NEPTŪNAS (PLANETA): CHARAKTERISTIKOS, SUDĖTIS, ORBITA, JUDĖJIMAS, STRUKTŪRA - ARTE - 2025

Neptūnas yra aštuntoji saulės sistemos planeta pagal orbitos atstumą, ledo milžinas ir atokiausias iš visų. Taip yra todėl, kad Plutonas 2006 m. Nustojo būti laikomas planeta ir tapo nykštukine planeta, kuri yra Kuiperio juostos dalis.

Naktiniame danguje Neptūnas atrodo kaip mažas melsvas taškelis, apie kurį buvo labai mažai žinoma, kol devintojo dešimtmečio pabaigoje kosminės misijos, tokios kaip „Voyager 2“, pateikė duomenis apie planetą ir jos palydovus.

1 pav. Neptūnas, 1989 m. Nufotografuotas „Voyager 2“, vaizduoja tamsias dėmeles, kurias sukelia atmosferos audros. (Šaltinis: NASA)

„Voyager 2“ vaizdai pirmą kartą parodė melsvai žalio paviršiaus planetą, kuriai būdingos stiprios audros ir greita vėjo srovė, kuriantys tamsius anticikloninius pleistrus. Jie labai panašūs į Jupiterio, nors laiko atžvilgiu nėra tokie nuolatiniai kaip šie.

Neptūno atmosferoje gausu metano ir labai silpna žiedų sistema. Planeta turi magnetosferą, todėl manoma, kad ji turi metalinę šerdį.

Iki šiol suskaičiuota 15 „Neptūno“ palydovų, tarp kurių pagrindiniai palydovai yra Tritonas ir Nereida.

Atradimai ir istorija

Neptūno atradimas buvo matematinės prognozės rezultatas, pagrįstas Urano ir Saturno planetų orbitų trikdžių stebėjimais. Anksčiau 1610 m. „Galileo“ jau matė „Neptūną“ tuo pačiu teleskopu, kurį naudojo Jupiterio mėnuliams atrasti, tačiau jis klaidingai pažymėjo žvaigždę.

Daug vėliau, 1846 m., Prancūzų matematikas, kurio specializacija buvo dangaus mechanika Urbainas Le Verrieris, ištyrė tam tikrus Saturno ir Urano orbitų pasipiktinimus. Geriausias paaiškinimas buvo pasiūlyti naujos planetos egzistavimą, iš kurios jis numatė orbitą ir padėtį danguje. Kitas žingsnis buvo surasti planetą, todėl Le Verrier įtikino vokiečių astronomą Johaną Gottfriedą Galle jos ieškoti.

1846 m. ​​Rugsėjo 23 d. Naktį Galle iš savo observatorijos Berlyne patvirtino naujos planetos egzistavimą ir per kelias dienas pasirodė didžiausias jos palydovas Tritonas.

Beveik tuo pat metu Kembridže, Anglijoje, jaunas matematikas Johnas Couchas Adamsas, kuris taip pat kurį laiką dirbo su problema, pateikė panašias prognozes.

Romėnų mitologijoje Neptūnas skolingas savo jūros dievui (prilygstantis graikų dievui Poseidonui) laikantis tradicijos pavadinti planetas po Romos panteono dievybėmis.

Bendrosios savybės

Neptūno skersmuo beveik keturis kartus viršija Žemės skersmenį, tačiau apie trečdalį milžiniško Jupiterio.

2 pav. Neptūnas palyginti su žeme. (Šaltinis: „wikimedia commons“)

Jo masė yra 17 kartų didesnė už Žemės, o jo tūris yra 57 kartus didesnis. Pagal masę ji užima trečią vietą tarp Saulės sistemos planetų ir ketvirtą pagal dydį.

Pagrindinių Neptūno fizinių savybių santrauka

- Masė: 1 024 × 10 ²⁶ kg (17 147 kartus didesnė nei Žemės)

-Vidutinis spindulys : 24,622 km, lygus 3,87 karto viršijančiam Žemės spindulį.

- Forma: išlyginta ties poliais koeficientu 0,983.

- Vidutinis orbitos spindulys : 4 498 x 10 ⁹ km, lygus 30,07 AU

- Sukimosi ašies pakreipimas : 30 ° orbitos plokštumos atžvilgiu.

-Temperatūra: –220ºC (debesys)

-Svoris: 11,15 m / s ² (1,14 g)

- Nuosavas magnetinis laukas: Taip, 14 mikrotailų ties pusiauju.

-Atmosfera: vandenilis 84%, helis 12%, metanas 2%, amoniakas 0,01%.

-Tankis: 1640 kg / m ³

-Satellitai: iki šiol žinoma 15.

Žiedai: Taip, jie yra ploni ir sudaryti iš ledo ir silikatų dalelių.

Vertimo sąjūdis

Neptūnas, aštuntoji Saulės sistemos planeta, yra dujų milžinas, kurio orbitos aplink Saulę vidurkis yra 30 AU. Astronominis vienetas AS yra lygus 150 milijonų kilometrų ir yra vidutinis atstumas tarp Saulės ir Žemės.

3 pav. Animacija, rodanti Neptūno orbitą raudona spalva kartu su Uranu, kuris yra mėlynasis taškas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Tai reiškia, kad Neptūno kelio spindulys yra 30 kartų didesnis nei Žemės, todėl vienai revoliucijai aplink Saulę užtrukti prireiks 165 metų.

Linksmi faktai apie „Neptūną“

-Tai yra toliausiai nuo Saulės esanti planeta, nes Plutonas, kuris yra po Neptūno orbita, dabar yra nykštukinė planeta.

-Neptūnas yra mažiausia iš keturių milžiniškų planetų (Jupiteris, Saturnas, Uranas, Neptūnas).

- Neptūno gravitacija yra labai panaši į Žemės.

-Tai yra šalčiausia Saulės sistemos planeta, kurios vidutinė temperatūra yra –221,4ºC.

-Ji turi žiedų sistemą, tačiau skirtingai nuo Saturno, jie nėra ištisiniai, o sudaro orkas jo orbitos keliu.

-Neptūnas yra tankiausias iš milžiniškų planetų.

-Ji turi uraganus su greičiausias saulės sistemos vėjais, kurie gali pasiekti stulbinantį 2100 km / h greitį.

-Neptūnas turi „Great Dark Spot“, sūkurį, kurio dydis yra Žemės planeta. Ši vieta, nufotografuota 1989 m., Dingo 1994 m., Tačiau atsirado naujas „Dark Spot“.

-Tritonas, didžiausias Neptūno palydovas, sukasi priešinga kryptimi nei kiti jo palydovai, todėl manoma, kad jis buvo įstrigęs planetos ir nesusiformavo tuo pačiu metu kaip jis.

-Tritonas (didžiausias Neptūno palydovas) turi ugnikalnius ir azoto geizerius, tačiau tai yra viena iš šalčiausių Saulės sistemos žvaigždžių (–235ºC).

- „Voyager 2“ misija 1989 m. Įveikė 3000 kilometrų nuo Neptūno planetos šiaurinio poliaus.

- 2011 m. Liepos 12 d. „Neptūnas“ baigė savo pirmąją pilną orbitą nuo atradimo 1846 m. ​​Rugsėjo 23 d.

Sukimosi judesys

4 paveikslas. Neptūnas užtrunka beveik 16 valandų, kol įvyks vienas apsisukimas aplink savo ašį. Šaltinis: NASA.

Neptūno sukimasis yra 15 valandų, 57 minučių ir 59 sekundžių, remiantis tiksliausiais iki šiol atliktais matavimais.

Nustatyti planetos, kuri rodo tik jos atmosferos paviršių ir kuri taip pat juda, sukimosi greitį nėra lengva užduotis. Daug lengviau nustatyti uolėtų planetų sukimosi greitį.

Kai „Voyager 2“ 1989 m. Pasiekė Neptūną, buvo apskaičiuotas 16 valandų 6,5 sekundės sukimosi laikotarpis. Šiandien Arizonos universiteto planetų mokslininko Ericho Karkoschkos kruopštaus matavimų dėka žinoma, kad šis matavimas yra netikslus.

Sukimosi greitis ir magnetinis laukas

Kitų milžiniškų planetų sukimosi greitis matuojamas impulsais, kuriuos skleidžia magnetinis laukas. Tačiau šis metodas netaikomas Neptūnui, nes nei magnetinio dipolio ašis, nei centras nesutampa su planetos sukimosi ašimi, kaip matome šiame palyginamojo paveiksle:

5 paveikslas. Milžiniškų planetų magnetinis laukas. Šaltinis: Seeds, M. 2011.Saulės sistema. Septintas leidimas. „Cengage“ mokymasis.

Paveikslėlyje parodytas magnetinio lauko, kurį sukuria dipolis (magnetas), daugiau ar mažiau esantis planetos centre, modelis. Šis modelis taip pat tinka Žemės magnetiniam laukui.

Bet „Neptūno“ laukas yra nenormalus ta prasme, kad keturkojo ir aukštesnės eilės įėjimai gali būti didesni už dipolio lauką. Ir kaip mes matome paveiksle, dipolis yra pasislinkęs iš centro.

Taigi Karkoschka sugalvojo kitokį metodą, naudodamas daugiau nei penkis šimtus Hablo teleskopo vaizdų. Jis rado du būdingus planetos bruožus, kuriuos jis vadino: Pietų poliarinė ypatybė ir Pietų polinė banga.

Jie nuo 1990 m. Sukasi tuo pačiu greičiu ir patvirtina, kad tai yra tikrasis planetos greitis.

6 pav. Šiame „Neptūno“ vaizde naudojami spalvoti filtrai, skirti paryškinti „Dark Spot 2“ ir „South Polar Feature“, kurie, atrodo, yra pritvirtinti prie planetos. Šaltinis: Erichas Karkoschka.

5 paveiksle (aukščiau) pavaizduotos filtrų modifikuotos spalvos ir kontrastai, siekiant pabrėžti planetos atmosferos savybes.

Kaip minėjome, vėjai Neptūno atmosferoje dažnai viršija garso greitį.

Taigi „Neptūno“ didžioji tamsioji dėmė laikui bėgant keičia savo santykinę padėtį, o „Dark Spot 2“ ir „pietų poliarinis bruožas“ palaiko santykinę padėtį. Tai rodo, kad jie yra susieti su planetos sukimu, kuris leido Karkoschkai tiksliai nustatyti dienos ilgį Neptūne.

Sudėtis

Neptūno atmosferoje randami tokie elementai kaip vandenilis (84%), helis (12%), metanas (2%) ir kitos dujos, tokios kaip amoniakas, etanas ir acetilenas. Šioje atmosferoje yra vandens, skysto amoniako, metano ir išlydytos uolienos mišinys, kuriame yra silicio dioksido, geležies ir nikelio.

Didėjančios metano, amoniako ir vandens koncentracijos yra apatiniuose atmosferos regionuose. Skirtingai nuo Urano, dviejų planetų, Neptūno kompozicija turi didesnį vandenyno tūrį.

Struktūra

Planeta turi uolėtą šerdį, apjuostą lediniu apvalkalu, esant tankioms ir tirštoms atmosferoms, užimančioms trečdalį jos spindulio. Tai panašu į dvynių planetos Uraną.

Toliau pateiktame paveikslėlyje išsamiau parodyta „Neptūno“ struktūra.

7 pav. Neptūno vidinė struktūra. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. „Chocofrito“ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

„Neptūnas“ turi struktūrą su gerai diferencijuotais sluoksniais:

- Viršutinis sluoksnis: jį sudaro debesys, daugiausia iš vandenilio ir helio, o mažesniu mastu - metanas ir kitos dujos. Tai atitinka maždaug 5–10% planetos masės.

- Atmosfera : vandenilis, helis ir metanas.

- Mantija: atmosferoje yra didžioji planetos mantija, skystas regionas, kuriame temperatūra gali siekti nuo 1,727 iki 4,727 ° C. Jį sudaro vanduo, metanas ir amoniakas, skysto pavidalo.

Mantija svyruoja nuo 10 iki 15 sausumos masių, joje gausu vandens, amoniako ir metano. Šis mišinys vadinamas „ledu“, nepaisant to, kad yra karštas ir tankus skystis, jis taip pat vadinamas vandens ir amoniako vandenynu.

Pačios mantijos temperatūra yra labai aukšta - nuo 1700ºC iki 4700ºC, o jos elektrinis laidumas taip pat yra didelis.

- Šerdis: sudarytas iš silicio dioksido, geležies ir nikelio uolienų, panašių į Uraną, kitą ledo ir dujų milžiną. Branduolio masė yra 1,2 karto didesnė už Žemės masę. Manoma, kad slėgis centre yra 700 GPa, maždaug dvigubai didesnis nei Žemės centre, kai temperatūra siekia iki 5 670 ºC.

Atmosfera

Neptūno atmosfera yra labai įdomi ir verta ypatingo skyriaus. Pirmiausia tai yra labai šalta, nes ji yra labiausiai nutolusi nuo Saulės planeta ir gauna labai mažai saulės spindulių. Dėl šios priežasties viršutinėje atmosferos dalyje temperatūra yra –220 ºC.

Bet „Neptūnas“ turi vidinį šilumos šaltinį greičiausiai dėl skysčio apvalkalo laidžių elektronų susidūrimo ir dėl jo susidarymo metu likusios šilumos.

Dėl šio didžiulio temperatūros gradiento kyla didžiulės konvekcijos srovės, todėl planetos klimato sistema yra labai ekstremali.

Taigi susidaro didžiausios saulės sistemos audros ir uraganai, tai patvirtina didžiulių anticikloninių srovių dėmių susidarymas dėl priešingų vėjų skirtingose ​​platumose.

Tarp visų anticikloninių Neptūno sistemų išsiskiria Didysis tamsus taškas, pirmą kartą nufotografuotas „Voyager 2“ zondu 1989 m., Kai jis praėjo 3 000 kilometrų nuo planetos.

Spalvos atžvilgiu „Neptūnas“ yra dar melsvesnis nei Uranas būtent dėl ​​didesnės metano koncentracijos, kuris sugeria raudoną bangos ilgį ir atspindi mėlyną. Tačiau yra ir kitų molekulių, kurios prisideda prie jo spalvos.

Apatiniame atmosferos regione (troposferoje) temperatūra krenta kartu su aukščiu, tačiau viršutiniame regione (stratosfera) vyksta priešingai. Tarp šių sluoksnių slėgis yra 10 tūkst. Paskalų (Pa).

Virš stratosferos yra termosfera, kuri palaipsniui virsta egzosfera, kur slėgis sumažėja nuo 10 Pa iki 1 Pa.

Neptūno palydovai

Iki šiol suskaičiuota 15 natūralių planetos palydovų. Didžiausias iš jos palydovų ir pirmasis aptiktas 1846 m. ​​Yra Tritonas. 1949 m. Buvo atrastas antrasis palydovas, pavadintas Nereida.

1989 m. „Voyager 2“ misija atrado dar šešis palydovus: „Naiad“, „Thalassa“, „Despina“, „Galatea“, „Larisa“ ir „Proteus“.

Vėliau, 2003 m., Aptikti Halimedai, Sao, Laomedeia, Psámate ir Neso. Nedidelį palydovą 14 2013 m. Atrado SETI institutas, jo orbitos periodas buvo 23 valandos.

Pažiūrėkime keletą detalių apie pagrindinius Neptūno mėnulius:

Tritonas

Tai yra didžiausias iš Neptūno palydovų, jo skersmuo 2700 km, maždaug 18 kartų mažesnis už priimančiąją planetą ir beveik 5 kartus mažesnis už Žemę.

Orbitalinis periodas yra beveik 6 dienos, tačiau įdomu, kad jis sukasi priešinga kryptimi nei Neptūno ir kitų jo palydovų sukimasis. Be to, jo orbita yra pasvirusi 30 laipsnių planetos orbitos plokštumos atžvilgiu.

Tai yra šalčiausias Saulės sistemos objektas, kurio vidutinė temperatūra yra –235 ºC, ir jį sudaro trys ketvirtadaliai uolienų ir ketvirtadalis ledo. Jo paviršiuje yra geizeriai, tamsiai sklindantys į atmosferą, o paviršiuje yra lygumų ir keletas ugnikalnių, kurių krateriai siekia 200 km.

8 pav. Pagrindiniai Neptūno palydovai; Triton, Proteus, Nereida ir Larisa. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nereid

Jį 1949 m. Atrado Gerardas Kuiperis, nes atspindi 14% gaunamų saulės spindulių.

Jos dydis yra viena aštuntoji dalis Tritono ir yra labai ekscentriška orbita, artimiausias atstumas iki Neptūno yra 1 354 000 km, o tolimiausias atstumas - 9 624 000 km, per kurį reikia įveikti 360 dienų.

Proteus

9 paveikslas. Brolija, lygybė, laisvė yra vardas, suteiktas Adamso žiedo arkai (atokiausias). Vidinis žiedas yra Le Verrier. (Šaltinis: „wikimedia commons“)

„Neptūnas“ turi penkis plonus ir silpnus žiedus, sudarytus daugiausia iš dulkių ir ledo dalelių. Manoma, kad jo kilmė yra šiukšlėse, kurias paliko susidūrimai tarp meteorų ir natūralių planetos palydovų.

Žiedai yra pavadinti paskutinėmis mokslininkų, kurie labiausiai prisidėjo prie jų atradimo ir tyrimo, vardais. Nuo giliausios iki tolimiausios jos yra Galle, Le Verrier, Lassell, Arago ir Adams.

Taip pat yra žiedas, kurio orbita dalijasi su palydovu „Galatea“, kurį galime pamatyti šiame paveikslėlyje:

10 pav. Neptūno penkių žiedų ir jų pavadinimų schema. Taip pat parodyta kai kurių palydovų orbita. (Šaltinis: NASA).

Kada ir kaip stebėti Neptūną

Neptūno negalima pamatyti plika akimi, net su mėgėjišku teleskopu jis atrodo toks mažas, kad gali būti klaidingai susietas su žvaigžde.

Norėdami tai padaryti, geriausia naudoti kompiuterinę programą ar programą, kuri veikia kaip planetariumas. „Android“ operacinei sistemai išsiskiria „Sky Maps“ programa, leidžianti gana tiksliai nustatyti planetas ir kitus dangaus objektus.

Geriausias laikas stebėti yra tada, kai planeta yra opozicijoje, tai yra, Žemė yra tarp linijos, jungiančios Saulę su Neptūnu.

Šis reiškinys pasitaiko kas 368 dienas, o iki 2020 m. Jis įvyks rugsėjo 11 d. Tai tikrai nėra vienintelė proga stebėti Neptūną, kuris matomas ir kitu metų laiku.

Turėdamas gerą teleskopą, Neptūną galima atskirti nuo fono žvaigždžių, nes jis atrodo kaip melsvai žalias diskas.

Neptūno magnetosfera

Anksčiau buvo komentuojama dėl Neptūno magnetinio lauko ypatumų. Magnetiniai planetos poliai yra pasvirę 47º sukimosi ašies atžvilgiu.

Magnetinis laukas sukuriamas judant laidiems skysčiams, kurie planetos viduje sudaro ploną sferinį sluoksnį. Bet Neptune magnetiniai poliai yra pasislinkę nuo centro maždaug 0,5 spindulio atstumu nuo planetos.

Lauko intensyvumas ties magnetiniu pusiauju yra 15 mikrotestų, 27 kartus intensyvesnis nei Žemės.

Lauko geometrija yra sudėtinga, nes keturkojo indėlis gali viršyti dipolio indėlį, skirtingai nuo Žemės, kurioje svarbiausias indėlis yra dipolis.

Savitas Neptūno magnetinis laukas. (Šaltinis: emaze.com)

Neptūno magnetosfera smūgio priekyje spindulį padidina iki 35 kartų, o uodegoje - 72 spindulius.

Magnetopauzė, kuri yra vieta, kur magnetinis slėgis prilygsta Saulės įkrautų dalelių slėgiui, yra nuo 23 iki 27 spinduliu nuo planetos.

Misijos į Neptūną

„Voyager 2“

Vienintelė kosminė misija, skriejanti aplink Neptūno planetą, buvo „Voyager 2“, kuri į planetą atvyko 1982 m.

Tuo metu buvo žinomi tik du palydovai: Tritonas ir Nereida. Tačiau „Voyager 2“ misijos dėka buvo atrastos dar šešios: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa ir Proteus. Šie palydovai yra gana mažesni nei „Triton“, netaisyklingos formos ir mažesnio spindulio orbita.

Įtariama, kad šie šeši palydovai yra susidūrimo su senovės palydovu, kuris susidūrė su Tritonu, liekanos, kai pastarasis buvo užfiksuotas Neptūno gravitacinio traukos metu.

„Voyager 2“ taip pat atrado naujus žiedus „Neptune“. Nors pirmasis iš žiedų buvo aptiktas 1968 m., Jo egzistavimas ir naujų atradimas buvo neįmanomas iki minėto zondo atvykimo 1989 m.

Artimiausias erdvėlaivio priartėjimas prie planetos įvyko 1989 m. Rugpjūčio 25 d., Jis įvyko 4800 km atstumu virš Neptūno šiaurinio ašigalio.

Kadangi tai buvo paskutinė didžioji planeta, kurią galėjo aplankyti erdvėlaivis, buvo nuspręsta padaryti artimą mėnulio „Triton“ skraidymą, panašiai, kaip buvo padaryta su „Voyager 1“, skridusiu Saturno ir jo mėnulio „Titanu“.

1989 m. Rugpjūčio 25 d. Erdvėlaivis išvyko į artimą susidūrimą su mėnuliu Nereid, prieš tai pasiekdamas 4 400 km nuo Neptūno atmosferos ir tą pačią dieną praplaukęs netoli Tritono, didžiausio planetos mėnulio.

Erdvėlaivis patikrino magnetinį lauką, supantį Neptūną, ir nustatė, kad laukas buvo perkeltas iš centro ir pakreiptas, panašus į lauką aplink Uraną.

Nuorodos

1. N + 1. Apie Uraną ir Neptūną liejasi 200 kilogramų deimantų. Atkurta iš: nmas1.org.
2. Powell, M. Plika akimi esančios planetos naktiniame danguje (ir kaip jas atpažinti). Atkurta iš: nakedeyeplanets.com.
3. Sėklos, M. 2011. Saulės sistema. Septintas leidimas. „Cengage“ mokymasis.
4. Vikipedija. Planetinis žiedas. Atkurta iš: es.wikipedia.org.
5. Vikipedija. Anneaux d'Neptune. Atkurta iš: fr.wikipedia.org.
6. Vikipedija. Neptūno tyrinėjimas. Atkurta iš: en.wikipedia.org.
7. Vikipedija. Neptūnas (planeta). Atkurta iš: es.wikipedia.org.