Plutona i tego, czy nadal powinien być uważany za planetę, czy jako część Pasa Kuipera. W 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna po raz pierwszy zdefiniowała słowo "planeta" , przeklasyfikowując Plutona jako " planetę karłowatą " i czyniąc Neptuna ponownie planetą najdalej od Słońca.
Przy masie 1,024 × 10 26 kg Neptun jest ciałem pośrednim między Ziemią a gazowymi olbrzymami, takimi jak Jowisz czy Saturn . Rzeczywiście masa Neptuna jest 17 razy większa niż masa Ziemi, ale 1/19 masy Jowisza . Na planety równikowy promień jest +24.764 km na południowy około cztery razy, że na Ziemi. Jego ciężar właściwy w 1 bar jest 11,15 m / s 2 , lub 1,14-krotności ciężkości powierzchni Ziemi, ustępuje tylko Jupiter w systemie Słonecznym.
Ze względu na kompresję grawitacyjną Neptun jest mniejszy od Urana (49 528 km średnicy dla Neptuna, w porównaniu do 51 118 km dla Urana), ponieważ jest od niego masywniejszy (Uran ma masę 8,681 × 10 25 kg ).
Z drugiej strony Neptun i Uran są często uważane za podklasę planet olbrzymów , zwanych „ olbrzymami lodowymi ” ze względu na ich mniejsze rozmiary i wyższą koncentrację substancji lotnych w porównaniu z Jowiszem i Saturnem. W kontekście poszukiwań egzoplanet Neptun jest używany jako metonimia : odkryte ciała o podobnej masie są w rzeczywistości kwalifikowane jako „Neptuny” , na przykład gorące lub zimne Neptuny .
Mówi się, że wewnętrzna struktura Neptuna jest podobna do struktury Urana. Ponadto, chociaż jej gęstość jest trzykrotnie mniejsza niż Ziemi, jest to najgęstsza gigantyczna planeta w Układzie Słonecznym. Oznacza to, że większy procent jego wnętrza składa się z roztopionego lodu i materiału skalnego. Tak więc prawdopodobnie ma solidny rdzeń złożony z żelaza , niklu i krzemianów o masie około 1,2 razy większej od masy Ziemi. Ciśnienie w centrum wynosiłoby około 8 Mbar ( 800 GPa ) - około dwa razy wyższe niż w centrum Ziemi - a temperatura około 8100 K (7826,85 ° C) - lub więcej niż panująca w wewnętrznym jądrze Ziemi. Ziemia i na powierzchni Słońca.
Ponad tym jądrem, podobnie jak Uran, Neptun może prezentować dość jednorodny skład (różne lody, wodór i hel ), a nie strukturę warstwową, jak Jowisz i Saturn . Jednak kilka aktualnych modeli budowy Urana i Neptuna sugeruje istnienie trzech warstw: skalistego jądra, warstwy środkowej od lodu do cieczy i utworzonej z wody, metanu i amoniaku oraz atmosfery wodoru i helu, chociaż rzeczywistość może być bardziej złożona.
W 1981 roku teoretyczne badania i eksperymenty przeprowadzone metodą kompresji laserowej skłoniły Marvina Rossa z krajowego laboratorium Lawrence Livermore do zaproponowania całkowitej jonizacji tej warstwy i pirolizy metanu do węgla w postaci metalu lub diamentu . Metan rozkłada się z węgla i węglowodorów . Następnie wytrącanie się węgla uwalnia energię - potencjalną energię grawitacyjną zamienioną na ciepło - powodując prądy konwekcyjne , które uwalniają węglowodory do atmosfery. Model ten wyjaśniałby obecność różnych węglowodorów w atmosferze Neptuna.
W 2017 r. nowe eksperymenty symulujące warunki, które przypuszczalnie panowały około 10 000 km pod powierzchnią Urana i Neptuna, skonsolidowały ten model, wytwarzając diamenty o rozmiarach nanometrycznych. Tych warunków wysokiej temperatury i ciśnienia nie da się utrzymać na Ziemi dłużej niż nanosekundę, ale w warunkach panujących w atmosferze Neptuna czy Urana nanodiamenty zdążyłyby urosnąć i dać deszcz diamentów. Zakłada się również, że ten rodzaj deszczu diamentów występuje na Jowiszu i Saturnie. Również górna część płaszcza może być oceanem ciekłego węgla, gdzie unoszą się stałe „diamenty”.
Płaszcz jest odpowiednikiem od 10 do 15 mas lądowych i jest bogaty w wodę, amoniak i metan. Jak zwykle w planetologii, ta mieszanina jest określana jako lodowa, mimo że jest gorącym i gęstym płynem. Ten płyn, który ma wysoką przewodność elektryczną , jest czasami nazywany oceanem woda-amoniak. Płaszcz może składać się z warstwy wody jonowej, w której cząsteczki wody rozpadają się na jony wodoru i tlenu , oraz głębiej w wodę nadjonową , w której tlen krystalizuje, ale jony wodoru swobodnie unoszą się w sieci.
Zróżnicowany klimat Neptuna w porównaniu do Urana wynika częściowo z jego wyższego ciepła wewnętrznego . Górne rejony troposfery Neptuna osiągają niską temperaturę 55 K (-218,15 ° C) . Na głębokości, na której ciśnienie atmosferyczne wynosi 1 bar (100 kPa ) , temperatura wynosi 72 K (−201,15 °C) . Głębiej w warstwach gazu temperatura stale rośnie.
Podobnie jak w przypadku Urana, źródło tego ocieplenia jest nieznane. Jednak różnica jest większa na Neptunie: jeśli Uran promieniuje 1,1 razy więcej energii niż otrzymuje od Słońca, Neptun promieniuje około 2,61 razy więcej energii niż otrzymuje. Tak więc, mimo że Neptun jest o 50% dalej od Słońca niż Uran i dlatego otrzymuje tylko 40% światła słonecznego , jego wewnętrzne ciepło jest wystarczające do wygenerowania najszybszych wiatrów planetarnych w Układzie Słonecznym .
W zależności od właściwości cieplnych jej wnętrza, ciepło powstałe w wyniku formowania się planety może wystarczyć do wyjaśnienia tego obecnego przepływu ciepła, chociaż trudno jest jednocześnie wytłumaczyć brak wewnętrznego ciepła Urana , obserwując pozorne podobieństwo między tymi dwiema planetami . Możliwe jest również, że aktywność atmosferyczna dwóch zamarzniętych olbrzymów jest bardziej zależna od napromieniowania słonecznego niż od ilości ciepła uciekającego z ich wnętrza.
Atmosfera Neptuna o grubości ponad 8000 km składa się z około 80% wodoru i 19% helu oraz około 1,5% CH 4 metanu.- fakt, że suma przekracza 100% wynika z niepewności co do tych proporcji. Ślady amoniaku (NH 3) Etan (C 2 H 6) I acetylenu (C 2 H 2) również zostały wykryte. Jego atmosfera stanowi około 5% do 10% jego masy i stanowi 10% do 20% jego promienia.
Niebieski kolor Neptuna pochodzi głównie od metanu, który pochłania światło o długości fali czerwonej. Rzeczywiście, przy długościach fal widma elektromagnetycznego większych niż 600 nm istnieją znaczące pasma absorpcji metanu . Jednakże, lazurowy kolor atmosfery Neptuna nie można tłumaczyć tylko metanu - co dałoby kolor bliżej akwamaryn z Uranem - i innych związków chemicznych , w tej chwili nie zidentyfikowane, to na pewno na początku tego konkretnego odcienia . Rzeczywiście, zawartość metanu w atmosferze Neptuna jest podobna do tej u Urana, w przeciwnym razie miałyby ten sam kolor.
Atmosfera Neptuna dzieli się na dwa główne regiony: troposferę dolną , w której temperatura spada wraz z wysokością, oraz stratosferę , w której temperatura wzrasta wraz z wysokością. Granica między nimi, tropopauza , jest pod ciśnieniem 0,1 bar (10 kPa) . Stratosferze następnie ustępuje termosferze do ciśnienia bliski 10 -5 10 -4 bar (od 1 do 10 Pa ), a następnie stopniowo przechodzi do egzosfery .
Modele sugerują, że troposfera Neptuna jest otoczona chmurami o różnym składzie w zależności od wysokości. Chmura najwyższego poziomu się przy ciśnieniach poniżej jedną listwą, gdzie temperatura pozwala metanu do kondensacji. Przy ciśnieniu od jednego do pięciu barów (100 do 500 kPa ) utworzyłyby się chmury amoniaku i siarkowodoru . Powyżej pięciu barów chmury mogą składać się z amoniaku, siarczku amonu , siarkowodoru i wody. Głębiej, około 50 barów i tam, gdzie temperatura dochodzi do 0 ° C , można by znaleźć chmury lodu wodnego.
Zaobserwowano chmury na dużej wysokości nad Neptunem, rzucające cienie na nieprzezroczysty, zachmurzony most poniżej. Istnieją również pasma chmur na dużych wysokościach, które otaczają planetę na stałej szerokości geograficznej. Te pasma obwodowe mają szerokość 50 i 150 km i znajdują się około 50 i 110 km nad zachmurzonym mostem. Wysokości te odpowiadają troposferze, w której występują zjawiska klimatyczne.
Zdjęcia Neptuna sugerują, że dolna stratosfera jest zachmurzona z powodu kondensacji produktów fotolizy metanu w ultrafiolecie, takich jak etan i etyn . Stratosfera zawiera również ślady tlenku węgla i cyjanowodoru . Stratosfera Neptuna jest cieplejsza niż Urana z powodu wysokiego stężenia węglowodorów .
Z niejasnych powodów termosfera ma nienormalnie wysoką temperaturę około 750 K (476,85 ° C) , planeta znajduje się zbyt daleko od Słońca, aby to ciepło mogło być generowane przez promieniowanie ultrafioletowe . Mechanizmem grzewczym może być oddziaływanie atmosferyczne z jonami w polu magnetycznym planety. Może to być również wynikiem fal grawitacyjnych rozpraszających się w atmosferze. Termosferę zawiera śladowe ilości dwutlenku węgla i wody, które zostały zdeponowane ze źródeł zewnętrznych, takich jak meteoryty i pyłu. Jonosfera złożona z kilku warstw została również odkryta między 1000 a 4000 km powyżej poziomu 1 bara.
Temperatura mierzona w górnych warstwach atmosfery wynosi około 55 K ( -218 °C ), najniższą średnią zmierzoną na planecie Układu Słonecznego, po Uranie .
Klimat w Neptune charakteryzuje rozległych systemów burzowych wiatrach z powyżej 2000 km / h (około 550 m / s ), prawie naddźwiękowego przepływu na planecie atmosfery - w których prędkość dźwięku jest dwa razy większy jak w ziemi. Te wiatry są również najszybsze w Układzie Słonecznym. Śledząc ruch utrzymujących się chmur zaobserwowano, że prędkość wiatru zmienia się od 20 m/s na wschód do 325 m/s na zachodzie. Na szczycie chmur przeważające wiatry wahają się z prędkością od 400 m/s wzdłuż równika do 250 m/s na biegunach. Większość wiatrów na Neptunie porusza się w kierunku przeciwnym do obrotu planety. Ogólny wzór wiatru pokazuje również rotację progresywną na dużych szerokościach geograficznych w porównaniu z rotacją wsteczną na niskich szerokościach geograficznych. Ta różnica w kierunku przepływu byłaby rodzajem efektu naskórkowości, a nie wynikiem głębszych procesów atmosferycznych.
Neptun znacznie różni się od Urana pod względem typowego poziomu aktywności meteorologicznej . Rzeczywiście, nie zaobserwowano żadnego porównywalnego zjawiska na Uranie, zgodnie z obserwacjami Voyagera 2 w 1986 roku .
Obfitość metanu, etanu i acetylenu na równiku Neptuna jest 10 do 100 razy większa niż na biegunach. Jest to interpretowane jako dowód na zjawisko podobne do wypiętrzenia wody na równiku spowodowanego przez wiatr, a następnie opadnięcia wody w pobliżu biegunów. Rzeczywiście, fotochemia nie może inaczej wyjaśnić rozkładu bez krążenia południkowego.
W 2007 roku odkryto, że górna troposfera na biegunie południowym Neptuna jest o około 10 stopni cieplejsza niż reszta jego atmosfery, której średnia temperatura wynosi około 73 K (−200,15 ° C) . Różnica temperatur jest wystarczająca, aby metan, który jest zamrożony w innych częściach troposferze, mógł uciec do stratosfery w pobliżu bieguna. Ten względny gorący punkt jest spowodowany nachyleniem osi Neptuna, które wystawia biegun południowy na Słońce w ostatniej ćwiartce roku Neptuna, czyli około 40 lat ziemskich. Gdy Neptun powoli przesuwa się na przeciwną stronę Słońca, biegun południowy staje się ciemniejszy, a biegun północny oświetlony, powodując przesunięcie tego gorącego punktu na biegun północny.
Ze względu na zmiany sezonowe, gdy planeta wkracza na wiosnę na półkuli południowej, pasma chmur na południowej półkuli Neptuna zwiększają swój rozmiar i albedo . Tendencja ta jest obserwowana po raz pierwszy w 1980 roku i powinna trwać do lat dwudziestych ze względu na czterdziestoletnie pory roku na Neptunie z powodu długiego okresu rewolucji.
Kiedy Voyager 2 odwiedził go w 1989 roku, najbardziej charakterystycznym znakiem planety była „ Wielka Ciemna Plama ”, która była mniej więcej o połowę mniejsza od „ Wielkiej Czerwonej Plamy ” Jowisza . Miejsce to było gigantycznym antycyklonem o wymiarach 13 000 × 6 600 km, który mógł poruszać się z prędkością ponad 1000 km/h .
Wielka Ciemna Plama generowała duże białe chmury tuż pod tropopauzą . W przeciwieństwie do chmur w ziemskiej atmosferze , które składają się z kryształków lodu wodnego, chmury Neptuna składają się z kryształów metanu . Ponadto, podczas gdy chmury cirrus na Ziemi tworzą się, a następnie rozpraszają w ciągu kilku godzin, te z Wielkiej Plamy były nadal obecne po 36 godzinach (tj. dwóch obrotach planety).
w Listopad 1994, Kosmiczny Teleskop Hubble'a wykrywa, że całkowicie zniknął, wskazując astronomom, że został zakryty lub rozproszył się. Trwałość towarzyszących chmur świadczy o tym, że niektóre stare plamy mogą pozostać w postaci cyklonów . Jednak na północnej półkuli Neptuna pojawiła się niemal identyczna plama. Ta nowa plama, zwana Wielką Ciemną Plamą Północy (NGDS), była widoczna przez kilka lat. W 2018 roku Hubble wykrył nowe, podobne miejsce.
Skuter jest klaster z białych chmur dalej na południe z wielka ciemna plama. Ten moniker pojawił się po raz pierwszy w miesiącach poprzedzających przelot Voyagera 2 w 1989 roku, ponieważ zaobserwowano, że porusza się z większą prędkością niż Wielka Ciemna Plama. Mała Ciemna Plama jest jeszcze dalej na południe cyklon , drugi najbardziej intensywną burzę obserwowany podczas 1989 przelocie. W pierwszych obrazów jest całkowicie ciemny, ale jak Voyager 2 zbliżał się do planety rdzeń jasny rozwinięty i można zobaczyć w większości obrazów o wysokiej rozdzielczości . Te dwie plamki zniknęły również podczas obserwacji Hubble'a w 1994 roku.
Te ciemne plamy występują w troposferze na niższych wysokościach niż jaśniejsze chmury, więc wyglądają jak dziury w górnych mostkach chmur. Ponieważ są to cechy stabilne, które mogą utrzymywać się przez kilka miesięcy, przyjmuje się, że mają struktury wirowe . Jaśniejsze, bardziej trwałe chmury metanu, które tworzą się w pobliżu tropopauzy, są często związane z ciemnymi plamami. Ciemne plamy mogą się rozproszyć, gdy migrują zbyt blisko równika lub w wyniku jakiegoś innego nieznanego mechanizmu.
Magnetosphere Neptune przypomina Uran z polem magnetycznym mocno nachylona 47 ° w stosunku do jej osi obrotu i przesunięcia co najmniej 0,55 promień fizycznego środka planety (około 13 500 km ).
Przed przybyciem Voyagera 2 na Neptuna założono, że nachylona magnetosfera Urana była wynikiem jego obracania się na boki. Jednak porównując pola magnetyczne obu planet, zakłada się teraz, że to ekstremalne nachylenie może być charakterystyczne dla strumieni magnetycznych pochodzących z wnętrza planet i nie jest wynikiem ich fizycznego przesunięcia lub odwrotnej polaryzacji. To pole byłoby następnie generowane przez ruchy płynu konwekcyjnego w cienkiej kulistej warstwie cieczy przewodzących prąd elektryczny (prawdopodobnie połączenie amoniaku, metanu i wody), tworząc efekt dynamo . Jednak jego cechy sugerują, że może być generowany przez inny mechanizm niż ten na Ziemi, Jowiszu czy Saturnie.
Pole ma okres rotacji 16,11 godzin. Składowa dipolarna pola magnetycznego na równiku magnetycznym Neptuna wynosi około 14 mikrotesli ( 0,14 G ). Magnetycznego momentu dipolowego Neptune około 2,2 T-m 3 (lub 14 microT · Rn 3 , w którym Rn oznacza promień Neptune). Pole magnetyczne Neptuna ma złożoną geometrię, która obejmuje stosunkowo duży wkład składników niedipolarnych, w tym silny moment kwadrupolowy, który może przekraczać moment dipolowy pod względem intensywności. I odwrotnie, planety takie jak Ziemia , Jowisz i Saturn mają stosunkowo niewielkie momenty kwadrupolowe, a ich pola są mniej nachylone względem osi biegunowej. Wielki moment kwadrupolowy Neptuna może być wynikiem przesunięcia go od środka planety i ograniczeń geometrycznych generatora pola. Ponadto Voyager 2 odkrywa na planecie zorze polarne .
Szok tęcza ( „bow shock” ) Neptune - gdzie magnetosfera zaczyna wpływać na wiatr słoneczny - pojawia się w odległości 34.9 krotności promienia planety. Magnetopauzy - gdzie ciśnienie magnetosfery równoważy wiatr słoneczny - znajduje się w odległości od 23 do 26,5 razy promień Neptuna. Ogon magnetosfery rozciąga się na co najmniej 72 razy promień Neptuna i prawdopodobnie znacznie dalej.
Półoś między Neptuna i Słońca wynosi 4,5 miliarda kilometrów (około 30,1 jednostek astronomicznych ) i uzupełnia orbitę średnio co 164.79 ± 0,1 lat. Odległość do peryhelium wynosi 29,81 j.a. i 30,33 j.a. w aphelium , co odpowiada ekscentryczności orbity 0,008678. Ponadto orbita Neptuna jest nachylona o 1,77° w stosunku do Ziemi i na płaszczyźnie ekliptyki .
ten 11 lipca 2011Neptune kończy swój pierwszy pełny orbitę od jego odkrycia w 1846 roku, jednak ze względu na ruch względem Słońca do środka masy w Układzie Słonecznym , Neptun nie był u11 lipcaw miejscu, w którym został odkryty w stosunku do Słońca. W ten sposób, w zwykłym heliocentrycznym układzie współrzędnych , długość geograficzna odkrycia została osiągnięta w dniu12 lipca.
Nachylenie osi Neptuna wynosi 28,32°, co jest zbliżone do nachylenia Ziemi (23°) i Marsa (25°). W rezultacie Neptun przechodzi te same sezonowe zmiany, które są znane na Ziemi. Długi okres orbitalny Neptuna oznacza jednak, że te pory roku trwają przez czterdzieści ziemskich lat, a na półkuli południowej planeta przypada wiosną 2020 roku .
Jego dzień gwiezdny wynosi około 16 godzin 7 minut, określony przez okres rotacji pola magnetycznego planety. Rzeczywiście, jakiś czas przed lotem nad planetą, Voyager 2 wykrywa w regularnych odstępach fale radiowe, oznaki swojego pola magnetycznego. Ten ostatni, generowany przez prądy elektryczne wewnątrz planety, wywnioskowano, że okres rotacji wewnętrznej był równy odstępowi czasu między tymi zaciągnięciami. Ta rotacja powoduje spłaszczenie planety: promień biegunowy wynosi 24 341 km, podczas gdy promień równikowy wynosi 24 764 km (poziom ciśnienia 1 bar ).
Ponieważ jednak Neptun nie jest ciałem stałym, jego atmosfera podlega rotacji różnicowej . Tak więc jego strefa równikowa rotuje z okresem około 18 godzin, podczas gdy okres rotacji w rejony polarne wynosi 12 godzin. Ta różnicowa rotacja jest najbardziej wyraźna ze wszystkich planet Układu Słonecznego i powoduje silne uskoki wiatru na szerokości geograficznej.
Orbita Neptuna ma silny wpływ na obszar poza nią, znany jako Pas Kuipera . Jest to pierścień małych ciał lodowych, podobny do pasa planetoid, ale znacznie większy, rozciągający się od orbity Neptuna 30 AU do około 55 AU od Słońca. W ten sam sposób, w jaki grawitacja Jowisza dominuje w pasie planetoid, kształtując jego strukturę, grawitacja Neptuna dominuje w pasie Kuipera. Podczas ewolucji Układu Słonecznego części Pasa Kuipera zostały zdestabilizowane przez grawitację Neptuna, tworząc luki w strukturze Pasa Kuipera — na przykład w obszarze między 40 a 42 ja.
Od rezonans orbitalny nastąpić, jeśli część utworzona przez okres orbitalnej Neptune i obiektu jest liczbą wymierną , takim jak 1: 2 lub 3: 4. Najliczniejszym rezonansem w Pasie Kuipera, z ponad 200 znanymi obiektami, jest rezonans 2:3. Obiekty w tym rezonansie okrążają Słońce po dwóch orbitach wokół Słońca i są znane jako plutino , ponieważ największy ze znanych obiektów Pasa Kuipera, Pluton , jest jednym z nich. Chociaż Pluton regularnie przecina orbitę Neptuna, rezonans 2:3 zapewnia, że te dwa obiekty nigdy nie mogą się zderzyć. W porównaniu do nich rezonanse 3:4, 3:5, 4:7 i 2:5 są mniej zaludnione.
Neptun ma co najmniej dwadzieścia trojanów zajmujących dwa stabilne punkty Lagrange'a L 4 i L 5 układu Słońce-Neptun, z których jeden prowadzi, a drugi ciągnie Neptuna na swoją orbitę. W asteroidy Neptune Trojan może być uważane za w stosunku 1: 1 rezonans Neptune. Niektóre trojany są niezwykle stabilne na swoich orbitach i prawdopodobnie powstały w tym samym czasie, co Neptun, a nie zostały przechwycone.
Formacja lodowych olbrzymów , Neptuna i Urana, jest trudna do precyzyjnego odwzorowania. Aktualne modele sugerują, że gęstość materii w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego jest zbyt niska, aby rachunek za powstawanie takich dużych zbiorników z tradycyjnie przyjętej metody z jądra akrecji , znany również jako model serce akrecji. . W związku z tym postawiono różne hipotezy wyjaśniające ich wygląd.
Po pierwsze, lodowe olbrzymy nie powstały w wyniku akrecji jądra, ale z niestabilności pierwotnego dysku protoplanetarnego, który następnie ujrzał ich atmosferę wydmuchaną przez promieniowanie z masywnej asocjacji OB .
Innym jest to, że uformowały się bliżej Słońca, gdzie gęstość materii była wyższa, a następnie wykonały migrację planet na swoje obecne orbity po wycofaniu się gazowego dysku protoplanetarnego. Ta hipoteza migracji po uformowaniu jest obecnie preferowana ze względu na jej zdolność do lepszego wyjaśnienia zajmowania populacji małych obiektów obserwowanych w regionie transneptuńskim. Najszerzej akceptowany strumień wyjaśnień szczegółów tej hipotezy znany jest jako model nicejski , który bada wpływ migracji Neptuna i innych planet olbrzymów na strukturę Pasa Kuipera.
Neptun ma 14 znanych naturalnych satelitów .
Najbardziej masywny jest Tryton , odkryty przez Williama Lassella zaledwie 17 dni po odkryciu Neptuna,10 października 1846 r.. Jest 8 th zwiększenie odległości do tego ostatniego i zawiera więcej niż 99,5% w przeliczeniu na masę na orbicie Ziemi, dzięki czemu tylko dostatecznie masywne poddać kompresji grawitacyjne wystarczającą do sferoidalnego . Co więcej, ma średnicę nieco ponad 2700 km , więc 7 th naturalny satelita w układzie słonecznym przez zmniejszanie wielkości - i większe gwiazdy niż Pluton .
Jest to również jedyny duży znany satelita w Układzie Słonecznym, który ma orbitę wsteczną – to znaczy odwróconą do kierunku obrotu swojej planety – co wskazuje, że w rzeczywistości jest to starożytna planeta karłowata pochodząca z Pasa Kuipera przechwyconego przez Neptuna. . Tryton okrąża Neptuna w ciągu 5 dni i 21 godzin po prawie kołowej trajektorii o półosi wielkiej wynoszącej 354 759 km . Znajduje się na tyle blisko Neptuna, że może zostać zablokowana w synchronicznym obrocie i powoli opada spiralnie do wewnątrz z powodu przyspieszenia pływowego . W końcu rozpadnie się za około 3,6 miliarda lat, kiedy osiągnie granicę Roche'a .
Nachylenie jego osi wynosi 156,865° na płaszczyźnie Laplace'a układu i do 129,6° (-50,4°) na płaszczyźnie orbity jego planety. To daje mu bardzo wyraźne pory roku w całym roku Neptuna, 164,79 lat ziemskich ; w ten sposób półkula południowa przeżyła przesilenie letnie w 2000 roku . W 1989 Tryton był najzimniejszym obiektem, jaki kiedykolwiek zmierzono w Układzie Słonecznym, z temperaturami szacowanymi na 38 K (-235,15 ° C) .
Nereid , drugi odkryty satelita Neptuna, został odkryty dopiero w 1949 roku, ponad sto lat po Trytonie. Bardzo nieregularny, jest trzecim co do masy księżycem w układzie Neptuna i ma jedną z najbardziej ekscentrycznych orbit spośród wszystkich satelitów Układu Słonecznego – przewyższa go jedynie Bestla , satelita Saturna. Ponadto mimośród orbity 0,751 daje mu apocentrum siedmiokrotnie większe niż jego perycentrum (minimalna odległość do Neptuna).
Przed przybyciem sondy Voyager 2 do układu planety odkryto jeszcze jeden księżyc: Larissa , w 1981 roku, dzięki zakryciu gwiazdy ; jednak ten trzeci księżyc jest ponownie obserwowany przez sondę kosmiczną dopiero podczas lotu nad Neptunem.
Następnie analiza zdjęć przesłanych przez Voyager 2 w 1989 roku umożliwiła odkrycie pięciu nowych satelitów: Naïade , Thalassa , Despina , Galatée i Protée . Pierwsze cztery, najbardziej wewnętrzne, orbitują na tyle blisko, że znajdują się w pierścieniach Neptuna . Z drugiej strony Proteus jest księżycem o nieregularnym kształcie i jest niezwykły, ponieważ jest to maksymalny rozmiar, jaki obiekt o jego gęstości może osiągnąć bez przekształcenia go w kulisty kształt pod wpływem własnej grawitacji. Chociaż jest drugim co do masy księżycem Neptuna, reprezentuje tylko 0,25% masy Trytona.
W latach 2002-2003 odkryto pięć nowych nieregularnych księżyców , a w lutym 2007 nazwano je Psamathée , Halimède , Sao , Laomédie i Néso . W 2013 r. ostatni odkryty księżyc to najmniejszy znany do tej pory, Hippocampus , uzyskany przez połączenie kilku zdjęć Hubble'a. . Ponieważ Neptun jest rzymskim bogiem morza, księżyce Neptuna są nazwane imionami bogów niższych mórz .
Neptun posiada system pierścieni planetarnych , choć znacznie mniej istotny niż Saturna . Pierścienie są ciemne, a ich skład i pochodzenie niepewne: mogą być zbudowane z drobinek lodu pokrytych krzemianami , pyłem lub materiałem na bazie węgla , który najprawdopodobniej nadaje im czerwonawy odcień.
William Lassell po raz pierwszy wspomina o istnieniu pierścieni w 1846 roku, jednak mogła to być aberracja światła . Pierwszego wiarygodnego wykrycia pierścienia dokonano w 1968 r., ale nie zauważono go aż do 1977 r., po odkryciu pierścieni Urana, co skłoniło naukowców do poszukiwania ich wokół Neptuna. Stamtąd zgłaszane są dowody na obecność pierścieni. Podczas zakrycia gwiazdy w 1984 roku pierścienie przesłaniają gwiazdę podczas zanurzenia, ale nie podczas zanurzenia, co z kolei sugeruje, że mogą mieć przerwy.
To obrazy Voyagera 2 z 1989 roku zdradzają jego istnienie, że rzeczywiście są „całe” i że jest ich kilka. Jeden z nich, pierścień Adamsa, ma „łuki” – to znaczy części jaśniejsze niż reszta pierścienia – które są nazwane przeciwnie do ruchu wskazówek zegara: Wolność, Równość (1 i 2, ponieważ jest to łuk podwójny), Braterstwo i Odwaga przy czas ich pierwszego dostrzeżenia podczas gwiezdnej okultacji ; Pierwsze trzy nazwy został nazwany na cześć francuskiego hasłem przez André Brahic .
Trzy główne pierścienie to Galle, 41 900 km od centrum Neptuna, Le Verrier, 53 200 km i Adams, 62 932 km. Małe zewnętrzne rozszerzenie pierścienia Le Verrier nosi nazwę Lassell. Ten ostatni jest ograniczony na zewnętrznej krawędzi pierścieniem Arago na 57 600 km . Le Verrier, Arago i Adams są wąskie, o maksymalnej szerokości około 100 km , natomiast Galle i Lassell są bardzo szerokie – od 2000 do 5000 km . Cztery małe księżyce mają orbity w układzie pierścieni: Naïade i Thalassa mają swoje orbity w odstępie między pierścieniami Galle i Le Verrier. Despina znajduje się właśnie w ringu Le Verrier, a Galatee jest w ringu Adamsa. Z drugiej strony, jeśli istnienie łuków było wcześniej trudne do wyjaśnienia, ponieważ prawa ruchu przewidują, że łuki rozprzestrzenią się w jednolitym pierścieniu w krótkich skalach czasowych, astronomowie uważają teraz, że łuki są zamknięte w ich obecnej formie przez grawitację. efekty Galatei .
Nazwisko | Dystans
średnia (km) |
Szerokość (km) |
---|---|---|
Żółć | 41 900 | 2000 |
Szklarz | 53 200 | 110 |
Lassella | 55 200 | 4000 |
Arago | 57 200 | 100 |
Adams | 62 932 | 15 do 50 |
Pierścienie Neptuna zawierają dużą ilość pyłu, którego wielkość jest rzędu mikrometra: udział pyłu w zależności od rozpatrywanego odcinka waha się od 20% do 70%. Pod tym względem są one podobne do pierścieni Jowisza , których udział pyłu wynosi od 50% do 100% i bardzo różnią się od pierścieni Saturna i Urana, które zawierają niewiele pyłu (mniej niż 0,1%) i są dlatego mniej jasne. Wzięte jako całość, pierścienie Neptuna przypominają pierścienie Jowisza, oba systemy składają się z drobnych i wąskich pierścieni pyłu oraz dużych, jeszcze cieńszych pierścieni pyłu.
Pierścienie Neptuna, podobnie jak pierścienie Urana, uważane są za stosunkowo młode; ich wiek jest niewątpliwie znacznie niższy niż w Układzie Słonecznym . Z drugiej strony, podobnie jak w przypadku Urana, pierścienie Neptuna powstały prawdopodobnie w wyniku fragmentacji starych księżyców wewnętrznych podczas zderzeń. Rzeczywiście, zderzenia te powodują powstawanie pasów małych księżyców , które są tyloma źródłami pyłu dla pierścieni. Obserwacje ziemskie ogłoszone w 2005 roku zdają się wskazywać, że pierścienie Neptuna są niestabilne, a zdjęcia wykonane w obserwatorium WM Kecka w 2002 i 2003 roku wykazują znaczną degradację pierścieni w porównaniu do zdjęć sondy Voyager 2 ; w szczególności wydaje się, że łuk Wolności był na wyjeździe. W 2009 roku łuki Liberté i Courage zniknęły.
Podobnie jak Ziemia , Marzec , Jowisz i Uran , Neptun ma asteroidy trojańskie współdzielące jego orbitę wokół Słońca .
W 2020 r. jest ich dwadzieścia w punkcie Lagrange L 4 (naprzód) i trzy w punkcie L 5 (spóźnione). 2001 QR 322 jest pierwszym zaobserwowanym wSierpień 2001przez zespół Marc Williama Buie jest na 4 m Blanco teleskopu z obserwatorium Cerro Tololo . Jego względne położenie oscyluje wokół punktu L 4 i wzdłuż orbity Neptuna z okresem około 10 000 lat. Jego orbita jest bardzo stabilna, więc znajduje się w regionie, który gwarantuje, że będzie współorbitował z Neptunem przez miliardy lat.
W 2004 i 2005 roku Scott S. Sheppard i Chadwick Trujillo odkryli trzy nowe trojany . Jeden z nich, 2005 TN 53 , ma taki sam okres orbitalny jak Neptun i krąży w punkcie Lagrange'a L 4 Neptuna , jednak z nachyleniem 25 stopni. Pozostałe dwa noszą nazwy (385571) Otrére i (385695) Clété , po dwóch Amazonkach . 2008 LC 18 to pierwszy trojan wykryty w punkcie L 5 Neptuna.
Badania wykazały, że byłoby możliwe, aby teoretyczny quasi-satelita Urana lub Neptuna pozostał taki przez całe życie Układu Słonecznego w określonych warunkach ekscentryczności i nachylenia . Takie obiekty nie zostały jeszcze odkryte, ale Neptun ma jednak tymczasowego quasi-satelitę, (309239) 2007 RW 10 . Od około 12 500 lat jest to bliski satelita Neptuna i oczekuje się, że pozostanie w tym dynamicznym stanie przynajmniej przez tak długi czas.
Ze względu na ewolucję swojej orbity, Neptun znacznie się oświetlił od 1980 roku. Jego jasność obserwowana waha się w latach 2020 między 7,67 a 8,0 ze średnią 7,78, podczas gdy przed 1980 planeta miała średnią jasność około 8,0. Wizualny graniczna wielkość tego gołym okiem będącej 6, jednak zawsze pozostaje niewidoczny Neptune bez instrumentu. Potężny teleskop lub lornetkę pokaże Neptuna jako mały niebieski płyty, podobnej z wyglądu do Urana.
Ze względu na odległość Neptuna od Ziemi, wahającą się od 4,31 do 4,69 miliarda kilometrów , jego widoczny rozmiar waha się tylko od 2,2 do 2,4 sekundy kątowej, co jest najmniejszą zmianą dla planety Układu Słonecznego. Jest oczywiste, mały rozmiar co badanie wizualne trudne, najbardziej wiedzę o pierwszej zatem ograniczony - jak wartości tego okresu obrotowego - do Voyager 2 przelotu , a następnie pojawieniem się Hubble'a teleskopu i większych. Adaptacyjne Optics (AO) teleskopy naziemne . Pierwsza nadająca się do wykorzystania naukowo obserwacja Neptuna za pomocą teleskopów naziemnych przy użyciu optyki adaptacyjnej została przeprowadzona w 1997 roku na Hawajach . Półkula południowa Neptuna znajduje się od lat 80. XX wieku w okresie wiosennym – który potrwa około 40 lat ze względu na 165-letni okres rewolucji – i dlatego zaobserwowano, że ociepla się, a aktywność atmosferyczna i jasność odpowiednio wzrastają. . W połączeniu z postępem technologicznym, naziemne teleskopy z optyką adaptacyjną rejestrują coraz bardziej szczegółowe obrazy.
Z Ziemi Neptun przechodzi pozorny ruch wsteczny co 367 dni, co skutkuje ruchem przypominającym pętlę obok gwiazd stałych na każdej opozycji . Pętle te przeniosły go blisko współrzędnych odkrycia z 1846 r. w kwietniu ilipiec 2010 i ponownie w październiku i listopad 2011. Długość geograficzna odkrycia została osiągnięta 11 lub12 lipca 2011, wyznaczając jego pierwszą pełną orbitę od czasu pierwszej obserwacji Johanna Galle'a .
Obserwacja Neptuna w paśmie fal radiowych pokazuje, że jest on źródłem zarówno ciągłej emisji, jak i nieregularnych rozbłysków. Te dwa źródła pochodzą z wirującego pola magnetycznego. W podczerwonej części widma burze Neptuna wydają się jasne na chłodniejszym tle, co ułatwia śledzenie wielkości i kształtu tych obiektów.
Voyager 2 to pierwsza i jedyna sonda kosmiczna, która odwiedziła Neptuna i źródło większości aktualnej wiedzy o planecie. Trajektoria przez system Neptuna jest sfinalizowana po zakończeniu lotu nad Uranem i jego księżycami. Ponieważ musi to być ostatnie przejście sondy Voyager 2 w pobliżu planety, nie ma ograniczeń co do sposobu opuszczenia układu planetarnego i możliwych jest kilka wyborów: dlatego zespół naukowy wybiera małą odległość od północnego bieguna Neptuna, która sprawi, że będzie to możliwe. możliwe jest wykorzystanie asysty grawitacyjnej planety, aby sonda zanurzyła się pod ekliptyką w celu bliskiego przelotu nad Trytonem , głównym księżycem Neptuna, niezależnie od konsekwencji trajektorii, podobnie jak w przypadku Voyagera 1 z Saturnem i jego Tytanem księżyc.
Odległość od Neptuna zmniejsza teoretyczną prędkość dozwoloną przez łącze radiowe. Ponadto w latach poprzedzających przelot podjęto szereg działań w celu wzmocnienia sieci anten naziemnych, w szczególności zwiększenie rozmiaru istniejących anten odbiorczych, uruchomienie nowej anteny w Usuda w Japonii oraz zastosowanie bardzo Duża tablica w Nowym Meksyku .
Pierwsze obserwacje pochodzą z Marzec 1989, czyli 90 dni przed przejściem bliżej Neptuna i prawie trzy lata po przelocie Urana. Umożliwiają odkrycie pierścieni Neptuna, których istnienia do tej pory nie udowodniono: składają się z bardzo drobnych cząstek, które nie pozwalają na ich obserwację z Ziemi. Wykrywane i mierzone jest pole magnetyczne, które jest odsunięte od centrum geologicznego i nachylone jak pole Urana, jednak o znacznie słabszym natężeniu. Podczas przekraczania układu Neptuna odkryto pięć nowych - lub 6, w tym Larisy - księżyce. Biorąc pod uwagę oddalenie Voyagera 2 , trudno jest przesłać na czas nowe instrukcje do obserwacji tych nowych ciał niebieskich. Tylko Proteus ( średnica 400 km ) zostaje odkryty na tyle wcześnie, by zaplanować szczegółowe obserwacje. Dzieje się tak, ponieważ sygnały sondy zajęły 246 minut, aby dotrzeć do Ziemi, w wyniku czego misja Voyagera 2 opierała się na wstępnie załadowanych elementach sterujących.
Przelot Neptuna odbywa się w dniu 25 sierpnia 1989 : Voyager 2 mija 4950 km od północnego bieguna planety. Analizowana jest atmosfera Neptuna. Pomimo niewielkiej ilości energii słonecznej otrzymanej z powodu jego oddalenia (3% tego, co otrzymuje Jowisz), obserwuje się dynamikę atmosfery z objawami takimi jak „ Wielka Ciemna Plama ” i chmury. Mierzone są wiatry poruszające się z prędkością większą niż 2000 km/h . Badanie pola magnetycznego pozwala określić, że czas trwania rotacji wynosi 16,11 godziny. Przelot zapewnia również pierwszy dokładny pomiar masy Neptuna, która okazała się być o 0,5% mniejsza niż wcześniej obliczona. Ta nowa wartość umożliwiła następnie obalenie hipotezy, zgodnie z którą nieodkryta planeta X działała na orbitach Neptuna i Urana. Obrazy Voyagera 2 są pokazywane na żywo podczas nocnego programu PBS Neptune All Night .
Voyager 2 mija 39 790 kmodTritonai może zbierać bardzo dokładne dane na temat tego księżyca. Społeczność naukowa oszacowała w tym czasie, że średnica Trytona wynosiła od 3800 do 5000 km ; sonda pozwala na zmniejszenie tej liczby do 2760 km. Obserwuje się bardzo niewiele kraterów, co tłumaczy się wulkanizmem, którego przejawy w postaci śladów pozostawionych przez gejzery obserwuje się na biegunach. Voyager 2 wykrywacienką atmosferę (ciśnienie od 10 do 14 milibarów lub od 1% do 1,4% ziemskiej), niewątpliwie wynikającą z tej aktywności. Temperatura powierzchni Tritona,38 kelwinów, jest najniższą kiedykolwiek wykrytą na ciele niebieskim w Układzie Słonecznym.
Po misji przelotu Voyagera 2 kolejny etap naukowej eksploracji układu Neptuna jest uważany za część Programu Flagowego . Taki hipotetyczny zadaniem powinno być możliwe w późnych 2020s lub na początku 2030s. Ponadto, w toku propozycja programu Discovery , Trident , by przelecieć nad Neptuna i Trytona.
Jednak toczyły się już dyskusje na temat wcześniejszego rozpoczęcia misji na Neptuna. W 2003 roku zaproponowano projekt sondy Neptune Orbiter z celami podobnymi do celów sondy Cassini, a w 2009 roku misję Argo, która odwiedziłaby Jowisza , Saturna , Neptuna i obiekt w Pasie Kuipera . Ponadto New Horizons 2 – który został później wycofany – mógł również wykonać bliski przelot systemu Neptuna.
Pierwiastek chemiczny neptun została odkryta przez Edwin McMillan i Philip Abelson w 1940 Odkrycia dokonano w Berkeley Radiation Laboratory - obecnie Lawrence-Berkeley National Laboratory - na University of California w Berkeley , gdzie zespół produkowanego izotop 239. neptun , półtrwania wynosi 2,4 dni, bombardowanie uranu 238 (w odniesieniu do Urana) z neutronami . Jest to etap pośredni prowadzący do produkcji plutonu 239 (w odniesieniu do Plutona ).
Po operacji Uran , operacja Neptun jest kryptonimem nadanym lądowaniom wojsk alianckich w Normandii wCzerwiec 1944w czasie II wojny światowej . Poprzedza bitwę o Normandię .
„Neptun, Mystic” jest 7 th i końcowy przepływ pracy dla dużej orkiestry The Planets , skomponowane i napisane przez Gustav Holst między 1914 a 1916 r.
Jimi Hendrix pisze i nagrywa po raz pierwszy wwrzesień 1969Valleys of Neptune , utwór, który został (oficjalnie) wydanymarzec 2010w tytułowym albumie Valleys of Neptune , czterdzieści lat po śmierci artysty.
Od czasu swojego odkrycia Neptun pojawił się w wielu dziełach science fiction . Jest to szczególnie ostatnie resztki ludzkości na końcu układu słonecznego w powieści przez Olaf Stapledon Ostatni i pierwsi ludzie (1930) lub głównych folii dekoracyjnych ad astra przez Jamesa Graya (2019) oraz Event Horizon, zaświaty przez Paula WS Andersona (1997).
Została również przedstawiona w serialu animowanym Futurama , pilotażowym odcinku Star Trek: Enterprise oraz odcinku In the Arms of Morpheus w Doctor Who .
Symbole astronomiczne Neptuna jest stylizowana wersja trójząb boga Neptuna, od którego wziął swoją nazwę. W czasach nowożytnych jest nadal używany jako symbol astronomiczny planety, chociaż jego użycie jest odradzane przez Międzynarodową Unię Astronomiczną .
Istnieje alternatywny symbol reprezentujący inicjały Le Verriera , który odkrył planetę, częściej spotykany w literaturze starożytnej (zwłaszcza francuskiej).
“ Adams nie zasługuje na równe uznanie z Le Verrier za odkrycie Neptuna. To zasługa tylko osoby, której udało się zarówno przewidzieć położenie planety, jak i przekonać astronomów do jej poszukiwania. "