Планета Нептун

Размещено на http://www.allbest.ru/

Планета Нептун

Нептун - восьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. У планеты, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Нептун превосходит Уран в массе. Нептун может быть увиден в бинокль, но даже в большой телескоп вряд ли можно видеть что-нибудь, кроме небольшого диска. Через хороший телескоп с большим усилением Нептун выглядит как слегка голубоватый диск (этот цвет объясняется присутствием метана в верхней атмосфере планеты). Поверхностные детали наземными оптическими инструментами обнаружены быть не могут, хотя в инфракрасном свете наблюдаются яркие пятна. Нептун - довольно сложная планета для наблюдений. Ее блеск в противостояния едва переваливает за 8-ую звездную величину. Экваториальный радиус - 24.766 км (в 3,86 раз больше Земли). Полярное сжатие - 0.0171. Масса - 102,43E+24 кг (в 17,2 раз больше Земли). Плотность - 1,638 г/см3. Ускорение свободного падения на экваторе 11,00, на полюсах - 11.41 м/с2. Период вращения - 16,11 час. Орбитальная скорость - 4,7490 км/сек. Наклон экватора к орбите - 29,56 градуса. Температура атмосферы - 72 K.

Расстояние в перигелии - 29,81 а.е.. Растояние в афелии - 30,33 а.е.. Большая полуось - 30,07 а.е.. Эксцентриситет - 0,00858, т.е. орбита Нептуна наиболее близка к окружности. Наклон орбиты к эклиптике - 1,77 градуса.

Облачный покров и внутреннее строение Нептуна

Во многих отношениях (например, по размеру и строению) Нептун похож на Уран. Но, в отличие от Урана, в высокодинамичной атмосфере Нептуна имеются заметные и изменяющиеся облачные структуры.

В верхней атмосфере Нептуна имеются два главных слоя облаков. Слой, состоящий из кристаллов метанового льда, лежит поверх непрозрачных облаков, которые, возможно, содержат замерзший аммиак или сероводород. Кроме того, в верхних слоях атмосферы имеется углеводородная дымка, возникшая в результате действия солнечного излучения на метан.

Наиболее выделяющаяся структура в южном полушарии, обнаруженная "Вояджером- 2", была названа Большим тёмным пятном. Оно в два раза меньше, чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Располагаясь на 20° к югу от экватора, оно вращается против часовой стрелки с периодом около 16 дней. Над ним, как и над другими тёмными пятнами формируются яркие "перистые" облака. Ветры Нептуна несли это Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. "Вояджер 2" также видел меньшее тёмное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, восходящим от нижних слоёв атмосферы к верхним, но истинная природа его остаётся пока тайной.

Однако к 1994 г., когда были проведены наблюдения с помощью HST, это пятно полностью исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы.

Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое тёмное пятно в северном полушарии Нептуна, не замеченное "Вояджером". Этому пятну также сопутствовали яркие облака. Последующие наблюдения HST показали, что характер облаков изменялся, хотя в целом структура атмосферы оставалась устойчивой. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за лёгких изменений в температурах верхних и нижних облаков.

Атмосфера Нептуна - это, по большей части, метан. Синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом. Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2.200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты.

Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла - он излучает более чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца.

Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные "льды" или отвердевшие газы с содержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле).

Магнитное поле Нептуна

Нептун и его кольца

Регулярные радиовсплески, обнаруженные "Вояджером-2", говорят о том, что Нептун имеет магнитное поле и окружен магнитосферой. Всплески разделены интервалом времени в 16,11 часа, что, по всей видимости, соответствует периоду вращения планетарного ядра. Магнитная ось планеты наклонена к оси вращения под углом в 47°, что позволяет думать, что асимметричное поле возникает в мантии, а не в ядре.

Также магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно. Оно, вероятно, создаётся движениями проводящего вещества (возможно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более, чем на пол радиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных её местах и меняется от трети земного до утроенного.

В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как положение и интенсивность источника в недрах планеты.

Спутники и кольца Нептуна

Около Нептуна движутся 6 спутников. Самый крупный из них Тритон , спутник Нептуна, открыт У. Ласселлом (о. Мальта, 1846). Расстояние от Нептуна 394 700 км, сидерический период обращения 5 сут 21 ч 3 мин, диаметр ок. 3200 км и радиус 1600 км, что немногим (на 138 км) меньше радиуса Луны, хотя масса его на порядок меньше. Возможно, имеет атмосферу.

Второй по величине спутник, Нереида, спутник Нептуна, открыт Дж. Койпером (США, 1949). Среднее расстояние от Нептуна 6,2 млн. км, диаметр ок. 200 км. И радиус 100 км. Масса в 20000 раз меньше, чем масса Луна еднственный спутник планет с сильно вытянутой орбитой (эксцентриситет 0,75). Сидерический период обращения ок. 358 сут.

Возможно, имеет атмосферу.

Удаленность Нептуна от Земли существенно ограничивает возможности его исследования.

История открытия. планета нептун спутник кольцо

После того, как в 1781 У. Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты оно то "отставало" от расчетного, то опережало его.

В 1832 в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой "заурановой" планеты. По-видимому, это было первым предложением искать "возмущающую" планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.

А еще за год до этого талантливый молодой студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: "В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию".

Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843 предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось.

Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных расчетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии новой планеты.

Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции У. Ж. Леверье. 10 ноября 1845 он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: "Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате". Такие оценки были проведены в первой половине 1846. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим Тициуса Боде правилом, по орбите, радиус которой равен утроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету.

Получив второй трактат Леверье, Эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846, поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.

Тем временем Леверье 31 августа 1846 закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не приступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к И. Галле, ассистенту Берлинской обсерватории, который, получив разрешение директора обсерватории, 23 сентября вместе со студентом ДАрре начал поиски. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52 от предполагаемого места.

Весть об открытии планеты "на кончике пера", что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.

Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственного отношения не имели.

В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.

Современные данные о Нептуне.

Звездный период обращения в годах 164,7

Синодический период обращения, сутки 368

Среднее расстояние от Солнца, а. е. 30,06

Среднее расстояние от Солнца, млн. км 4496

Наклонение орбиты к эклиптике 1° 46'

Плотность, кг/м3 1700

Экваториальный диаметр, км 49500

Экваториальный радиус, км 24750

Звездный период вращения вокруг своей оси 17,8

Наклон экватора к плоскости орбиты 15,8 суток

Число известных спутников у планеты 29°

Число известных спутников 2

Исследования Нептуна

Планета Нептун, можно сказать, была открыта путем вычислений. Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 г.

"Вояджер-2", запущенный в 1977 г. NASA, - это единственный космический аппарат, побывавший вблизи Нептуна. Он оказался на минимальном расстоянии от Нептуна (менее 5 тыс. километров) и смог передать на Землю изображения планеты, обнаружил у планеты магнитное поле, открыл ещё шесть спутников размерами от 200 до 50 км, вращающихся в том же направлении, что и Нептун.

Размещено на Allbest.ru