Нептун (планета)

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница Вижте пояснителната страница за други значения на Нептун.

Нептун Neptune symbol.svg
Neptune.jpg
Нептун, заснет от Вояджър 2
Откриване
Открит от Юрбен Льоверие
Джон Коуч Адамс
Йохан Готфрийд Гал
Дата 23 септември, 1846 г.
Орбитални параметри
(Епоха J2000)
Голяма полуос (a) 4 498 252 900 km
30,068 963 48 АЕ
Орбитална обиколка 28,263 Tm
188,925 АЕ
Ексцентрицитет (e) 0,008 585 87
Перихелий 4 459 631 496 km
29,810 795 27 АЕ
Афелий 4 536 874 325 km
30,327 131 69 АЕ
Звездна година 164,9 години
Орбитален период (P) 60 224,9036 дни
(164,89 години)
Синодичен период 367,49 дни
Средна орбитална скорост 5,432 km/s
Макс. орбитална скорост 5,479 km/s
Мин. орбитална скорост 5,385 km/s
Инклинация (i) 1,769 17°
(6,43° към слънчевия екватор)
Дължина на възходящия възел 131,721 69°
Параметър на
перихелия
(ω)
273,249 66°
Брой естествени спътници 13
Физически характеристики
Екваториален диаметър 49 528 km[1]
(3,883 земни екваториални диаметъра)
Полярен диаметър 48 681 km
(3,829 земни полярни диаметъра)
Сплеснатост 0,0171
Площ 7,619×109 km²
(14,937 земни)
Обем 6,2526×1013 km³
(57,723 земни обема)
Маса (m) 1,0243×1026 kg
(17,147 земни маси)
Средна плътност 1,638 g/cm³
Екваториална гравитация 11,00 m/s²
(1,122 G)
Втора космическа скорост 23,5 km/s
Период на въртене 0,671 25 дни
(16 часа 6 мин. 36 сек.)[2]
Скорост на въртене 2,68 km/s = 9660 km/h (на екватора)
Наклон на оста 28,32°
Ректасцензия на северния полюс (α) 299,33°
(19 часа 57 мин. 20 сек.)
Деклинация на северния полюс (δ) 42,95°
Албедо 0,41
Повърхностна температура (T) - мин.: 50 K
- средна: 53 K
- макс.: неизв.
Атмосферни характеристики
Атмосферно налягане 100-300 kPa
Водород >84%
Хелий >12%
Метан 2%
Амоняк 0,01%
Етан 0,00025%
Ацетилен 0,00001%

Нептун е осмата планета от Слънчевата система и най-външният газов гигант в нея. Тя е четвъртата по размери и третата по маса. Нептун е най-отдалечената от Слънцето планета. Носи името на римския бог на морето Нептун. Символът на планетата е стилизирано изображение на тризъбеца на Нептун (♆).

Открит на 23 септември 1846 г.,[3] Нептун е първата планета, чието съществуване е доказано чрез математически изчисления, а не от емпирични наблюдения. Неочаквани промени в орбитата на Уран навеждат астронома Алексис Бувар на мисълта, че урановата орбита е подложена на гравитационни смущения от друга, неизвестна дотогава планета. Нептун впоследствие бива открита от Йохан Гал на позиция, прогнозирана от Юрбен Льоверие, а най-големият спътник, Тритон, бива открит скоро след това.

Атмосферата на Нептун е съставена основно от водород и хелий със следи от метан. Метанът в атмосферата е причината за синия цвят на планетата, но понеже цветът на Нептун е много по-ярък от този на Уран, който има същото количество метан, се смята, че има друга съставка, която му придава такъв наситен цвят.[4] Нептун има най-силните ветрове в Слънчевата система, достигащи до скорост от 2 100 км/ч.[5]

Единственият апарат, посетил Нептун, е Вояджър 2, който се сближи максимално с планетата на 25 август 1989 г. При преминаването си е заснел в южното полукълбо Голямото тъмно петно подобно на Голямото червено петно на Юпитер. Температурата на високите му облаци достига до −218 °C, една от най-ниските в Слънчевата система, заради отдалечеността на планетата от Слънцето. Температурата в центъра на Нептун е около 7 000 °C, което може да се сравни с тази на повърхността на Слънцето

Физически характеристики[редактиране | edit source]

Атмосфера[редактиране | edit source]

Поради отдалечеността си от Слънцето, Нептун получава много малко слънчева енергия. Повърхностната температура на планетата е −218 °C (55 K). Тя обаче изглежда има вътрешен източник на топлина, за която се смята, че е останала още от акрецията на младата планета и която бавно се разсейва в околното пространство. В атмосферата на Нептун бушуват най-бързите ветрове в Слънчевата система — до 2000 km/h, които вероятно се подхранват от потока топлина от вътрешността на Нептун.

Структура[редактиране | edit source]

Вътрешната структура на планетата е подобна на тази на Уран. Тя вероятно има планетно ядро, съдържащо разтопени скали и метали и обхванато от слой, съдържащ скали, вода, амоняк и метан. Атмосферата, за която се смята, че обхваща най-горните 10 до 20% от планетата, съдържа водород и хелий в горните си слоеве, с нарастващо съдържание на метан, амоняк и вода при увеличаване на дълбочината и плавен преход към втечнената вътрешност на планетата. Скоростта на въртене и сплеснатостта на Нептун показват, че неговата маса е по-малко концентрирана в ядрото му, отколкото тази на Уран. В търсенето на ексозпланети Нептун се използва като метоним; откритите тела с близка маса до тази на Нептун се наричат „Нептуни“[6], подобно на Юпитерите, които се отнасят към тела с маса, еквивалентна на тази на Юпитер.

Магнитно поле[редактиране | edit source]

Нептун има сходна магнитосфера с тази на Уран. Магнитното ѝ поле е под голям ъгъл спрямо оста на въртене на планетата (47°) и отместено поне 0,55 радиуса на планетата (13 500 km) от геометричния център. Магнитното поле се генерира от движение на заредени частици във вътрешността на планетата, но детайли относно точния механизъм на това движение все още не са известни.

За разлика от тази на Уран, атмосферата е богата на метеорологични явления. За Нептун е характерно Голямото тъмно петно с размери близки до тези на Земята и еквивалентно на Голямото червено петно на Юпитер. За разлика от това на Юпитер обаче, тъмното петно на Нептун изчезна през 1994 г. и скоро след това се появи друго.

Специфично за газовите гиганти е наличието на облаци високо в тяхната атмосфера, хвърлящи сянка върху по-ниско разположените облаци.

Климат[редактиране | edit source]

Една разлика между Нептун и Уран е специфичната степен на метеорологична активност при първата планета. Когато Вояджър 2 прелита край Уран през 1986 г., се установява, че атмосферата му е много спокойна. Нептун се оказва пълна противоположност, демонстрирайки забележителни атмосферни феномени.[7]

Метеорологичното време на Нептун се характеризира с изключително динамични бури, чиито ветрове достигат скорост от почти 600 м / сек - почти свръхзвукови ветрови потоци.[5] Изследванията на постоянната облачна покривка показват, че скоростта на вятъра най-често варира от 20 м / сек в източна посока до 325 м / сек, в западна посока.[8] Над облачната покривка скоростта на ветровете варира от 400 м / сек в района на екватора до 250 м / сек при полюсите[9] - този процес представлява своеобразно климатично динамо.[10] Повечето от ветровете на Нептун се движат в посока, обратна на въртенето на планетата.[11] Общият модел на ветровете демонстрира проградно въртене на високи географски ширини срещу ретроградно въртене на по-ниски географски ширини. Разликата в посоката на теченията се смята за повърхностен ефект и не е породена от дълбоки атмосферни процеси.[12] При 70° южна ширина, ветровете имат постоянна скорост от 300 m/s.[12]

Облачност на Нептун

Наличието на метан, етан и етин на екватора на Нептун е от 10 до 100 пъти по-голямо, отколкото на полюсите. Това се тълкува като доказателство за издуване на планетата при екватора и сплескване при полюсите.[12]

През 2007 г. се установява, че горната част на тропосферата на южния полюс на Нептун е с около 10° C по-топло от останалата част на Нептун, която има средна температура от около -200° C (70 K).[13] Топлинната разлика позволява на метана, който в останалите части на планетата е в замръзнало състояние, да се превръща в газ около южния полюс и да излита в Космоса. Относителната "гореща точка" се дължи на наклона на оста на Нептун, която излага южния полюс към Слънцето за последната 1/4 от нептуновата година, или около 40 земни години. Тъй като планетата се придвижва бавно към обратната страна на Слънцето, южният полюс отново ще стане по-студен, а размразяването на метана ще протича около северния полюс.[14]

Поради изключително дългата година на Нептун, сезоните траят около 40 земни години всеки.[15]

През 1989 г. корабът Вояджър 2 открива Голямото тъмно петно, антициклонна бурна система с площ 13 000 на 6600 km.[7] Бурята прилича на Голямото червено петно на Юпитер. Около пет години по-късно обаче, на 2 ноември 1994 г., от телескопа Хъбъл Голямото тъмно петно на планетата не бива забелязано. Вместо това нова буря, подобна на Голямото тъмно петно, бива установена в северното полукълбо на планетата.[16]

Тъмните петна на Нептун вероятно възникват в тропосферата при по-ниска височина от ярките бели облаци,[17] и вследствие на това те приличат на дупки в облачната покривка. Тъй като те са достатъчо стабилни, за да съществуват в продължение на няколко месеца, те биха могли да са вид вихрови структури.[18] Около тъмните петна често се забелязват по-ярки, устойчиви метанови облаци, които се формират около тропопаузовия слой на петната.[19] Задържането на някои от тези облаци показва, че някои от тъмните петна продължават да съществуват като циклони, въпреки че вече не се забелязват. Тъмни петна може да се разсеят, когато те се придвижат твърде близо до екватора или евентуално с помощта на някакъв друг, неизвестен климатичен механизъм.[20]

Откриване[редактиране | edit source]

Юрбен Льоверие

Астрономическите скици на Галилео Галилей свидетелстват за наблюдението му на Нептун на 28 декември 1612 г. и 27 януари 1613 г. И в двата случая обаче Галилео смята, че е наблюдавал звезда в непосредствена близост до Юпитер, а не обект в Слънчевата система.[21] Поради тази причина Галилео не се посочва като откривател на Нептун, въпреки че в записките си отбелязва взаимното движение на Юпитер и „звездата“.

През 1821 г. Алексис Бувар публикува астрономически таблици на орбитата на Уран.[22] Последващи наблюдения на планетата обаче показват различия между наблюдаваните и предвидените от таблицата координати, което води до хипотезата, че съществува тяло, оказващо влияние върху орбитата на Уран. През 1843 г. Джон Коуч Адамс изчислява орбитата на неизвестната осма планета и изпраща изчисленията си на опитния астроном Сър Джордж Ери. Той изисква пояснения за използваните методи, които Адамс така и не изпраща.

През 1846 г. Юрбен Льоверие независимо от Адамс изчислява орбитата на Нептун, но също както своя британски колега не среща съдействие у сънародниците си за издирването на планетата. През същата година Джон Хършел усъвършенства математическия анализ на орбитата и убеждава скептичния си колега-астроном Джеймс Шелис да започне търсене през юли 1846 г.

Междувременно льо Верие пък убеждава Йохан Готфрийд Гал от Берлинската обсерватория да започне търсене. Асистентът на Гал — Хейнрих д'Арест — тогава все още студент, предлага сравнение на обектите в района за търсене, предложен от льо Верие с предишна звездна диаграма с цел откриване на нови обекти. Нептун е открит вечерта на 23 септември 1846 г.[3] почти ведната след започване на наблюденията и на следващата вечер придвижването на планетата спрямо звездите е документирано и откритието на новата планета е оповестено.

Разликата между действителната и предвидената от льо Верие позиция на Нептун е 1°, а спрямо тази на Адамс — 10°. Джеймс Шелис впоследствие осъзнава, че е наблюдавал планетата на два пъти през август, но поради небрежието си, породено от скептицизъм, не прави необходимата връзка между двете наблюдения.

След откриването на планетата избухват националистични спорове между френски и британски астрономи относно това чии заслуги за откриването на планетата са по-големи — на Адамс или на льо Верие. Взето е компромисно решение двамата астрономи да си поделят заслугата по откриването на Нептун. Скорошен анализ на документи от архивите на Кралската Гринуичка обсерватория, присвоени незаконно от астронома Улин Айген и върнати непосредствено след смъртта му обаче, показва, че Адамс не заслужава равна заслуга по откриването на планетата. За повече информация виж тук (на английски)

Наблюдение от Земята[редактиране | edit source]

Нептун не може да се забележи с просто око.Изглежда като синьозелен диск, подобен на Уран, но по-тъмен .Синьозеленият цвят се дължи на поглъщането на червената светлина от метана в атмосферата на планетата.[23] Видимата величина на Нептун варира между +7,7 и +8,0 и дискът му е с ъглов диаметър от 2".

Тъй като са му необходими 165 години, за да извърши едно пълно завъртане около Слънцето, през 2011 г. Нептун се върна в позицията, на която е бил открит от Йохан Гал.

Пръстените на Нептун[редактиране | edit source]

Нептун има бледи пръстени с неизвестно съдържание. На тях се наблюдават необикновени „струпвания“ на материал,[24] вероятно предизвикани от гравитационното влияние на някои от спътниците на планетата.

Снимка на пръстените на Нептун с дълга експозиция, направена от Вояджър 2

Доказателство за прекъснатостта на пръстените са проведените през 80-те години на 20 век,[25] наблюдения на окултация на звезди зад Нептун. В някои случаи се наблюдава допълнително „мигане“ на светлината от звездата преди да изчезне зад Нептун, дължащо се на преминаването ѝ зад пръстен. Фактът, че мигането понякога не се наблюдава, сочи, че един от пръстените на Нептун е прекъснат и понякога не закрива светлината от звездите на заден фон. Снимки направени от Вояджър 2 през 1989 г. предоставиха окончателното доказателство като разкриха, че най-външният пръстен на Нептун, наречен „пръстен Адамс“, е разделен на три отчетливи арки, които сега са известни под имената „Свобода“, „Равенство“ и „Братство“. За гравитационния ефект на спътника Галатея, намиращ по-близо до Нептун от пръстена, се смята, че "поддържа" тези арки, но подробности за механизма, пораждащ това групиране на материала, засега не са известни.

Основните пръстени на Нептун са тесният „пръстен Адамс“, който се намира на 63 000 km от центъра на планетата, широкият „пръстен льо Верие“, който е на 53 000 km, и бледият „пръстен Гал“ на 42 000 km. Няколко нови пръстена също бяха регистрирани от камерите на Вояджър — в това число „пръстен Ласел“, обхващащ пръстена „льо Верие“ и граничещ с пръстена Араго. ((en)) Погледни тук за повече информация

Троянски астероиди[редактиране | edit source]

Към 2005 г. са известни два троянски астероида на Нептун, всеки от които има орбитален период, равен на този на планетата. Намират се в точките L4 и L5. Астероидите носят означенията 2001 QR322 и 2004 UP10. През 2005 са наблюдавани още три астероида, за които се счита, че са троянски, но за установяването на орбитата им са необходими допълнителни наблюдения: 2005 TN53, 2005 TN74 и 2005 TO74.

Спътниците на Нептун[редактиране | edit source]

Тритон съпоставен с Нептун

Нептун има 13 известни естествени спътника.[26] Най-големият от тях е Тритон, открит от Уилям Ласел само 17 дни след откриването на Нептун. През 2004 г. беше оповестено откритието на пет малки спътника, имащи неправилна форма.[27] Тритон е достатъчно близо до Нептун, за да бъде заключен в синхронна орбита и бавно се приближава навътре и евентуално ще бъде разкъсан, когато достигне границата на Рош. Тритон е най- студеният обект, измерен в Слънчевата система,[28] с температура −235°C (38 K).[29] За разлика от всички други планетни спътници в Слънчевата система, Тритон има ретроградна орбита, което означава, че той по-скоро е прихванат отколкото формиран и най-вероятно преди е бил планета-джудже в Пояса на Кайпер.[30]

Тритон съпоставен със Земната Луна
Име Диаметър
(км)
Маса
(кг)
Орбитален радиус (км) Орбитален период (дни)
Тритон 2700
(80% Луна)
2.15×1022
(30% Луна)
354,800
(90% Луна)
-5.877
(20% Луна)

Вторият познат спътник на планетата (по ред на разстоянието) е Нереида и има една от най-ексцентричните орбити в Слънчевата система. От юли до септември 1989 Вояджър 2 открива шест нови спътника. Сред тях е Протей. Пет нови спътника са открити през 2002 и 2003 и са оповестени през 2004 г.[31][32] Нептун е римският бог на морето и затова спътниците на планетата са именувани на по-малки морски божества.

За хронология на откриването на спътниците на Нептун вижте хронология на естествени спътници.

Изследване на Нептун[редактиране | edit source]

Космическата сонда Вояджър

Най-близко до планетата се доближава сондата Вояджър 2 на 25 август 1989. Това е последната планета, която апаратът достига и за това е решено да се направи полет около спътника Тритон, подобно на прелитането на Вояджър 1 близо до Сатурн и спътника му Титан.

Сондата открива Голямото тъмно петно и след нови наблюдения с телескопа Хъбъл се оказва, че петното е изчезнало. Първоначално се смята, че представлява огромен облак, а по-късно се смята за дупка във видимия диск от облаци.

Оказва се, че Нептун има най-силните ветрове от всички газови гиганти в Слънчевата система. Във външните региони на Слънчевата система, където Слънцето свети с 1000 пъти по-слаба светлина отколкото на Земята, последният от четирите газови гиганти надхвърля всички очаквания на учените.

Някои смятат, че колкото по-далече от Слънцето си, толкова по-малко енергия ще има за да раздвижва ветровете. Тези на Юпитер се движат със стотици км в час. Учените откриват, че ветровете на Нептун се движат с по-голяма скорост (от 1 600 до 2 100 км/ч), въпреки по-голямата си отделеченост.

Предполага се, че причината за тази забележителна аномалия е, че ако се произвежда достатъчно енергия се създава турбуленция, която забавя ветровете (подобно на тези на Юпитер). На Нептун обаче има толкова малко слънчева енергия, че като започнат ветровете, не срещат почти никакво съпротивление и затова поддържат екстремално висока скорост. Въпреки това Нептун излъчва повече енергия отколкото получава от Слънцето[33] и вътрешният енергиен източник за тези ветрове остава неопределен.

Нептун в киното и фантастиката[редактиране | edit source]

Бележки[редактиране | edit source]

  1. ((en))  Neptune. // www.onasch.de. Посетен на 18 юли 2013.
  2. ((en))  Report of the IAU/IAG working group on cartographic coordinates and rotational elemtents of the planets and satellites: 2000. // HNSKY. Посетен на 18 юли 2013.
  3. а б Hamilton, Calvin J.. Neptune. // Views of the Solar System, August 4, 2001. Посетен на 2007-08-13.
  4. "Neptune overview," Solar System Exploration, NASA.
  5. а б Suomi, V. E.; Limaye, S. S.; Johnson, D. R.. High winds of Neptune - A possible mechanism. // Science 251. 1991. с. 929–932.
  6. Trio of Neptunes. // Astrobiology Magazine, May 21, 2006. Посетен на 2007-08-06.
  7. а б Lavoie, Sue. PIA02245: Neptune's blue-green atmosphere. // NASA JPL, February 16, 2000. Посетен на 2008-02-28.
  8. Hammel, H. B. и др. Neptune's wind speeds obtained by tracking clouds in Voyager 2 images. // Science 245 (4924). 1989. DOI:10.1126/science.245.4924.1367. с. 1367–1369.
  9. Elkins-Tanton (2006):79–83.
  10. Stanley, Sabine и др. Convective-region geometry as the cause of Uranus' and Neptune's unusual magnetic fields. // Nature 428 (6979). March 11, 2004. DOI:10.1038/nature02376. с. 151–153.
  11. Burgess (1991):64–70.
  12. а б в Lunine, Jonathan I.. The Atmospheres of Uranus and Neptune (PDF). // Lunar and Planetary Observatory, University of Arizona, 1993. Посетен на 2008-03-10.
  13. Orton, G. S., Encrenaz T., Leyrat C., Puetter, R. and Friedson, A. J.. Evidence for methane escape and strong seasonal and dynamical perturbations of Neptune's atmospheric temperatures. // Astronomy and Astrophysics. 2007. Посетен на 2008-03-10.
  14. Orton, Glenn и др. A Warm South Pole? Yes, On Neptune!. // ESO, September 18, 2007. Посетен на 2007-09-20.
  15. Villard, Ray и др. Brighter Neptune Suggests A Planetary Change Of Seasons. // Hubble News Center, May 15, 2003. Посетен на 2008-02-26.
  16. Hammel, H. B. и др. Hubble Space Telescope Imaging of Neptune's Cloud Structure in 1994. // Science 268 (5218). 1995. DOI:10.1126/science.268.5218.1740. с. 1740–1742.
  17. S. G., Gibbard и др. The altitude of Neptune cloud features from high-spatial-resolution near-infrared spectra. // Icarus 166 (2). 2003. DOI:10.1016/j.icarus.2003.07.006. с. 359–374.
  18. Max, C. E. и др. Cloud Structures on Neptune Observed with Keck Telescope Adaptive Optics. // The Astronomical Journal, 125 (1). 2003. DOI:10.1086/344943. с. 364–375.
  19. Stratman, P. W. и др. EPIC Simulations of Bright Companions to Neptune's Great Dark Spots. // Icarus 151 (2). 2001. DOI:10.1006/icar.1998.5918. с. 275–285.
  20. Sromovsky, L. A. и др. The unusual dynamics of new dark spots on Neptune. // Bulletin of the American Astronomical Society 32. 2000. с. 1005.
  21. Hirschfeld, Alan. Parallax:The Race to Measure the Cosmos. New York, New York, Henry Holt, 2001. ISBN 0-8050-7133-4.
  22. A. Bouvard (1821), Tables astronomiques publiées par le Bureau des Longitudes de France, Paris, FR: Bachelier
  23. Moore, Patrick. The Data Book of Astronomy. 2000. с. 207.
  24. Missions to Neptune. // The Planetary Society, 2007. Посетен на 2007-10-11.
  25. P.D. Nicholson et al. Five Stellar Occultations by Neptune: Further Observations of Ring Arcs. // Icarus 87. 1990. с. 1.
  26. Williams, Dr. David R.. Neptune Fact Sheet. // NASA, September 01, 2004. Посетен на 2007-08-14.
  27. http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v430/n7002/abs/nature02832_fs.html]
  28. Wilford, John N.. Triton May Be Coldest Spot in Solar System. // The New York Times, August 29, 1989. Посетен на 2008-12-28.
  29. R. M., Nelson и др. Temperature and Thermal Emissivity of the Surface of Neptune's Satellite Triton. // Science 250 (4979). AAAS (USA), 1990. DOI:10.1126/science.250.4979.429. с. 429–431.
  30. Agnor, Craig B. и др. Neptune's capture of its moon Triton in a binary–planet gravitational encounter. // Nature 441 (7090). Nature Publishing Group, May 2006. DOI:10.1038/nature04792. с. 192–194.
  31. Holman, Matthew J. et al.. Discovery of five irregular moons of Neptune. // Nature 430. August 19, 2004. с. 865–867.
  32. Five new moons for planet Neptune. // BBC News, August 18, 2004. Посетен на 2007-08-06.
  33. Beebe R.. The clouds and winds of Neptune. // Planetary Report 12. 1992. с. 18–21.

Източници[редактиране | edit source]

Външни препратки[редактиране | edit source]