Информация о планете Нептун

Нептун — планета № 8 Солнечной системы, самая удаленная от центрального светила после того, как список планетарных тел покинул Плутон.

История открытия и название

Увидеть Нептун без мощных астрономических приборов нельзя, потому до 1846 г. об этой планете человечество не знало. Вблизи это небесное тело наблюдали только единожды. Это осуществил в 1989 г. космический аппарат «Вояджер-2».

Из-за наличия в нептунианской атмосфере большого количества метана, поглощающего красные световые лучи, планета выглядит синей. Это определило ее название — в честь древнеримского бога морей.

Физические характеристики планеты

Основные параметры Нептуна:

• радиус — 24,6 тыс. км (в 4 раза крупнее Земли);
• масса — 100 скстлн. т (число с 21 нулями, в 17 раз тяжелее нашей планеты);
• средняя плотность тверди — 1,638 г/см³.

Орбита и вращение Нептуна

Наклон оси, вокруг которой Нептун совершает собственное вращение, составляет 28,32°. Это объясняет смену времен года на планете, но из-за большой протяженности орбиты сезоны тут имеют продолжительность более 40 лет каждое.

Орбита планеты эллиптическая, но не отличается большой вытянутостью. Нептун может отдаляться от Солнца на 4,554 млн км и приближаться к нему на 4,453 млн км. По своей орбите планета летит со скоростью 5,43 км/с в том же направлении, что и остальные планетарные объекты нашей системы — против часовой стрелки, если смотреть сверху, со стороны условного северного полюса мира.

Орбитальные резонансы

Гравитационные силы Нептуна влияют на тела в Поясе Койпера. Он создает разрывы в этом образовании, проходя по некоторым из пустых участков. Часть астероидов в Поясе находится в резонансе 2:3 с планетой, совершая 2 полных орбитальных витка на каждые 3 аналогичных прохода у Нептуна.

Строение планеты

Нептун относится к планетам-ледяным гигантам, хотя его твердь — это скорее не лед, а плотная раскаленная жидкость.

У планеты имеются:

• ядро — твердое образование из металлов (никель, железо) и силикатных горных пород, больше земного в 1,2 раза;
• мантия, состоящая из метанового льда, воды и аммиака, в 10-15 раз более толстая, чем аналогичное земное образование.

Литосферы Нептун не имеет. Выше мантии располагается атмосфера, которая состоит преимущественно из водорода, гелия и метана.

Внутреннее тепло

Температура внутри планеты достигает +7000℃, но таяния мантии это не вызывает. Виной тому — слишком высокое давление последней.

Магнитосфера Нептуна

Планета обладает мощным магнитным полем, источником которого является нептунианская мантия.

Оно является надежным экраном, защищающим Нептун от губительного воздействия солнечного ветра и других излучений, поступающих из космоса.

Магнитные полюса не совпадают с географическими, наклон оси магнитосферы — 47° против 28,32° у планетарной оси. Магнитное поле вращается вместе с планетой, совершая 1 полный виток примерно за 16 часов.

Атмосфера и климат

Снимок планеты, сделанный Вояджером-2. Credit: Spacegid.com.

Состав нептунианского воздуха — 80% водорода, 19% гелия, 1% метана и других примесей. В атмосфере выделяются 2 основных слоя — прилегающая к тверди стратосфера и тропосфера, постепенно переходящая в космическое пространство. Между ними расположена тропопауза с высоким разрешением.

На верхней границе тропосферы зафиксирована температура почти +477°C. Природа этого явления пока неизвестна. Понятно только, что нагрев не мог быть вызван солнечным излучением из-за большого расстояния между Нептуном и центральной звездой системы.

Возможно, повышение температуры вызвано контактом атмосферы с ионами, либо его вызывает гравитация планеты.

Температура около поверхности составляет в среднем -200°C.

Штормы на планете Нептун

Планета не имеет твердой поверхности, и ее атмосфера движется вокруг своей оси вместе с Нептуном с разной скоростью, совершая 1 полный оборот:

• за 18 часов в экваториальной части;
• примерно за 16 часов в средних широтах;
• за 12 часов около полюсов.

Это стало причиной появления сильных штормов. 3 наиболее масштабных из них были зафиксированы аппаратом Voyager-2 в 1989 г. Одно из этих образований напоминало юпитерианское Большое Красное Пятно и имело размеры 13 х 6,6 тыс. км. В 1994 г. этот ураган (он получил имя Большое Темное Пятно) пытался отыскать орбитальный телескоп «Хаббл», но шторм исчез без следа.

Вояджер-2 также обнаружил ураган Маленькое Темное Пятно с ярким ядром в центре и шторм Скутер, состоящий преимущественно из светлых облаков.

Скорость ветров на Нептуне может достигать 600 м/с. Это делает их быстрейшими в Солнечной системе.

Спутники и кольца Нептуна

Нептунианская система содержит 14 естественных лун, названных в честь греческих и римских мифологических героев, связанных с водоемами — морями, реками.

Все спутники делятся на 2 категории:

• регулярные, расположенные в непосредственной близости к планете и обращающиеся по круговым орбитам;
• нерегулярные, или неправильные, двигающиеся по вытянутым траекториям и находящиеся дальше от Нептуна.

К последним причисляют и самый большой нептунианский сателлит Тритон, хотя он вращается по круговой орбите.

Планета имеет кольцевую систему, но она выглядит не так ярко, как сатурнианская.

Тритон

Это самая крупная местная луна, ее масса (21 квинтлн. т, число с 18 нулями) составляет 99,5% от веса всех остальных спутников. Диаметр тела — 2,7 тыс. км. Тритон движется по квазикруговой ретроградной орбите и состоит из азота, метана, двуокиси углерода и водяного льда.

Плотность его 2 г/см³, это подтверждает преимущественно скальное строение спутника. Не исключено наличие на нем жидкой воды и подземного океана.

Отражающая способность Тритона — выше 0,7, это самый яркий объект на нептунианском небе. Цвет спутника красноватый, у него имеется собственная атмосфера. Поверхность луны покрыта древними кратерами, каньонами и уступообразными скалами. На южном полюсе расположена крупная ледяная шапка.

Происхождение спутника не выяснено. В прошлом он мог быть астероидом или карликовой планетой из Пояса Койпера, притянутой силами гравитации Нептуна. Приливные силы продолжают притягивать спутник к планете, и через 3,5 млрд лет они могут столкнуться.

Протей

Это вторая по габаритам и крупнейшая внутренняя луна Нептуна. Кроме того, Протей — самый большой несферический естественный сателлит в Солнечной системе. Его размеры 440×416×404 км, поверхность тела сильно кратерирована, но только 1 местный кратер имеет собственное имя — Фарос. Он был принят за точку отсчета координат на Протее.

Никаких признаков тектонической активности это небесное тело не проявляет.

Нереида

Это второй открытый спутник Нептуна, обнаруженный более, чем через 100 лет после самой планеты. С диаметром 340 км Нереида является третьей по величине нептунианской луной. Она движется по вытянутой орбите, то приближаясь к центральной точке местной планетарной системы на 1,4 млн км, то отдаляясь от нее на 9,6 млн км. Настолько высокий орбитальный эксцентриситет говорит о том, что сателлит может быть астероидом или бывшей карликовой планетой из Пояса Койпера, притянутыми к Нептуну его гравитацией.

Ларисса

Эта нептунианская луна была открыта дважды: в 1981 г. группой астрономов с Земли и в 1989 г. аппаратом «Вояджер-2». Спутник имеет несферическую форму, его поверхность сильно кратерирована. Следов геологической активности у Лариссы не обнаружено.

Предположительно, объект сформировался из обломков бывших спутников Нептуна, успевших разрушиться до появления в его системе Тритона.

Сегодня сателлит вращается на расстоянии 73,5 тыс. км от планеты, но это расстояние под действием центральных приливных сил постепенно уменьшается. Со временем Ларисса будет разрушена в результате столкновения с Нептуном.

Наблюдения за планетой Нептун

До XIX в. планета не была видна человечеству, хотя ее наличие предполагал еще Галилео Галилей в 1612 г. Он даже оставил описание этого объекта, посчитав его невидимой в слабый телескоп звездой. В 1821 г. французский астроном А. Бувар при наблюдениях за соседним Ураном предположил, что рядом находится некое крупное тело, влияющее на уранианскую орбиту.

Детально изучать этот вопрос начали независимо друг от друга англичанин Дж. Адамс и француз У. Леверье.

Первооткрывателями долгое время считались одновременно Дж. Адамс и француз У. Леверье. Только в 1998 г. научный спор разрешился в пользу последнего.

Исследования планеты Нептун

Космическая станция Voyager-2 собрала достаточно сведений о восьмой планете Солнечной системы, выполнила ее фотосъемку, измерила основные параметры, получила данные о нептунианских кольцах, открыла 6 новых спутников. Кроме того, был детально исследован Тритон — крупнейшая местная луна.

Позже за планетой наблюдала орбитальная обсерватория «Хаббл». В 2002 г. изучение Нептуна продолжилось с Земли с помощью мощного телескопа имени В. Бланко, расположенного в Чили. В этот период были открыты еще 4 спутника. Годом позже учеными из Гавайского университета была обнаружена тринадцатая луна. Последний, четырнадцатый, сателлит официально открыт американцем М. Шоуолтером в 2013 г., однако позже выяснилось, что это небесное тело уже было неоднократно запечатлено «Хабблом».

В июле 2014 г. с расстояния почти 4 млрд. км планету сфотографировала космическая станция «Новые горизонты», пролетавшая мимо Нептуна по направлению к Плутону.

В ближайшем будущем никаких программ по исследованию этой планеты не планируется.

Эволюция представления о планете Нептун

С момента своего обнаружения до 1930 г. эта планета считалась наиболее отдаленной от Солнца в нашей системе. Открытие Плутона сделало Нептун предпоследним планетарным объектом, кроме периода с 1979 до 1999 г., когда особенности траектории движения этих тел привели к тому, что девятая планета находилась внутри нептунианской орбиты. С 2006 г. Нептун снова считается самым дальним из-за перевода Плутона в другой статус.

Представления землян об этой планете сразу после ее открытия отличались от теперешних. Некоторые астрономические параметры объекта были измерены более точно, другие были найдены с ошибкой. Так, массу и радиус сначала оценивали выше, чем сейчас, а звездный период, наоборот, считался меньшим.

В понимании природы нептунианской магнитосферы тоже были разночтения — не было выяснено, что магнитное поле наклонено настолько сильно. Считалось, что магнитные и географические полюса планеты примерно совпадают.

Образование и миграция планеты Нептун

Приблизительный возраст планеты — 4,6 млрд лет.

В пользу этой теории говорит малая вероятность рождения планеты в теперешнем месте из-за пониженной плотности вещества туманности в этой области.

Изображения Нептуна

Самые качественные снимки Нептуна и его спутников на сегодня сделаны кораблем «Вояджер-2».

Кольца Нептуна

Планета имеет 5 колец, получивших названия в честь ученых, внесших большой вклад в ее изучение:

• Галле, расположенное на расстоянии 41-43 тыс. км от центрального тела системы;
• Леверье, имеющее ширину 113 км;
• Ласселла, самое широкое, раскинувшееся в 53,2-57,0 тыс. км от Нептуна;
• Араго шириной 100 км;
• Адамса, самое узкое (всего 35 км), но при этом самое яркое, состоящее из 5 незамкнутых дуг.

Эти образования преимущественно пыльные, в их составе имеется некоторое количество небольших осколков каменных пород. Кольца сложно увидеть из-за их тусклости, малого размера и плотности.

Облака Нептуна

В нептунианской атмосфере образование облаков из сероводорода, сульфида аммония, аммиака и воды — нередкое явление. Существуют целые облачные полосы шириной 50-150 км, охватывающие всю планету.

Самая полная карта Тритона на сегодняшний день

Детальная карта крупнейшей нептунианской луны была составлена по архивным фотоснимкам Вояджера-2. На ней отсутствует часть северного полушария спутника — в момент съемки она находилась в глубокой тени.

Гейзеры Тритона

Они были обнаружены в рамках миссии Voyager-2. Извержения газов из-под поверхности Тритона, скорее всего, вызваны солнечным нагревом тела. Под действием тепла газ испаряется и превращается в мелкодисперсные облака большой площади, растворяющиеся впоследствии в тонкой местной атмосфере.