NEPTUN (PLANET): ZNAČILNOSTI, SESTAVA, ORBITA, GIBANJE, ZGRADBA - ARTE - 2025

Neptun je osmi planet v osončju po orbitalni razdalji, ledeni velikan in najbolj oddaljen od vseh. Tako je, ker je Pluton leta 2006 prenehal veljati za planet in postal pritlikav planet, ki je del Kuiperjevega pasu.

Na nočnem nebu je Neptun videti kot majhna modrikasta pika, o kateri je bilo znanega zelo malo, dokler vesoljske misije v poznih osemdesetih, na primer Voyager 2, niso predložile podatkov o planetu in njegovih satelitih.

Slika 1. Neptun, ki ga je Voyager 2 fotografiral leta 1989, slika prikazuje temne lise zaradi atmosferskih neviht. (Vir: NASA)

Slike Voyager 2 so prvič pokazale planet z modro-zeleno površino, z močnimi nevihtami in hitrimi vetrovnimi tokovi, ki so ustvarjali temne anticiklonske obliže. Zelo so podobni Jupitrovim, čeprav časovno niso tako trajni.

Vzdušje Neptuna je bogato z metanom in ima zelo šibek sistem obročkov. Planet ima magnetosfero, zato se domneva, da ima kovinsko jedro.

Do zdaj so šteli 15 satelitov Neptuna, med katerimi sta glavna satelita Triton in Nereida.

Odkritje in zgodovina

Odkritje Neptuna je bilo rezultat matematične napovedi, ki temelji na opazovanjih motenj v orbitah planetov Uran in Saturn. Prej leta 1610 je Galileo že videl Neptuna z istim teleskopom, kot ga je odkrival lune Jupitra, vendar ga je napačno sprejel za zvezdo.

Veliko pozneje, leta 1846, je francoski matematik, specializiran za nebesno mehaniko Urbain Le Verrier, proučeval določena vznemirjenja v orbitah Saturna in Urana. Najboljša razlaga je bila predlagati obstoj novega planeta, ki mu je napovedoval orbito in položaj na nebu. Naslednji korak je bil najti planet, zato je Le Verrier prepričal nemškega astronoma Johanna Gottfrieda Galleja, naj ga poišče.

V noči na 23. september 1846 je Galle iz svojega observatorija v Berlinu potrdil obstoj novega planeta in čez nekaj dni se je pojavil Triton, njegov največji satelit.

Skoraj istočasno v Cambridgeu v Angliji je mladi matematik John Couch Adams, ki se že nekaj časa ukvarja s težavo, podobne napovedi.

Neptun je v rimski mitologiji dolžan ime morja morja (kar ustreza grškemu bogu Posejdonu), po tradiciji poimenovanja planetov po božanstvih rimskega panteona.

Splošne značilnosti

Premer Neptuna je skoraj 4-krat večji od premera Zemlje, vendar je približno tretjina velikanskega Jupitra.

Slika 2. Neptun v primerjavi z Zemljo. (Vir: wikimedia commons)

Njegova masa je 17-krat večja od Zemljine, njen volumen pa je 57-krat večji. Po masi se uvršča na tretje mesto med planeti sončnega sistema in na četrto mesto po velikosti.

Povzetek glavnih fizikalnih značilnosti Neptuna

-Masa: 1.024 × 10 ²⁶ kg (17.147-krat večja od Zemljine)

-Prednji polmer : 24.622 km, kar ustreza 3,87-kratnemu polmeru Zemlje.

-Oblika: sploščena na polovicah s faktorjem 0,983.

-Meanov polmer orbite: 4.498 x 10 ⁹ km, kar ustreza 30.07 AU

- nagib osi vrtenja : 30 ° glede na orbitalno ravnino.

-Temperatura: -220ºC (oblaki)

-Težina: 11,15 m / s ² (1,14 g)

- Lastno magnetno polje: Da, 14 mikrotesla na ekvatorju.

-Atmosfera: Vodik 84%, Helij 12%, Metan 2%, Amonijak 0,01%.

-Gostota: 1.640 kg / m ³

-Sateliti: 15 do danes znanih.

-Prsteni: Da, tanki so in so sestavljeni iz delcev ledu in silikatov.

Prevajalsko gibanje

Neptun, osmi planet v osončju, je plinski velikan, katerega orbita okoli Sonca ima srednji polmer 30 AU. Astronomska enota AU je enaka 150 milijonov kilometrov in je povprečna razdalja med Soncem in Zemljo.

Slika 3. Animacija, ki prikazuje Neptunovo orbito v rdeči barvi, skupaj z Uranom, ki je modra točka. Vir: Wikimedia Commons.

To pomeni, da je polmer Neptunove poti 30-krat večji od Zemljinega, zato je potrebnih 165 let, da opravimo en obrat okoli Sonca.

Zabavna dejstva o Neptunu

-To je planet najbolj oddaljen od Sonca, saj je Pluton, ki je po orbiti Neptuna, zdaj pritlikav planet.

-Neptune je najmanjši od štirih velikanskih planetov (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun).

-Gravitacija Neptuna je zelo podobna kot na Zemlji.

-To je najhladnejši planet v osončju, s povprečno temperaturo -221,4ºC.

-Ima sistem obročev, vendar za razliko od Saturnovih niso neprekinjeni, temveč namesto nje tvorijo loke po svoji orbitalni poti.

-Neptune je najgostejši od velikanskih planetov.

-Imajo orkani z najhitrejšim vetrom v osončju, ki lahko dosežejo neverjetnih 2.100 km / h.

-Neptune ima Veliko temno točko, whirlpool velikosti planeta Zemlje. Ta spot, fotografiran leta 1989, je izginil leta 1994, vendar je ustvaril novo Temno točko.

-Triton, največji Neptunov satelit, se vrti v nasprotni smeri od svojih drugih satelitov, zato se misli, da ga je planet ujel in hkrati ni tvoril njega.

-Triton (največji satelit Neptuna) ima vulkane in dušikove gejzirje, vendar je ena najhladnejših zvezd v osončju (-235 ° C).

-Misija Voyager 2 je leta 1989 prešla 3000 kilometrov od severnega pola planeta Neptuna.

- 12. julija 2011 je Neptun končal prvo polno orbito od svojega odkritja 23. septembra 1846.

Vrtljivo gibanje

Slika 4. Neptun potrebuje skoraj 16 ur, da opravi popolno vrtenje okoli svoje osi. Vir: NASA.

Vrtenje Neptuna je po najbolj natančni meritvi do zdaj 15 ur, 57 minut in 59 sekund.

Določiti je treba hitrost vrtenja planeta, ki prikazuje le površino njegove atmosfere in se tudi premika. Veliko lažje je določiti vrtilno hitrost skalnih planetov.

Ko je Voyager 2 leta 1989 dosegel Neptun, je bilo ocenjeno obdobje vrtenja 16 ur 6,5 sekunde. Danes je znano, da je ta meritev netočna, zahvaljujoč napornim meritvam planetarnega znanstvenika Ericha Karkoschka z univerze v Arizoni.

Hitrost vrtenja in magnetno polje

Hitrost vrtenja drugih velikanskih planetov se meri s impulzi, ki jih oddaja magnetno polje. Vendar ta metoda ne velja za Neptun, saj niti os in središče magnetnega dipola ne sovpadata z osjo vrtenja planeta, kot vidimo na naslednji primerjalni sliki:

Slika 5. Magnetno polje velikanskih planetov. Vir: Semena, M. 2011. Osončje. Sedma izdaja. Cengage Learning.

Slika prikazuje model magnetnega polja, ki ga proizvaja dipol (magnet), ki se nahaja bolj ali manj v središču planeta. Ta model je primeren tudi za zemeljsko magnetno polje.

Toda Neptunovo polje je nenavadno, v smislu, da so kvadrupoli in vhodi višjega reda lahko večji od dipolnega polja. In kot vidimo na sliki, je dipol odmaknjen od središča.

Karkoschka je tako zasnovala drugačno metodo, pri čemer je uporabila več kot petsto slik iz Hubble teleskopa. Našel je dve značilni lastnosti planeta, ki ju je imenoval: Južni polarni značaj in Južni polarni val.

Od leta 1990 so se vrtele z isto hitrostjo, kar potrjuje, da je to resnična hitrost planeta.

Slika 6. Na tej sliki Neptuna se uporabljajo barvni filtri za poudarjanje Temne točke 2 in Južne polarne lastnosti, ki sta zasidrana na planet. Vir: Erich Karkoschka.

Slika na sliki 5 (zgoraj) prikazuje barve in kontraste, ki jih spreminjajo filtri, da poudarijo atmosferske značilnosti planeta.

Kot smo že rekli, vetrovi v Neptunovi atmosferi pogosto presegajo hitrost zvoka.

Tako Velika temna točka Neptuna skozi čas spreminja svoj relativni položaj, Temna točka 2 in Južna polarna lastnost pa ohranjata svoj relativni položaj. To kaže, da so vezani na vrtenje planeta, kar je Karkoschku omogočilo natančno določitev dolžine dneva na Neptunu.

Sestava

Elementi, kot so vodik (84%), helij (12%), metan (2%) in drugi plini, kot so amonijak, etan in acetilen, najdemo v atmosferi Neptuna. Pod to atmosfero je mešanica vode, tekočega amoniaka, metana in staljene kamnine, ki vsebuje silicijev dioksid, železo in nikelj.

Povišane koncentracije metana, amoniaka in vode najdemo v spodnjih območjih ozračja. Za razliko od Urana, planeta dvojčka, ima sestava Neptun večji volumen oceana.

Struktura

Planet ima kamnito jedro, obdano z ledeno lupino, vse pod gostim in gostim ozračjem, ki zaseda tretjino svojega polmera. Podobno je s planetom dvojčkom Uranom.

Naslednja slika podrobneje prikazuje strukturo Neptuna.

Slika 7. Notranja struktura Neptuna. Vir: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptun ima strukturo z dobro ločenimi plastmi:

- Zgornja plast: sestavljajo jo oblaki, ki so večinoma vodik in helij, v manjši meri pa metan in drugi plini. Ustreza približno 5-10% mase planeta.

- Atmosfera : vodik, helij in metan.

- Ogrinjalo: pod atmosfero je velik plašč planeta, tekoče območje, kjer temperature lahko dosežejo med 1.727 in 4.727 ° C. Sestavljajo ga voda, metan in amonijak v tekočem stanju.

Ogrinjalo se giblje od 10 do 15 kopenskih mas in je bogato z vodo, amonijakom in metanom. Ta mešanica se imenuje "led", kljub temu da je vroča in gosta tekočina, imenujejo pa jo tudi ocean vode in amoniaka.

Sama prevleka ima zelo visoke temperature, med 1.700 ° C in 4.700 ° C, visoka električna prevodnost pa je tudi visoka.

- Jedro: sestavljeno iz kremena, železa in nikljevih kamnin, podobno kot Uran, drugi velikan ledu in plina. Masa jedra je 1,2 krat večja od Zemljine. Tlak v središču je ocenjen na 700 GPa, kar je približno dvakrat večje kot v središču Zemlje, s temperaturami do 5.670 ºC.

Atmosfera

Vzdušje Neptuna je zelo zanimivo in zasluži si posebno rubriko. Za začetek je izredno hladno, saj je najbolj oddaljen planet od Sonca in prejema zelo malo sončnega sevanja. Zaradi tega je temperatura v zgornjem delu atmosfere v razponu od -220 ºC.

Toda Neptun ima notranji vir toplote, verjetno zaradi trka prevodnih elektronov v plašču s tekočino in tudi zaradi preostale toplote med njenim nastajanjem.

Zaradi tega ogromnega temperaturnega gradienta nastanejo ogromni konvekcijski tokovi, zaradi česar je podnebni sistem planeta zelo ekstremen.

In tako nastajajo največje nevihte in orkani v osončju, kar dokazujejo tvorbe ogromnih zaplat anticiklonskih tokov zaradi nasprotujočih vetrov na različnih širinah.

Med vsemi anticiklonskimi sistemi Neptuna izstopa Velika temna točka, ki jo je prvič fotografirala sonda Voyager 2 leta 1989, ko je pretekel 3000 kilometrov od planeta.

Glede barve je Neptun še bolj modrikast kot Uran, prav zaradi večje koncentracije metana, ki absorbira rdečo valovno dolžino in odseva modro valovno dolžino. Obstajajo pa tudi druge molekule, ki prispevajo k njeni barvi.

V spodnjem območju atmosfere (troposfera) se temperatura znižuje z višino, v zgornjem območju (stratosfera) pa se zgodi obratno. Med temi plastmi je tlak 10 tisoč paskalov (Pa).

Nad stratosfero je termosfera, ki se postopoma preoblikuje v eksosfero, kjer se tlak zniža z 10 Pa na 1 Pa.

Neptunski sateliti

Do danes so prešteli 15 naravnih satelitov planeta. Največji njegov satelit in prvi odkrit leta 1846 je Triton. Leta 1949 so odkrili drugi satelit z imenom Nereida.

Leta 1989 je misija Voyager 2 odkrila še šest satelitov: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa in Proteus.

Kasneje leta 2003 so bili odkriti Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate in Neso. Majhen satelit 14 je leta 2013 odkril inštitut SETI, njegovo orbitalno obdobje pa je bilo 23 ur.

Poglejmo nekaj podrobnosti o glavnih lunah Neptuna:

Triton

Je največji od Neptunovih satelitov, s premerom 2700 km, približno 18-krat manjši od svojega gostiteljskega planeta in skoraj 5-krat manjši od Zemlje.

Njegovo orbitalno obdobje je skoraj 6 dni, radovedno pa se vrti v nasprotni smeri vrtenja Neptuna in drugih satelitov. Poleg tega je njegova orbita nagnjena za 30 stopinj glede na orbitalno ravnino planeta.

Je najhladnejši objekt v osončju s povprečno temperaturo -235 ºC in ga sestavljajo tri četrtine kamnin in četrtina ledu. Na njeni površini so gejzirji s temnimi izsevi v ozračje, na površini pa so ravnine in nekateri vulkani s kraterji dolžine 200 km.

Slika 8. Glavni sateliti Neptuna; Triton, Proteus, Nereida in Larisa. Vir: Wikimedia Commons.

Nereid

Odkril ga je Gerard Kuiper leta 1949, zahvaljujoč temu, da odseva 14% sončne svetlobe, ki jo prejme.

Njegova velikost je ena osma od Tritona in ima zelo ekscentrično orbito, najbližji pristop do Neptuna je 1.354.000 km, najbolj oddaljena pa 9.624.000 km, potrebnih 360 dni.

Proteus

Slika 9. Bratstvo, enakost, svoboda je ime, ki ga dobijo loki Adamovega obroča (najbolj skrajni). Notranji obroč je Le Verrier. (Vir: wikimedia commons)

Neptun ima pet tankih in rahlih obročev, sestavljenih večinoma iz prahu in ledenih delcev. Menijo, da je njen izvor v naplavin, ki jih puščajo trki med meteorji in naravnimi sateliti planeta.

Prstani so poimenovani po priimkih znanstvenikov, ki so največ prispevali k njihovemu odkritju in preučevanju. Od najbolj notranjih do najbolj oddaljenih so Galle, Le Verrier, Lassell, Arago in Adams.

Obstaja tudi obroč, katerega orbito deli s satelitom Galatea, kar lahko vidimo na naslednji sliki:

Slika 10. Diagram petih obročev Neptuna in njihova imena. Prikazana je tudi orbita nekaterih satelitov. (Vir: NASA).

Kdaj in kako opazovati Neptun

Neptuna ni mogoče videti s prostim očesom, tudi z amaterskim teleskopom je videti tako majhen, da ga je mogoče zamenjati za zvezdo.

Če želite to narediti, je najbolje uporabiti računalniški program ali aplikacijo, ki deluje kot planetarij. Za operacijski sistem Android izstopa aplikacija Sky Maps, ki omogoča hitro iskanje planetov in drugih nebesnih objektov s precejšnjo natančnostjo.

Najboljši čas za opazovanje je, ko je planet v nasprotju, torej da je Zemlja med črto, ki povezuje Sonce z Neptunom.

Ta pojav se pojavi vsakih 368 dni, do leta 2020 pa se bo zgodil 11. septembra. Vsekakor ni edina priložnost za opazovanje Neptuna, kar je vidno tudi v drugih letnih časih.

Z dobrim teleskopom lahko Neptuna ločimo od zvezd v ozadju, saj je videti kot modro-zeleni disk.

Neptunova magnetna sfera

Pred časom so ga komentirali posebnosti Neptunovega magnetnega polja. Magnetni poli planeta so nagnjeni 47 ° glede na os vrtenja.

Magnetno polje nastaja s premikom prevodnih tekočin, ki tvorijo tanko sferično plast znotraj planeta. Toda na Neptunu so magnetni pola oddaljeni od središča za približno 0,5 polmera od planeta.

Intenzivnost polja na magnetnem ekvatorju je približno 15 mikrotesla, kar je 27-krat bolj intenzivno kot na Zemlji.

Geometrija polja je zapletena, saj lahko četveropolni prispevki presegajo prispevek dipola, za razliko od Zemlje, v kateri je najpomembnejši prispevek dipol.

Slika 11. Posebno magnetno polje Neptuna. (Vir: emaze.com)

Magnetosfera Neptuna se na udarni sprednji strani razteza do 35-krat več kot v polmeru in 72 radiu na repu.

Magnetopavza, kjer je magnetni tlak enak tlaku nabitih delcev s Sonca, je od planeta od 23 do 27 polmerov.

Misije v Neptun

Voyager 2

Edina vesoljska misija za kroženje planeta Neptun je bil Voyager 2, ki je na planet prispel leta 1982.

V tem času sta bila znana le dva satelita: Triton in Nereida. Toda zahvaljujoč misiji Voyager 2 so odkrili še šest: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa in Proteus. Ti sateliti so precej manjši od Tritona, z nepravilno obliko in manjšimi orbite v polmeru.

Domneva se, da je teh šest satelitov ostanek trka s starodavnim satelitom, ki je trčil v Triton, ko ga je ujel gravitacijski poteg Neptuna.

Voyager 2 je na Neptunu odkril tudi nove prstane. Čeprav je bil prvi od prstanov odkrit leta 1968, njegov obstoj in odkritje novih ni bilo mogoče do prihoda omenjene sonde leta 1989.

Najbližji pristop vesoljskega plovila k planetu se je zgodil 25. avgusta 1989, ki je potekal na razdalji 4.800 km nad Neptunovim severnim polom.

Ker je bil to zadnji večji planet, ki ga je vesoljsko plovilo lahko obiskalo, je bilo odločeno, da opravi bližnjo luno Triton, podobno kot pri Voyagerju 1, ki je letel po Saturnu in njegovi Luni Titan.

25. avgusta 1989 se je vesoljsko plovilo tesno srečalo z luno Nereid, preden je doseglo 4.400 km od Neptunove atmosfere in še isti dan minilo blizu Tritona, največje lune na planetu.

Vesoljsko plovilo je preverilo obstoj magnetnega polja, ki obdaja Neptun, in ugotovilo, da je polje odmaknjeno od središča in nagnjeno, podobno kot polje okoli Urana.

Reference

1. N + 1. Na Uran in Neptun dežuje 200 kilogramskih diamantov. Pridobljeno: nmas1.org.
2. Powell, M. Planeti golih oči na nočnem nebu (in kako jih prepoznati). Pridobljeno: golaeyeplanets.com.
3. Semena, M. 2011. Osončje. Sedma izdaja. Cengage Learning.
4. Wikipedija. Planetarni prstan. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
5. Wikipedija. Anneaux d'Neptune. Pridobljeno: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedija. Raziskovanje Neptuna. Pridobljeno: en.wikipedia.org.
7. Wikipedija. Neptun (planet). Pridobljeno: es.wikipedia.org.