Нептун

Нептун — восьма планета Сонячної системи, середня відстань від Сонця 30,06 а. о. (4500 млн км), період обертання навколо Сонця 164,8 року, період обертання навколо осі — 17,8 годин, екваторіальний діаметр 49 500 км, маса 1,03×10 26 кг, склад атмосфери: CH₄, H₂, He. Відкритий в 1846 р. Йоганном Галле та його помічником Генріхом д’Аррестом за теоретичними прогнозами Урбена Левер’є та Джона Адамса. Значна віддаленість Нептуна від Землі істотно обмежує можливості його дослідження.

Нептун рухається навколо Сонця по еліптичній, близькій до круга (ексцентриситет — 0,009) орбіті; його середня відстань від Сонця в 30,058 разів більша, ніж у Землі, що складає приблизно 4500 млн км. Це означає, що світло від Сонця доходить до Нептуна трохи більше, ніж за 4 години. Тривалість року, тобто час одного повного оберту навколо Сонця, складає 164,8 земних років. Екваторіальний радіус планети — 24 750 км, що майже в чотири рази перевищує радіус Землі, при цьому власне обертання настільки швидке, що доба на Нептуні триває всього 17,8 годин. Хоча середня щільність Нептуна, яка дорівнює 1,67 г/см 3 , майже втричі менша земної, його маса через великі розміри планети в 17,2 рази більша, ніж маса Землі. Нептун виглядає на небі як зірка 7,8 зоряної величини (недоступна неозброєному оку); при сильному збільшенні має вид зеленуватого диска, позбавленого яких-небудь деталей. Нептун володіє магнітним полем, напруженість якого на полюсах приблизно удвічі більша, ніж на Землі.

Температура поверхневих областей — близько 38 K, але в міру наближення до центру планети вона зростає до (12 — 14)×10 3 K при тиску 7-8 мегабар.

Зі всіх елементів на Нептуні переважають водень і гелій, приблизно в такому ж співвідношенні, як і на Сонці: на один атом гелію припадає близько 20 атомів водню. У незв’язаному стані водню на Нептуні значно менше, ніж на Юпітері та Сатурні. Присутні також інші елементи, в основному легкі. На Нептуні, як і на інших планетах-гігантах, відбулася багатошарова диференціація речовини, в процесі якої утворилася протяжна крижана оболонка, як на Урані. За теоретичними оцінками, присутня і мантія, і ядро. Маса ядра разом з крижаною оболонкою згідно розрахунковим моделям може досягати 90% всієї маси планети.

Біля Нептуна рухається свита супутників. Найбільший з них — Тритон — має радіус 1600 км, що всього на 138 км менше радіуса Місяця, хоча його маса на порядок менша. Інші великі супутники — Протей і Нереїда — мають радіуси 200 км і 170 км та в 20 000 разів менші за масою, ніж Місяць.

Після прольоту „Вояджера-2” у 1989 році повз планету найбільш відомою деталлю на Нептуні стала Велика Темна Пляма в південній півкулі. Вона вдвічі менша за Велику Червону Пляму Юпітера (тобто в діаметрі приблизно дорівнює діаметру Землі). Вітри Нептуна несли Велику Темну Пляму на захід зі швидкістю 300 метрів за секунду. „Вояджер-2” також побачив меншу темну пляму в південній півкулі і невелику непостійну білу хмару. Вона могла бути потоком, що відходить від нижніх прошарків атмосфери до верхніх, але справжня її природа залишається загадкою.

Цікаво, що спостереження в 1994 році показали, що Велика Темна Пляма зникла. Вона або просто розсіялась, або до певного часу її закрили інші частини атмосфери. Через декілька місяців було виявлено нову Темну Пляму в північній півкулі Нептуна. Це вказує на те, що атмосфера Нептуна змінюється швидко, можливо через легкі зміни в температурах верхніх і нижніх хмар.

Історія відкриття планети схожа на детектив. Після того, як в 1781 році Вільям Гершель відкрив Уран і розрахував параметри його орбіти, незабаром виявилися загадкові аномалії в русі цієї планети: вона то „відставала” від розрахунків, то їх „випереджала”. Орбіта Урана не відповідала закону Ньютона. Це і навело на думку про існування ще однієї планети за Ураном, що могла б своїм гравітаційним тяжінням спотворювати орбіту планети Уран.

В 1832 році у звіті Британської Асоціації розвитку науки Джордж Ері, який згодом став королівським астрономом, відзначав, що за 11 років помилка в положенні Урана досягла майже півхвилини дуги. Незабаром після опублікування звіту Ері одержав від Британського астронома-аматора, преподобного доктора Хасея, лист, у якому висувалося припущення, що ці аномалії зумовлені впливом поки ще невідкритої „зауранової” планети. Очевидно, це було першою пропозицією шукати планету. Ері не схвалив ідею Хасея, і пошуки не були розпочаті.

А ще за рік до цього талановитий молодий студент Джон Адамс відзначив у своїх записах: „На початку цього тижня з’явивилася думка зайнятися відразу ж після одержання ступеня дослідженням аномалій в орбіті Урана, що дотепер не пояснені. Треба з’ясувати, чи можуть вони бути зумовлені впливом невідкритої планети і, якщо можливо, визначити хоча б приблизно елементи її орбіти, що може призвести до її відкриття”.

Адамс одержав можливість приступити до розв’язання цієї задачі тільки через два роки, і до жовтня 1843 р. попередні обчислення були закінчені. Адамс вирішив показати їх Ері, проте зустрітися з королівським астрономом йому не вдалося. Адамсу залишалося лише повернутися в Кембрідж, залишивши для Ері результати проведених розрахунків. З незрозумілих причин Ері відреагував на роботу Адамса негативно, ціною чого виявилася втрата Англією пріоритету у відкритті нової планети.

Незалежно від Адамса над проблемою зауранової планети працював у Франції інший вчений, Урбен Левер’є. 10 листопада 1845 р. він представив у Французькій Академії Наук результати свого теоретичного аналізу руху Урана, звернувши увагу на розбіжності між даними спостережень і розрахунків: „Це можна пояснити впливом зовнішнього чинника, що я оціню в другому тракті”. Такі оцінки були проведені в першій половині 1846 р. і Левер’є виступив з вказівкою де варто шукати нову планету.

Отримавши другий тракт Левер’є, Ері звернув увагу на дуже близький збіг результатів досліджень Адамса і Левер’є, що стосуються руху гаданої планети, яка „збурює” орбіту Урана, і навіть підкреслив це на спеціальному засіданні Ради інспекторів Грінвіча. Але він, як і раніше, не поспішав починати пошуки і став клопотатися про них лише в липні 1846 р., зрозумівши, яке згодом обурення може викликати його пасивність.

Тим часом Левер’є 31 серпня 1846 р. закінчив ще одне дослідження, у якому була отримана остаточна система елементів орбіти шуканої планети і зазначене її місце на небі. Але у Франції, як і в Англії, астрономи все ніяк не приступали до пошуків, і 18 вересня Левер’є звернувся до Йоганна Гале, асистента Берлінської обсерваторії, який 23 вересня разом із студентом Даре розпочав пошуки. Їх обчислення базувалися на результатах спостережень Юпітера, Сатурна і самого Урана. У перший же вечір планета була виявлена, вона знаходилася зовсім близько від розрахованого місця. Звістка про відкриття планети „на кінчику пера”, що стала одним з найяскравіших тріумфів небесної механіки, незабаром облетіла весь науковий світ. За традицією планета одержала назву Нептун, на честь античного бога.

Близько року між Францією та Англією йшла боротьба за пріоритет відкриття, до якої, як це часто буває, самі герої безпосереднього відношення не мали. Зокрема, між Адамсом і Левер’є встановилося повне порозуміння, і вони залишалися друзями до кінця життя.

Характеристика планети Нептун

Нептун – восьма планета від Сонця. Була відкрита 23 вересня 1846. Це відкриття зробили Йоганн Галле і Гейнріх д’Арре. До відкриття наявність планети було передбачене Урбеном Левер’є, виходячи з відхилень руху планети Уран. Планета була названа на честь римського бога моря. Відстань від Нептуна до Сонця 4498252900 км або +30,06896348 а. е., перигелій планети дорівнює 4459631496 км, афелій дорівнює 4536874325 км повний оборот навколо Сонця Нептун – робить за 60 223,3528 земних дня, або 164,88 року. Орбіта Нептуна велика піввісь, якої становить 4504300000 км, вона є орбітою, найбільш близькою до кола. Ексцентриситет орбіти дорівнює 0,008 585 87. Середня орбітальна швидкість планети дорівнює 5,432 км / с.

Нептун є газовим гігантом, його середня щільність дорівнює 1,76 г / см2, і у нього немає твердої поверхні, в результаті чого при вимірюванні розмірів планети використовують той рівень атмосфери, тиск якого дорівнює 1 бар. Екваторіальний діаметр Нептуна складає 49528 км, полярний дорівнює 48680 км, маса планети дорівнює 1,02 * 1026 кг, що становить 17,14 маси Землі. Нептун складається в основному з водню і гелію, які становлять 98% всієї атмосфери. Також в атмосфері міститься: метан (2,5-3%), завмерлі кристали якого є в хмарах, етан і аміак. Температура в атмосфері Нептуна не однакова і змінюється з глибиною. Мінімальна температура 50 К на рівні 0,1 бар, максимальна температура 750 К на рівні 10-11 бар. Але температура також зростає в центрі планети, де температура повинна бути 7000 К, а тиск 5 * 106 бар.

Виходячи з того що планета знаходиться далеко від Сонця, ефективна температура Нептуна повинна бути приблизно 45 К, виходячи з показань інфрачервоних телескопів, вона дорівнює 59,3 К. З цього випливає висновок, що Уран має власний внутрішній джерело тепла. Нептун має вісь обертання нахиленою до площини орбіти на 29 ° 34 ‘. Період обертання магнітного поля дорівнює 16 годин 7 хвилин, а напруженість його змінюється від 0,1 до 1 гауса.

На Нептуні дмуть найсильніші вітри в Сонячній системі, швидкість яких дорівнює 2400 км / год. Також на Нептуні були виявлені слабкі полярні сяйва, які відбуваються не тільки близько магнітних полюсів.

Вважається, що ядро Нептуна складається з розплавлених скельних порід, і оточене розплавленої сумішшю аміаку, води та метану. У Нептуна існує 5 кілець і 13 природних супутників.

Планета Нептун – блакитний гігант

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Історія відкриття

Історія відкриття Нептуна унікальна у своєму роді, так як це перша планета в нашій сонячній системі, яка була відкрита чисто теоретично, завдяки математичним розрахункам і тільки потім вона була помічена в телескоп. Діло було так: у далекому 1846 році французький астроном Алексіс Бувар спостерігав у телескоп за рухом планети Уран і помітив дивні відхилення в його орбіті. Аномалія при русі планети, на його думку, могла бути викликана сильним гравітаційним впливом якогось іншого великого небесного тіла. Німецький колега Алексіса, астроном Йоганн Галле зробив необхідні математичні розрахунки щодо визначення місця знаходження цієї до того невідомої планети, і вони виявилися правильними, оскільки незабаром на місці передбачуваного знаходження невідомої «планети Х» був виявлений наш Нептун. Хоча ще задовго до цього планету Нептун спостерігав у телескоп великий Галілео Галілей. Правда, він у своїх астрономічних записах відзначив її як зірку, а не планету, тому відкриття йому не зарахували.

Найдальша планета сонячної системи

Особливості планети

Свій яскравий блакитний вигляд Нептун має завдяки сильній щільності хмар в атмосфері планети, хмари ці таять в собі поки ще до кінця невідомі нашій науці хімічні сполуки, які при поглинанні сонячного світла забарвлюються в блакитні кольори. Один рік на Нептуні дорівнює нашим 165 рокам, саме за такий час Нептун проходить свій повний цикл по орбіті навколо Сонця. А ось доба на Нептуні не така довга, як рік, вона навіть коротше нашої земної, так як триває лише 16 годин.

Температура

Так як сонячні промені до віддаленого «блакитного гіганта» доходять у дуже маленькій кількості, закономірно, що на поверхні його дуже і дуже холодно – середня температура поверхні становить -221 градус за Цельсієм, що в два рази нижче температури замерзання води. Одним словом, якби ви опинились на Нептуні, то в мить ока б перетворились на кригу.

Поверхня

Поверхня Нептуна складається з аміачного і метанового льоду, а ось ядро планети цілком може виявитися кам’яним, але це поки що лише гіпотеза. Цікаво, що сила гравітації на Нептуні вельми схожа з земною, вона лише на 17% більше, ніж у нас, і це притому, що Нептун в 17 разів більше Землі. Незважаючи на це погуляти по Нептуну ми навряд чи зможе найближчим часом, дивіться попередній абзац про лід. І до того ж на поверхні Нептуна дмуть сильні вітри, швидкість яких може досягати до 2400 кілометрів на годину (!), мабуть, на жодній іншій планеті нашої сонячної системи немає настільки сильних вітрів, як тут.

Розмір

Атмосфера

Склад атмосфери Нептуна схожий з атмосферами більшості аналогічних планет-гігантів: там, в основному, переважають атоми водню і гелію, також в невеликих кількостях є аміак, заморожена вода, метан та інші хімічні елементи. Ось тільки на відміну від інших великих планет в атмосфері Нептуна міститься дуже багато льоду, що обумовлено його віддаленим положенням.

Кільця планети

Напевно, коли ви чуєте про кільця планет, на думку відразу ж приходить Сатурн, але насправді він далеко не єдиний володар кілець. Кільця, нехай і не такі великі й красиві, як у Сатурна, має і наш Нептун. В цілому у Нептуна є п’ять кілець, названих на честь астрономів, що відкрили їх: Галле, Леверье, Ласселл, Араго та Адамс. Кільця Нептуна складаються з маленьких камінчиків і космічного пилу (безліч частинок мікронного розміру), за будовою вони в чомусь подібні до кілець Юпітера і їх досить таки важко помітити, так як вони чорного кольору. Вчені вважають, що кільця Нептуна відносно молоді, принаймні, вони набагато молодше кілець сусіднього з ним Урану.

Супутники

У Нептуна, як і у всякої порядної планети-гіганта є свої супутники та не один, а цілих тринадцять, названих на честь більш дрібних морських богів античного пантеону. Особливо цікавим є супутник Тритон, що був відкритий, в тому числі завдяки… пиву. Справа в тому, що англійський астроном Вільям Ласінг, який власне і відкрив Тритон, нажив великі статки, займаючись варінням та торгівлею пивом, що згодом дозволило йому вкладати чималі гроші і час в улюблене хобі – астрономію (тим більше облаштувати якісну обсерваторію не дешево коштує). Але що ж цікавого й унікального в Тритоні? Справа в тому, що це єдиний відомий супутник в нашій сонячній системі, що обертається навколо планети в протилежну сторону щодо обертання самої планети. У науковій термінології це називається «обертанням за ретроградною орбітою». Вчені припускають, що Тритон раніше зовсім не був супутником, а незалежною карликовою планетою (подібно Плутону), що волею долі потрапила в сферу впливу гравітації Нептуна, по суті була захоплена «блакитним гігантом». Але цим справа не закінчилася: гравітація Нептуна притягує Тритон все ближче і ближче і через кілька мільйонів світлових років, гравітаційні сили можуть розірвати супутник на шматки.

Скільки летіти

Довго. Це якщо коротко, при сучасних технологіях, зрозуміло. Адже відстань від Нептуна до Сонця складає 4,5 мільярда кілометрів, а відстань від Землі до Нептуна – 4,3 мільярда кілометрів відповідно. Єдиний відправлений з Землі до Нептуна супутник Вояджер-2, запущений у 1977 році, долетів до пункту призначення лише до 1989 року, де сфотографував «велику темну пляму» на поверхні Нептуна і спостерігав ряд потужних буревіїв в атмосфері планети.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв’язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту [email protected] або у Фейсбук.