NEPTŪNS (PLANĒTA): RAKSTURLIELUMI, SASTĀVS, ORBĪTA, KUSTĪBA, STRUKTŪRA - ARTE - 2025

Neptūns ir astotā planēta Saules sistēmā orbītas attāluma ziņā, ledus gigants un attālākā no visām. Tas tā ir kopš brīža, kad Plutons pārstāja tikt uzskatīts par planētu 2006. gadā, kļūstot par punduru planētu, kas ir Kuipera jostas daļa.

Nakts debesīs Neptūns izskatās kā mazs zilgans punkts, par kuru bija zināms maz, līdz kosmosa misijas 80. gadu beigās, piemēram, Voyager 2, sniedza datus par planētu un tās pavadoņiem.

1. attēls. Neptūns, ko 1989. gadā nofotografēja Voyager 2, attēlā ir redzami tumši plankumi atmosfēras vētru dēļ. (Avots: NASA)

Voyager 2 attēlos pirmo reizi tika parādīta planēta ar zili zaļu virsmu ar spēcīgām vētrām un straujām vēja straumēm, radot tumšus anticikloniskus plankumus. Viņi ir ļoti līdzīgi Jupiteram, kaut arī laika ziņā nav tik pastāvīgi kā šie.

Neptūna atmosfērā ir daudz metāna, un tajā ir ļoti vāja gredzenu sistēma. Planētai ir magnetosfēra, tāpēc tiek uzskatīts, ka tai ir metāla kodols.

Līdz šim ir ieskaitīti 15 Neptūna satelīti, starp kuriem galvenie satelīti ir Tritons un Nereida.

Atklāšana un vēsture

Neptūna atklāšana bija matemātiskas prognozes rezultāts, pamatojoties uz novērojumiem par traucējumiem planētu Urāna un Saturna orbītā. Iepriekš 1610. gadā Galileo jau bija redzējis Neptūnu ar to pašu teleskopu, kuru viņš izmantoja Jupitera pavadoņu atklāšanai, bet viņš to nepareizi iezīmēja kā zvaigzni.

Daudz vēlāk, 1846. gadā, franču matemātiķis, kas specializējās debess mehānikā Urbains Le Verjērs, pētīja dažus traucējumus Saturna un Urāna orbītā. Labākais izskaidrojums bija ierosināt jaunas planētas esamību, no kuras viņš paredzēja orbītu un atrašanās vietu debesīs. Nākamais solis bija planētas atrašana, tāpēc Le Verrier pārliecināja vācu astronomu Johannu Gotfrīdu Gallu to meklēt.

Naktī uz 1846. gada 23. septembri Galle no savas observatorijas Berlīnē apstiprināja jaunās planētas esamību un dienu laikā parādījās tās lielākais satelīts Tritons.

Gandrīz vienlaikus Kembridžā, Anglijā, jauns matemātiķis Džons Koučs Adams, kurš arī kādu laiku strādāja pie problēmas, izteica līdzīgas prognozes.

Romiešu mitoloģijā Neptūns ir parādā savu vārdu jūras dievam (līdzvērtīgs grieķu dievam Poseidonam), sekojot tradīcijai planētas nosaukt pēc romiešu panteona dievībām.

Vispārīgais raksturojums

Neptūna diametrs ir gandrīz 4 reizes lielāks par Zemes diametru, bet apmēram trešdaļa no gigantiskā Jupitera.

2. attēls. Neptūns salīdzinājumā ar Zemi. (Avots: Wikimedia Commons)

Tās masa ir 17 reizes lielāka nekā Zemes, un tās tilpums ir 57 reizes lielāks. Masas ziņā tas ieņem trešo vietu starp Saules sistēmas planētām un ceturto pēc lieluma.

Neptūna galveno fizisko īpašību kopsavilkums

-Masa: 1 024 × 10 ²⁶ kg (17 147 reizes lielāka nekā Zemei)

-Vidējais rādiuss : 24,622 km, kas ir ekvivalents Zemes rādiusa 3,87 reizes.

-Veids: pie poliem saplacināts ar koeficientu 0,983.

-Mēriskais orbītas rādiuss : 4 498 x 10 ⁹ km, kas atbilst 30,07 AU

- Rotācijas ass slīpums : 30 ° attiecībā pret orbītas plakni.

-Temperatūra : -220ºC (mākoņi)

-Smagums: 11,15 m / s ² (1,14 g)

-Par magnētisko lauku: Jā, pie ekvatora ir 14 mikrotesla.

-Atmosfēra: ūdeņradis 84%, hēlijs 12%, metāns 2%, amonjaks 0,01%.

-Blīvums: 1640 kg / m ³

-Satellīti: līdz šim zināmi 15.

-Gredzeni: Jā, tie ir plāni un sastāv no ledus un silikātu daļiņām.

Tulkošanas kustība

Neptūns, astotā planēta Saules sistēmā, ir gāzes gigants, kura orbītas ap Sauli vidējais rādiuss ir 30 AU. Astronomiskā vienība ĀS ir 150 miljoni kilometru, un tas ir vidējais attālums starp Sauli un Zemi.

3. attēls. Animācija, kas parāda Neptūna orbītu sarkanā krāsā kopā ar Urānu, kas ir zilais punkts. Avots: Wikimedia Commons.

Tas nozīmē, ka Neptūna ceļa rādiuss ir 30 reizes lielāks nekā Zemei, tāpēc vienas revolūcijas ap Sauli pabeigšanai ir nepieciešami 165 gadi.

Jautri fakti par Neptūnu

-Tā ir planēta, kas atrodas vistālāk no Saules, jo Plutons, kas atrodas pēc Neptūna orbītas, tagad ir punduru planēta.

-Neptūns ir mazākā no četrām milzu planētām (Jupiters, Saturns, Urāns, Neptūns).

-Nepētūna gravitācija ir ļoti līdzīga Zemei.

-Tā ir aukstākā planēta Saules sistēmā, ar vidējo temperatūru -221,4ºC.

-Tā ir gredzenu sistēma, taču atšķirībā no Saturna tie nav nepārtraukti, bet gan veido lokus pa tā orbītas ceļu.

-Neptūns ir blīvākais no milzu planētām.

-Tā ir viesuļvētras ar ātrāko vēju Saules sistēmā, kas var sasniegt pārsteidzošu 2100 km / h.

-Nepūtnei ir Great Dark Spot, virpuļviesulis, kas ir planētas Zeme izmērs. Šī vieta, kas nofotografēta 1989. gadā, pazuda 1994. gadā, bet radīja jaunu Dark Spot.

-Tritons, lielākais Neptūna satelīts, rotē pretējā virzienā pret citiem saviem satelītiem, tāpēc tiek uzskatīts, ka to bija ieslodzījusi planēta un neveidojās vienlaikus ar to.

-Tritonam (lielākajam Neptūna satelītam) ir vulkāni un slāpekļa geizeri, tomēr tā ir viena no aukstākajām zvaigznēm Saules sistēmā (–235ºC).

- Misija Voyager 2 1989. gadā nogāja 3000 kilometrus no planētas Neptūna ziemeļu pola.

- 2011. gada 12. jūlijā Neptūns pabeidza savu pirmo pilno orbītu kopš atklāšanas 1846. gada 23. septembrī.

Rotējoša kustība

4. attēls. Neptūns prasa gandrīz 16 stundas, lai veiktu vienu pilnīgu apgriezienu ap savu asi. Avots: NASA.

Saskaņā ar visprecīzāko līdz šim veikto mērījumu Neptūna rotācija ir 15 stundas, 57 minūtes un 59 sekundes.

Nav viegli noteikt tādas planētas griešanās ātrumu, kura parāda tikai tās atmosfēras virsmu un kas arī pārvietojas. Akmeņaino planētu rotācijas ātrumu ir daudz vieglāk noteikt.

Kad Voyager 2 sasniedza Neptūnu 1989. gadā, tika aprēķināts 16 stundu 6,5 sekunžu rotācijas periods. Mūsdienās ir zināms, ka šis mērījums ir kļūdains, pateicoties Arizonas universitātes planētu zinātnieka Ēriha Karkosčka rūpīgajiem mērījumiem.

Rotācijas ātrums un magnētiskais lauks

Citu milzu planētu rotācijas ātrumu mēra ar magnētiskā lauka izstarotajiem impulsiem. Tomēr šī metode neattiecas uz Neptūnu, jo ne magnētiskā dipola ass, ne centrs nesakrīt ar planētas rotācijas asi, kā mēs redzam šajā salīdzinošajā attēlā:

5. attēls. Milzu planētu magnētiskais lauks. Avots: Sēklas, M. 2011.Saules sistēma. Septītais izdevums. Cengage mācīšanās.

Attēlā parādīts magnēta lauka modelis, ko rada dipols (magnēts), kas vairāk vai mazāk atrodas planētas centrā. Šis modelis ir piemērots arī Zemes magnētiskajam laukam.

Bet Neptūna lauks ir anomāls tādā nozīmē, ka četrkāršo un augstākās kārtas ieejas var būt lielākas nekā dipola lauks. Un kā mēs redzam attēlā, dipols tiek pārvietots no centra.

Tātad Karkoschka izstrādāja citu metodi, izmantojot vairāk nekā piecus simtus Habla teleskopa attēlu. Viņš atrada divas raksturīgās planētas iezīmes, kuras viņš sauca: dienvidu polārā iezīme un dienvidu polārā viļņa.

Kopš deviņdesmitajiem gadiem tie griežas ar tādu pašu ātrumu, apstiprinot, ka tas ir patiesais planētas ātrums.

6. attēls. Šajā Neptūna attēlā tiek izmantoti krāsaini filtri, lai izceltu Dark Spot 2 un South Polar Feature, kas, šķiet, ir noenkuroti uz planētas. Avots: Erich Karkoschka.

Attēlā 5. attēlā (iepriekš) parādītas krāsas un kontrasti, ko modificējuši filtri, lai uzsvērtu planētas atmosfēras īpašības.

Kā jau teicām, vēji Neptūna atmosfērā bieži pārsniedz skaņas ātrumu.

Tādējādi Neptūna Lielā Dark Spot mainās tā relatīvajā pozīcijā laika gaitā, bet Dark Spot 2 un South Polar Feature saglabā savu relatīvo pozīciju. Tas liek domāt, ka tie ir saistīti ar planētas rotāciju, kas ļāva Karkosčkai precīzi noteikt dienas garumu Neptūnā.

Sastāvs

Neptūna atmosfērā ir atrodami tādi elementi kā ūdeņradis (84%), hēlijs (12%), metāns (2%) un citas gāzes, piemēram, amonjaks, etāns un acetilēns. Šajā atmosfērā ir ūdens, šķidrā amonjaka, metāna un izkausēto iežu maisījums, kas satur silīcija dioksīdu, dzelzi un niķeli.

Atmosfēras zemākajos reģionos ir paaugstināta metāna, amonjaka un ūdens koncentrācija. Atšķirībā no Urāna, dvīņu planētas, Neptūna kompozīcijā ir lielāks okeāna tilpums.

Uzbūve

Planētai ir klinšains kodols, kuru ieskauj apledojusi čaula, visu zem blīvas un ļoti biezas atmosfēras, kas aizņem trešdaļu no tās rādiusa. Tas ir līdzīgs dvīņu planētas Urāna stāvoklim.

Nākamajā attēlā detalizētāk parādīta Neptūna struktūra.

7. attēls. Neptūna iekšējā struktūra. Avots: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptūnam ir struktūra ar labi diferencētiem slāņiem:

- Augšējais slānis: to veido mākoņi, kas galvenokārt ir ūdeņradis un hēlijs, un mazākā mērā metāns un citas gāzes. Tas atbilst aptuveni 5-10% no planētas masas.

- Atmosfēra : ūdeņradis, hēlijs un metāns.

- Mantija: zem atmosfēras ir planētas lielā mantija, šķidrs reģions, kurā temperatūra var sasniegt no 1,727 līdz 4,727 ° C. Tā sastāv no ūdens, metāna un amonjaka šķidrā stāvoklī.

Mantija ir no 10 līdz 15 sauszemes masām, un tā ir bagāta ar ūdeni, amonjaku un metānu. Šo maisījumu sauc par "ledu", neskatoties uz to, ka tas ir karsts un blīvs šķidrums, un to sauc arī par ūdens un amonjaka okeānu.

Pašā apvalkā ir ļoti augsta temperatūra - no 1700ºC līdz 4700ºC, un arī tā elektriskā vadītspēja ir augsta.

- Kodols: sastāv no silīcija dioksīda, dzelzs un niķeļa ieža, līdzīgi kā Urāns, otrs ledus un gāzes gigants. Kodola masa ir 1,2 reizes lielāka par Zemes masu. Spiediens centrā tiek lēsts 700 GPa, kas ir aptuveni divas reizes lielāks nekā Zemes centrā, ar temperatūru līdz 5670 ºC.

Atmosfēra

Neptūna atmosfēra ir ļoti interesanta un ir pelnījusi īpašu sadaļu. Sākumā tas ir ārkārtīgi auksts, jo tā ir vistālākā planēta no Saules un uztver ļoti maz saules starojuma. Tādēļ temperatūra atmosfēras augšējā daļā ir –220 ºC.

Bet Neptūnam ir iekšējs siltuma avots, kas, iespējams, ir saistīts ar vadīšanas elektronu sadursmēm šķidruma apvalkā un arī ar atlikušo siltumu tā veidošanās laikā.

Sakarā ar šo milzīgo temperatūras gradientu notiek milzīgas konvekcijas straumes, padarot planētas klimata sistēmu ļoti ekstremālu.

Un tā rodas lielākās vētras un viesuļvētras Saules sistēmā, par ko liecina milzīgi anticiklonisko straumju plankumi, kas saistīti ar pretējiem vējiem dažādos platuma grādos.

Starp visām Neptūna anticikloniskajām sistēmām izceļas Lielais tumsas plankums, kuru pirmo reizi nofotografēja zonde Voyager 2 1989. gadā, kad tas gāja 3000 kilometru attālumā no planētas.

Krāsas ziņā Neptūna ir vēl zilganāks nekā Urāns tieši tāpēc, ka tam ir augstāka metāna koncentrācija, kas absorbē sarkano viļņa garumu un atspoguļo zilo viļņa garumu. Bet ir arī citas molekulas, kas veicina tās krāsu.

Atmosfēras apakšējā reģionā (troposfērā) temperatūra pazeminās līdz ar augstumu, bet augšējā reģionā (stratosfēra) notiek pretējais. Starp šiem slāņiem spiediens ir 10 tūkstoši paskālu (Pa).

Virs stratosfēras ir termosfēra, kas pakāpeniski pārvēršas eksosfērā, kur spiediens samazinās no 10 Pa līdz 1 Pa.

Neptūna satelīti

Līdz šim ir saskaitīti 15 planētas dabiskie pavadoņi. Lielākais no satelītiem un pirmais, kas tika atklāts 1846. gadā, ir Tritons. 1949. gadā tika atklāts otrs satelīts ar nosaukumu Nereida.

1989. gadā Voyager 2 misija atklāja vēl sešus satelītus: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa un Proteus.

Vēlāk 2003. gadā tiek atklāti Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate un Neso. Mazo satelītu 14 2013. gadā atklāja SETI institūts, tā orbitālais periods bija 23 stundas.

Apskatīsim dažas ziņas par Neptūna galvenajiem pavadoņiem:

Tritons

Tas ir lielākais no Neptūna satelītiem, kura diametrs ir 2700 km, apmēram 18 reizes mazāks nekā tā saimnieka planēta un gandrīz 5 reizes mazāks nekā Zeme.

Tā orbitālais periods ir gandrīz 6 dienas, taču, savādi, tas griežas pretējā virzienā pret Neptūna un citu tā pavadoņu rotāciju. Turklāt tā orbīta ir slīpa 30 grādos attiecībā pret planētas orbitālo plakni.

Tas ir aukstākais objekts Saules sistēmā ar vidējo temperatūru -235 ºC, un to veido trīs ceturtdaļas klinšu un ceturtdaļa ledus. Uz tās virsmas ir geizeri ar tumšu atmosfēras izstarojumu, savukārt uz virsmas ir līdzenumi un daži vulkāni ar krāteriem 200 km garumā.

8. attēls. Neptūna galvenie pavadoņi; Tritons, Proteuss, Nereida un Larisa. Avots: Wikimedia Commons.

Nereids

To atklāja Žerārs Kuipers 1949. gadā, pateicoties tam, ka tas atspoguļo 14% no saņemtā saules gaismas.

Tās izmērs ir viena astotā daļa no Tritonas, un tai ir ļoti ekscentriska orbīta, vistuvākais attālums līdz Neptūnam ir 1 354 000 km un vistālākais attālums 9 624 000 km, paiet 360 dienas.

Proteus

9. attēls. Brālība, vienlīdzība, brīvība ir nosaukums, kas dots Adamsas gredzena arkām (visattālākais). Iekšējais gredzens ir Le Verrier. (Avots: Wikimedia Commons)

Neptūnam ir pieci plāni un vāji gredzeni, kas galvenokārt sastāv no putekļiem un ledus daļiņām. Tiek uzskatīts, ka tā izcelsme ir gružos, ko atstājušas meteorītu un planētas dabisko pavadoņu sadursmes.

Gredzeni nosaukti pēc pēdējiem zinātnieku vārdiem, kuri ir visvairāk devuši savu ieguldījumu to atklāšanā un izpētē. No visdziļākās līdz attālākajām tās ir Galle, Le Verrier, Lassell, Arago un Adams.

Ir arī gredzens, kura orbītā tas dalās ar Galatea satelītu, ko mēs varam redzēt šādā attēlā:

10. attēls. Neptūna piecu gredzenu un to vārdu diagramma. Tiek parādīta arī dažu satelītu orbīta. (Avots: NASA).

Kad un kā novērot Neptūnu

Neptūnu nevar redzēt ar neapbruņotu aci, pat ar amatieru teleskopu tas izskatās tik mazs, ka to var sajaukt ar zvaigzni.

Lai to izdarītu, vislabāk ir izmantot datorprogrammu vai lietojumprogrammu, kas darbojas kā planetārijs. Android operētājsistēmai izceļas Sky Maps lietojumprogramma, kas ļauj ar ievērojamu precizitāti ātri atrast planētas un citus debess objektus.

Labākais laiks novērot ir tad, kad planēta atrodas opozīcijā, tas ir, Zeme atrodas starp līniju, kas savieno Sauli ar Neptūnu.

Šī parādība notiek ik pēc 368 dienām, un līdz 2020. gadam tā notiks 11. septembrī. Tā noteikti nav vienīgā iespēja novērot Neptūnu, kas ir redzams arī citos gada laikos.

Ar labu teleskopu Neptūnu var atšķirt no fona zvaigznēm, jo ​​tas izskatās kā zili zaļš disks.

Neptūna magnetosfēra

Iepriekš tas tika komentēts par Neptūna magnētiskā lauka īpatnībām. Planētas magnētiskie stabi ir slīpi 47 ° attiecībā pret rotācijas asi.

Magnētisko lauku rada vadošu šķidrumu kustība, kas planētas iekšienē veido plānu sfērisku slāni. Bet uz Neptūna magnētiskie stabi tiek nobīdīti no centra apmēram 0,5 rādiusā no planētas.

Lauka intensitāte pie magnētiskā ekvatora ir aptuveni 15 mikrotesla, kas ir 27 reizes intensīvāka nekā Zeme.

Lauka ģeometrija ir sarežģīta, jo kvadrupola ieguldījums var pārsniegt dipola ieguldījumu atšķirībā no Zemes, kurā visnozīmīgākais ieguldījums ir dipols.

11. attēls. Neptūna savdabīgais magnētiskais lauks. (Avots: emaze.com)

Neptūna magnetosfēra ir 35 reizes augstāka par tā rādiusu trieciena priekšā un 72 rādiusu pie astes.

Magnetopauze, kas ir vieta, kur magnētiskais spiediens ir vienāds ar uzlādēto daļiņu spiedienu no Saules, ir no 23 līdz 27 rādiusiem no planētas.

Misijas uz Neptūnu

Voyager 2

Vienīgā kosmosa misija, kas riņķoja ap planētu Neptūns, bija Voyager 2, kas ieradās uz planētas 1982. gadā.

Šajā laikā bija zināmi tikai divi satelīti: Tritons un Nereida. Bet, pateicoties Voyager 2 misijai, tika atklāti vēl seši: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa un Proteus. Šie satelīti ir diezgan mazāki nekā Triton, ar neregulāru formu un mazāku rādiusa orbītām.

Tiek uzskatīts, ka šie seši satelīti ir sadursmes ar seno satelītu paliekas, kas sadūrās ar Tritonu, kad pēdējo sagūstīja Neptūna gravitācijas vilkme.

Voyager 2 atklāja jaunus gredzenus arī Neptūnā. Lai arī pirmais no gredzeniem tika atklāts 1968. gadā, tā pastāvēšana un jaunu atklāšana nebija iespējama līdz minētās zondes ienākšanai 1989. gadā.

Kosmosa kuģa tuvākā pieeja planētai notika 1989. gada 25. augustā, kas notika 4800 km attālumā virs Neptūna ziemeļpola.

Tā kā šī bija pēdējā lielākā planēta, kuru kosmosa kuģis varēja apmeklēt, tika nolemts veikt tuvu Tritona mēness lidojumu, līdzīgi kā tas bija darīts ar Voyager 1, kurš lidoja ar Saturnu un tā mēness Titānu.

1989. gada 25. augustā kosmosa kuģis devās ciešā satikšanā ar Mēness Nereidu, pirms bija sasniedzis 4400 km no Neptūna atmosfēras un tajā pašā dienā pagāja netālu no Tritonas, planētas lielākā mēness.

Kosmosa kuģis pārbaudīja magnētiskā lauka esamību, kas ieskauj Neptūnu, un konstatēja, ka lauks ir nobīdīts no centra un noliekts, līdzīgi laukam ap Urānu.

Atsauces

1. N + 1. Urānā un Neptūnā līst 200 kilogramu dimantu. Atgūts no: nmas1.org.
2. Pauels, M. Ar neapbruņotu aci planētas nakts debesīs (un kā tās identificēt). Atgūts no: nakedeyeplanets.com.
3. Sēklas, M. 2011.Saules sistēma. Septītais izdevums. Cengage mācīšanās.
4. Wikipedia. Planētu gredzens. Atgūts no: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneau d'Neptune. Atgūts no: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Neptūna izpēte. Atgūts no: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptūns (planēta). Atgūts no: es.wikipedia.org.