История открытия планеты Нептун

История о том, как было установлено местоположение планеты Нептун, необычна. Небесное тело обнаружили почти случайно, и произошло это сначала на бумаге — в результате математических расчетов. «Планета, открытая на кончике пера» — так называют Нептун некоторые ученые.

Первооткрывателем планеты Нептун мог бы быть Галилео Галилей, но он по ошибке принял её за звезду. Credit: ru.wikipedia.org.

История открытия восьмой планеты и наименования

Первым Нептун заметил Галилео Галилей еще в начале XVII в., но принял его за звезду. После 1612 г. планета начала удаляться от Земли, и обнаружить ее астрономической техникой тех времен стало невозможно.

В первой половине XIX в. английский ученый Т. Дж. Хасси высказал предположение, что имевшее место аномальное перемещение Урана по своей орбите может объясняться наличием рядом крупного космического объекта.

Через несколько лет французский астроном А. Бувар математическим путем смог определить орбитальную траекторию Урана, однако оптические наблюдения не подтвердили его расчеты. Это тоже могло значить, что рядом с планетой находится нечто, на нее влияющее.

К исследованиям приступило сразу несколько ученых. Новое небесное тело обнаружили, и на право называться первооткрывателем претендовали Дж. Адамс и У. Леверье. В 1846 г. этот спор был разрешен: оба астронома были официально признаны первыми.

Одновременная работа математиков Джона Куча Адамса (слева) и Урбена Жан Жозефа Леверье (справа) подарила миру открытие планеты Нептун в 1846 г. Credit: ru.wikipedia.org.

Но в самом конце ХХ в. ученые определили, что корректнее первооткрывателем восьмой планеты все-таки считать У. Леверье: его расчеты имели меньшую погрешность.

Небесное тело было названо в честь астронома, хотя другие исследователи настаивали на именах Океан или Янус. Сам Леверье дал восьмой планете Солнечной системе имя в честь римского бога морей — за синий цвет ее поверхности.

Что принесло науке открытие Нептуна

Открытие планеты Нептун подтвердило, что Солнечная система имеет гелиоцентрическое строение. Credit: NASA.

Открытие Нептуна не только объяснило орбитальное поведение Урана.

Оно также окончательно подтвердило справедливость гелиоцентрической теории строения Солнечной системы, которую высказал Н. Коперник.

Кроме того, была подтверждена справедливость теории всемирного тяготения И. Ньютона.

А также появились доказательства того, что небесные тела можно обнаружить благодаря предварительным математическим вычислениям, а не только непосредственному визуальному наблюдению.

Краткое описание и характеристики Нептуна

После того как Плутон был исключен из списка планет, Нептун стал по расположению самым дальним от Солнца объектом планетарного типа в нашей системе. Он находится на расстоянии в среднем 4,5 млрд км от Звезды, свет которой идет сюда больше 4 часов.

Высокая эксцентричность нептунианской орбиты (по вытянутости она уступает только венерианской) приводит к тому, что порой планета оказывается ближе к Солнцу, чем ее сосед Уран, а иногда — дальше, чем Плутон.

Нептун летит в пространстве со скоростью 5,5 км/с, проходя полностью один орбитальный круг почти за 165 земных лет. Очередной местный год начался там в июле 2011 г. Смена сезонов на Нептуне тоже есть, каждое время года длится примерно по 40 лет.

Между Землей и планетой в разные периоды от 4,3 до 4,6 млрд км. Это не дает возможности землянам увидеть планету невооруженным глазом: нужен телескоп с минимум 200-кратным увеличением и 250-миллиметровой линзой. При наблюдении Нептун будет выглядеть шаром синего цвета. Окраска объясняется большим содержанием в газовой оболочке метана.

Планета Нептун при наблюдении в очень мощный телескоп с Земли. Credit: Skyscrapers, Inc.

16 часов длится оборот гиганта вокруг своей оси, и столько же времени движется вместе с планетой ее магнитное поле. Атмосфера из-за отсутствия у объекта твердой поверхности ведет себя иначе. Около экватора газовая оболочка совершает 1 оборот за 18 часов, около полюсов — за 12. Это объясняет возникновение нептунианских ураганов, самых сильных в Солнечной системе. Их скорость может достигать 600 м/с.

Самый крупный зафиксированный вихрь — Большое темное пятно размером около 13х6,5 тыс. км (что сопоставимо с габаритами Земли). Скорость ветров на его границах достигала сверхзвуковой. Пятно постоянно меняло свои очертания. Не понятно, насколько долго этот вихрь бушевал на планете.

Структура планеты Нептун. Credit: universetoday.ru.

Обнаружен он был зондом «Вояджер-2» только в 1989 г. Не ясно и точное время его исчезновения — отсутствие урагана зафиксировал в 1994 г. космический телескоп «Хаббл» при попытке сфотографировать объект.

Основные физические характеристики Нептуна:

• средний радиус — 24,6 тыс. км;
• масса — 100 скстлн т (секстиллион — 10 в 21 степени);
• средняя плотность тверди — 1,6 г/куб. см.

Среди всех планет Солнечной системы Нептун — третий по массе и четвертый по диаметру. Он тяжелее Земли в 17 раз и в 4 раза больше ее по длине экватора.

Строение Нептуна напоминает Уран. Верхнюю часть планеты (до 20% ее массы) занимает газовая оболочка, ниже — мантия из смеси жидких метана и аммиака. Ученые называют нептунианскую мантию ледяной, но со льдом ее роднит только высокая плотность. В действительности это скорее кипящий океан с температурой +1700…+4700°С. Ниже мантии расположено ядро из солей кремния и чистого железа. Температура здесь достигает +5500°С.

В верхних слоях атмосферы Нептуна находятся преимущественно водород (80%) и гелий (20%). По мере приближения к поверхности в воздухе увеличивается содержание метана, придающего небесному телу синий цвет. Привычное явление для нижних слоев газовой оболочки — сероводородные и аммиачные облака.

Кольцевая система Нептуна

Нептунианские кольца были обнаружены только через 120 лет после открытия самой планеты — в 1968 г. Сначала их наличие было только научным предположением. Окончательно подтвердил существование колец в 1989 г. корабль «Вояджер-2».

Количество колец — 5, они находятся на расстоянии 42-63 тыс. км и состоят из кремниевых солей и водяного льда, но красноватый оттенок выдает присутствие в них органических веществ.

Все эти образования названы в честь ученых, внесших свой вклад в изучение Нептуна:

• Галле;
• Леверье;
• Ласселл;
• Араго;
• Адамс.

Последнее кольцо неоднородное, отличается наличием 5 отдельных дуг, каждая из которых имеет собственное название. Ученые пока не могут объяснить этот феномен. Возможно, объединиться дугам в единое целое не дает гравитация нептунианского ступника Галатеи, который вращается в непосредственной близости от этого кольца.

Спутник планеты Нептун Тритон отражает от 60% попадающего на него света, что минимум в 6 раз больше, чем отражает Луна. Credit: NASA.

Спутники синего гиганта

Нептун имеет 14 открытых на сегодня естественных лун, самая крупная из них — Тритон, обнаруженный через 2 недели после открытия самой планеты. Этот ледяной спутник со множеством действующих криовулканов единственный из соседей движется в ретроградном направлении.

Он постепенно сближается с центральной планетой и однажды разрушится, превратившись в шестое кольцо. Масса Тритона составляет примерно 99,5% от общего веса всех местных спутников.

Второй из нептунианских лун открыли Нереиду. Это случилось в 1949 г. До сих пор спутник остается одним из наименее изученных в Солнечной системе. Следующие 6 объектов обнаружила в 1989 г. станция «Вояджер-2». Последние мелкие сателлиты были открыты уже в XXI в.