Восьмая планета Солнечной системы Нептун: интересные факты и открытия. Планета Нептун все факты и описание

Нептун - восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше таковых у Земли. Планета была названа в честь римского бога морей.
Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений. Обнаружение непредвиденных изменений в орбите Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. Вскоре был открыт и его спутник Тритон, однако остальные 13 спутников, известные ныне, были неизвестны до XX века. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года.

Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов - Юпитера и Сатурна. Иногда Уран и Нептун помещают в отдельную категорию «ледяных гигантов». Атмосфера Нептуна, подобно атмосфере Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия, наряду со следами углеводородов и, возможно, азота, однако содержит более высокую долю льдов: водного, аммиачного, метанового. Ядро Нептуна, как и Урана, состоит главным образом из льдов и горных пород. Следы метана во внешних слоях атмосферы, в частности, являются причиной синего цвета планеты.

Открытие планеты:
Первооткрыватель	Урбен Леверье, Иоганн Галле, Генрих д’Арре
Место открытия	Берлин
Дата открытия	23 сентября 1846
Способ обнаружения	расчёт
Орбитальные характеристики:
Перигелий	4 452 940 833 км (29,76607095 а. е.)
Афелий	4 553 946 490 км (30,44125206 а. е.)
Большая полуось	4 503 443 661 км (30,10366151 а. е.)
Эксцентриситет орбиты	0,011214269
Сидерический период обращения	60 190,03 дня (164,79 года)
Синодический период обращения	367,49 дня
Орбитальная скорость	5,4349 км/с
Средняя аномалия	267,767281°
Наклонение	1,767975° (6,43° относительно солнечного экватора)
Долгота восходящего узла	131,794310°
Аргумент перицентра	265,646853°
Спутники	14
Физические характеристики:
Полярное сжатие	0,0171 ± 0,0013
Экваториальный радиус	24 764 ± 15 км
Полярный радиус	24 341 ± 30 км
Площадь поверхности	7,6408·10 9 км 2
Объём	6,254·10 13 км 3
Масса	1,0243·10 26 кг
Средняя плотность	1,638 г/см 3
Ускорение свободного падения на экваторе	11,15 м/с 2 (1,14 g)
Вторая космическая скорость	23,5 км/c
Экваториальная скорость вращения	2,68 км/с (9648 км/ч)
Период вращения	0,6653 дня (15 ч 57 мин 59 с)
Наклон оси	28,32°
Прямое восхождение северного полюса	19ч 57м 20с
Склонение северного полюса	42,950°
Альбедо	0,29 (Бонд), 0,41 (геом.)
Видимая звёздная величина	8,0-7,78m
Угловой диаметр	2,2"-2,4"
Температура:
уровень 1 бара	72 К (около -200 °С)
0,1 бара (тропопауза)	55 К
Атмосфера:
Состав:	80±3,2% водород (H 2) 19±3,2% гелий 1,5±0,5% метан примерно 0,019% дейтерид водорода (HD) примерно 0,00015% этан
Льды:	аммиачные, водные, гидросульфидно-аммониевые (NH 4 SH), метановые
ПЛАНЕТА НЕПТУН

Физические характеристики:

Нептун оказывает большое влияние на весьма отдалённый от него пояс Койпера. Пояс Койпера - кольцо из ледяных малых планет, подобное поясу астероидов между Марсом и Юпитером, но намного протяжённее. Он располагается в пределах от орбиты Нептуна (30 а. е.) до 55 астрономических единиц от Солнца. Гравитационная сила притяжения Нептуна оказывает наиболее существенное влияние на пояс Койпера (в том числе в плане формирования его структуры), сравнимое по доле с влиянием силы притяжения Юпитера на пояс астероидов. За время существования Солнечной системы некоторые области пояса Койпера были дестабилизированы гравитацией Нептуна, и в структуре пояса образовались промежутки. В качестве примера можно привести область между 40 и 42 а. е.
Орбиты объектов, которые могут удерживаться в этом поясе в течение достаточно долгого времени, определяются т. н. вековыми резонансами с Нептуном. Для некоторых орбит это время сравнимо с временем всего существования Солнечной системы. Эти резонансы появляются, когда период обращения объекта вокруг Солнца соотносится с периодом обращения Нептуна как небольшие натуральные числа, например, 1:2 или 3:4. Таким образом объекты взаимостабилизируют свои орбиты. Если, к примеру, объект будет совершать оборот вокруг Солнца в два раза медленнее Нептуна, то он пройдёт ровно половину пути, тогда как Нептун вернётся в своё начальное положение.
Наиболее плотно населённая часть пояса Койпера, включающая в себя более 200 известных объектов, находится в резонансе 2:3 с Нептуном. Эти объекты совершают один оборот каждые 1 1/2 оборота Нептуна и известны как «плутино», потому что среди них находится один из крупнейших объектов пояса Койпера - Плутон. Хотя орбиты Нептуна и Плутона подходят очень близко друг к другу, резонанс 2:3 не позволит им столкнуться. В других, менее «населённых», областях существуют резонансы 3:4, 3:5, 4:7 и 2:5.
В своих точках Лагранжа (L4 и L5) - зонах гравитационной стабильности - Нептун удерживает множество астероидов-троянцев, как бы таща их за собой по орбите. Троянцы Нептуна находятся с ним в резонансе 1:1. Троянцы очень устойчивы на своих орбитах, и поэтому гипотеза их захвата гравитационным полем Нептуна сомнительна. Скорее всего, они сформировались вместе с ним.

Внутреннее строение

Атмосфера и климат

Метан на Нептуне Изображение в ложных цветах было сделано космическим аппаратом Вояджер-2 с помощью трех фильтров: синий, зеленый и фильтр, который показывает поглощение света метаном. Таким образом, регионы на изображении, которые имеют ярко белый цвет или красный оттенок содержат большую концентрацию метана. Весь Нептун покрывает вездесущий метановый туман в полупрозрачном слое атмосферы планеты. В центре диска планеты свет проходит сквозь дымку и уходит глубже в атмосферу планеты, в результате чего центр кажется менее красным, а по краям метановый туман рассеивает солнечный свет на большой высоте, в результате формируется ярко красный ореол.

ПЛАНЕТА НЕПТУН

Высотные облачные полосы на Нептуне Изображение получено космическим аппаратом Вояджер-2 за два часа до максимального сближения с Нептуном. Отчетливо видны вертикальные яркие полосы облаков Нептуна. Эти облака наблюдались на широте в 29 градусов к северу вблизи восточного терминатора Нептуна. Облака отбрасывают тени, это означает, что они располагаются выше, чем основной непрозрачный облачный слой. Разрешение изображения 11 км на пиксель. Ширина полос облаков от 50 до 200 км, а отбрасываемые ими тени простираются на 30-50 км. Высота облаков примерно 50 км.

ПЛАНЕТА НЕПТУН

Одно из различий между Нептуном и Ураном - уровень метеорологической активности. «Вояджер-2», пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность атмосферы. В противоположность Урану, на Нептуне были отмечены заметные перемены погоды во время съёмки с «Вояджера-2» в 1989 году.

Погода на Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами, достигающими почти сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с). В ходе отслеживания движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20 м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном. В верхнем облачном слое скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах. Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты вокруг своей оси. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как полагают, следствие «скин-эффекта», а не каких-либо глубинных атмосферных процессов. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. Это наблюдение может считаться свидетельством в пользу существования апвеллинга на экваторе Нептуна и его понижения ближе к полюсам.

В 2006 году было замечено, что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 °C теплее, чем остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет -200 °C. Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» - следствие осевого наклона Нептуна, южный полюс которого уже четверть нептунианского года, то есть примерно 40 земных лет, обращён к Солнцу. По мере того, как Нептун будет медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс постепенно уйдёт в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный. Из-за сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось, увеличились в размере и альбедо. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году, и, как ожидается, продлится до 2020 года с наступлением на Нептуне нового сезона. Сезоны меняются каждые 40 лет.

В 1989 году аппаратом НАСА «Вояджер-2» было открыто Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13 000 x 6600 км. Этот атмосферный шторм напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планеты. Скутер - это другой шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название - следствие того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного пятна. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем «скутер», группы облаков.

Большое темное пятно Фотография слева сделана узко угольной камерой Вояджера-2 с помощью зеленого и оранжевого фильтра, с расстояния в 4,4 млн. миль от Нептуна за 4 дня и 20 часов до максимального сближения с планетой. Хорошо видны Большое темное пятно и его меньший компаньон на западе Малое темное пятно. Серия снимков справа показывает изменения Большого темного пятна в течение 4,5 суток во время подлета космического аппарата Вояджер-2, интервал съемки 18 часов. Большое темное пятно находится на широте в 20 градусов к югу и охватывает до 30 градусов по долготе. Верхнее изображении в серии получено на расстоянии в 17 млн. км от планеты, нижнее - 10 млн. км. Серия снимков показала, что шторм изменяется со временем. В частности на западе сначала съемки за БТП тянулся темный шлейф, который затем втянулся в основную область шторма, оставив после себя серию из небольших темных пятен-"бусинок". Большое яркое облако на южной границе БТП является более или менее постоянным спутником образования. Видимое движение небольших облаков на периферии предполагает вращение БТП против часовой стрелки.
ПЛАНЕТА НЕПТУН

Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон, даже при том что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока механизм

Более разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, - следствие более высокой внутренней температуры. При этом Нептун в полтора раза удалённее от Солнца, чем Уран, и получает лишь 40% от того количества солнечного света, которое получает Уран. Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны. Верхние области тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в -221,4 °C. На глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C. Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном, механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Нептун же излучает в 2,61 раза больше, чем получает, его внутренний источник тепла добавляет 161% к энергии, получаемой от Солнца. Хотя Нептун - самая далёкая от Солнца планета, его внутренней энергии оказывается достаточно, чтобы породить самые быстрые ветры в Солнечной системе.

Новое темное пятно Космический телескоп Хаббл обнаружил новое большое темное пятно, расположенное в северном полушарии Нептуна. Наклон Нептуна и его нынешнее положение почти не позволяют сейчас рассмотреть больше подробностей, в итоге пятно на снимке располагается вблизи лимба планеты. Новое пятно копирует подобный шторм на южном полушарии, который был обнаружен Вояджером-2 в 1989 году. В 1994 году снимки с телескопа Хаббл показали, что пятно в южном полушарии исчезло. Как и его предшественник, новый шторм окружен облаками на границе. Эти облака возникают, когда газ из нижних областей поднимается вверх, а затем охлаждается с образованием кристаллов метанового льда.

ПЛАНЕТА НЕПТУН

Нептун является восьмой планетой от Солнца и последней из известных планет. Не смотря на то, что это третья по массивности планета, она является всего лишь четвертой с точки зрения диаметра. Благодаря своей синей окраске Нептун получил имя римского бога моря.

По мере совершения тех или иных научных открытий у ученых часто возникают споры, какая именно из теорий заслуживает доверия. Открытие Нептуна является наглядным примером таких разногласий.

После того, как 1781 году была открыта планета , астрономы заметили, что его орбита подвержена значительным колебаниям, которых в принципе быть не должно. В качестве обоснования этого непонятного явления была предложена гипотеза о существовании планеты, гравитационное поле которой и вызывает орбитальные отклонения Урана.

Тем не менее, первые научные труды, связанные с существования Нептуна появились только в 1845-1846 году, когда английский астроном Джон Коуч Адамс опубликовал свои расчеты о положении этой тогда еще неизвестной планеты. Однако, несмотря на то, что он предоставил свою работу Королевскому научному сообществу (ведущей английской научно-исследовательской организации), его труд не вызвал ожидаемого интереса. И только год спустя французский астроном Жан Жозеф Леверье также представил расчеты, которые были поразительно похожи на расчеты Адамса. В результате независимых оценок научной работы двух ученых, научное сообщество наконец-то согласилось с их выводами и начало поиски планеты в области неба, на которую указывали исследования Адамс и Леверье. Планета как таковая была обнаружена 23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Галлом.

До облета космическим аппаратом Voyager 2 в 1989 году, о планете Нептун у человечества было очень мало информации. Миссия позволила получить данные о кольцах Нептуна, числе лун, атмосфере и вращении. Кроме того, Voyager 2 выявил существенные особенности спутника Нептуна под названием Тритон. На сегодняшний день мировые космические агентства не планируют каких-либо миссий к этой планете.

Верхние слои атмосферы Нептуна на 80% состоят из водорода (H2), 19% гелия и небольших примесей метана. Подобно Урану, синяя окраска Нептуна обусловлена его атмосферным метаном, который поглощает свет на длине волны, которая соответствует красному цвету. Однако, в отличие от Урана, у Нептуна более глубокий синий цвет, что говорит о присутствии в атмосфере Нептуна компонентов, которых нет в атмосфере Урана.

Погодные условия на Нептуне имеют две отличительные черты. Во-первых, как было замечено во время пролета миссии Voyager-2, это так называемые темные пятна. Эти бури сопоставимы по своим масштабам с Большим красным пятном на Юпитере, однако сильно отличаются по своей продолжительности. Шторм известный как Большое Красное Пятно длится уже в течение многих столетий, а темные пятна Нептуна способны существовать не более нескольких лет. Информацию об этом удалось подтвердить благодаря наблюдениям космического телескопа «Хаббл», который был направлен на планету всего через четыре года после того, как Voyager 2 совершил свой облет.

Вторым примечательным погодным явлением планеты является стремительно перемещающиеся шторма белого цвета, которые получили называние «Скутер». Как показали наблюдения, это своеобразный тип ливневой системы, размеры которой намного меньше, чем размеры темных пятен, а продолжительность жизни еще короче.
Подобно атмосферам других газовых гигантов, атмосфера Нептуна делится на широтные полосы. Скорость ветра в некоторых из этих полос достигает почти 600 м/с, то есть ветра планеты можно назвать самыми быстрыми в Солнечной системе.

Структура Нептуна

Наклон оси Нептуна составляет 28,3°, что относительно близко к 23.5° Земли. Учитывая значительную удаленность планеты от Солнца, наличие у Нептуна сравнимых с земными сезонов является достаточно удивительным и до конца неизученным для ученых явлением.

Спутники и кольца Нептуна

На сегодняшний день известно, что Нептун имеет тринадцать спутников. Из этих тринадцати только одна обладает большой и сферической формой. Существует научная теория, согласно которой Тритон - самый крупный из спутников Нептуна, представляет собой карликовую планету, которая была захвачена гравитационным полем и поэтому его естественное происхождение остается под вопросом. Доказательства этой теории исходит от ретроградной орбиты Тритона - спутник вращается в противоположном направлении по отношению к Нептуну. Кроме того, С зарегистрированной температурой поверхности -235 °C, Тритон является самым холодным известный объектом в Солнечной системе.

Считается, что Нептун имеет три основных кольца: Адамса, Леверье и Галле. Эта кольцевая система намного слабее, чем у других газовых гигантов. Кольцевая система планеты настолько тусклая, что некоторое время считалось кольца неполноценны. Однако изображения, которые передал Voyager 2 показали, что это на самом деле не так и кольца полностью опоясывают планету.

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.

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.

Вторая планета (после Урана), открытая в «Новое время» – Нептун – является четвертой по размеру и восьмой по расстоянию планетой от Солнца. Его назвали в честь римского морского бога, аналогичному Посейдону у греков. После открытия Урана, ученые всего мира начали спорить, т.к. траектория его орбиты не совсем соответствовала всемирному закону тяготения, открытого Ньютоном.

Это натолкнуло их на мысль о существовании еще одной планеты, пока не известной, которая и влияла своим гравитационным полем на орбиту седьмой планеты. Через 65 лет после открытия Урана, 23 сентября 1846 года была открыта планета Нептун. Она была первой планетой, которую открыли при помощи математических расчетов, а не с помощью долгих наблюдений. Расчеты начал англичанин Джон Адамс еще в 1845 году, но они были не совсем верные. Их продолжил Урбен Леверье – астроном и математик, родом из Франции. Он рассчитал положение планеты с такой точностью, что ее нашли в первых же вечер наблюдений, поэтому Леверье стали считать первооткрывателем планеты. Англичане запротестовали и после длительных споров, все признали немалый вклад Адамса, и он так же считается первооткрывателем Нептуна. Это был прорыв в расчетной астрономии! Нептун до 1930 года, считался самой далекой и последней планетой. Открытие Плутона, сделало его предпоследним. Но в 2006 году МАС — «Международный Астрономический Союз», принял более точную формулировку определения «планета», и Плутон стал считаться «карликовой планетой», а Нептун снова стал последней планетой нашей солнечной системы.

Строение Нептуна

Характеристики Нептуна были получены только с помощью одного космического аппарата «Вояджер-2». Все фотографии, были получены именно с него. В 1989 году, он прошел в 4,5 тыс. км от планеты, обнаружив несколько новых спутников и зафиксировав «Большое темное пятно», наподобие «Красного пятна» на Юпитере.

Строение Нептуна по своему составу, очень близко к Урану. Он тоже является газообразной планетой с твердым ядром, массой примерно с Землю и температурой, как на поверхности Солнца – до 7000 К. При этом, общая масса Нептуна примерно в 17 раз более массы Земли. Ядро восьмой планеты, окутывает мантия из воды, метанового льда и аммиака. Далее идет атмосфера, она включает в себя 80% водорода, 19% гелия и около 1% метана. Из метана состоят и верхние облака планеты, которые поглощают спектр красного цвета солнечных лучей, поэтому в цвете планете доминирует синий. Температура верхних слоев составляет – 200 °С. В атмосфере Нептуна зафиксированы самые сильные ветра, среди всех известных планет. Их скорость может достигать 2100 км/ч! Располагаясь на расстоянии 30 а. е., полный оборот вокруг Солнца, занимает у Нептуна почти 165 земных лет, поэтому, с момента своего открытия, он совершит свой первый полный оборот только в 2011 году.

Спутники Нептуна

Уильям Лассель открыл самый большой спутник – Тритон, уже через пару недель, после открытия самого Нептуна. Его плотность составляет 2 г/см³, следовательно, по массе он превосходит на 99% все спутники планеты. Хотя размеры его, чуть больше Луны.

Он обладает ретроградной орбитой и скорее всего, очень давно, был захвачен полем Нептуна, из расположенного рядом, пояса Койпера. Это поле, постоянно притягивает спутник к планете все ближе и ближе. Поэтому в недалеком, по космическом меркам, будущем (через 100 млн. лет) он столкнется с Нептуном, в результате чего могут образоваться кольца, более мощные и заметные, чем сейчас наблюдаются у Сатурна. На Тритоне присутствует атмосфера, что может означать, наличие жидкого океана, под ледяной корой кромкой поверхности. Т.к. Нептун в римской мифологии был морским богом, все его спутники названы в честь римских морских богов, поменьше рангом. Среди них можно выделить Нереиду, Протей, Деспину, Таласу и Галатею. Масса всех этих спутников, составляет менее 1% от массы Тритона!

Характеристики Нептуна

Масса: 1,025*1026 кг (в 17 раз больше Земли)
Диаметр на экваторе: 49528 км (в 3,9 раз больше Земли)
Диаметр на полюсе: 48680 км
Наклон оси: 28,3°
Плотность: 1,64 г/см³
Температура верхних слоев: около – 200 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 15 часов 58 минут
Расстояние от Солнца (среднее): 30 а. е. или 4,5 млрд. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 165 лет
Скорость вращения по орбите: 5,4 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,011
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,77°
Ускорение свободного падения: 11 м/с²
Спутники: есть 13 шт.