Планета Нептун

1. Відкриття Нептуна "на кінчику пера"
2. Відкриття Нептуна на небі
3. Загальні відомості про Нептуні
4. Атмосфера і поверхня Нептуна
5. Внутрішня будова Нептуна
6. Магнітне поле Нептуна

© Володимир каланамі,
сайт "Знання-сила".

Після відкриття Урана в 1781 році астрономи довго не могли пояснити причини відхилень в русі цієї планети по орбіті від тих параметрів, які визначалися законами руху планет, відкритими Іоганном Кеплером. Припускали, що за орбітою Урана може перебувати ще одна велика планета. Але правильність такого припущення потрібно було довести, для чого необхідно було виконати складні розрахунки.

Нептун з відстані 4,4 млн.км.

Нептун. Фото в умовних кольорах.

Відкриття Нептуна "на кінчику пера"

З давніх часів люди знали про існування п'яти планет, які видно неозброєним оком: Меркурія, Венери, Марса, Юпітера і Сатурна.

І ось талановитий англійський математик Джон Кауч Адамс (1819-1892), тільки-но закінчивши коледж Св. Джона в Кембриджі, в 1844-1845 роках на присутніх справив розрахунки приблизною маси трансуранових планети, елементи її еліптичної орбіти і геліоцентричну довготу. Згодом Адамс став професором астрономії та геометрії Кембриджського університету.

В основу розрахунків Адамс поклав припущення, що шукана планета повинна знаходитися на відстані 38,4 астрономічної одиниці від Сонця. Таку відстань Адамсу підказало так зване правило Тициуса-Боде, що встановлює порядок наближеного розрахунку відстані планет від Сонця. Надалі ми постараємося розповісти про це правило більш докладно.

Свої розрахунки Адамс представив керівнику Грінвічській обсерваторії, але на них не звернули уваги.

Кількома місяцями пізніше, незалежно від Адамса розрахунки справив і французький астроном Урбен Жан Жозеф Левер'є (1811-1877) і представив їх у Грінвічську обсерваторію. Тут відразу згадали про розрахунки Адамса, і з 1846 року була розгорнута програма спостережень в Кембриджської обсерваторії, але результатів вона не дала.

Влітку 1846 р Леверье зробив більш докладну доповідь в Паризької обсерваторії, познайомив колег зі своїми розрахунками, які були такими ж і навіть більше точними, ніж у Адамса. Але французькі астрономи, оцінивши математичне майстерність Леверье, до проблеми пошуку трансуранових планети особливого інтересу не проявили. Це не могло не розчарувати метра Леверье, і він 18 вересня 1846 р відправив лист асистента Берлінської обсерваторії Йоганн Готфрід Галле (1812-1910), в якому, зокрема, писав: «... Постарайтеся направити телескоп в сузір'я Водолія. Ви виявите планету дев'ятої зоряної величини в межах 1 ° від точки екліптики з довготою 326 ° ... »

Відкриття Нептуна на небі

23 вересня 1846 р відразу ж після отримання листа, Йоганн Галле і його асистент, студент-старшокурсник Генріх д'Арре направили телескоп в сузір'я Водолія і виявили нову, восьму планету майже точно в тому місці, на яке вказав Леверье.

Паризька академія наук заявила незабаром, що нову планету "на кінчику пера" відкрив Урбен Левер'є. Англійці намагалися протестувати і вимагали визнати першовідкривачем планети Джона Адамса.

Кому ж був відданий пріоритет відкриття - Англії чи Франції? Пріоритет відкриття був визнаний за ... Німеччиною. В сучасних енциклопедичних довідниках зазначено, що планету Нептун відкрив в 1846 році Йоганн Галле з теоретичних передбачень У.Ж. Леверье і Дж.К. Адамса.

Нам здається, що європейська наука надійшла в цьому питанні справедливо по відношенню до всіх трьом ученим: Галле, Леверье і Адамсу. В історії науки залишилося також і ім'я Генріха д'Арре, який тоді був асистентом Йоганна Галле. Хоча, звичайно, робота Галле і його асистента за обсягом і напруженості була значно менша від тієї, яку виконали Адамс і Левер'є, виконавши складні математичні розрахунки, за які не взялися багато вчених-математики того часу, вважаючи завдання нерозв'язною.

Відкриту планету назвали Нептуном на ім'я давньоримського бога морів (у древніх греків на "посаді" бога морів значився Посейдон). Ім'я Нептуна було вибрано, звичайно, за традицією, але виявилося досить вдалим в тому сенсі, що поверхня планети кольором нагадує синє море, де господарює Нептун. До речі кажучи, про колір планети стало можливим виразно судити лише через майже півтора століття після її відкриття, коли в серпні 1989 року американський космічний апарат «Вояджер-2» , Виконавши програму досліджень поблизу Юпітера, Сатурна і Урана, пролетів над північним полюсом Нептуна на висоті всього 4500 км і передав на Землю знімки цієї планети. «Вояджер-2» залишається поки єдиним апаратом, направленим в околиці Нептуна. Правда, деякі відомості зовнішнього характеру про Нептуні отримані також за допомогою телескопа Хаббла , Хоча він і знаходиться на навколоземній орбіті, тобто в найближчому космосі.

Планета Нептун цілком могла бути відкрита ще Галілеєм, який помітив її, але прийняв за незвичайну зірку. З тих пір ще майже двісті років, до 1846 року одна з планет-гігантів Сонячної системи перебувала в невідомості.

Загальні відомості про Нептуні

Нептун, восьма по відстані від Сонця планета, віддалена від світила приблизно на 4,5 мільярда кілометрів (30 а.о.) (min. 4,456, max. 4,537 млрд. Км).

Нептун, як і уран , Відноситься до групи газоподібних планет-гігантів. Діаметр його екватора дорівнює 49528 км, що майже в чотири рази більше земного (12756 км). Період обертання навколо своєї осі - 16 ч. 06 хв. Період обертання навколо Сонця тобто тривалість року на Нептуні становить майже 165 земних років. Обсяг Нептуна в 57,7 рази більше обсягу Землі, а маса в 17,1 рази більша за земну. Середня щільність речовини дорівнює 1,64 (г / см³), що помітно більше, ніж на Урані (1,29 (г / см³)), але значно менше, ніж на Землі (5,5 (г / см³)). Сила тяжіння на Нептуні майже в півтора рази більша за земну.

З часів глибокої давнини і до 1781 роки люди вважали Сатурн самої далекої планетою. Відкритий в 1781 році Уран "розсунув" межі Сонячної системи вдвічі (від 1,5 млрд. Км до 3 млрд. Км).

Але через 65 років (1846 г.) відкрили Нептун, і він "розсунув" межі Сонячної системи ще в півтора рази, тобто до 4,5 млрд. км на всі боки від Сонця.

Як ми побачимо надалі, і це не стало межею для простору, займаного нашою Сонячною системою. Через 84 роки після відкриття Нептуна, в березні 1930 року, американець Клайд Томбо відкрив ще одну планету - Плутон , Що обертається навколо Землі на середній відстані від нього близько 6 млрд. Км.

Правда, Міжнародний Астрономічний Союз в 2006 році позбавив Плутон "звання" планети. На думку вчених, малуватий зростанням виявився Плутон для такого звання, а тому переведений був в розряд карликів. Але це не змінює суть справи - все одно Плутон як космічне тіло входить до складу Сонячної системи. І ніхто не поручиться, що за орбітою Плутона більше немає космічних тіл, які могли б увійти до складу Сонячної системи на правах планет. У всякому разі і за орбітою Плутона простір наповнений різноманітними космічними об'єктами, що підтверджується наявністю так званого поясу Еджворта-Койпера, що тягнеться на 30-100 а.о. Про це поясі ми поговоримо трохи пізніше (див. пояс Еджворта-Койпера на "Знання-сила").

Атмосфера і поверхня Нептуна

атмосфера Нептуна

Рельєф хмар Нептуна

Атмосфера Нептуна складається в основному з водню, гелію, метану й аміаку. Метан поглинає червону частину спектру і пропускає синій і зелений кольори. Тому колір поверхні Нептуна здається зеленувато-блакитним.

Склад атмосфери наступний:

Основні компоненти: водень (H2) 80 ± 3,2%; гелій (He) 19 ± 3,2%; метан (CH4) 1,5 ± 0,5%.
Компоненти домішок: ацетилен (C2H2), диацетилу (C4H2), етилен (C2H4) і етан (C2H6), а також чадний газ (CO) і молекулярний азот (N2);
Аерозолі: аміачний лід, водний лід, гідросульфідно-амонійний (NH4SH) лід, метановий лід (? - під питанням).

Температура: на рівні тиску 1 bar: 72 K (-201 ° C);
на рівні тиску 0.1 bar: 55 K (-218 ° C).

Починаючи з висоти близько 50 км від поверхневих шарів атмосфери і далі до висоти в кілька тисяч кілометрів планету покривають сріблясті перисті хмари, що складаються переважно з замерзлого метану (див. Фото праворуч вгорі). Серед хмар спостерігаються утворення, що нагадують циклонні завихрення атмосфери, подібно до того, як це має місце на Юпітері. Такі завихрення виглядають у вигляді плям і періодично виникають і зникають.

Атмосфера поступово перетворюється на ліквідність, а потім і тверде тіло планети, як передбачається, що складається в основному з тих же речовин - водню, гелію, метану.

Атмосфера Нептуна дуже активна: на планеті дують дуже сильні вітри. Якщо вітри на Урані зі швидкістю до 600 км / год ми називали ураганними, то як назвати вітри на Нептуні, які дмуть зі швидкістю 1000 км / год? Більш сильних вітрів немає ні на жодній іншій планеті Сонячної системи.

Велика темна пляма Нептуна

Атмосферні освіти Нептуна

Мале темна пляма D2 Нептуна

Передбачається, що Нептун має досить сильний внутрішній джерело тепла, який породжує конвективний рух газів і, як наслідок, сильні вітри в атмосфері. Це джерело разом з сонячним теплом, хоча і в незначній кількості надходять на Нептун, не дозволяє температурі на поверхні планети опуститися до абсолютного нуля. Втім, до цієї риси не так вже й далеко: температура у верхній частині хмар дорівнює приблизно мінус 220 ° C.

Вісь обертання Нептуна має нахил до площини орбіти в 28 ° 48 ', що означає наявність зміни пір року на планеті. Але чим зима може відрізнятися від літа, якщо Нептун знаходиться в 30 разів далі від Сонця, ніж Земля, а середня температура поверхні постійно становить мінус 220 ° C?

Фото Нептуна з телескопа Хаббл в різні роки з метою вивчення сезонних змін

Внутрішня будова Нептуна

Атмосфера планети поступово змінюється мантією, товщина якої дорівнює 10-15 тисяч км. У Нептуна є тверде ядро, яке займає відносно більший обсяг, ніж у Юпітера і Сатурна. Діаметр ядра складає близько 14000 км. як і у Урана, ядро ​​складається переважно з силікатів. У центрі планети може бути і вода, і аміак, і водень в рідкому або твердому (металевій) стані.

Внутрішня будова Нептуна

Магнітне поле Нептуна

Схема магнітного поля Нептуна

Нептун має магнітне поле, вісь якого має великий (майже 47 °) нахил по відношенню до осі обертання планети. Звідси - складний характер зміни і поширення магнітного поля в просторі. Особливості магнітного поля Нептуна були зафіксовані приладами автоматичної станції «Вояджер-2».

© Володимир каланамі,
"Знання-сила"