Neptun (planeta) charakteristiky, složení, oběžná dráha, pohyb, struktura

810
Abraham McLaughlin

Neptune je to osmá planeta ve sluneční soustavě, pokud jde o orbitální vzdálenost, ledový obr a nejvzdálenější ze všech. Je tomu tak, protože Pluto v roce 2006 přestal být považován za planetu a stal se trpasličí planeta který je součástí Kuiperova pásu.

Na noční obloze Neptun vypadá jako malá namodralá tečka, o které bylo známo jen velmi málo, dokud vesmírné mise z konce osmdesátých let, jako například Voyager 2, neposkytly údaje o planetě a jejích druzích..

Obrázek 1. Neptun vyfotografovaný Voyagerem 2 v roce 1989, obrázek ukazuje tmavé skvrny způsobené atmosférickými bouřemi. (Zdroj: NASA)

Snímky Voyager 2 poprvé ukázaly planetu s modrozeleným povrchem, se silnými bouřemi a rychlými proudy větru, které vytvářely tmavé anticyklonální skvrny. Jsou velmi podobné těm z Jupiteru, i když nejsou tak trvalé v čase jako tyto.

Atmosféra Neptunu je bohatá na metan a má velmi slabý prstencový systém. Planeta má magnetosféru, takže se předpokládá, že má kovové jádro.

Doposud bylo napočítáno 15 satelitů Neptunu, mezi nimiž jsou Triton a Nereida hlavními satelity..

Rejstřík článků

  • 1 Objev a historie
  • 2 Obecná charakteristika
    • 2.1 Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik Neptunu
  • 3 Translační pohyb
  • 4 zábavná fakta o Neptunu
  • 5 Rotační pohyb
    • 5.1 Rychlost otáčení a magnetické pole
  • 6 Složení
  • 7 Struktura
  • 8 Atmosféra
  • 9 Neptunových satelitů
    • 9.1 Triton
    • 9.2 Nereid
    • 9.3 Proteus
  • 10 prstenů Neptunu
  • 11 Kdy a jak pozorovat Neptun
  • 12 Neptunova magnetosféra
  • 13 misí na Neptun
    • 13.1 Voyager 2
  • 14 Reference

Objev a historie

Objev Neptunu byl výsledkem matematické predikce založené na pozorování narušení na oběžných drahách planet Uran a Saturn. Dříve v roce 1610 už Galileo spatřil Neptun se stejným dalekohledem, jaký použil k objevení měsíců Jupitera, ale zaměnil si ho s hvězdou. 

Mnohem později, v roce 1846, francouzský matematik specializující se na nebeskou mechaniku Urbain Le Verrier studoval určitá narušení na oběžných drahách Saturnu a Uranu. Nejlepším vysvětlením bylo navrhnout existenci nové planety, o které předpověděl oběžnou dráhu a polohu na obloze. Dalším krokem bylo najít planetu, takže Le Verrier přesvědčil německého astronoma Johanna Gottfrieda Galleho, aby ji hledal.. 

V noci 23. září 1846 Galle ze své observatoře v Berlíně potvrdil existenci nové planety a o několik dní později se objevil Triton, jeho největší satelit..

Téměř současně v anglickém Cambridge učinil podobné předpovědi mladý matematik John Couch Adams, který se na problému také nějakou dobu zabýval.. 

Neptun vděčí za své jméno bohu moře v římské mytologii (ekvivalent řeckého boha Poseidona), podle tradice pojmenování planet podle božstev římského panteonu.

Obecná charakteristika

Průměr Neptunu je téměř 4krát větší než průměr Země, ale přibližně třetina gigantického Jupitera.

Obrázek 2. Neptun ve srovnání se Zemí. (Zdroj: wikimedia commons)

Jeho hmotnost je 17krát větší než Země a její objem je 57krát větší. Svou hmotou se řadí na třetí místo mezi planetami ve sluneční soustavě a na čtvrté místo..

Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik Neptunu

-Hmotnost: 1024 × 1026 kg (17 147krát větší než Země)

-Průměrný poloměr: 24 622 km, což odpovídá 3,87násobku poloměru Země.

-Tvar: zploštěno na pólech faktorem 0,983.

-Střední poloměr oběžné dráhy: 4 498 x 109 km odpovídá 30,07 U.A.

-Sklon osy otáčení: 30 ° vzhledem k orbitální rovině.

-Teplota: -220 ° C (mraky)

-Gravitace: 11,15 m / sdva (1,14 g)

-Vlastní magnetické pole: Ano, 14 microtesla v rovníku .

-Atmosféra: Vodík 84%, Hélium 12%, Metan 2%, Amoniak 0,01%.

-Hustota: 1640 kg / m3

-Satelity: 15 dosud známých.

-Prsteny: Ano, jsou tenké a skládají se z ledových částic a silikátů..

Překladové hnutí

Neptun, osmá planeta sluneční soustavy, je plynný obr, jehož oběžná dráha kolem Slunce má střední poloměr 30 AU. Astronomická jednotka AU se rovná 150 milionům kilometrů a je průměrnou vzdáleností mezi Sluncem a Zemí.

Obrázek 3. Animace zobrazující oběžnou dráhu Neptuna červeně spolu s Uranem, což je modrý bod. Zdroj: Wikimedia Commons.

To znamená, že poloměr dráhy Neptunu je třicetkrát větší než poloměr Země, takže dokončení jedné revoluce kolem Slunce trvá 165 let..

Zábavná fakta o Neptunu

-Je to planeta nejdále od Slunce, protože Pluto, které je po oběžné dráze Neptuna, je nyní trpasličí planetou.

-Neptun je nejmenší ze čtyř obřích planet (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun).

-Gravitace Neptuna je velmi podobná gravitaci Země.

-Je to nejchladnější planeta sluneční soustavy s průměrnou teplotou -221,4 ° C..

-Má soustavu prstenů, ale na rozdíl od Saturnových nejsou spojité, ale tvoří oblouky podél své oběžné dráhy.

-Neptun je nejhustší z obřích planet.

-Má hurikány s nejrychlejšími větry ve sluneční soustavě, které mohou dosáhnout neuvěřitelných 2100 km / h.

-Neptun má Velkou temnou skvrnu, vířivku o velikosti planety Země. Toto místo, vyfotografované v roce 1989, zmizelo v roce 1994, ale dalo vzniknout nové Temné skvrně.

-Triton, největší satelit Neptunu, se otáčí opačným směrem než ostatní jeho satelity, a proto se má za to, že byl uvězněn planetou a nevytvořil se na stejné úrovni..

-Triton (největší satelit Neptunu) má sopky a dusíkové gejzíry, je však jednou z nejchladnějších hvězd sluneční soustavy (-235 ° C).

-Mise Voyager 2 prošla v roce 1989 3000 kilometrů od severního pólu planety Neptun.

-12. července 2011 Neptun dokončil svoji první celou oběžnou dráhu od svého objevu 23. září 1846..

Rotační pohyb

Obrázek 4. Neptunu trvá téměř 16 hodin, než provede jednu úplnou revoluci kolem své osy. Zdroj: NASA.

Rotace Neptunu je 15 hodin, 57 minut a 59 sekund, podle dosud nejpřesnějšího měření..

Není snadné určit rychlost otáčení planety, která ukazuje pouze povrch její atmosféry a která se také pohybuje. Je mnohem snazší určit rychlost otáčení kamenných planet.

Když Voyager 2 dosáhl Neptunu v roce 1989, byla odhadnuta doba rotace 16 hodin 6,5 sekundy. Dnes je toto měření známé jako nepřesné díky pečlivému měření planetárního vědce Ericha Karkoschky z Arizonské univerzity..

Rychlost otáčení a magnetické pole

Rychlost otáčení ostatních obřích planet se měří pomocí pulzů emitovaných magnetickým polem. Tato metoda se však na Neptun nevztahuje, protože ani osa, ani střed magnetického dipólu se neshodují s osou otáčení planety, jak vidíme na následujícím srovnávacím obrázku:

Obrázek 5. Magnetické pole obřích planet. Zdroj: Seeds, M. 2011. Sluneční soustava. Sedmé vydání. Cengage Learning.

Obrázek ukazuje model magnetického pole vytvářeného dipólem (magnetem), který je umístěn víceméně ve středu planety. Tento model je také vhodný pro magnetické pole Země.

Pole Neptun je ale anomální v tom smyslu, že vstupy kvadrupólu a vyššího řádu mohou být větší než pole dipólu. A jak vidíme na obrázku, dipól je posunut od středu.

Karkoschka tedy vymyslel jinou metodu a použil více než pět set snímků z Hubblova dalekohledu. Našel dva charakteristické rysy planety, které nazval: Funkce South Polar Y Jižní polární vlna. 

Ty se od 90. let otáčí stejnou rychlostí, což potvrzuje, že se jedná o skutečnou rychlost planety..

Obrázek 6. Na tomto obrázku Neptunu jsou barevné filtry použity ke zvýraznění Dark Spot 2 a prvku South Polar, které vypadají jako ukotvené k planetě. Zdroj: Erich Karkoschka.

Obrázek na obrázku 5 (nahoře) ukazuje barvy a kontrasty upravené filtry, aby se zdůraznily atmosférické vlastnosti planety..

Jak jsme již řekli, větry v atmosféře Neptunu často překračují rychlost zvuku..

Velká temná skvrna Neptunu tedy mění svou relativní polohu s časem, zatímco temná skvrna 2 a jižní polární prvek si své relativní polohy udržují. To naznačuje, že jsou spojeny s rotací planety, což umožnilo Karkoschce přesně určit délku dne na Neptunu..

Složení

V atmosféře Neptunu se nacházejí prvky jako vodík (84%), helium (12%), metan (2%) a další plyny, jako je amoniak, etan a acetylen. V této atmosféře se nachází směs vody, amoniaku v kapalném stavu, metanu a roztavené horniny, obsahující oxid křemičitý, železo a nikl..

Zvyšující se koncentrace metanu, amoniaku a vody se vyskytují v nižších oblastech atmosféry. Na rozdíl od Uranu, dvojče planety, má složení Neptunu větší objem oceánu.

Struktura

Planeta má skalní jádro obklopené ledovou skořápkou, vše v husté a husté atmosféře, zabírající třetinu jejího poloměru. Je to podobné jako u dvojče planety Uran.

Následující obrázek ukazuje strukturu Neptunu s dalšími podrobnostmi.

Obrázek 7. Vnitřní struktura Neptunu. Zdroj: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptun má dobře diferencovanou vrstvenou strukturu:

-Horní vrstva: Skládá se z mraků, které jsou většinou vodík a helium, a v menší míře metan a další plyny. Odpovídá přibližně 5–10% hmotnosti planety.

-Atmosféra: vodík, helium a methan.

-Plášť: Pod atmosférou je velký plášť planety, kapalná oblast, kde teploty mohou dosáhnout mezi 1727 a 4727 ° C. Skládá se z vody, metanu a amoniaku v tekutém stavu.

Plášť se pohybuje od 10 do 15 pevnin a je bohatý na vodu, amoniak a metan. Této směsi se říká „led“, přestože se jedná o horkou a hustou tekutinu, a říká se jí také oceán vody a amoniaku.

Samotný plášť má velmi vysoké teploty mezi 1700 ° C a 4700 ° C a jeho elektrická vodivost je také vysoká..

-Jádro: složený z horniny oxidu křemičitého, železa a niklu, podobně jako Uran, druhý gigant ledu a plynu. Hmotnost jádra je 1,2krát větší než Země. Tlak ve středu se odhaduje na 700 GPa, přibližně dvojnásobek tlaku ve středu Země, s teplotami až 5 670 ° C.

Atmosféra

Atmosféra Neptunu je velmi zajímavá a zaslouží si zvláštní sekci. Za prvé, je extrémně chladná, protože je to nejvzdálenější planeta od Slunce a přijímá velmi málo slunečního záření. Díky tomu je teplota v horní části atmosféry řádově -220 ° C.

Ale Neptun má vnitřní zdroj tepla, pravděpodobně kvůli kolizím vodivých elektronů v plášti tekutiny a také kvůli zbývajícímu teplu během jeho formování..

Díky tomuto obrovskému teplotnímu gradientu dochází k obrovským konvekčním proudům, což činí klimatický systém planety velmi extrémním..

A tak dochází k největším bouřím a hurikánům ve sluneční soustavě, o čemž svědčí tvorba obrovských oblastí anticyklonální proudy, v důsledku opačného větru v různých zeměpisných šířkách.

Mezi všemi anticyklonálními systémy Neptunu vyniká Velká temná skvrna, která byla poprvé vyfotografována sondou Voyager 2 v roce 1989, kdy prošla 3000 kilometrů od planety..

Pokud jde o barvu, Neptunův je ještě modřejší než Uran, právě kvůli jeho vyšší koncentraci metanu, který absorbuje červenou vlnovou délku a odráží modrou vlnovou délku. Existují však i další molekuly, které přispívají k jeho barvě.

V dolní oblasti atmosféry (troposféra) teplota klesá s výškou, ale v horní oblasti (stratosféra) nastává opak. Mezi těmito vrstvami je tlak 10 tisíc pascalů (Pa).

Nad stratosférou je termosféra, která se postupně transformuje do exosféry, kde tlak klesá z 10 Pa na 1 Pa.

Neptunovy satelity

K dnešnímu dni bylo napočítáno 15 přírodních satelitů planety. Největší z jeho satelitů a první objevený v roce 1846 je Triton. V roce 1949 byl objeven druhý satelit s názvem Nereida.

V roce 1989 objevila mise Voyager 2 dalších šest satelitů: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa a Proteus..

Později v roce 2003 byly objeveny Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate a Neso. Malý satelit 14 objevil v roce 2013 institut SETI, jehož oběžná doba byla 23 hodin.

Podívejme se na několik podrobností o hlavních měsících Neptunu:

Triton

Je to největší z Neptunových satelitů, s průměrem 2700 km, asi 18krát menší než jeho hostitelská planeta a téměř 5krát menší než Země..

Jeho oběžná doba je téměř 6 dní, ale kupodivu se otáčí opačným směrem než rotace Neptunu a jeho dalších satelitů. Navíc je jeho oběžná dráha nakloněna o 30 stupňů vzhledem k orbitální rovině planety..

Jedná se o nejchladnější objekt sluneční soustavy s průměrnou teplotou -235 ° C a skládá se ze tří čtvrtin horniny a čtvrtiny ledu. Na jeho povrchu jsou gejzíry s temnými vyzařováními do atmosféry, zatímco povrch představuje roviny a některé sopky s krátery o délce 200 km.

Obrázek 8. Hlavní satelity Neptunu; Triton, Proteus, Nereida a Larisa. Zdroj: Wikimedia Commons.

Mořská nymfa

Objevil ho Gerard Kuiper v roce 1949 díky skutečnosti, že odráží 14% slunečního světla, které přijímá.

Jeho velikost je jedna osmina Tritonu a má velmi excentrickou oběžnou dráhu, nejbližší přístup k Neptunu je 1 354 000 km a nejvzdálenější vzdálenost je 9 624 000 km, přičemž dokončení trvá 360 dní.. 

Proteus

Tento nepravidelný satelit byl objeven v roce 1989 misí Voyager 2 a svou velikostí se řadí na druhé místo mezi satelity Neptunu. Jedná se o satelit s nízkou hustotou a velmi porézní.

Navzdory své velké velikosti nemohl být objeven dalekohledy, protože je velmi tmavý a málo odráží sluneční světlo. Jeho průměrný průměr je řádově 400 km, je 6,7krát menší než Triton. 

Neptunovy prsteny

Obrázek 9. Bratrství, rovnost, svoboda je název pro oblouky Adamsova prstenu (nejvzdálenější). Vnitřní kroužek je Le Verrier. (Zdroj: wikimedia commons)

Neptun má pět tenkých a slabých prstenců složených převážně z částic prachu a ledu. Předpokládá se, že jeho původ spočívá v troskách zanechaných srážkami mezi meteory a přírodními satelity planety.

Prsteny jsou pojmenovány podle příjmení vědců, kteří se nejvíce podíleli na jejich objevu a studiu. Od nejvnitřnějších po nejvzdálenější jsou to Galle, Le Verrier, Lassell, Arago a Adams.

Existuje také prstenec, jehož oběžnou dráhu sdílí se satelitem Galatea, což můžeme vidět na následujícím obrázku:

Obrázek 10. Schéma pěti prstenců Neptunu a jejich jmen. Je také zobrazena oběžná dráha některých satelitů. (Zdroj: NASA).

Kdy a jak pozorovat Neptun

Neptun nelze vidět pouhým okem, dokonce ani s amatérským dalekohledem vypadá tak malý, že ho lze zaměnit za hvězdu.

Nejlepší je použít počítačový program nebo aplikaci, která funguje jako planetárium. V operačním systému Android vyniká aplikace Sky Maps, která vám umožní se značnou přesností rychle lokalizovat planety a jiné nebeské objekty..

Nejlepší čas na pozorování je, když je planeta v opozici, to znamená, že Země je mezi linií, která se spojuje se Sluncem s Neptunem..

K tomuto jevu dochází každých 368 dní a do roku 2020 k němu dojde 11. září. Určitě to není jediná příležitost pozorovat Neptun, což je viditelné i v jiných obdobích roku..

Díky dobrému dalekohledu lze Neptun odlišit od hvězd v pozadí, protože vypadá jako modrozelený disk. 

Neptunova magnetosféra

Dříve to bylo komentováno o zvláštnostech Neptunova magnetického pole. Magnetické póly planety jsou nakloněny o 47 ° vzhledem k ose otáčení..

Magnetické pole je generováno pohybem vodivých tekutin, které uvnitř planety tvoří tenkou sférickou vrstvu. Ale na Neptunu jsou magnetické póly posunuty od středu asi o 0,5 poloměru od planety..

Intenzita pole na magnetickém rovníku je řádově 15 mikrotesla, což je 27krát intenzivnější než na Zemi.

Geometrie pole je složitá, protože kvadrupólové příspěvky mohou překročit dipólový příspěvek, na rozdíl od Země, kde je nejrelevantnějším příspěvkem dipól.

Obrázek 11. Zvláštní magnetické pole Neptuna. (Zdroj: emaze.com)

The magnetosféra Poloměr Neptunu se rozprostírá až na 35násobek svého poloměru v přední části výboje a 72 poloměrů v ocasu.

The magnetopauza, což je místo, kde se magnetický tlak rovná tlaku nabitých částic ze Slunce, je mezi 23 a 27 poloměry od planety.

Mise na Neptun

Voyager 2

Jedinou vesmírnou misí obíhající kolem planety Neptun byl Voyager 2, který na planetu dorazil v roce 1982.

V této době byly známy pouze dva satelity: Triton a Nereida. Ale díky misi Voyager 2 bylo objeveno dalších šest: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa a Proteus. Tyto satelity jsou poměrně menší než Triton, mají nepravidelný tvar a oběžné dráhy menšího poloměru..

Těchto šest satelitů je podezřelých jako zbytky srážky se starodávným satelitem, který se srazil s Tritonem, když byl Triton zachycen Neptunovou gravitační silou..

Voyager 2 také objevil nové prsteny na Neptunu. Ačkoli první z prstenů byl objeven v roce 1968, jeho existence a objevení nových bylo možné až po příchodu zmíněné sondy v roce 1989..

K nejbližšímu přiblížení kosmické lodi k planetě došlo 25. srpna 1989, ke kterému došlo ve vzdálenosti 4800 km nad severním pólem Neptuna..

Protože se jednalo o poslední velkou planetu, kterou mohla kosmická loď navštívit, bylo rozhodnuto provést blízký průlet kolem měsíce Triton, podobný tomu, co se stalo s Voyagerem 1, který letěl Saturnem a jeho měsícem Titan.. 

25. srpna 1989 kosmická loď zamířila k blízkému setkání s měsícem Nereid, než dosáhla 4 400 km od atmosféry Neptunu a ve stejný den prošla poblíž Tritonu, největšího měsíce planety..

Kosmická loď ověřila existenci magnetického pole obklopujícího Neptun a zjistila, že pole bylo přemístěno ze středu a nakloněno, podobně jako pole kolem Uranu..

Reference

  1. N + 1. Na Uran a Neptun prší 200 kilogramů diamantů. Obnoveno z: nmas1.org.
  2. Powell, M. Planety pouhého oka na noční obloze (a jak je identifikovat). Obnoveno z: nakedeyeplanets.com.
  3. Seeds, M. 2011. Sluneční soustava. Sedmé vydání. Cengage Learning.
  4. Wikipedia. Planetární prsten. Obnoveno z: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Obnoveno z: fr.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Průzkum Neptunu. Obnoveno z: en.wikipedia.org.
  7. Wikipedia. Neptun (planeta). Obnoveno z: es.wikipedia.org.

Zatím žádné komentáře