NEPTUN (PLANETA): KARAKTERISTIKE, SASTAV, ORBITA, KRETANJE, STRUKTURA - ARTE - 2026

Neptun je osmi planet u Sunčevom sustavu u pogledu orbitalne udaljenosti, ledeni gigant i najudaljeniji od svih. To je slučaj otkad se Pluton 2006. godine prestao smatrati planetom, postajući patuljast planet koji je dio Kuiperovog pojasa.

Na noćnom nebu Neptun izgleda kao mala plavkasta točka o kojoj se znalo vrlo malo, sve dok svemirske misije s kraja 1980-ih, poput Voyagera 2, nisu pružile podatke o planeti i njenim satelitima.

Slika 1. Neptun koji je Voyager 2 fotografirao 1989. godine na slici su tamne mrlje uslijed atmosferskih oluja. (Izvor: NASA)

Slike Voyagera 2 po prvi su put pokazale planet sa plavo-zelenom površinom, s jakim olujama i brzim strujama vjetra, proizvodeći tamne anticiklonske mrlje. Vrlo su slične onima Jupitera, iako nisu tako trajne u vremenu kao ove.

Atmosfera Neptuna bogata je metanom i ima vrlo slab sustav prstena. Planet ima magnetosferu, zbog čega se pretpostavlja da ima metalnu jezgru.

Do sada je brojeno 15 satelita Neptuna, među kojima su glavni sateliti Triton i Nereida.

Otkriće i povijest

Otkriće Neptuna bilo je rezultat matematičkog predviđanja, temeljenog na promatranju poremećaja u orbitama planeta Urana i Saturna. Prije 1610. Galileo je već vidio Neptun istim teleskopom kojim je otkrio Mjesečeve Jupitere, ali pogrešno ga je smatrao zvijezdom.

Mnogo kasnije, 1846. godine, francuski matematičar specijalizirao se za nebesku mehaniku Urbain Le Verrier, proučavao je određene uznemirenosti u orbiti Saturna i Urana. Najbolje objašnjenje bilo je predložiti postojanje novog planeta, kojemu je on predvidio orbitu i položaj na nebu. Sljedeći je korak bio pronaći planet, pa je Le Verrier uvjerio njemačkog astronoma Johanna Gottfrieda Gallea da ga potraži.

U noći 23. rujna 1846. Galle je iz svoje opservatorije u Berlinu potvrdio postojanje novog planeta, a za nekoliko dana pojavio se i Triton, njegov najveći satelit.

Gotovo istovremeno u Cambridgeu u Engleskoj mladi matematičar John Couch Adams, koji je također neko vrijeme radio na problemu, napravio je slična predviđanja.

Neptun duguje svoje ime bogu mora u rimskoj mitologiji (ekvivalent grčkom bogu Posejdonu), slijedeći tradiciju imenovanja planeta po božanstvima rimskog panteona.

Opće karakteristike

Promjer Neptuna gotovo je 4 puta veći od promjera Zemlje, ali otprilike trećinu gigantskog Jupitera.

Slika 2. Neptun u odnosu na Zemlju. (Izvor: wikimedia commons)

Njegova je masa 17 puta veća od Zemljine, a njen volumen je 57 puta veći. U pogledu mase, ona je treća među planetima Sunčevog sustava i četvrta po veličini.

Sažetak glavnih fizičkih karakteristika Neptuna

-Masa: 1.024 × 10 ²⁶ kg (17.147 puta više nego na Zemlji)

-Srednji radijus : 24.622 km, što je 3,87 puta više od polumjera Zemlje.

Oblik: spljošten na polovima s faktorom 0,983.

-Meanov polumjer orbite: 4.498 x 10 ⁹ km ekvivalent 30.07 AU

- Nagib osi rotacije: 30 ° u odnosu na orbitalnu ravninu.

-Temperatura : -220ºC (oblaci)

-Gravitacija: 11,15 m / s ² (1,14 g)

- Vlastiti magnetski polje: Da, 14 mikrotesla na ekvatoru.

-Atmosfera: Vodonik 84%, Helij 12%, Metan 2%, Amonijak 0,01%.

-Gustina: 1.640 kg / m ³

-Sateliti: 15 do danas poznato.

-Prstenovi: Da, tanki su i sastoje se od čestica leda i silikata.

Prijevodni pokret

Neptun, osmi planet u Sunčevom sustavu, plinski je gigant čija orbita oko Sunca ima srednji polumjer od 30 AU. Astronomska jedinica AU iznosi 150 milijuna kilometara i prosječna je udaljenost između Sunca i Zemlje.

Slika 3. Animacija koja prikazuje Neptunovu orbitu crvenom bojom, zajedno s Uranom 'koji je plava točka. Izvor: Wikimedia Commons.

To znači da je polumjer putanje Neptuna 30 puta veći od Zemljine, tako da je potrebno 165 godina da se završi jedna revolucija oko Sunca.

Zabavne činjenice o Neptunu

-To je planet najudaljeniji od Sunca, jer je Pluton, koji je nakon orbite Neptuna, sada patuljasti planet.

-Neptune je najmanji od četiri planeta divova (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun).

-Gravitacija Neptuna vrlo je slična onoj na Zemlji.

-To je najhladnija planeta Sunčevog sustava, sa prosječnom temperaturom -221,4ºC.

-Ima sustav prstenova, ali za razliku od onih Saturna, oni nisu neprekinuti, već umjesto toga tvore lukove duž svoje orbitalne staze.

-Neptune je najgušća planeta divova.

-Ima uragane s najbržim vjetrovima u Sunčevom sustavu, koji mogu doseći zapanjujućih 2.100 km / h.

-Neptune ima veliku mračnu mrlju, vrtlog veličine planeta Zemlje. Ovaj je spot, fotografiran 1989. godine, nestao 1994. godine, ali je stvorio novu Tamnu mrlju.

-Triton, najveći satelit Neptuna, rotira se u suprotnom smjeru od ostalih svojih satelita, zbog čega se misli da ga je zarobio planet i da se nije istovremeno formirao.

-Triton (najveći satelit Neptuna) ima vulkane i dušične gejzere, međutim, jedna je od najhladnijih zvijezda Sunčevog sustava (-235ºC).

- Misija Voyager 2 prošla je 3000 kilometara od sjevernog pola planeta Neptun 1989. godine.

-12. srpnja 2011. Neptun je završio svoju prvu punu orbitu od svog otkrića 23. rujna 1846. godine.

Rotacijsko gibanje

Slika 4. Neptunu je potrebno gotovo 16 sati da napravi jedan potpuni obrtaj oko svoje osi. Izvor: NASA.

Rotacija Neptuna je 15, 57 minuta i 59 sekundi, prema najtačnijim mjerenjima do sada.

Nije lako odrediti brzinu rotacije planeta koja pokazuje samo površinu svoje atmosfere i koja se također kreće. Mnogo je lakše odrediti brzinu rotacije stjenovitih planeta.

Kada je Voyager 2 1989. stigao do Neptuna, procijenjeno je razdoblje rotacije od 16 sati 6,5 sekundi. Danas se zna da je ovo mjerenje netočno, zahvaljujući mukotrpnim mjerenjima planetarnog znanstvenika Ericha Karkoschka sa Sveučilišta u Arizoni.

Brzina rotacije i magnetsko polje

Brzina rotacije ostalih planeta divova mjeri se impulsima koje emitira magnetsko polje. Međutim, ova metoda se ne odnosi na Neptun, jer se ni os ni središte magnetskog dipola ne podudaraju s osi rotacije planeta, kao što vidimo na sljedećoj komparativnoj slici:

Slika 5. Magnetsko polje ogromnih planeta. Izvor: Sjeme, M. 2011. Sunčev sustav. Sedmo izdanje. Cengage Learning.

Slika prikazuje model magnetskog polja proizvedenog dipolom (magnetom) koji se nalazi više ili manje u središtu planeta. Ovaj je model prikladan i za Zemljino magnetsko polje.

Ali Neptunovo polje je anomalično, u smislu da četveropolni i ulazi višeg reda mogu biti veći od dipolnog polja. I kao što vidimo na slici, dipol je pomaknut iz središta.

Tako je Karkoschka osmislila drugačiju metodu, koristeći više od petsto slika iz Hubble teleskopa. Otkrio je dvije karakteristične značajke planeta koje je nazvao: Južna polarna značajka i Južni polarni val.

Oni se okreću istom brzinom od 1990-ih, potvrđujući da je to istinska brzina planeta.

Slika 6. Na ovoj slici Neptuna obojeni filtri koriste se za isticanje Mračne točke 2 i Južne polarne značajke, koji su, čini se, usidreni na planetu. Izvor: Erich Karkoschka.

Slika na slici 5 (gore) prikazuje boje i kontraste modificirane filtrima kako bi se naglasile atmosferske karakteristike planeta.

Kao što smo rekli, vjetrovi u atmosferi Neptuna često prelaze brzinu zvuka.

Tako Velika mračna točka Neptuna mijenja svoj relativni položaj tijekom vremena, dok Tamna točka 2 i Južna polarna značajka zadržavaju svoje relativne položaje. To sugerira da su vezani za rotaciju planeta, što je omogućilo Karkoschki da precizno odredi duljinu dana na Neptunu.

Sastav

U atmosferi Neptuna nalaze se elementi poput vodika (84%), helija (12%), metana (2%) i drugih plinova poput amonijaka, etana i acetilena. Pod ovom atmosferom nalazi se mješavina vode, tekućeg amonijaka, metana i rastopljene stijene, koja sadrži silicijev dioksid, željezo i nikal.

Povećane koncentracije metana, amonijaka i vode nalaze se u donjim područjima atmosfere. Za razliku od Urana, planeta blizanaca, Neptunov sastav ima veći volumen oceana.

Struktura

Planeta ima stjenovitu jezgru okruženu ledenom školjkom, a sve pod gustom i gustom atmosferom, zauzimajući trećinu svog radijusa. Slično je s planetom blizanacem Uranom.

Sljedeća slika detaljnije prikazuje strukturu Neptuna.

Slika 7. Unutarnja struktura Neptuna. Izvor: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptun ima strukturu s dobro diferenciranim slojevima:

- Gornji sloj: sačinjen je od oblaka koji su uglavnom vodik i helij, a u manjoj mjeri metana i drugih plinova. Odgovara otprilike 5-10% mase planeta.

- Atmosfera: vodik, helij i metan.

- Plašt: pod atmosferom se nalazi veliki plašt planete, tekuće područje gdje temperature mogu doseći između 1.727 i 4.727 ° C. Sastoji se od vode, metana i amonijaka u tekućem stanju.

Plašt se kreće od 10 do 15 kopnenih masa i bogat je vodom, amonijakom i metanom. Ova se mješavina naziva "ledenom", unatoč tome što je vruća i gusta tekućina, a naziva se i ocean vode i amonijaka.

Sam plašt ima vrlo visoke temperature, između 1.700 ° C i 4.700 ° C, a električna vodljivost također je visoka.

- Jezgra: sastavljena od silike, željeza i nikl stijene, slično Uranu, drugom gigantu leda i plina. Masa jezgre je 1,2 puta veća od Zemljine. Tlak u središtu procjenjuje se na 700 GPa, što je otprilike dvostruko više nego u središtu Zemlje, s temperaturama do 5.670 ºC.

Atmosfera

Atmosfera Neptuna vrlo je zanimljiva i zaslužuje poseban odjeljak. Za početak, izuzetno je hladno, budući da je najudaljeniji planet od Sunca i prima vrlo malo sunčevog zračenja. Zbog toga je temperatura u gornjem dijelu atmosfere oko -220 ºC.

Ali Neptun ima unutarnji izvor topline, vjerojatno zbog sudara elektrona za provođenje u plaštu tekućine, kao i zbog preostale topline tijekom njegova stvaranja.

Zbog ovog ogromnog temperaturnog gradijenta nastaju ogromne konvekcijske struje, što čini klimatski sustav planeta vrlo ekstremnim.

Tako nastaju najveće oluje i uragani u Sunčevom sustavu, o čemu svjedoči formiranje ogromnih mrlja anticiklonskih struja, uslijed suprotnih vjetrova na različitim geografskim širinama.

Među svim anticiklonskim sustavima Neptuna izdvaja se Velika mračna mrlja, koju je prvi put fotografirala sonda Voyager 2 1989. godine, kada je prošla 3000 kilometara od planete.

Što se tiče boje, Neptun je čak plaviji od Urana, upravo zbog veće koncentracije metana koji apsorbira crvenu valnu duljinu i odražava plavu valnu duljinu. Ali postoje i druge molekule koje doprinose njegovoj boji.

U donjem području atmosfere (troposfera) temperatura se smanjuje s visinom, ali u gornjoj regiji (stratosfera) događa se suprotno. Između ovih slojeva tlak je 10 tisuća paskala (Pa).

Iznad stratosfere se nalazi termosfera koja se postupno pretvara u egzosferu, gdje se tlak smanjuje s 10 Pa na 1 Pa.

Neptunski sateliti

Do danas je prebrojeno 15 prirodnih satelita planete. Najveći od njegovih satelita i prvi koji je otkriven 1846. godine je Triton. 1949. otkriven je drugi satelit, nazvan Nereida.

1989. godine misija Voyager 2 otkrila je još šest satelita: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa i Proteus.

Kasnije 2003. otkriveni su Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate i Neso. Mali satelit 14 otkrio je 2013. godine institut SETI, a njegovo orbitalno razdoblje je 23 sata.

Pogledajmo nekoliko detalja o glavnim mjesecima Neptuna:

Triton

Najveći je satelit Neptuna, promjera 2700 km, oko 18 puta manji od planeta domaćina i gotovo 5 puta manji od Zemlje.

Njegovo orbitalno razdoblje je gotovo 6 dana, ali znatiželjno je da se okreće u suprotnom smjeru od rotacije Neptuna i ostalih njegovih satelita. Osim toga, njegova orbita je nagnuta za 30 stupnjeva u odnosu na orbitalnu ravninu planeta.

Najhladniji je objekt u Sunčevom sustavu, sa prosječnom temperaturom -235ºC, a sastoji se od tri četvrtine stijena i četvrtine leda. Na njegovoj površini nalaze se gejziri, s tamnom emanacijom prema atmosferi, dok na površini su ravnice i neki vulkani s kraterima dužine 200 km.

Slika 8. Glavni sateliti Neptuna; Triton, Proteus, Nereida i Larisa. Izvor: Wikimedia Commons.

Nereida

Otkrio ga je Gerard Kuiper 1949. godine, zahvaljujući činjenici da odbija 14% sunčeve svjetlosti koju prima.

Njegova veličina je jedna osma od Tritona i ima vrlo ekscentričnu orbitu, najbliži pristup Neptunu je 1.354.000 km, a najudaljenija udaljenost 9.624.000 km, za prolazak je potrebno 360 dana.

Protej

Slika 9. Bratstvo, jednakost, sloboda naziv je lukova Adamovog prstena (najudaljeniji). Unutarnji prsten je Le Verrier. (Izvor: wikimedia commons)

Neptun ima pet tankih i slabih prstenova, sastavljenih uglavnom od čestica prašine i leda. Vjeruje se da je njegovo podrijetlo u krhotinama koje ostavljaju sudari meteora i prirodnih satelita planeta.

Prstenovi su dobili po prezimenima znanstvenika koji su najviše pridonijeli njihovom otkrivanju i proučavanju. Od nutrine do najudaljenije su Galle, Le Verrier, Lassell, Arago i Adams.

Postoji i prsten čiju orbitu dijeli sa satelitom Galatea, što možemo vidjeti na sljedećoj slici:

Slika 10. Dijagram pet prstenova Neptuna i njihova imena. Prikazana je i orbita nekih satelita. (Izvor: NASA).

Kada i kako promatrati Neptun

Neptun se ne može vidjeti golim okom, čak je i amaterski teleskop toliko mali da se zvijezda može pogrešno zamijeniti.

Da biste to učinili, najbolje je koristiti računalni program ili aplikaciju koja djeluje kao planetarij. Za operativni sustav Android ističe se program Sky Maps koji vam omogućuje da brzo locirate planete i druge nebeske objekte sa značajnom preciznošću.

Najbolje vrijeme za promatranje je kada je planet u opoziciji, odnosno da je Zemlja između linije koja spaja Sunce s Neptunom.

Taj se fenomen javlja svakih 368 dana, a do 2020. godine javlja se 11. rujna. To sigurno nije jedina prilika za promatranje Neptuna, što je vidljivo i u drugo doba godine.

Dobrim teleskopom Neptun se može razlikovati od pozadinskih zvijezda, jer izgleda kao plavo-zeleni disk.

Neptunova magnetska sfera

Ranije su komentirane osobitosti Neptunovog magnetskog polja. Magnetski stupovi planeta nagnuti su 47 ° u odnosu na os rotacije.

Magnetsko polje nastaje kretanjem vodljivih tekućina koje tvore tanki sferni sloj unutar planete. Ali na Neptunu se magnetski polovi pomiču iz središta za oko 0,5 radijusa od planete.

Intenzitet polja na magnetskom ekvatoru je veličine 15 mikrotesla, što je 27 puta intenzivnije nego na Zemlji.

Geometrija polja je složena jer doprinosi kvadrupola mogu prelaziti doprinos dipola, za razliku od Zemlje u kojoj je najvažniji doprinos dipol.

Slika 11. Osobito magnetsko polje Neptuna. (Izvor: emaze.com)

Neptunova magnetosfera proteže se do 35 puta više u polumjeru na udaru i 72 radijusa na repu.

Magnetopauza, mjesto na kojem je magnetski tlak jednak tlaku nabijenih čestica sa Sunca, nalazi se između 23 i 27 radijusa od planeta.

Misije u Neptun

Voyager 2

Jedina svemirska misija oko orbite planete Neptun bio je Voyager 2, koji je na planetu stigao 1982. godine.

U to su vrijeme bila poznata samo dva satelita: Triton i Nereida. Ali zahvaljujući misiji Voyager 2, otkriveno je još šest: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa i Proteus. Ti su sateliti prilično manji od Tritona, nepravilnog oblika i orbita manjeg radijusa.

Sumnja se da su ovih šest satelita ostaci sudara drevnog satelita koji se sudario s Tritonom kad je potonji snimljen gravitacijskim potezom Neptuna.

Voyager 2 također je otkrio nove prstenove na Neptunu. Iako je prvi od prstenova otkriven 1968. godine, njegovo postojanje i otkriće novih nije bilo moguće sve do dolaska navedene sonde 1989. godine.

Najbliže približavanje svemirske letjelice planeti dogodilo se 25. kolovoza 1989. godine, a odvijalo se na udaljenosti od 4.800 km iznad sjevernog pola Neptuna.

Budući da je ovo bila posljednja velika planeta koju je svemirska letjelica mogla posjetiti, odlučeno je da se izvrši usko letenje mjeseca Triton, slično onome što je učinjeno s Voyagerom 1, kojim su letjeli Saturn i njegov mjesec Titan.

25. kolovoza 1989. svemirski brod napravio je bliski susret s mjesecom Nereidom prije nego što je stigao na 4.400 km od Neptunove atmosfere i istog dana prošao kraj Tritona, najvećeg mjeseca planeta.

Svemirska letjelica provjerila je postojanje magnetskog polja koje okružuje Neptun i otkrila je da je polje pomaknuto iz središta i nagnuto, slično polju oko Urana.

Reference

1. N + 1. Dijamanti od 200 kilograma padaju na Uran i Neptun. Oporavak od: nmas1.org.
2. Powell, M. Planete golih očiju na noćnom nebu (i kako ih prepoznati). Oporavilo od: nudeeyeplanets.com.
3. Sjemenke, M. 2011. Sunčev sustav. Sedmo izdanje. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetarni prsten. Oporavilo sa: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Oporavilo sa: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Istraživanje Neptuna. Oporavilo sa: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptun (planeta). Oporavilo sa: es.wikipedia.org.