Нептун

Доклад про Нептун

Вселенная богата разнообразием звезд, комет и планет. Изучить ее полностью человечеству никогда не получится, ее размеры необъятны и представить это разум не сможет. Таким образом мы проживает на планете земля в солнечной системе, которая помимо нашей планеты имеет еще 7 планет. Все они по-своему уникальны. На данный момент более изучены близкие к земле планеты, соответственно самой загадочной остается последняя планета, находящееся дальше всех от солнца – это Нептун.

По статистике Нептун занимает третье место среди всех планет солнечной систему по тяжеловесности, но четвертой по диметру. Планета имеет синий окрас из-за холодного климата, который сложился благодаря сильно отдаленности от солнца. Именно поэтому, смотря на нее люди вспомнили о боге море и дали планете название в его честь.

Открытие Нептуна можно связать с работами, посвящёнными ей, так первые из них датируются 1845 годом. В то время ученый Джон Коуч Адамс рассчитал положение Нептуна, хотя еще и не видел его существование. Так астрономы стали искать восьмую планету системы, и наконец, ее обнаружили 23 сентября 1846 года.

По сей день нога человека не ступала на Нептун, но аппарат Voyager 2 в 1989 году смог облететь планету и дать большое количество информации о ней. Тогда ученые узнали о ее кольца, численности лун, особенностях атмосферы и поверхности, вращении. Таким образом и спутник Нептуна – Тритон был не тайной частью вселенной.

Атмосфера самой холодной планеты 80% состоит из водорода, 19% гелия и небольшого количества примесей метана. Именно благодаря метану атмосфера полностью поглощает солнечный свет и другие различные волны, от чего и планета принимает холодный синий цвет.

Так же на планете были замечены большие темные пятна, которые являются огромными бурями, они длятся столетиями и странствуют по планете. Скорость ветра на поверхности планеты составляет минимум 600 метров в секунду. Это самая ветреная планета в солнечной системе. В добавление этому и температура сохраняется в отметке в -235 градусов. Нептун имеет 13 спутников. Самый большой и значимый из них – Тритон. Известно о трех кольцах Нептуна – это Адамс, Леверь и Галл. Кольца достаточно тусклые и долгое время считались неполноценными.

Нептун не так глубоко изучен, как другие планеты солнечной системы, но в ближайшее время новых исследовательских экспедиций на нее не планируется. Ученым достаточно той информации, что известна на данный момент.

Атмосфера планеты

Атмосфера Нептуна — внешняя газовая оболочка планеты, толщина ее примерно равна 5000 километров, основной ее состав — водород и гелий. Четко выраженной границы между атмосферой и ледяным слоем нет, плотность постепенно повышается под массой верхних слоев. Ближе к поверхности газы под давлением превращаются в кристаллы, которых становится все больше, а после эти кристаллы полностью преобразуются в ледяную кору. Глубина переходного слоя примерно равна 3000 км

Особенности планеты Нептун

Ярко-синий цвет облаков Нептуна объясняется наличием пока неопределённой органики, а также тем, что в водородно-гелиевой атмосфере планеты присутствует метан, активно поглощающий красный свет. Гигантская планета в 17 раз тяжелее Земли, а по объёму больше её в 58 раз. Предполагается, что каменное ядро Нептуна примерно равно массе нашей планеты. Помимо газа, здесь есть много льда из метана, воды и аммиака.

Нептун находится настолько далеко от Солнца, что оно с такого расстояния выглядит чуть крупнее самой яркой звезды и очевидно не способно давать ему много световой энергии. Несмотря на это, эта планета является самой бурной в Солнечной системе. Здесь свирепствуют самые мощные ураганы в Солнечной системе, а скорость ветра может достигать 2100 км/час — такова погода на планете Нептун. На Земле представить такую скорость просто невозможно.

По отношению к плоскости вращения Нептуна его магнитные полюсы имеют наклон около 47 градусов, а напряжённость самого поля в 27 раз больше, чем у земного. Такие условия вызывают мощнейшие колебания и возмущения на планете при каждом её обороте.

Видео о планете Нептун

Атмосфера планеты Нептун

У Нептуна атмосфера неразрывна с внешней газовой оболочкой, её общая толщина превышает 5 тысяч километров, а состоит она из водорода (80%), гелия (19%) и 1,5% метана. У планеты вряд ли есть чёткая, твёрдая поверхность, настоящей границы между атмосферой и слоем льда нет, просто под страшным давлением верхних слоёв плотность вещества постепенно растёт, и оно переходит в твёрдую фазу. Вначале газы под давлением кристаллизуются, количество кристаллов постепенно растёт, пока в глубине они не образуют ледяную массу. Такой переход происходит на глубине около трёх тысяч километров.

Структура недр планеты Нептун

Учёные предполагают, что примерно четверть массы Нептуна составляют скальные породы, большая часть (60−80%) приходится на льды и остальные 5−15% — на атмосферу. Поэтому Нептун считается, прежде всего, ледяным гигантом. Компьютерное моделирование дало диаметр каменного ядра планеты, в полтора-два раза превышающий размеры земного ядра. Основная же масса планеты сосредоточена во льдах из аммиака и воды. Это очень необычные «горячие» льды: их температура находится в интервале 2500−5500 градусов, но, несмотря на это, они в силу колоссального давления, в миллионы раз превышающего земное, продолжают оставаться твёрдыми. Молекулы льдов так плотно прижаты одна к другой, что неизбежно деформируются и ионизируются, теряя свободные электроны.

Кольца и спутники Нептуна

На данный момент у Нептуна найдено 14 спутников, названия которых даны в честь младших богов и нимф, подчинявшихся богу Нептуну. Самый крупный спутник планеты Нептун Тритон многим уникален:

• открыт был практически одновременно с самой планетой;
• сосредоточил в себе 99,5% всей массы материала спутников Нептуна, поэтому он единственный, кто смог сформировать круглое тело (остальные спутники неправильной формы — пыль в сравнении с ним);
• это единственный крупный спутник во всей Солнечной системе, имеющий ретроградную орбиту, то есть, крутится в противоположном направлении от вращения планеты. Это заставляет предположить, что некогда Тритон был карликовой планетой и был захвачен гравитацией Нептуна.

Нептун имеет кольца, но не такие, как у Сатурна: они неодинаковы, в них присутствуют дуги из ярких толстых сгустков пыли. Эти кольца предположительно молодые и временные, а последние фото планеты Нептун показывают их нестабильность.

Большое тёмное пятно на Нептуне

Это пятно несколько напоминало Большое красное пятно, 300 лет наблюдаемое на Юпитере. Этот грандиозный ураган, так же как и юпитерианское пятно, является антициклоном. Обнаружено оно было «Вояджером-2» в 1989 году, но не оказалось долгожителем — по крайней мере, в 1994 году Хаббл уже ничего не обнаружил. Размерами это пятно было приблизительно с Землю, а ветры вокруг него дули со скоростью 2400 км/час. Форма и размеры Большого тёмного пятна постоянно менялись, пока оно вовсе не исчезло. После исчезновения этого пятна появилось новое, названное «северным большим тёмным пятном».

Несмотря на относительно короткую историю, планета Нептун в астрологии успела уже обрасти целым ворохом легенд и предсказаний, но это отдельная тема.

Кольца

Впервые кольца Нептуна заметили в 1968 году ученые во главе с Эдвардом Гийнаном. Полагали, что это неполные кольцевые сегменты. Подозревали, что могут иметь пробелы при эксперименте экклюзии в 1984 году. Когда Нептун прошел перед звездой, появились мигания. Но при повторном проходе ничего не заметили.

Проблему решили в 1989 году, когда к системе Нептуна приблизился корабль Вояджер-2. Кольца отличались комковатостью, что все еще остается загадкой. Возможно, есть сильное воздействие от спутников.

Кольцевая система тонкая и мрачная. Полагают, что это смесь льда и темного материала с органическими соединениями. Вояджер-2 отметил 5 колец. Есть мысль, что они молодые и сформировались после крушения небольшого спутника.

Интересные факты о Нептуне

• Для полного оборота по орбите вокруг Солнца Нептуну требуется 164.8 земных лет. 11 июля 2011 года было обозначено завершение первого полного оборота планеты с момента ее открытия в 1846 году.

• Нептун был обнаружен Жаном Жозефом Леверье. Планета оставалась неизвестной для древних цивилизаций в силу того, что не была видно с Земли невооруженным взглядом. Первоначально планета называлась Леверье, в честь ее первооткрывателя. Но научное сообщество быстро отказалось от этого названия и было выбрано название Нептун.

• Планета была названа Нептун в честь древнеримского бога моря.

• Нептун обладает второй по величине силой тяжести в Солнечной системе, уступая только Юпитеру.

• Самый большой спутник Нептуна носит название Тритон, он был обнаружен спустя 17 дней после того, как был обнаружен сам Нептун.

Тритон и Нептун

• В атмосфере Нептуна можно наблюдать шторм, похожий на Большое красное пятно Юпитера. Данный шторм имеет объем сопоставимый с объемом Земли и известен также как Великое Темное Пятно.

• На планете существует еще одна известная буря — Малое Темное Пятно, но она значительно меньше. Ее размер сопоставим с размером Луны.

• Нептун очень быстро вращается вокруг своей оси, период обращения составляет около 16 часов

• Мимо Нептуна пролетал только один земной аппарат под названием Voyager 2, это произошло в 1989 году. Благодаря миссии, человечество получило первые ценные данные о системе спутников и колец планеты. Для того, чтобы сигналы от космического аппарата достигли Земли потребовалось 246 минут (четыре часа и шесть минут).

• Планета обладает очень динамичным климатом. Самый большой шторм, известный как Большое Темное Пятно произошел в 1989 году и длился около пяти лет.

Большое Темное Пятно (1989)

• Подобно другим газовым гигантам, Нептун имеет кольцевую систему. Учитывая весьма слабую отражающую способность колец, ученые полагают, что помимо ледяных частиц в их составе содержится достаточно большое количество углеродных частиц.

• На текущий момент известно 13 спутников Нептуна. Самым большим является Тритон — покрытый ледяной оболочкой мир, из под поверхности которого постоянно происходят выбросы частиц замороженного азота и пыли. Это самый холодный мир в Солнечной системе. Существует версия, что Тритон был пойман огромной гравитацией Нептуна и поэтому не может считаться естественным спутником Нептуна.

• Средняя температура поверхности Нептуна составляет -214 °С.

Влияние движения планеты

Особенность директорного Нептуна в том, что он заставляет
отказаться от иллюзии и столкнуться с реальностью. Люди обретают возможность
здраво мыслить, принимать логичные решения.

Директорный Нептун всегда акцентирует внимание на искусстве. Музеи и театры будут переполнены посетителями, появится тяга к мистическим областям

Возрастет спрос на оккультную литературу.

Ретроградный Нептун тоже избавляет от иллюзий, притом в
достаточно жестокой манере. Очищает карму, но из-за неспособности человека
противиться обыденности, планета приводит к разным зависимостям.

Время ретроградного Нептуна идеально подходит для начала
реализации планов. В этот период происходит размывание границы между
реальностью и иллюзиями, что облегчает визуализацию желаний.

Стационарный Нептун указывает на то, что человек вроде
получил что хотел, но это не делает его счастливым. У него есть талант свыше,
который не приносит удовольствия. Такая личность не способна на что-то большое
и у нее все валится из рук.

В плохом варианте стационарная планета означает, что человек
впадает в фанатизм и слепо верит в идеологию. У него отмечается потеря связи с
реальностью.

История открытия планеты Нептун

История открытия этой планеты довольно любопытна и необычна. Это открытие было триумфом ньютоновской физики, так как стало доказательством, что движение планет полностью подчиняется законам тяготения.

Всё началось с того, что в 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал вычисленные таблицы орбиты Урана, который был открыт 40 лет назад. Но при дальнейших наблюдениях этой планеты стали заметны отклонения данных в таблицах и полученных на практике.

Английский астроном Томас Хасси предположил, что отклонения в движении Урана можно объяснить воздействием на него еще одной планеты, которая находится еще дальше. Он встретился с Буваром и они обсудили эту возможность, после чего Бувар решил провести расчёты еще раз, с учётом наличия неизвестной планеты. Но он этого так и не сделал.

Затем этой проблемой занялся Джон Куч Адамс, английский астроном, который в 1843 году вычислил орбиту предполагаемой планеты, которая могла бы оказать наблюдаемое возмущение на планету Урана. Но и он это дело забросил, хотя и отправил результаты королевскому астроному.

Довёл дело до конца Урбен Леверье, французский математик, работавший в Парижской обсерватории. Он самостоятельно провёл все расчеты, однако астрономы Парижской обсерватории не захотели поискать гипотетическую планету. Тогда Леверье убедил в своей правоте астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готтфрида Галле и тот согласился помочь. А студент той же обсерватории Генрих д’Арре предложил сравнить вид неба в нужном месте на текущий момент с недавней картой звёздного неба. Это позволило бы заметить смещение некоторых объектов.

Урбен Леверье, открывший Нептун путём вычислений.

Метод дал замечательный результат. Потребовался всего час поисков и новая планета была найдена. Отклонение от вычисленного Леверье положения составило всего 1 градус. Затем директор Берлинской обсерватории Иоганн Энке тоже две ночи принимал участие в наблюдениях открытого небесного тела и его передвижение было зафиксировано. Так было доказано, что это именно планета, а не звезда.

Нептун был открыт 23 сентября 1846 года, а вся троица, сделавшая это, считается его первооткрывателями. Урбен Леверье сделал вычисления и открыл Нептун «на кончике пера», Иоганн Галле сделал это непосредственно с помощью телескопа, а студент Генрих д’Арри предложил способ, как сделать поиски успешными и тоже принимал в этом непосредственное участие.

Конечно, англичане на этом не успокоились, возник спор, кого считать первооткрывателем – Адамса, который провёл расчеты раньше, или Леверье, который довёл дело до конца. Их даже считали равноправными первооткрывателями. Но в итоге справедливость восторжествовала – Леверье победил. Его расчёты оказались точнее, и он доказал их практически, открыв планету Нептун не только на бумаге.

Кстати, эту планету еще некоторое время называли «планетой Леверье». Потом сам Леверье дал ей название Нептун, а Василий Струве, директор Пулковской обсерватории, его утвердил.

Структура Нептуна

Нептун, подобно Урану, состоит из двух слоев: ядра и мантии. Само ядро твердое и в 1,2 раза массивнее планеты Земля. Мантия представляет собой невероятно горячую и плотную жидкость, состоящую из воды, аммиака и метана. При этом вес мантии составляет от десяти до пятнадцати масс Земли.

Не смотря на то, что Нептун и Уран очень похожи по своей структуре, они имеют существенные различия. В то время как Уран излучает примерно такое же количество тепла, которое получает от Солнца, Нептун излучает почти 2,61 раза больше энергии, чем получает. Температура поверхности двух космических тел сопоставима, но Нептун получает только 40% солнечного света, от того количества которое получает Уран. Кроме того, огромное количество внутреннего тепла планеты способствует образованию чрезвычайно быстрых потоков ветра в верхних слоях атмосферы.

Наблюдения

Нептун не виден невооружённым глазом, так как его звёздная величина находится между +7,7 и +8,0. Таким образом, Галилеевы спутники Юпитера, карликовая планета Церера и астероиды 4 Веста, 2 Паллада, 7 Ирида, 3 Юнона и 6 Геба ярче его на небе. Для уверенного наблюдения планеты необходим телескоп c увеличением от 200× и выше и диаметром не менее 200—250 мм. В этом случае можно увидеть Нептун как небольшой голубоватый диск, похожий на Уран. В бинокль 7×50 его можно заметить как слабую звезду.

Из-за значительности расстояния между Нептуном и Землёй угловой диаметр планеты меняется лишь в пределах 2,2—2,4 угловых секунд. Это наименьшее значение среди остальных планет Солнечной системы, поэтому визуальное наблюдение деталей поверхности данной планеты затруднено. Поэтому точность большинства телескопических данных о Нептуне была невысокой до появления космического телескопа «Хаббл» и крупных наземных телескопов с адаптивной оптикой. В 1977 году, к примеру, не был достоверно известен даже период вращения Нептуна.

Для земного наблюдателя каждые 367 дней Нептун вступает в кажущееся ретроградное движение, таким образом, образуя своеобразные воображаемые петли на фоне звёзд во время каждого противостояния. В апреле и июле 2010 года и в октябре и ноябре 2011 года эти орбитальные петли привели его близко к тем координатам, где он был открыт в 1846 году.

Наблюдения за Нептуном в диапазоне радиоволн показывают, что планета является источником непрерывного излучения и нерегулярных вспышек. И то и другое объясняют вращающимся магнитным полем планеты. В инфракрасной части спектра на более холодном фоне чётко видны волнения в глубине атмосферы Нептуна(т. н. «штормы»), порождённые теплом от сжимающегося ядра. Наблюдения позволяют с высокой долей достоверности установить их форму и размер, а также отслеживать их передвижения.

Атмосферный слой

Занимает 5-10% планетарной массы и тянется на 20% к ядру. Давление внизу – 10 ГПа, что в 100000 раз превышает земное. Состав атмосферы Нептуна на верхних слоях включает водород (80%), гелий (19%) и небольшие метановые примеси. Именно последний впитывает красный свет, поэтому планета кажется нам синей дымкой.

Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар. Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.

Цветное изображение, демонстрирующее атмосферные особенности Нептуна

Пока никто не может объяснить, почему термосфера раскалена до 476.85°C. Нептун крайне далеко расположен от звезды, поэтому нужен другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.

Нептун лишен твердости, поэтому атмосфера вращается дифференциально. Экваториальная часть совершает обороты с периодом в 18 часов, магнитное поле – 16.1 часов, а полярная зона – 12 часов. Именно поэтому возникают сильные ветры. Три масштабных на фото зафиксировал Вояджер-2 в 1989 году.

Первый шторм простирался на 13000 х 6600 км и смахивал на Большое Красное Пятно Юпитера. В 1994 году телескоп Хаббл попытался отыскать Большое Темное Пятно, но его не было. Зато на территории северного полушария образовалось новое.

Большое Темное Пятно, запечатленное Вояджером-2 (вверху слева), Скутер (посередине) и Маленькое Темное Пятно (внизу справа)

Скутер – еще один шторм, представленный светлым облачным покровом. Находятся южнее Большого Темного Пятна. В 1989 году также заметили и Маленькое Темное Пятно. Сначала оно казалось полностью темным, но когда аппарат приблизился, то удалось зафиксировать яркое ядро.

Нептун впервые был замечен в Берлине 23 сентября 1846 года

Спустя более 200 лет после того, как Галилей впервые заглянул в свой телескоп, стали появляться новые факты о планете Нептун. В 1821 году были опубликованы первые таблицы орбиты Урана. Астрономы начали замечать, что на орбите Урана происходят изменения.

В 1843 году британский ученый Джон Коуч Адамс начал делать более точные расчеты. С помощью Королевского астронома Адамс также собрал более точные наблюдения Урана. Адамс предсказал, что была другая планета, которая влияла на орбиту Урана.

Джон Адамс

С 1845 по 1846 год началась гонка, чтобы открыть новую планету и установить первые факты о Нептуне. Во Франции Урбен Ле Верье работал отдельно от Адамса, а также предсказал появление другой планеты примерно в то же время. Адамс увидел предсказания Ле Верье и начал работать усердней, чтобы получить больше наблюдений и быть первым, кто подтвердит обнаружение новой планеты.

Расчеты Ле Верье были более точными, и 23 сентября 1846 года Нептун был замечен и подтвержден Берлинской обсерваторией. Обсерватория получила письмо Ле Верье только ранее в тот же день. Той ночью были установлены первые факты о Нептуне, и планета была замечена с точностью до одного градуса от тех координат, что предсказал Ле Верье!

Уран помог установить первые факты о Нептуне. Возможно, через некоторое время, после того, как телескопы улучшились еще больше, планета была бы найдена, за исключением того факта, что Нептун затронул орбиту Урана. Гравитация Нептуна противодействует гравитации Солнца и слегка оттягивает Уран от предполагаемой орбиты.

Необычные факты

Нептун вообще может претендовать на звание «Самой необычной планеты», по многим параметрам. Но есть несколько действительно уникальных фактов:

• некоторые объекты Солнечной, системы из числа недавно обнаруженных, резонируют с Нептуном;
• в честь планеты назван химический элемент нептуний, внесенный в периодическую таблицу под номером 93 в 1948 году;
• некоторый период Нептун перестал считаться самой дальней планетой. Это произошло после открытия Плутона, но в 2006 году было принято новое толкование термина «планета», согласно которому Плутон перешел в разряд карликовых. После этого Нептун вновь стал последней планетой нашей системы;
• не так давно на поверхности обнаружена «горячая точка», где температура выше на 10 градусов. Метан в ней испаряется в атмосферу намного быстрее. Объяснить ее образование ученые пока не в силах;
• «Вояджер-2» обнаружил на поверхности криореки;
• Тритон единственная луна в Солнечной системе, которая холоднее планеты-хозяина.

Представления о Нептуне еще полвека назад сильно отличались от сегодняшних. Расхождения были незначительными, но для астрономии расхождение даже в 50 минут в оценке периода вращения вокруг своей оси имеют огромное значение. «Вояджер-2» изменил представление о магнитном поле Нептуна. Возможно, в будущем земляне смогут узнать о космическом «морском боге» намного больше. Пока Нептун не спешит открывать человеку свои тайны.

Исследования и миссии — объяснение для детей

Изначальные исследования Нептуна могли проводить только в телескопы. С 25 августа 1989 года Вояджер 2 остался первым и единственным аппаратом, побывавшим в окрестностях планеты. Ему удалось найти кольца и 6 лун: Деспину, Галатею, Ларису, Наяду, Протей и Талассу. В 2003 году международная команда астрономов при помощи наземных телескопов отыскала еще 5.

Детям будет интересно узнать, как сформировалась планета Нептун. Сначала появилось твердое ядро, которое захватывало окружающий водород и газообразный гелий из туманности, окружавшей раннее Солнце. Если верить этой модели, то на весь процесс ушло 1-10 миллионов лет.

Размер, масса и орбита

При радиусе в 24622 км это четвертая по крупности планета, которая вчетверо крупнее нашей. С массой 1.0243 х 1026 кг обходит нас в 17 раз. Эксцентриситет составляет всего 0.0086, а расстояние от Солнца до Нептуна – 29.81 а.е. в приближенном состоянии и 30.33. а.е. на максимальном.

На сидерический оборот уходит 16 часов, 6 минут и 36 секунд, а на орбитальный проход – 164.8 лет. Наклон оси Нептуна – 28.32° и напоминает земной, поэтому планета проходит сквозь похожие сезонные перемены. Но стоит прибавить фактор длительной орбиты, и получим сезон с продолжительностью в 40 лет.

Планетарная орбита Нептуна влияет на пояс Койпера. Из-за гравитации планеты некоторые объекты лишаются стабильности и создают разрывы в поясе. В некоторых пустых участках проходит орбитальный путь. Резонанс с телами – 2:3. То есть, тела завершают 2 орбитальных прохода на каждые 3 у Нептуна.

Ледяной гигант располагает троянскими телами, устроившимися на точках Лагранжа L4 и L5. Некоторые даже поражают своей стабильностью. Скорее всего, они просто создались рядом, а не притянулись гравитационно позже.