Neptun | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bolygó | |||||||||||||||||||||
Neptunusz a Voyager 2 -ből (1989) | |||||||||||||||||||||
Nyítás | |||||||||||||||||||||
Felfedező | Urbain Jean Joseph Le Verrier [1] , John Cooch Adams [1] , Johann Gottfried Galle [1] és Heinrich Louis d'Arré | ||||||||||||||||||||
A felfedezés helye | Berlin , Németország | ||||||||||||||||||||
nyitás dátuma | 1846. szeptember 23. [2] | ||||||||||||||||||||
Észlelési módszer | számítás | ||||||||||||||||||||
Pályajellemzők [3] [a] | |||||||||||||||||||||
Napközel |
4 452 940 833 km 29,76607095 a. e. |
||||||||||||||||||||
Aphelion |
4 553 946 490 km 30,44125206 a.s. e. |
||||||||||||||||||||
főtengely ( a ) |
4 503 443 661 km 30,10366151 a.s. e. |
||||||||||||||||||||
Orbitális excentricitás ( e ) | 0,011214269 | ||||||||||||||||||||
sziderikus időszak |
60 190,03 [4] nap 164,79 év |
||||||||||||||||||||
A keringés szinodikus időszaka | 367,49 nap [5] | ||||||||||||||||||||
Keringési sebesség ( v ) | 5,4349 km/s [5] | ||||||||||||||||||||
Átlagos anomália ( M o ) | 267,767281° | ||||||||||||||||||||
dőlés ( i ) |
1,767975° 6,43 ° a napegyenlítőhöz képest |
||||||||||||||||||||
Növekvő csomópont hosszúság ( Ω ) | 131,794310° | ||||||||||||||||||||
Periapszis argumentum ( ω ) | 265,646853° | ||||||||||||||||||||
Kinek a műholdja | nap | ||||||||||||||||||||
műholdak | tizennégy | ||||||||||||||||||||
fizikai jellemzők | |||||||||||||||||||||
poláris összehúzódás | 0,0171 ± 0,0013 | ||||||||||||||||||||
Egyenlítői sugár | 24 764 ± 15 km [6] [b] | ||||||||||||||||||||
Poláris sugár | 24 341 ± 30 km [6] [b] | ||||||||||||||||||||
Közepes sugár | 24622 ± 19 km [7] | ||||||||||||||||||||
Felületi terület ( S ) | 7,6408⋅10 9 km² [4] [b] | ||||||||||||||||||||
kötet ( V ) | 6,254⋅10 13 km³ [5] [b] | ||||||||||||||||||||
Tömeg ( m ) |
1,0243⋅10 26 kg [5] 17,147 Föld |
||||||||||||||||||||
Átlagsűrűség ( ρ ) _ | 1,638 g/cm³ [5] [b] | ||||||||||||||||||||
Gravitációs gyorsulás az egyenlítőn ( g ) | 11,15 m/s² [5] [b] (1,14 g ) | ||||||||||||||||||||
Második menekülési sebesség ( v 2 ) | 23,5 km/s [5] [b] | ||||||||||||||||||||
Egyenlítői forgási sebesség |
2,68 km/s 9648 km/h |
||||||||||||||||||||
Forgási periódus ( T ) |
0,6653 nap [8] 15 óra 57 perc 59 s |
||||||||||||||||||||
Tengelydőlés | 28,32° [5] | ||||||||||||||||||||
Jobb felemelkedés északi pólus ( α ) | 19 óra 57 perc 20 mp [6] | ||||||||||||||||||||
Északi-sark deklinációja ( δ ) | 42.950° [6] | ||||||||||||||||||||
Albedo |
0,29 ( kötvény ) 0,41 ( geom. ) [5] |
||||||||||||||||||||
Látszólagos nagyságrend | 8,0–7,78 [5] | ||||||||||||||||||||
Szögletes átmérő | 2,2"–2,4" [5] | ||||||||||||||||||||
Hőfok | |||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
szint 1 bar |
|
||||||||||||||||||||
0,1 bar (tropopauza) |
|
||||||||||||||||||||
Légkör [5] | |||||||||||||||||||||
Összetett:
|
|||||||||||||||||||||
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |||||||||||||||||||||
Információ a Wikidatában ? |
A Neptunusz a nyolcadik és a Naptól legtávolabbi bolygó a Naprendszerben . Tömege 17,2-szer haladja meg a Föld tömegét, és a harmadik a Naprendszer bolygói között, az egyenlítői átmérőt tekintve pedig a negyedik helyen áll a Neptunusz, 3,9-szeresével megelőzve a Földet [9] . A bolygó nevét Neptunuszról, a tengerek római istenéről kapta [10] .
1846. szeptember 23-án fedezték fel [11] , a Neptunusz lett az első bolygó, amelyet matematikai számításoknak [12] fedeztek fel . Az Uránusz pályáján bekövetkezett előre nem látható változások felfedezése egy ismeretlen bolygó hipotézisét eredményezte, amelynek gravitációs zavaró hatása miatt ezek. A Neptunust az előre jelzett pályán belül találták. Hamarosan felfedezték legnagyobb műholdját , a Tritont , 1949-ben pedig a Nereidet . A Neptunust egyetlen űrszonda, a Voyager 2 látogatta meg , amely 1989. augusztus 24-25-én repült el a bolygó mellett. Segítségével fedezték fel a Neptunusz gyűrűit és 6 műholdját [13] . A Neptunusz fennmaradó ismert műholdait a 21. században fedezték fel.
A Neptunusz összetételében közel áll az Uránuszhoz , és mindkét bolygó eltér a Jupiter és a Szaturnusz nagyobb óriásbolygóitól . Néha az Uránusz és a Neptunusz a „ jégóriások ” külön kategóriájába kerül [12] . A Neptunusz légköre, akárcsak a Jupiter és a Szaturnusz, főként hidrogénből és héliumból [12] , valamint nyomokban szénhidrogénből és esetleg nitrogénből áll , de nagyobb arányban tartalmaz jeget : vizet, ammóniát és metánt . A Neptunusz és az Uránusz belei főleg jégből és kőből állnak [14] . A bolygó kék színéért a külső légkörben található metánnyomok felelősek [15] .
A Neptunusz légkörében fúj a legerősebb szél a Naprendszer bolygói közül ; egyes becslések szerint sebességük elérheti a 600 m/s-t [16] . A Neptunusz hőmérséklete a felső légkörben közel –220 °C [9] [17] . A Neptunusz közepén a hőmérséklet különböző becslések szerint 5000 K [18] és 7000–7100 °C [19] [20] között van, ami összemérhető a Nap felszínének hőmérsékletével és a a legtöbb ismert bolygó belső hőmérséklete. A Neptunusznak halvány és töredezett gyűrűrendszere van , valószínűleg már az 1960-as években felfedezték, de a Voyager 2 csak 1989-ben erősítette meg megbízhatóan [21] .
2011. július 12-én pontosan egy neptunusi év – vagyis 164,79 földi év – telik el a Neptunusz felfedezése óta [22] [23] .
A Neptunusz tömege ( 1,0243⋅10 26 kg ) [5] a Föld tömege és a nagy gázóriások tömege között van . A Neptunusz egyenlítői sugara 24 764 km [6] , ami majdnem 4-szer nagyobb, mint a Földé. A Neptunust és az Uránuszt gyakran a gázóriások alosztályának tekintik, amelyeket „ jégóriásoknak ” neveznek kisebb méretük és eltérő összetételük (az illékony gázok alacsonyabb koncentrációja) miatt [24] . Az exobolygók keresésekor a Neptunust metonimként használják : a felfedezett , hasonló tömegű exobolygókat gyakran "Neptunusznak" [25] nevezik , és a csillagászok is gyakran használják a "Jupiters"-t metonimaként [25] .
A Neptunusz és a Nap közötti átlagos távolság 4,55 milliárd km (30,1 AU [10] ), és 164,79 évre van szükség egy Nap körüli fordulat megtételéhez. A Neptunusz 2011. július 12-én fejezte be első teljes forradalmát a bolygó 1846-os felfedezése óta [4] . A Földről másképp látták, mint a felfedezés napján, aminek az az eredménye, hogy a Föld Nap körüli keringésének periódusa (365,25 nap) nem többszöröse a Neptunusz forgási periódusának. A bolygó elliptikus pályája 1,77°-kal dől el a Föld pályájához képest. A pálya excentricitása 0,011, így a Neptunusz és a Nap távolsága 101 millió km-rel változik [3] . A Neptunusz tengelyirányú dőlése 28,32° [26] , ami hasonló a Föld és a Mars dőlésszögéhez. Ennek eredményeként a bolygó hasonló évszakos változásokat tapasztal. A Neptunusz hosszú keringési periódusa miatt azonban az évszakok egyenként körülbelül negyven földi évig tartanak [27] .
A Neptunusz tengelye körüli forgási periódusa körülbelül 16 óra [4] . A Naprendszer összes bolygója közül a Neptunusznak van a legkifejezettebb forgási különbsége. A forradalom időtartama az egyenlítőn körülbelül 18 óra, a sarkokon pedig 12 óra. Ez erős szélességi széleltolódáshoz vezet [28] . A bolygó mágneses tere 16 óra alatt fordul meg [29] .
Orbitális rezonanciákA Neptunusz nagy hatással van a Kuiper-övre, amely nagyon távol van tőle. A Kuiper-öv jeges kisbolygók gyűrűje, hasonló a Mars és a Jupiter közötti aszteroidaövhöz , de sokkal kiterjedtebb. A Neptunusz pályájától (30 AU ) a Naptól számított 55 AU-ig terjed [30] . A Neptunusz gravitációs ereje a legjelentősebb hatást gyakorolja a Kuiper-övre, összehasonlítható a Jupiternek az aszteroidaövre gyakorolt gravitációs erejével . A Naprendszer fennállása alatt a Kuiper-öv egyes régióit a Neptunusz gravitációja destabilizálta, és rések alakultak ki az öv szerkezetében. Példa erre a 40 és 42 AU közötti régió. e. [31]
Az ebben az övben kellően hosszú ideig tartható objektumok pályáit az ún. világi rezonanciák a Neptunusszal. Egyes pályákon ez az idő összemérhető a Naprendszer teljes létezésének idejével [32] . Ezek a rezonanciák akkor jelennek meg, amikor egy objektum Nap körüli forgási periódusa korrelál a Neptunusz forgási periódusával kis természetes számok formájában, például 1:2 vagy 3:4. Ha például egy objektum kétszer olyan lassan forog a Nap körül, mint a Neptunusz, akkor pontosan az út felét fogja megtenni, miközben a Neptunusz visszatér kiinduló helyzetébe. A Kuiper-öv legsűrűbben lakott része, amely több mint 200 ismert objektumot foglal magában, 2:3 arányú rezonanciában van a Neptunusszal [33] . Ezek az objektumok a Neptunusz minden másfél fordulata után egy fordulatot tesznek, és "plutinóknak" nevezik őket, mert közöttük van a Kuiper-öv egyik legnagyobb objektuma - a Plútó [34] . Bár a Neptunusz és a Plútó pályája nagyon közel kerül egymáshoz, a 2:3 rezonancia megakadályozza az ütközést [35] . Más, kevésbé lakott területeken 3:4, 3:5, 4:7 és 2:5 rezonanciák vannak [36] .
Lagrange-pontjain ( L 4 és L 5 ) - a gravitációs stabilitás zónáiban - a Neptunusz sok trójai aszteroidát tartalmaz. A Neptunusz trójai 1:1-es rezonanciában vannak vele. A trójaiak nagyon stabilak a pályájukon, ezért kétséges az a hipotézis, hogy a Neptunusz gravitációs mezeje elfogná őket. Valószínűleg vele együtt alakultak [37] .
A Neptunusz belső szerkezete az Uránusz belső szerkezetére hasonlít. A légkör a bolygó össztömegének hozzávetőlegesen 10-20%-át teszi ki, a felszíntől a légkör végéig tartó távolság pedig a felszín és a mag közötti távolság 10-20%-a. A mag közelében a nyomás elérheti a 10 GPa-t. Sok metánt , ammóniát és vizet találtak a légkör alsóbb rétegeiben [18] .
Fokozatosan ez a sötétebb és melegebb régió túlhevített folyadékköpennyé kondenzálódik, ahol a hőmérséklet eléri a 2000–5000 K -t. A Neptunusz köpenyének tömege különböző becslések szerint 10-15-ször haladja meg a földét, és gazdag vízben, ammóniában, metánban és egyéb vegyületekben [2] . A planetológusok ezt az anyagot jégnek nevezik, bár forró és nagyon sűrű folyadék. Ezt az elektromosan erősen vezető folyadékot néha vizes ammónia-óceánnak nevezik [38] . 7000 km mélységben olyanok a körülmények, hogy a metán gyémántkristályokra bomlik, amelyek a magra "esnek" [39] . Az egyik hipotézis szerint a bolygó köpenyének felső része folyékony szénből álló óceán lehet, lebegő szilárd "gyémántokkal" [40] .
A Neptunusz magja vasból , nikkelből és szilikátokból áll, és a feltételezések szerint tömege 1,2-szerese a Földének [14] . A középső nyomás eléri a 7 Mbar -t . A középpontban a hőmérséklet elérheti az 5400 K -t [18] .
Magnetoszférájával és a bolygó forgástengelyéhez képest 47°-kal erősen megdöntött, sugarának 0,55-ig terjedő mágneses mezőjével (körülbelül 13 500 km-re) a Neptunusz az Uránuszra hasonlít . Mielőtt a Voyager 2 megérkezett volna a Neptunuszba , a tudósok úgy vélték, hogy az Uránusz megdöntött magnetoszférája az "oldalirányú forgása" eredménye. Most azonban, miután összehasonlították e két bolygó mágneses mezőit, a tudósok úgy vélik, hogy a magnetoszféra ilyen furcsa tájolását az űrben a belső régiókban tapasztalható árapályok okozhatják. Az ilyen mező oka lehet a folyadék konvektív mozgása e két bolygó elektromosan vezető folyadékainak vékony, gömb alakú közbenső rétegében (az ammónia, metán és víz feltételezett kombinációja) [41] , amely hidromágneses dinamót hajt [42] .
A Neptunusz egyenlítői felületén a mágneses mezőt 1,42 μT- re becsülik, 2,16⋅10 17 Tm³ mágneses nyomatékkal . A Neptunusz mágneses tere összetett geometriájú, viszonylag nagy, nem bipoláris komponensekkel, beleértve az erős kvadrupólmomentumot , amely meghaladhatja a dipólusmomentumot . Ezzel szemben a Földnek, a Jupiternek és a Szaturnusznak viszonylag kicsi a kvadrupólmomentuma, és mezőik kevésbé térnek el a poláris tengelytől [43] .
A Neptunusz lökéshulláma , ahol a magnetoszféra lassítani kezdi a napszelet, a bolygó 34,9 sugarú körzetében halad el. A magnetopauza , ahol a magnetoszféra nyomása kiegyenlíti a napszelet, 23-26,5 Neptunusz sugarú távolságban található. A magnetoszféra farka 72 Neptunusz-sugárnyi távolságig húzódik, és esetleg sokkal tovább is [43] .
Hidrogént és héliumot találtak kis mennyiségű metánnal a felső légkörben . Észrevehető metánabszorpciós sávok fordulnak elő 600 nm feletti hullámhosszon (a spektrum vörös és infravörös részén ). Az Uránuszhoz hasonlóan a vörös fény metán általi elnyelése a fő tényező abban, hogy a Neptunusz légköre kék árnyalatot kapjon, bár a Neptunusz élénkkékje eltér az Uránusz mérsékeltebb akvamarinjától [10] . Mivel a Neptunusz atmoszférájának metántartalma nem sokban különbözik az Uránusz légkörének metántartalmától, feltételezhető, hogy a légkörnek van olyan, egyelőre ismeretlen összetevője is, amely hozzájárul a kék szín megjelenéséhez [10] .
A Neptunusz légköre két fő régióra oszlik: az alsó troposzférára , ahol a hőmérséklet a magassággal csökken, és a sztratoszférára, ahol a hőmérséklet éppen ellenkezőleg, a magassággal nő. A köztük lévő határ, a tropopauza 0,1 bar nyomásszintnél van [10] . A sztratoszféra 10 -4 - 10 -5 mikrobarnál alacsonyabb nyomáson átadja helyét a termoszférának . A termoszféra fokozatosan átmegy az exoszférába [44] .
A Neptunusz troposzférájának modelljei azt sugallják, hogy magasságtól függően változó összetételű felhőkből áll. A felső szintű felhők az egy bar alatti nyomászónában vannak, ahol a hőmérséklet kedvez a metán lecsapódásának. Egy és öt bar közötti nyomáson ammónia és hidrogén-szulfid felhők képződnek . 5 bar feletti nyomáson a felhők ammóniából, ammónium-szulfidból, kénhidrogénből és vízből állhatnak. Mélyebben, körülbelül 50 bar nyomáson, 0 °C-os vízjégfelhők létezhetnek. Az is lehetséges, hogy ammónia és hidrogén-szulfid felhők találhatók ebben a zónában [41] .
A Neptunusz az egyetlen óriásbolygó, amely felhőárnyékot [10] vetít az alatta lévő felhőrétegre. A magasabb felhők a fő felhőréteg felett 50-100 km magasságban helyezkednek el [10] .
A Neptunusz spektrumának vizsgálata azt sugallja, hogy alsó sztratoszférája homályos a metán ultraibolya fotolízistermékeinek , például az etánnak és az acetilénnek a kondenzációja miatt [18] [45] . A sztratoszférában hidrogén-cianid és szén-monoxid nyomait is találták [45] . A Neptunusz sztratoszférája a magasabb szénhidrogén -koncentráció miatt melegebb, mint az Uránusz sztratoszférája [45] .
Ismeretlen okokból a bolygó termoszférája rendellenesen meleg: körülbelül 750 K [46] . Ilyen magas hőmérséklethez a bolygó túl messze van a Naptól ahhoz, hogy ultraibolya sugárzással felmelegítse a termoszférát. Talán ez a melegedés a légkör és a bolygó mágneses mezejében mozgó ionok kölcsönhatásának a következménye . Egy másik változat szerint a fűtési mechanizmus alapja a bolygó belső régióiból származó gravitációs hullámok , amelyek szétszóródnak a légkörben. A termoszféra nyomokban szén-monoxidot és vizet tartalmaz, valószínűleg külső forrásokból, például meteoritokból és porból [41] .
Az egyik különbség a Neptunusz és az Uránusz között a meteorológiai aktivitás szintje . Az 1986-ban az Uránusz közelében repülő Voyager 2 rendkívül gyenge légköri aktivitást regisztrált. Az Uránusszal ellentétben a Neptunusz észrevehető időjárási változásokat tapasztalt a Voyager 2 felmérése során 1989-ben [47] .
A Neptunusz időjárását rendkívül dinamikus viharrendszer jellemzi, a szelek a bolygó légkörét tekintve transzonikus sebességet érnek el (kb. 600 m/s) [16] . Az állandó felhők mozgásának nyomon követése során a szélsebesség változását a keleti irányú 20 m/s-ról a nyugati 325 m/s-ra rögzítették [49] .
A felső felhőrétegben a szél sebessége az Egyenlítő mentén 400 m/s-tól a sarkokon 250 m/s-ig terjed [41] . A Neptunuszon a legtöbb szel a bolygó tengelye körüli forgásával ellentétes irányba fúj [50] . A szelek általános sémája azt mutatja, hogy nagy szélességeken a szelek iránya egybeesik a bolygó forgási irányával, alacsony szélességeken pedig ellentétes vele. A légáramlatok irányának eltéréseit felszíni hatásnak tartják, és nem egyes mélylégköri folyamatok megnyilvánulásainak [45] . A légkör metán- , etán- és acetiléntartalma az egyenlítői régióban tízszer és százszor magasabb, mint a pólusok régiójában. Ez a megfigyelés bizonyítéknak tekinthető a Neptunusz Egyenlítőjénél folyó feláramlás és a gázok pólusokhoz közelebbi süllyedése mellett [45] . 2007-ben megfigyelték, hogy a Neptunusz déli pólusának felső troposzférája 10°C-kal melegebb volt, mint a Neptunusz többi része, ami átlagosan –200°C [51] . Ez a hőmérséklet-különbség elegendő ahhoz, hogy a Neptunusz felső légkörének más részein megfagyott metán a déli póluson beszivárogjon az űrbe. Ez a „forró pont” a Neptunusz tengelyirányú dőlésének a következménye, amelynek déli pólusa már negyed neptunusi éve, azaz körülbelül 40 földi éve a Nap felé néz . Ahogy a Neptunusz lassan a Nap ellentétes oldala felé kering, a déli pólus fokozatosan árnyékba kerül, és a Neptunusz az északi pólus felé teszi ki a napot. Így a metán kibocsátása az űrbe a déli pólusról északra fog mozogni [52] .
Az évszakos változások miatt a Neptunusz déli félteke felhősávjainak mérete és albedója nőtt . Ez a tendencia már 1980-ban észrevehető volt, és egészen 2020-ig folytatódott, a Neptunusz új szezonjának kezdetével. Az évszakok 40 évente változnak [27] .
1989-ben a NASA Voyager 2-je felfedezte a Nagy Sötét Foltot , egy 13 000 × 6600 km méretű, tartósan nagy sebességű anticiklonos vihart [47] . Ez a légköri vihar a Jupiter Nagy Vörös Foltjához hasonlított , de 1994. november 2-án a Hubble Űrteleszkóp nem az eredeti helyén észlelte. Ehelyett egy új, hasonló képződményt fedeztek fel a bolygó északi féltekén [53] .
A Scooter egy másik vihar, amelyet a Nagy Sötét Folttól délre találtak. A neve onnan ered, hogy még néhány hónappal a Voyager 2 Neptunuszhoz való közeledése előtt egyértelmű volt, hogy ez a felhőcsoport sokkal gyorsabban mozog, mint a Nagy Sötét Folt [50] . A későbbi képek lehetővé tették a felhőcsoportok „Scooter”-nél is gyorsabb észlelését. A Little Dark Spot , a második legintenzívebb vihar, amelyet a Voyager 2 1989-es találkozása során figyeltek meg a bolygóval, délebbre található. Kezdetben teljesen sötétnek tűnt, de a Minor Dark Spot fényes közepe egyre jobban láthatóvá vált, ahogy közeledett, ahogy az a legtöbb tiszta, nagy felbontású fényképen is látható [54] .
A Neptunusz "sötét foltjai" a feltételezések szerint alacsonyabban helyezkednek el a troposzférában, mint a világosabb és jobban látható felhők [55] .
Így úgy tűnik, hogy egyfajta lyukak a felső felhőrétegben. Mivel ezek a viharok tartósak és több hónapig is fennállhatnak, örvényes szerkezetűnek tekintik [28] . A sötét foltokhoz gyakran fényesebb, állandó metánfelhők társulnak, amelyek a tropopauzában képződnek [56] .
A kísérő felhők fennmaradása azt jelzi, hogy a korábbi "sötét foltok" némelyike ciklonként továbbra is fennmaradhat , annak ellenére, hogy elveszítik sötét színüket. A sötét foltok eloszlanak, ha túl közel kerülnek az egyenlítőhöz, vagy valamilyen más, még ismeretlen mechanizmuson keresztül [57] . 2017-ben a csillagászok a Keck Obszervatórium (Hawaii-szigetek) távcsövével egy hurrikánt fényképeztek le a Neptunusz egyenlítője közelében, körülbelül 9000 km átmérőjű, vagyis a Föld átmérőjének körülbelül 3/4-e [58] .
A Neptunuszon az Uránuszhoz képest változatosabb időjárás a feltételezések szerint a magasabb belső hőmérsékletnek köszönhető [59] . Ugyanakkor a Neptunusz másfélszer távolabb van a Sunthan Uránusztól, és csak a 40%-át kapja annak a napfénynek, amit az Uránusz kap . E két bolygó felszíni hőmérséklete megközelítőleg egyenlő [59] . A Neptunusz felső troposzférája nagyon alacsony, -221,4 °C hőmérsékletet ér el. Olyan mélységben, ahol a nyomás 1 bar, a hőmérséklet eléri a –201,15 °C-ot [60] . A gázok mélyebbre jutnak, de a hőmérséklet folyamatosan emelkedik. Az Uránuszhoz hasonlóan a fűtési mechanizmus nem ismert, de az eltérés nagy: az Urán 1,1-szer több energiát sugároz ki, mint amennyit a Naptól kap [61] . A Neptunusz 2,61-szer többet sugároz, mint amennyit befogad, belső hőforrása 161%-kal növeli a Naptól kapott energiát [62] .
Bár a Neptunusz a legtávolabbi bolygó a Naptól, belső energiája elegendő a Naprendszer leggyorsabb szeleinek generálásához . Számos lehetséges magyarázatot javasoltak, beleértve a bolygó magjának radiogén melegítését (hasonlóan a Föld radioaktív kálium-40 általi melegítéséhez ) [59] , más szénhidrogének keletkezését a metánból, majd a felszabaduló hidrogén felemelkedését [59] [ 63] , valamint konvekció a légkör alsó részén, ami a gravitációs hullámok lelassulásához vezet a tropopauza felett [64] [65] .
A jégóriások – a Neptunusz és az Uránusz – kialakulásához nehéznek bizonyult pontos modellt alkotni. A jelenlegi modellek azt sugallják, hogy a Naprendszer külső régióiban az anyag sűrűsége túl alacsony volt ahhoz, hogy a hagyományosan elfogadott módszerrel ilyen nagy testek képződjenek a maghoz való anyagfelhalmozódással. Számos hipotézist terjesztettek elő az Uránusz és a Neptunusz evolúciójának magyarázatára. Egyikük úgy véli, hogy mindkét jégóriás nem akkrécióból jött létre, hanem az ős - protoplanetáris korongon belüli instabilitások miatt jelent meg , majd légkörüket később egy O vagy B spektrális típusú hatalmas csillag sugárzása "fújta el" [66] .
Egy másik elképzelés szerint az Uránusz és a Neptunusz a Naphoz közelebb jött létre, ahol az anyag sűrűsége nagyobb volt, és ezt követően kerültek jelenlegi pályájukra [67] . Ezt a migrációs hipotézist alátámasztja az a képesség, hogy jobban meg lehet magyarázni a transzneptuniai régióban megfigyelt kis objektumok populációját [68] . Jelenleg ennek a hipotézisnek a legszélesebb körben elfogadott [69] magyarázata a Nizzai modell , amely a vándorló Neptunusz és más óriásbolygóknak a Kuiper-öv szerkezetére gyakorolt hatását vizsgálja [69] .
A Neptunusznak 14 műholdja van [5] , és ezek közül az egyiknek a teljes tömegének több mint 99,5%-a [c] , és csak ez elég nagy ahhoz, hogy gömb alakúvá váljon. Ez a Triton , amelyet William Lassell fedezett fel mindössze 17 nappal a Neptunusz felfedezése után. A Naprendszerben található bolygók többi nagy műholdjával ellentétben a Triton retrográd pályával rendelkezik . Lehet, hogy inkább a Neptunusz gravitációja fogta be, mintsem in situ alakult volna ki, és valaha egy törpebolygó lehetett a Kuiper-övben [70] . Elég közel van a Neptunuszhoz ahhoz, hogy állandóan szinkronban forogjon . Az árapály gyorsulása miatt a Triton lassan a Neptunusz felé spirál, és végül megsemmisül, amikor eléri a Roche-határt [71] , ami egy olyan gyűrűt eredményez, amely erősebb lehet, mint a Szaturnuszé . A Cornell Egyetem Radiofizikai és Űrkutatási Központjának szakembereinek számításai szerint ez körülbelül 3,6 milliárd vagy 1,4 milliárd év múlva fog megtörténni, attól függően, hogy a Cassini-extrémák közül melyik a Triton Hamiltoni forgása a jelenlegi korszakban [71] . 1989-ben a Triton hőmérsékletét -235 °C-ra (38 K) becsülték [72] . Akkoriban ez volt a legkisebb mért érték a Naprendszer geológiai aktivitású objektumainál [73] . A Triton egyike a Naprendszer azon három bolygójának, amelyeknek légköre van (az Io -val és a Titánnal együtt ). Nem kizárt, hogy a Triton jégkérge alatt folyékony óceán található, hasonlóan az Európa -óceánhoz [74] .
A Neptunusz második (a felfedezés időpontja szerint) ismert műholdja a Nereid , egy szabálytalan alakú műhold, amely a Naprendszer többi műholdja közül az egyik legnagyobb keringési excentricitással rendelkezik. A 0,7507 excentricitás a periapszisának 7-szeresének megfelelő apocentert ad [d] [75] .
1989 júliusa és szeptembere között a Voyager 2 a Neptunusz hat új műholdját fedezte fel [76] . Közülük figyelemre méltó a Proteus , egy szabálytalan alakú műhold. Érdekessége, hogy példája annak, hogy milyen nagyok lehetnek az égitestek, amelyeket méretük és tömegük ellenére sem saját gravitációjuk húz labdába [77] . A Neptunusz második legnagyobb holdja a Triton tömegének mindössze negyed százaléka [77] .
A Neptunusz négy legbelső holdja a Naiad , a Thalassa , a Despina és a Galatea . A pályájuk olyan közel van a Neptunuszhoz, hogy a gyűrűin belül vannak. Mellettük Larissát eredetileg 1981-ben fedezték fel egy csillag okkultációja közben. Eleinte az okkultációt a gyűrűk íveinek tulajdonították, de amikor a Voyager 2 1989-ben meglátogatta a Neptunust, kiderült, hogy az okkultációt egy műhold idézte elő. 2002 és 2003 között a Neptunusz további 5 szabálytalan holdját fedezték fel, amelyet 2004-ben publikáltak [78] [79] . A 14-es Holdat, amelyet később Hippocampusnak neveztek el, 2009-ben fedezték fel a Hubble-felvételeken 2013-ban; méretét 16-20 km-re becsülik. Mivel Neptunusz a tengerek római istene volt, holdjait kisebb tengeri istenségekről nevezték el [80] .
A Neptunusznak van egy gyűrűrendszere , bár sokkal kevésbé jelentős, mint például a Szaturnusz . A gyűrűk szilikátokkal vagy szénalapú anyaggal bevont jégszemcsékből állhatnak , amelyek valószínűleg vöröses árnyalatot adnak [81] .
A Neptunusz szabad szemmel nem látható, mivel magnitúdója +7,7 és +8,0 között van [5] . Így a Jupiter galileai műholdak, a Ceres törpebolygó és a (4) Vesta , (2) Pallas , (7) Iris , (3) Juno és (6) Hebe aszteroidák világosabbak nála az égen [82] . A bolygó magabiztos megfigyeléséhez legalább 200-szoros nagyítású és legalább 200-250 mm átmérőjű teleszkóp szükséges [83] . Ebben az esetben a Neptunusz egy kis kékes korongként látható, hasonlóan az Uránuszhoz [84] . 7×50 - es távcsővel halvány csillagként is látható [83] .
A Neptunusz Földtől való nagy távolsága miatt szögátmérője csak 2,2-2,4 ívmásodperc között változik [5] [85] . Ez a legkisebb érték a Naprendszer bolygói között, így a Neptunusz felszínének részleteinek vizuális megfigyelése nehézkes. Ezért nagyon kevés teleszkópos adat volt róla a Hubble Űrteleszkóp és a nagy földi adaptív optikájú teleszkópok megjelenése előtt . 1977-ben például még a Neptunusz forgási periódusa sem volt megbízhatóan ismert [86] [87] .
Egy földi szemlélő számára 367 naponként a Neptunusz látszólagos retrográd mozgásba lép, így minden egyes oppozíció során különös képzeletbeli hurkokat képez a csillagok hátterében . 2010 áprilisában és júliusában, valamint 2011 októberében és novemberében ezek az orbitális hurkok közel hozták ahhoz a koordinátához, ahol 1846-ban felfedezték [88] .
A rádiótartományban a Neptunusz folyamatos sugárzása és szabálytalan fáklyák figyelhetők meg. Mindkettőt a bolygó forgó mágneses tere magyarázza [41] . A spektrum infravörös részén, hidegebb háttér előtt jól láthatóak a Neptunusz légkörének mélyén fellépő zavarok (úgynevezett „viharok”), amelyeket az összehúzódó mag hője generál. A megfigyelések nagy biztonsággal teszik lehetővé alakjuk és méretük megállapítását, valamint mozgásuk nyomon követését [89] [90] .
A vázlatok szerint Galileo Galilei 1612. december 27-én és 28-án, majd 1613. január 28-án figyelte meg a Neptunust. Azonban Galileo mindkét esetben összetévesztette a bolygót egy állócsillaggal, a Jupiterrel együtt az éjszakai égbolton [91] . Ezért Galilei nem tekinthető a Neptunusz felfedezőjének [91] .
1612 decemberében az első megfigyelési periódusban a Neptunusz állóponton volt, éppen a megfigyelések napján tért át hátrafelé mozgásra. A látszólagos visszafelé mozgás akkor figyelhető meg, amikor a Föld megelőzi pályáján a külső bolygót. Mivel a Neptunusz közel volt az állomáshoz, a bolygó mozgása túl gyenge volt ahhoz, hogy Galilei kis távcsövével látható legyen [92] .
1821-ben Alexis Bouvard csillagászati táblázatokat adott ki az Uránusz pályájáról [93] .
A későbbi megfigyelések az Uránusz tényleges mozgásának jelentős eltéréseit mutatták ki a táblázatoktól. T. Hussey angol csillagász saját megfigyelései alapján anomáliákat fedezett fel az Uránusz pályáján, és azt javasolta, hogy ezeket egy külső bolygó jelenléte okozhatja. 1834-ben Hussey felkereste a párizsi Bouvardot, és megvitatta vele ezeknek az anomáliáknak a kérdését. Bouvard egyetértett Hussey hipotézisével, és megígérte, hogy elvégzi a hipotetikus bolygó megtalálásához szükséges számításokat, ha talál erre időt, de a jövőben nem foglalkozott ezzel a problémával. 1843-ban John Cooch Adams kiszámította egy hipotetikus nyolcadik bolygó pályáját, hogy megmagyarázza az Uránusz pályájának változását. Számításait elküldte Sir George Airy királyi csillagásznak, aki válaszlevélben kért pontosítást. Adams elkezdett feljegyezni egy választ, de valamiért soha nem küldte el, és nem ragaszkodott további komoly munkához ebben a kérdésben [94] [95] .
Urbain Le Verrier Adamstől függetlenül 1845-1846-ban elvégezte a saját számításait, de a Párizsi Obszervatórium csillagászai nem osztoztak lelkesedésében, és nem kezdtek el kutatni az állítólagos bolygó után. 1846 júniusában, miután elolvasta a bolygó hosszúsági fokának Le Verrier által közzétett első becslését, és meggyőződött annak Adams becslésével való hasonlóságáról, Airy rávette a Cambridge-i Obszervatórium igazgatóját , D. Challist, hogy kezdje meg a bolygó kutatását, amely sikertelenül folytatódott. egész augusztusban és szeptemberben [96] [97] . Challis kétszer is megfigyelte a Neptunust, de mivel a megfigyelések eredményeinek feldolgozását későbbre halasztotta, nem tudta időben azonosítani a kívánt bolygót [96] [98] .
Eközben Le Verriernek sikerült meggyőznie a Berlini Obszervatórium csillagászát, Johann Gottfried Halle -t, hogy keresse fel a bolygót. Heinrich d'Arré , az obszervatórium egyik diákja azt javasolta Galle-nek, hogy hasonlítsa össze a Le Verrier megjósolt helye körül nemrégiben elkészített égbolttérképet az égbolt jelenlegi pillanatnyi képével, hogy észrevegye a bolygó mozgását az állócsillagok. A bolygót az első éjszaka fedezték fel körülbelül egyórás keresés után. Az obszervatórium igazgatójával, Johann Enckével két éjszakán át folytatták az égbolt azon részének megfigyelését, ahol a bolygó található, aminek eredményeként sikerült észlelni a csillagokhoz viszonyított mozgását, és meggyőződni arról, hogy ez valóban egy új bolygó [99] . A Neptunuszt 1846. szeptember 23-án fedezték fel , a Le Verrier által megjósolt koordináták 1°-án belül és az Adams által megjósolt koordináták körülbelül 12°-án belül.
A felfedezést vita követte a britek és a franciák között a jogukért, hogy a Neptunusz felfedezését sajátjuknak tekintsék. Végül konszenzus született, és úgy döntöttek, hogy Adamst és Le Verrier-t társfelfedezőknek tekintik. 1998-ban újra felfedezték az úgynevezett "Neptun-papírokat" (történelmi jelentőségűek, a Greenwichi Obszervatórium iratai ), amelyeket Olin J. Eggen csillagász hűtlenül tulajdonított el, és csaknem három évtizede volt a birtokában, és csak akkor kerültek elő. halála után a birtokába került [100] .
A dokumentumok revíziója után egyes történészek mára úgy vélik, hogy Adams nem érdemel egyenlő jogokat Le Verrier-vel a Neptunusz felfedezésére (amit azonban korábban is megkérdőjeleztek: például Dennis Rawlins 1966 óta). 1992-ben a Dio magazin egyik cikkében D. Rawlins lopásnak nevezte a britek azon követeléseit, hogy ismerjék el Adams egyenlő jogait a felfedezéshez [101] . "Adams végzett néhány számítást, de egy kicsit bizonytalan volt, hol van a Neptunusz" - mondta Nicholas Kollestrum, a University College London munkatársa 2003-ban [102] .
A felfedezés után egy ideig a Neptunust egyszerűen "az Uránusz külső bolygójaként" vagy "Le Verrier bolygójaként" emlegették. Az első személy, aki a hivatalos név ötletével állt elő, Galle volt, aki a „ Janus ” nevet javasolta . Angliában Chiles egy másik nevet javasolt: "Óceán" [103] .
Le Verrier azt állította, hogy jogában áll nevet adni az általa felfedezett bolygónak, és azt javasolta, hogy nevezzék el Neptunusznak, hamisan azt állítva, hogy ezt a nevet a francia hosszúsági hivatal jóváhagyta [104] . Októberben megpróbálta saját nevén nevezni a bolygót - "Le Verrier" - és az obszervatórium igazgatója , Francois Arago támogatta , de ez a kezdeményezés Franciaországon kívül jelentős ellenállásba ütközött [105] . A francia almanachok nagyon gyorsan visszaadták a Herschel nevet az Uránusznak, felfedezője William Herschel tiszteletére , és a Le Verrier nevet az új bolygónak [106] .
A Pulkovo Obszervatórium igazgatója, Vaszilij Struve a „Neptunusz” nevet részesítette előnyben. Választásának okait a Császári Tudományos Akadémia 1846. december 29-i szentpétervári kongresszusán jelentette be [107] . Gauss professzor és Encke professzor jóváhagyta ezt a kijelölést [107] . A római mitológiában Neptunusz a tenger istene, és a görög Poszeidónnak felel meg [80] . Az ilyen név szükségessége más bolygók nevének felelt meg, amelyeket a Föld kivételével a görög és római mitológia istenségeiről neveztek el [108] .
Felfedezésétől 1930-ig a Neptunusz volt a legtávolabbi ismert bolygó a Naptól. A Plútó felfedezése után a Neptunusz lett az utolsó előtti bolygó, kivéve 1979-1999-et, amikor a Plútó közelebb volt a Naphoz a Neptunusz pályáján belül [109] . A Kuiper-övben 1992 óta felfedezett új transz-neptunuszbeli objektumok vitához vezetett arról, hogy a Plútót bolygónak kell-e tekinteni, vagy a Kuiper-öv részeként kell-e felismerni [110] . 2006-ban a Nemzetközi Csillagászati Unió új definíciót fogadott el a „bolygó” fogalmára, és a Plútót a törpebolygó közé sorolta , így a Neptunust ismét a Naprendszer legtávolabbi bolygójává tette [111] .
Az 1960-as évek végén a Neptunuszról alkotott elképzelések némileg eltértek a maitól. Bár viszonylag pontosan ismerték a Nap körüli forradalom sziderikus és szinódikus periódusait, a Nap átlagos távolságát, az Egyenlítő dőlését a pálya síkjához képest, voltak kevésbé pontosan mért paraméterek is. A tömeget 17,15 helyett 17,26-ra becsülték a Földön; Egyenlítői sugara 3,89 helyett 3,88 a Földhöz képest. A csillagok tengely körüli forgási periódusát 15 óra 58 perc helyett 15 óra 8 percre becsülték, ami a legjelentősebb eltérés a bolygóval kapcsolatos jelenlegi ismeretek és az akkori ismeretek között [112] .
Néhány ponton később eltérések voltak. Kezdetben, a Voyager 2 repülése előtt azt feltételezték, hogy a Neptunusz mágneses tere megegyezik a Föld és a Szaturnusz mezőivel . A legújabb elképzelések szerint a Neptunusz mezője az ún. "döntött rotátor". A Neptunusz földrajzi és mágneses "pólusai" (ha mezőjét dipólusegyenértékként ábrázoljuk) 45 °-nál nagyobb szöget zártak be egymással. Így amikor a bolygó forog, mágneses tere kúpot ír le [113] .
A Voyager 2 1989. augusztus 25-én közeledett a legközelebb a Neptunuszhoz . Mivel a Neptunusz volt az utolsó nagy bolygó, amelyet űrszonda meglátogathatott, úgy döntöttek, hogy közeli elrepülést hajtanak végre a Triton közelében, tekintet nélkül a repülési útvonalra gyakorolt következményekre. Hasonló feladattal kellett szembenéznie a Voyager 1 -nek is – elrepült a Szaturnusz és legnagyobb műholdja, a Titan közelében. A Neptunuszról a Voyager 2 által a Földre közvetített képek lettek az alapja annak, hogy 1989-ben a közszolgálati műsorszolgáltatásban megjelent a "Neptune All Night" című egész estés műsor [114] .
A randevú során a készülék jelei 246 percig érkeztek a Földre. Ezért a Voyager 2 küldetése többnyire előre feltöltött csapatokra támaszkodott, hogy találkozzanak a Neptunusszal és a Tritonnal, nem pedig a Föld parancsaira. A Voyager 2 meglehetősen közel haladt el a Nereid közelében, majd augusztus 25-én mindössze 4400 km-re haladt el a Neptunusz légkörétől. Később aznap a Voyager elrepült Triton mellett [115] .
A Voyager 2 megerősítette a bolygó mágneses mezejének létezését, és megállapította, hogy az ferde, mint az Uránusz mezője. A bolygó forgási periódusának kérdését rádiósugárzás mérésével oldották meg. A Voyager 2 a Neptunusz szokatlanul aktív időjárási rendszerét is megmutatta. A bolygó és a gyűrű 6 új műholdját fedezték fel, amelyekből, mint kiderült, több is volt [76] [115] .
A Neptune Odyssey a NASA által kifejlesztett űrszonda küldetése a Neptunusz felé. A küldetés elindítását 2031-re tervezik; a szonda várhatóan 2043-ban érkezik a Neptunuszba [116] .
A Kínai Nemzeti Űrkutatási Hivatal a Voyager-szerű szondák felbocsátásának koncepcióját vizsgálja, amelyek előzetes nevén Interstellar Express [117] . A tervek szerint mindkét szonda 2024-ben indul különböző irányokban, hogy tanulmányozzák a helioszféra ellentétes oldalait. A második szonda, az IHP-2, 2038 januárjában repül el a Neptunusz mellett [118] .
A Neptunusz számos sci-fi- és filmadaptációban jelent meg [119] [120] .
Tehát Olaf Stapledon " Az utolsó és első ember " című regényében ő volt az utolsó hely, ahol emberek éltek a Naprendszer pusztulása idején [121] . Az Ad Astra (2019) című filmben a Brad Pitt által alakított főhős a Neptunuszba utazik, hogy megkeresse űrhajós apját [122] . A Neptun a Futurama animációs sorozatban, a Star Trek: Enterprise pilot epizódjában és a Doctor Who című televíziós sorozat kilencedik évadának kilencedik epizódjában is szerepelt [ 123] .
A Neptunusz csillagászati szimbóluma Neptun isten háromágának stilizált változata [124] . Van egy alternatív szimbólum, amely a bolygót felfedező Le Verrier kezdőbetűit ábrázolja. Ezt a karaktert már nem használják [125] .
![]() | ||||
---|---|---|---|---|
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
|
Neptun | ||
---|---|---|
A Neptunusz holdjai |
| ![]() |
Jellemzők | ||
Nyítás | ||
Kutatás | ||
A Neptunusz trójai |
| |
Egyéb | ||
Lásd még Kategória: Neptunusz Naprendszer |
A Neptunusz holdjai | |
---|---|
Triton | |
Szabályos | |
Szabálytalan | |
Lásd még |
A Neptunusz felfedezése űrhajóval | |
---|---|
Repülő | Voyager 2 (1989) |
Tervezett küldetések | |
Lásd még | |
A félkövér betűtípus aktív AMC-ket jelöl |
Naprendszer | |
---|---|
![]() | |
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|