NEPTÚN (PLANÉTA): CHARAKTERISTIKA, ZLOŽENIE, OBEŽNÁ DRÁHA, POHYB, ŠTRUKTÚRA - ARTE - 2025

Neptún je ôsma planéta v slnečnej sústave z hľadiska orbitálnej vzdialenosti, ľadový obr a najvzdialenejší zo všetkých. Toto je prípad, keď sa Pluto v roku 2006 prestal považovať za planétu a stal sa trpaslicou planétou, ktorá je súčasťou Kuiperovho pásu.

Na nočnej oblohe Neptún vyzerá ako malá namodralá bodka, o ktorej bolo veľmi málo známe, až kým vesmírne misie na konci osemdesiatych rokov, ako napríklad Voyager 2, neposkytli údaje o planéte a jej satelitoch.

Obrázok 1. Neptún fotografoval Voyager 2 v roku 1989, obrázok ukazuje tmavé škvrny v dôsledku atmosférických búrok. (Zdroj: NASA)

Snímky Voyager 2 po prvý raz ukázali planétu s modro-zeleným povrchom, so silnými búrkami a rýchlymi prúdmi vetra, ktoré produkovali tmavé anticyklonické škvrny. Sú veľmi podobné tým z Jupitera, aj keď nie sú také trvalé ako tieto.

Atmosféra Neptúna je bohatá na metán a má veľmi slabý kruhový systém. Planéta má magnetosféru, preto sa predpokladá, že má kovové jadro.

Doteraz bolo započítaných 15 satelitov Neptúna, medzi ktorými sú Triton a Nereida hlavné satelity.

Objav a história

Objav Neptúna bol výsledkom matematickej predpovede založenej na pozorovaní porúch na obežných dráhach planét Urán a Saturn. Predtým v roku 1610 Galileo už videl Neptún tým istým ďalekohľadom, ktorý použil na objavenie mesiacov Jupitera, ale zamieňal si ho s hviezdou.

O mnoho neskôr, v roku 1846, francúzsky matematik špecializujúci sa na nebeskú mechaniku Urbain Le Verrier, študoval určité poruchy na obežných dráhach Saturn a Urán. Najlepším vysvetlením bolo navrhnúť existenciu novej planéty, ktorej predpovedal obežnú dráhu a polohu na oblohe. Ďalším krokom bolo nájsť planétu, takže Le Verrier presvedčil nemeckého astronóma Johanna Gottfrieda Galleho, aby ju hľadal.

V noci z 23. septembra 1846 Galle zo svojho observatória v Berlíne potvrdil existenciu novej planéty av priebehu niekoľkých dní sa objavil jej najväčší satelit Triton.

Takmer súčasne v anglickom Cambridge, podobný matematik, John Couch Adams, ktorý už nejaký čas pracoval na tomto probléme, urobil podobné predpovede.

Neptún vďačí za svoj názov bohu mora v rímskej mytológii (zodpovedá gréckemu bohu Poseidonovi) podľa tradície pomenovania planét po božstvách rímskeho panteónu.

Všeobecné charakteristiky

Priemer Neptúnu je takmer štvornásobkom priemeru Zeme, ale asi tretinou gigantického Jupitera.

Obrázok 2. Neptún v porovnaní so Zemou. (Zdroj: wikimedia commons)

Jeho hmotnosť je 17-krát väčšia ako na Zemi a jej objem je 57-krát väčší. Z hľadiska hmotnosti sa radí na tretie miesto medzi planétami v slnečnej sústave a štvrtou veľkosťou.

Zhrnutie hlavných fyzikálnych vlastností Neptúnu

-Mass: 1 024 × 10 ²⁶ kg (17 147 krát to Zeme)

- Polomer nápoja : 24 622 km, čo zodpovedá 3,87-násobku polomeru Zeme.

Tvar: vyrovnaný na póloch faktorom 0,983.

- stredný polomer obežnej dráhy: 4 498 x 10 ⁹ km, čo zodpovedá 30,07 AU

- Sklon osi otáčania : 30 ° vzhľadom na obežnú rovinu.

- Teplota : -220 ° C (mračno)

-Gravita: 11,15 m / s ² (1,14 g)

- Vlastné magnetické pole: Áno, 14 mikrotes na rovníku.

- Atmosféra: vodík 84%, hélium 12%, metán 2%, amoniak 0,01%.

-Density: 1640 kg / m ³

-Satellites: 15 doteraz známych.

-Kruhy: Áno, sú tenké a sú zložené z častíc ľadu a kremičitanov.

Prekladateľské hnutie

Neptún, ôsma planéta v slnečnej sústave, je plynový gigant, ktorého obežná dráha okolo Slnka má stredný polomer 30 AU. Astronomická jednotka AU sa rovná 150 miliónom kilometrov a predstavuje priemernú vzdialenosť medzi Slnkom a Zemou.

Obrázok 3. Animácia ukazujúca Neptúnovu obežnú dráhu červenou farbou spolu s Uránom, ktorý je modrým bodom. Zdroj: Wikimedia Commons.

To znamená, že polomer Neptúnovej cesty je 30-krát väčší ako Zem, takže dokončenie jednej revolúcie okolo Slnka trvá 165 rokov.

Zábavné fakty o Neptúne

- Je to planéta najvzdialenejšia od Slnka, pretože Pluto, ktoré je po obežnej dráhe Neptúna, je teraz trpasličia planéta.

-Neptune je najmenšia zo štyroch veľkých planét (Jupiter, Saturn, Urán, Neptún).

- Gravitácia Neptúna je veľmi podobná gravitácii Zeme.

-Je to najchladnejšia planéta v slnečnej sústave s priemernou teplotou -221,4 ° C.

- Má systém prstencov, ale na rozdiel od Saturnových prstencov nie sú spojité, ale namiesto toho tvoria oblúky pozdĺž svojej obežnej dráhy.

-Neptune je najhustejšia z obrovských planét.

- Má hurikány s najrýchlejším vetrom v slnečnej sústave, ktoré môžu dosiahnuť neuveriteľných 2 100 km / h.

-Neptune má Veľkú temnú škvrnu, vírivku veľkosti planéty Zem. Toto miesto, fotografované v roku 1989, zmizlo v roku 1994, ale vzniklo nové temné miesto.

-Triton, najväčší satelit Neptúna, sa otáča opačným smerom ako ostatné satelity, a preto sa predpokladá, že bol zachytený planétou a netvoril sa súčasne s ním.

-Triton (najväčší satelit Neptúna) má sopky a dusíkaté gejzíry, je to však jedna z najchladnejších hviezd v slnečnej sústave (-235 ° C).

- Misia Voyager 2 prešla 3000 kilometrov od severného pólu planéty Neptún v roku 1989.

- 12. júla 2011 Neptún dokončil svoju prvú úplnú obežnú dráhu od svojho objavu 23. septembra 1846.

Rotačný pohyb

Obrázok 4. Neptún trvá takmer 16 hodín, kým urobí jednu úplnú revolúciu okolo svojej osi. Zdroj: NASA.

Rotácia Neptúna je 15 hodín, 57 minút a 59 sekúnd, podľa najpresnejšieho merania k dnešnému dňu.

Nie je ľahké určiť rýchlosť rotácie planéty, ktorá ukazuje len povrch svojej atmosféry a ktorá sa tiež pohybuje. Je oveľa ľahšie určiť rýchlosť otáčania skalnatých planét.

Keď Voyager 2 dosiahol v roku 1989 Neptún, odhadovala sa doba rotácie 16 hodín 6,5 sekundy. Dnes je toto meranie známe ako nepresné vďaka starostlivým meraniam planetárneho vedca Ericha Karkoschku z Arizonskej univerzity.

Rýchlosť rotácie a magnetické pole

Rýchlosť rotácie ostatných veľkých planét sa meria pulzmi emitovanými magnetickým poľom. Táto metóda sa však nevzťahuje na Neptún, pretože ani os, ani stred magnetického dipólu sa nezhodujú s osou rotácie planéty, ako vidíme na nasledujúcom porovnávacom obrázku:

Obrázok 5. Magnetické pole obrovských planét. Zdroj: Seeds, M. 2011. Slnečná sústava. Siedme vydanie. Cengage Learning.

Obrázok ukazuje model magnetického poľa vytváraného dipólom (magnetom) umiestneným viac-menej v strede planéty. Tento model je vhodný aj pre magnetické pole Zeme.

Pole Neptún je však neobvyklé v tom zmysle, že kvadrupólové a vyššieho rádu môžu byť väčšie ako dipólové pole. A ako vidíme na obrázku, dipól je premiestnený od stredu.

Karkoschka teda vymyslel inú metódu pomocou viac ako päťsto obrazov z Hubbleovho teleskopu. Našiel dve charakteristické črty planéty, ktoré nazval: South Polar Feature a South Polar Wave.

Od 90. rokov minulého storočia rotovali rovnakou rýchlosťou, čo potvrdzuje, že ide o skutočnú rýchlosť planéty.

Obrázok 6. Na tomto obrázku Neptúna sa farebné filtre používajú na zvýraznenie tmavej škvrny 2 a funkcie South Polar Feature, ktoré sa javia ako ukotvené k planéte. Zdroj: Erich Karkoschka.

Obrázok na obrázku 5 (vyššie) zobrazuje farby a kontrasty modifikované filtrami, aby sa zdôraznili atmosférické charakteristiky planéty.

Ako sme už povedali, vietor v Neptúnovej atmosfére často prekračuje rýchlosť zvuku.

Veľké temné miesto Neptúnu teda mení svoju relatívnu polohu v priebehu času, zatiaľ čo temné miesto 2 a funkcia South Polar Feature si zachovávajú svoje relatívne polohy. To naznačuje, že sú viazaní na rotáciu planéty, čo Karkoschke umožnilo presne určiť dĺžku dňa v Neptúne.

zloženie

V atmosfére Neptúna sa nachádzajú prvky ako vodík (84%), hélium (12%), metán (2%) a ďalšie plyny, ako je amoniak, etán a acetylén. V tejto atmosfére sa nachádza zmes vody, tekutého amoniaku, metánu a roztavenej horniny, ktorá obsahuje oxid kremičitý, železo a nikel.

Zvyšujúce sa koncentrácie metánu, amoniaku a vody sa nachádzajú v dolných oblastiach atmosféry. Na rozdiel od Uránu, dvojče planéty, má Neptúnovo zloženie väčší objem oceánu.

štruktúra

Planéta má skalné jadro obklopené ľadovou škrupinou, všetko pod hustou a hustou atmosférou, zaberajúce tretinu svojho polomeru. Je to podobné ako u planéty dvojčiat Urán.

Nasledujúci obrázok zobrazuje štruktúru Neptúnu podrobnejšie.

Obrázok 7. Vnútorná štruktúra Neptúnu. Zdroj: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptún má štruktúru s dobre diferencovanými vrstvami:

- Horná vrstva: je tvorená mrakmi, ktoré sú väčšinou vodík a hélium, av menšej miere metán a ďalšie plyny. Zodpovedá približne 5 až 10% hmotnosti planéty.

- Atmosféra : vodík, hélium a metán.

- Plášť: pod atmosférou je veľký plášť planéty, tekutá oblasť, kde môžu teploty dosiahnuť 1 727 až 4 727 ° C. Pozostáva z vody, metánu a amoniaku v tekutom stave.

Plášť sa pohybuje od 10 do 15 pôdnych hmôt a je bohatý na vodu, amoniak a metán. Táto zmes sa nazýva „ľad“, hoci je horúcou a hustou tekutinou a nazýva sa tiež oceánom vody a amoniaku.

Samotný plášť má veľmi vysoké teploty medzi 1700 ° C a 4 700 ° C a jeho elektrická vodivosť je tiež vysoká.

- Jadro: je vyrobené z kremíka, železa a niklu, podobne ako Urán, ďalší obrie ľadu a plynu. Hmotnosť jadra je 1,2-násobkom hmotnosti Zeme. Tlak v strede sa odhaduje na 700 GPa, čo je zhruba dvojnásobok tlaku v strede Zeme pri teplotách do 5 670 ºC.

atmosféra

Atmosféra Neptúna je veľmi zaujímavá a zaslúži si špeciálnu sekciu. Na začiatok je to veľmi chladno, pretože je to najďalej vzdialenejšia planéta od Slnka a dostáva len veľmi malé slnečné žiarenie. Preto je teplota v hornej časti atmosféry rádovo -220 ° C.

Neptún má však interný zdroj tepla, pravdepodobne v dôsledku zrážok vodivých elektrónov vo fluidnom plášti a tiež v dôsledku zostávajúceho tepla počas jeho formovania.

Vďaka tomuto obrovskému teplotnému gradientu sa vyskytujú obrovské prúdiace prúdy, vďaka ktorým je klimatický systém planéty veľmi extrémny.

A tak vznikajú najväčšie búrky a hurikány v slnečnej sústave, o čom svedčí aj tvorba obrovských škvŕn anticyklonových prúdov v dôsledku protichodných vetra v rôznych zemepisných šírkach.

Medzi všetkými anticyklonickými systémami Neptúna vyniká Veľká tmavá škvrna, ktorá bola prvýkrát snímaná sondou Voyager 2 v roku 1989, keď prešla 3 000 kilometrov od planéty.

Pokiaľ ide o farbu, Neptún je ešte modrastejší ako Urán, presne kvôli svojej vyššej koncentrácii metánu, ktorý absorbuje červenú vlnovú dĺžku a odráža modrú vlnovú dĺžku. Ale k jeho farbe prispievajú aj ďalšie molekuly.

V dolnej oblasti atmosféry (troposféra) teplota klesá s výškou, ale v hornej oblasti (stratosféra) je opak. Medzi týmito vrstvami je tlak 10 000 pascalov (Pa).

Nad stratosférou sa nachádza termosféra, ktorá sa postupne transformuje do exosféry, kde tlak klesá z 10 Pa na 1 Pa.

Neptún satelity

Doteraz bolo započítaných 15 prírodných satelitov planéty. Najväčší z jeho satelitov a prvý, ktorý sa objavil v roku 1846, je Triton. V roku 1949 bol objavený druhý satelit s názvom Nereida.

V roku 1989 misia Voyager 2 objavila ďalších šesť satelitov: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa a Proteus.

Neskôr v roku 2003 sa objavili Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate a Neso. Malý satelit 14 objavil v roku 2013 inštitút SETI, jeho orbitálna doba bola 23 hodín.

Pozrime sa na niektoré podrobnosti o hlavných mesiacoch Neptúna:

Triton

Je to najväčší z Neptunových satelitov s priemerom 2 700 km, čo je asi 18-krát menej ako jeho hostiteľská planéta a takmer 5-krát menšie ako Zem.

Jeho obežná doba je takmer 6 dní, ale je prekvapujúce, že sa otáča opačným smerom ako rotácia Neptúna a jeho ďalších satelitov. Ďalej je jej obežná dráha naklonená o 30 stupňov vzhľadom na orbitálnu rovinu planéty.

Je to najchladnejší objekt v slnečnej sústave s priemernou teplotou -235 ° C a je tvorený tromi štvrtinami skaly a štvrtinou ľadu. Na jej povrchu sú gejzíry s tmavými vyžarovaniami do atmosféry, zatiaľ čo povrch predstavuje pláne a niektoré sopky s krátermi 200 km.

Obrázok 8. Hlavné satelity Neptúnu; Triton, Proteus, Nereida a Larisa. Zdroj: Wikimedia Commons.

morská nymfa

Gerard Kuiper bol objavený v roku 1949, pretože odráža 14% slnečného žiarenia, ktoré dostáva.

Jeho veľkosť je jedna ôsma z Tritonu a má veľmi excentrickú obežnú dráhu, najbližšia najbližšia vzdialenosť k Neptúnu je 1 354 000 km a najvzdialenejšia vzdialenosť 9 624 000 km, pričom dokončenie trvá 360 dní.

Proteus

Obrázok 9. Bratstvo, rovnosť, sloboda je meno dané oblúkom Adamsovho prstenca (najvzdialenejší). Vnútorný prsteň je Le Verrier. (Zdroj: wikimedia commons)

Neptún má päť tenkých a slabých prsteňov zložených hlavne z prachu a ľadových častíc. Predpokladá sa, že jeho pôvod je v troskách, ktoré zostali zrážkami medzi meteormi a prírodnými satelitmi planéty.

Prstene sú pomenované podľa priezviska vedcov, ktorí najviac prispeli k ich objavu a štúdiu. Od najvnútornejších po najvzdialenejšie sú Galle, Le Verrier, Lassell, Arago a Adams.

Existuje tiež prsteň, ktorého obežnú dráhu zdieľa so satelitom Galatea, ktorý vidíme na nasledujúcom obrázku:

Obrázok 10. Schéma piatich kruhov Neptúna a ich mien. Je tiež zobrazená obežná dráha niektorých satelitov. (Zdroj: NASA).

Kedy a ako pozorovať Neptún

Neptún nemožno vidieť voľným okom, dokonca ani pri amatérskom teleskope vyzerá tak malý, že ho možno pomýliť za hviezdu.

Najlepšie je použiť počítačový program alebo aplikáciu, ktorá funguje ako planetárium. Pre operačný systém Android vyniká aplikácia Sky Maps, ktorá vám umožňuje rýchlo lokalizovať planéty a iné nebeské objekty so značnou presnosťou.

Najlepší čas na pozorovanie je, keď je planéta v opozícii, to znamená, že Zem je medzi hranicou, ktorá spája Slnko s Neptúnom.

Tento jav sa vyskytuje každých 368 dní a do roku 2020 sa objaví 11. septembra. Určite to nie je jediná príležitosť pozorovať Neptún, ktorý je viditeľný aj v iných obdobiach roka.

S dobrým ďalekohľadom sa Neptún dá odlíšiť od hviezd v pozadí, pretože vyzerá ako modro-zelený disk.

Neptúnova magnetosféra

Skôr to bolo komentované o zvláštnostiach Neptunovho magnetického poľa. Magnetické póly planéty majú sklon 47 ° vzhľadom na os otáčania.

Magnetické pole je generované pohybom vodivých tekutín, ktoré tvoria tenkú sférickú vrstvu vo vnútri planéty. Ale na Neptúne sú magnetické póly posunuté od stredu asi o 0,5 polomeru od planéty.

Intenzita poľa v magnetickom rovníku je rádovo 15 mikrotes, čo je 27-krát intenzívnejšie ako intenzita Zeme.

Geometria poľa je komplexná, pretože kvadrupólové príspevky môžu prekročiť príspevok dipólu, na rozdiel od Zeme, v ktorej je najdôležitejším prínosom dipól.

Obrázok 11. Zvláštne magnetické pole Neptúnu. (Zdroj: emaze.com)

Neptunova magnetosféra siaha až 35-násobkom svojho polomeru v prednej časti nárazu a 72 polomerov v zadnej časti.

Magnetopauza, ktorá je miestom, kde sa magnetický tlak rovná tlaku nabitých častíc zo Slnka, je medzi 23 až 27 polomermi od planéty.

Misie do Neptúna

Voyager 2

Jedinou vesmírnou misiou na obežnú dráhu planéty Neptún bol Voyager 2, ktorý prišiel na planétu v roku 1982.

V tom čase boli známe iba dva satelity: Triton a Nereida. Ale vďaka misii Voyager 2 bolo objavených ďalších šesť: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa a Proteus. Tieto satelity sú pomerne menšie ako Triton, majú nepravidelný tvar a obežné dráhy s menším polomerom.

Týchto šesť satelitov je podozrivých z toho, že sú pozostatkami zrážky so starým satelitom, ktorý sa zrazil s Tritonom, keď bol zajatý gravitačným ťahom Neptúna.

Voyager 2 objavil aj nové kruhy na Neptúne. Hoci prvý z krúžkov bol objavený v roku 1968, jeho existencia a objav nových nebolo možné až do príchodu uvedenej sondy v roku 1989.

Najbližší prístup kozmickej lode k planéte nastal 25. augusta 1989, ku ktorému došlo vo vzdialenosti 4 800 km nad severným pólom Neptúna.

Pretože to bola posledná veľká planéta, ktorú mohla kozmická loď navštíviť, rozhodlo sa o blízkom prelete Mesiaca Tritona, podobné tomu, čo sa stalo s Voyagerom 1, ktorý preletel Saturnom a jeho mesiacom Titan.

25. augusta 1989 sa kozmická loď stretla s mesiacom Nereid tesne pred dosiahnutím 4 400 km od atmosféry Neptúna a v ten istý deň prešla blízko Tritonu, najväčšieho mesiaca planéty.

Kozmická loď overila existenciu magnetického poľa obklopujúceho Neptún a zistila, že pole bolo premiestnené od stredu a naklonené, podobne ako pole okolo Uránu.

Referencie

1. N + 1. Na Urán a Neptún pršalo 200 kilogramov diamantov. Obnovené z: nmas1.org.
2. Powell, M. Planéty nahých očí na nočnej oblohe (a ako ich identifikovať). Obnovené z: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Slnečná sústava. Siedme vydanie. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planétový prsteň. Obnovené z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'eptune. Obnovené z: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Prieskum Neptúna. Obnovené z: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptún (planéta). Obnovené z: es.wikipedia.org.