NEPTUNUSZ (BOLYGÓ): JELLEMZŐK, ÖSSZETÉTEL, PÁLYA, MOZGÁS, SZERKEZET - ARTE - 2025

Neptunusz az Orbitális távolság szempontjából a Naprendszer nyolcadik bolygója, jég óriás és a legkülső. Ez az eset áll fenn, mivel 2006-ban Plutont abbahagyták, hogy bolygónak tekintsék, és törpebolygássá váltak, amely a Kuiperi öv részét képezi.

Az éjszakai égbolton a Neptunusz olyan kékes pontnak tűnik, amelyről csak nagyon keveset tudtak, amíg az 1980-as évek végén zajló űrhajózási missziók, mint például a Voyager 2, adatokat szolgáltattak a bolygóról és műholdairól.

1. ábra: A Neptunust a Voyager 2 fényképezte 1989-ben. A kép a légköri viharok által okozott sötét foltokat mutatja. (Forrás: NASA)

A Voyager 2 képek először egy kék-zöld felületű, erős viharokkal és gyors szélárammal rendelkező bolygót mutattak, amelyek sötét anticiklonikus foltokat eredményeztek. Nagyon hasonlítanak a Jupiterhez, bár időben nem olyan állandóak, mint ezek.

A Neptunusz légköre gazdag metánban és nagyon gyenge gyűrűs rendszerrel rendelkezik. A bolygónak magnetoszférája van, ezért feltételezik, hogy fémmaggal rendelkezik.

Eddig 15 Neptunusz műholdat számoltak, amelyek közül a fő műholdak Triton és Nereida.

Felfedezés és történelem

Neptun felfedezése egy matematikai jóslat eredménye, amely az Uránusz és a Szaturnusz bolygójának keringési zavarainak megfigyelésein alapszik. Korábban, 1610-ben, Galileo már ugyanazzal a távcsővel látta Neptunust, amellyel Jupiter holdjait fedezte fel, ám ezt csillagra csinálta.

Sokkal később, 1846-ban, Urbain Le Verrier, az égi mechanikára szakosodott francia matematikus tanulmányozta a Saturn és az Urán körüli pályák bizonyos zavarásait. A legjobb magyarázat az volt, hogy javaslatot tettek egy új bolygó létezésére, amelyből megjósolta a pályát és az égbolt helyzetét. A következő lépés a bolygó megtalálása volt, így Le Verrier rábeszélte a német csillagászot, Johann Gottfried Galle-t, hogy keresse meg.

1846. szeptember 23-i éjjel Galle a berlini megfigyelőközpontjából megerősítette az új bolygó létezését, és néhány napon belül megjelent a legnagyobb műholdas Triton.

Szinte egyidejűleg az angliai Cambridge-ben a fiatal matematikus, John Couch Adams, aki már egy ideje foglalkozik a problémával, hasonló jóslatokat tett.

Neptun a római mitológiában a tengeri istennek tartozik (a görög istennek Poseidonnak felel meg), követve azt a hagyományt, hogy a bolygót a római panteon isteniségeinek nevezik.

Általános tulajdonságok

A Neptunusz átmérője majdnem négyszerese a Föld átmérőjének, de a hatalmas Jupiter kb. Egyharmadát teszi ki.

2. ábra. Neptunusz a Földhöz képest. (Forrás: wikimedia commons)

Tömege 17-szerese a Föld tömegének, és térfogata 57-szer nagyobb. A tömeg szempontjából a Naprendszer bolygóinak a harmadik és méretét tekintve a negyedik.

A Neptun fő fizikai tulajdonságainak összefoglalása

-Massza: 1 024 × 10 ²⁶ kg (a Föld tömegének 17147-szerese)

- Átlagos sugár : 24 622 km, ami a Föld sugara 3,87-szerese.

-Alak: a pólusoknál 0,983-szorosra lapos.

-A pálya átlagos sugár : 4 498 x 10 ⁹ km, egyenértékű 30,07 AU-val

- A forgástengely dőlése: 30 ° az orbitális síkhoz képest.

-Hőmérséklet : -220ºC (felhők)

-Súly: 11,15 m / s ² (1,14 g)

- Saját mágneses mező: Igen, 14 mikrotáv az Egyenlítőn.

- légkör: hidrogén 84%, hélium 12%, metán 2%, ammónia 0,01%.

-Sűrűség: 1640 kg / m ³

-Satellit: 15 eddig ismert.

- Gyűrűk: Igen, vékonyak és jégrészecskékből és szilikátokból állnak.

Fordítási mozgalom

A Neptunusz, a Naprendszer nyolcadik bolygója, egy gáz óriás, amelynek keringési pályája a Nap körül 30 AU átlagos sugara van. Egy csillagászati ​​egység AU 150 millió kilométer, és ez a Nap és a Föld közötti átlagos távolság.

3. ábra: A Neptunusz pályáját piros színben mutató animáció, az Uránussal, amely a kék pont. Forrás: Wikimedia Commons.

Ez azt jelenti, hogy a Neptunusz útjának sugara a Föld 30-szorosa, tehát 165 évbe telik, hogy teljes fordulatot teljesítsen a Nap körül.

Érdekes tények a Neptunuszról

- Ez a Naptól legtávolabbi bolygó, mivel a Pluton, amely a Neptunusz keringési pályáján van, ma törpe bolygó.

-Neptunusz a négy óriási bolygó közül a legkisebb (Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz).

-A Neptuné gravitációja nagyon hasonló a Földéhez.

-A Naprendszer leghidegebb bolygója, átlagos hőmérséklete -221,4ºC.

- Van egy gyűrűrendszere, de a Saturnéktól eltérően, nem folytonosak, hanem íveket képeznek a pályája mentén.

-A Neptunusz az óriásbolygók legsűrűbb.

- Van a hurrikánok a leggyorsabb szelekkel a Naprendszerben, amelyek elképesztő 2100 km / h sebességet is elérhetnek.

-Neptuunának van egy Nagy Sötét Spotja, egy Föld bolygó méretű pezsgőfürdője. Ez az 1989-ben fényképezett hely 1994-ben eltűnt, de új Sötét Spotot hozott létre.

-Triton, a Neptunusz legnagyobb műholdja, ellenkező irányba forog, mint a többi műholda, ezért úgy gondolják, hogy csapdába esett a bolygó és nem alakult ki egyidejűleg.

-Triton (Neptunusz legnagyobb műholdasa) vulkánokkal és nitrogéngeizerrel rendelkezik, azonban a Naprendszer egyik leghidegebb csillaga (-235ºC).

-A Voyager 2 misszió 3000 kilométerre haladt meg a Neptunusz bolygó északi pólusától 1989-ben.

-A Neptunusz 2011. július 12-én befejezte az első teljes pályáját, melyet 1846. szeptember 23-án fedeztek fel.

Forgó mozgás

4. ábra: A Neptunusznak csaknem 16 órája van ahhoz, hogy a tengelye körül forogjon egy teljes fordulat. Forrás: NASA.

A Neptunusz forgása 15 óra, 57 perc és 59 másodperc, az eddigi legpontosabb mérés szerint.

Nem könnyű feladat a bolygó forgási sebességének meghatározása, amely csak a légkör felületét mutatja, és amely szintén mozog. Sokkal könnyebb meghatározni a sziklás bolygók forgási sebességét.

Amikor a Voyager 2 1989-ben elérte a Neptunust, a becsült becslések szerint 16 óra 6,5 ​​másodperces forgási periódus volt. Manapság ez a mérés pontatlan, Erich Karkoschka, az arizonai egyetem bolygó tudósának szorgalmas méréseinek köszönhetően.

Forgási sebesség és mágneses mező

A többi óriásbolygó forgási sebességét a mágneses mező által kibocsátott impulzusokkal mérjük. Ez a módszer azonban nem vonatkozik a Neptunuszra, mivel sem a mágneses dipólus tengelye, sem középpontja nem esik egybe a bolygó forgástengelyével, amint azt a következő összehasonlító képen láthatjuk:

5. ábra: Az óriásbolygók mágneses tere. Forrás: Seeds, M. 2011. A Naprendszer. Hetedik kiadás. Cengage tanulás.

A képen egy olyan dipólus (mágnes) által létrehozott mágneses mező modellje látható, amely többé-kevésbé a bolygó közepén helyezkedik el. Ez a modell a Föld mágneses mezőjéhez is alkalmas.

A Neptunus mező azonban anomáliás abban az értelemben, hogy a négyszeres és a magasabb rendű bemenetek nagyobbak lehetnek, mint a dipólus mező. És amint az ábrán látjuk, a dipólus elmozdul a középpontból.

Tehát Karkoschka kidolgozott egy másik módszert, több mint ötszáz kép felhasználásával a Hubble távcsőből. Megtalálta a bolygó két jellegzetes vonását, melyeket nevezett: déli sarki vonás és déli sarki hullám.

Ezek az 1990-es évek óta azonos sebességgel forognak, megerősítve, hogy ez a bolygó valódi sebessége.

6. ábra. A Neptunus ezen képén színes szűrőket használunk a Dark Spot 2 és a South Polar Feature kiemelésére, amelyek úgy tűnik, hogy a bolygóhoz vannak rögzítve. Forrás: Erich Karkoschka.

Az 5. ábrán látható kép (fent) a szűrők által módosított színeket és kontrasztot mutatja a bolygó légköri jellemzőinek hangsúlyozására.

Mint már említettük, a Neptunusz légkörében a szél gyakran meghaladja a hang sebességét.

Így a Neptunusz nagy sötét foltja változtatja relatív helyzetét az idő múlásával, míg a sötét folt 2 és a déli sarki funkció fenntartja relatív helyzetét. Ez arra utal, hogy ezek kapcsolódnak a bolygó forgásához, amely lehetővé tette Karkoschka számára, hogy pontosan meghatározza egy nap hosszát a Neptunuszon.

Fogalmazás

Az olyan elemek, mint a hidrogén (84%), a hélium (12%), a metán (2%) és más gázok, például ammónia, etán és acetilén, megtalálhatók Neptunusz légkörében. Ebben a légkörben víz, folyékony ammónia, metán és olvadt kőzet keveréke van, amely szilícium-dioxidot, vasat és nikkelt tartalmaz.

A légkör alsó részén növekvő metán, ammónia és víz koncentrációk találhatók. Az iker bolygó Uránustól eltérően, a Neptunusz összetételének nagyobb az óceánja.

Szerkezet

A bolygónak van egy sziklás magja, amelyet jeges héj vesz körül, sűrű és vastag légkörben, sugárának egyharmadát elfoglalva. Ez hasonló az Uránusz iker bolygójához.

Az alábbi ábra a Neptunusz felépítését mutatja be részletesebben.

7. ábra: A Neptun belső szerkezete. Forrás: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

A Neptunusz szerkezete jól differenciált rétegekkel rendelkezik:

- Felső réteg: felhőkből áll, amelyek többnyire hidrogénből és héliumból, kisebb mértékben metánból és más gázokból állnak. Ez a bolygó tömegének körülbelül 5-10% -ának felel meg.

- Légkör: hidrogén, hélium és metán.

- Köpeny: a légkör alatt a bolygó nagy köpenye, egy folyékony régió, ahol a hőmérséklet elérheti 1.727 és 4.727 ° C közötti hőmérsékletet. Folyékony vízből, metánból és ammóniából áll.

A köpeny 10-15 szárazföldi tömegű, vízben, ammóniában és metánban gazdag. Ezt a keveréket "jégnek" hívják, annak ellenére, hogy forró és sűrű folyadék, és a víz és az ammónia óceánjának is nevezik.

Maga a köpeny hőmérséklete nagyon magas, 1.700–4.700 ° C, és elektromos vezetőképessége szintén magas.

- Mag: szilícium-dioxidból, vasból és nikkel kőzetből áll, hasonlóan az Uránuszhoz, a jég és a gáz másik óriásához. A mag tömege a Föld tömegének 1,2-szerese. A középső nyomást 700 GPa-ra becsülik, ami nagyjából kétszerese a Föld középpontjának a nyomásából, legfeljebb 5670 ºC hőmérsékleten.

Légkör

A Neptunus hangulata nagyon érdekes és külön megérdemli a részt. Először is rendkívül hideg, mivel ez a legtávolabbi bolygó a Naptól, és nagyon kevés napsugárzást kap. Emiatt a légkör felső részének hőmérséklete -220 ºC körüli.

De a Neptunának van belső hőforrása, valószínűleg a folyadékköpenyben lévő vezető elektronok ütközésének és a kialakulása során fennmaradó hőnek köszönhetően.

Ennek a hatalmas hőmérsékleti gradiensnek köszönhetően óriási konvekciós áramok fordulnak elő, ami a bolygó éghajlati rendszerét rendkívüli helyzetbe hozza.

Így előfordulnak a legnagyobb viharok és hurrikánok a Naprendszerben, amiről azt is tanúsítja, hogy hatalmas foltok alakulnak ki az anticiklonikus áramok miatt, az eltérő szélességű ellentétes szelek miatt.

A Neptunusz összes anticiklonikus rendszere közül kiemelkedik a Nagy Sötét Spot, amelyet a Voyager 2 szonda először fényképezett 1989-ben, amikor 3000 km-re tért el a bolygón.

Színét tekintve a Neptunusz még kékesebb, mint Uránusz, éppen azért, mert magasabb metánkoncentrációja rendelkezik, amely elnyeli a vörös hullámhosszt és tükrözi a kék hullámhosszt. De vannak molekulák is, amelyek hozzájárulnak a színéhez.

A légkör alsó részén (troposzféra) a hőmérséklet magassággal csökken, de a felső tartományban (sztratoszféra) az ellenkezője fordul elő. Ezen rétegek között a nyomás 10 ezer paszkál (Pa).

A sztratoszféra felett helyezkedik el a termoszféra, amely fokozatosan átalakul az exoszférába, ahol a nyomás 10 Pa-ról 1 Pa-ra csökken.

Neptunusz műholdak

A mai napig a bolygó 15 természetes műholdját számoltuk. A műholdak közül a legnagyobb és az első, amelyet 1846-ban fedeztek fel, a Triton. 1949-ben felfedezték a Nereida nevű második műholdat.

1989-ben a Voyager 2 misszió további hat műholdat fedezett fel: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa és Proteus.

Később 2003-ban Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate és Neso felfedezésére került sor. A kis műholdat 14 a SETI intézet fedezte fel 2013-ban. Keringési ideje 23 óra.

Nézzünk néhány részletet a Neptunusz fő holdjairól:

Triton

Ez a Neptunusz műholdainak legnagyobb, 2700 km átmérőjű, körülbelül 18-szor kisebb, mint a fogadó bolygó és csaknem ötször kisebb, mint a Föld.

Keringési periódusa csaknem 6 nap, de kíváncsi, hogy ellentétes irányba fordul, mint a Neptunusz és más műholdainak forgása. Ezen túlmenően a pályája 30 ° -kal dől a bolygó orbitális síkjához képest.

Ez a naprendszer leghidegebb tárgya, átlagos hőmérséklete -235 ºC, és háromnegyedik kőből és egynegyed jégből áll. A felszínén gejzírek vannak, sötét sugárzással a légkör felé, míg a felszínen síkság és néhány vulkán található, 200 km-es kráterekkel.

8. ábra: A Neptunusz fő műholdjai; Triton, Proteus, Nereida és Larisa. Forrás: Wikimedia Commons.

Sellő

1949-ben fedezte fel Kuira Gerard, annak köszönhetően, hogy a kapott napfény 14% -át tükrözi.

Mérete a Triton nyolcadik része és nagyon excentrikus pályája van, a Neptunuszhoz legközelebbi megközelítés 1,354 000 km, a legtávolabbi távolság pedig 9 624 000 km, 360 nap alatt.

Proteus

9. ábra Testvériség, egyenlőség, szabadság az Adams-gyűrű (a legkülső) íveinek adott név. A belső gyűrű a Le Verrier. (Forrás: wikimedia commons)

A Neptunusznak öt vékony és halvány gyűrűje van, amelyek főleg porból és jégrészecskékből állnak. Úgy gondolják, hogy eredete a meteorok és a bolygó természetes műholdainak ütközéséből fakadó törmelékben található.

A gyűrűket azon tudósok utóneveiről nevezték el, akik a legjobban járultak hozzá felfedezésükhöz és tanulmányozásukhoz. A legbelsőtől a legkülsőig Galle, Le Verrier, Lassell, Arago és Adams.

Van még egy gyűrű, amelynek pályája megosztja a Galatea műholdat, amelyet a következő képen láthatunk:

10. ábra: A Neptunusz öt gyűrűjének és neveinek vázlata. Megjelenik néhány műhold pályája is. (Forrás: NASA).

Mikor és hogyan kell megfigyelni a Neptunust

A Neptunusz szabad szemmel nem látható, még amatőr távcsővel is olyan kicsi, hogy csillagot összetéveszthet.

Ehhez a legjobb egy számítógépes program vagy alkalmazás, amely planetáriumként működik. Az Android operációs rendszer számára a Sky Maps alkalmazás kiemelkedik, amely lehetővé teszi a bolygók és más égi tárgyak jelentős pontosságú megtalálását.

A megfigyeléshez a legjobb idő az, amikor a bolygó ellentétes helyzetben van, vagyis a Föld azon vonal között helyezkedik el, amely a Naphoz kapcsolódik Neptunussal.

Ez a jelenség 368 naponként fordul elő, és 2020-ra szeptember 11-én fordul elő. Ez természetesen nem az egyetlen alkalom a Neptunusz megfigyelésére, amely az év többi szakaszában is látható.

Egy jó távcsővel a Neptunust meg lehet különböztetni a háttércsillagokatól, mivel úgy néz ki, mint egy kék-zöld lemez.

Neptunusz magnetoszférája

Korábban kommentáltak a Neptunusz mágneses mezőjének sajátosságaira. A bolygó mágneses pólusai 47 ° -kal dőlnek a forgástengelyhez képest.

A mágneses teret olyan vezetőképes folyadékok mozgása hozza létre, amelyek vékony gömbréteget képeznek a bolygón. De Neptunuszon a mágneses pólusok a bolygótól körülbelül 0,5 sugárral a központból eltolódnak.

A mező intenzitása a mágneses egyenlítőn 15 mikroteszék nagyságrendű, 27-szer intenzívebb, mint a Földé.

A mező geometriája összetett, mivel a kvadrupol hozzájárulása meghaladhatja a dipól hozzájárulását, ellentétben a Földdel, amelyben a legfontosabb hozzájárulás a dipol.

11. ábra: A Neptunusz sajátos mágneses tere. (Forrás: emaze.com)

A Neptunusz magnetoszférája a sugár sugarainak 35-szeresére terjed ki a sokk elülső részén és 72-es sugarat a faroknál.

A mágneses szünet, az a hely, ahol a mágneses nyomás megegyezik a Naptól töltött részecskék nyomásával, a bolygótól 23–27 sugár között van.

Küldetések a Neptunuszba

Voyager 2

Az egyetlen űrküldés a Neptunusz bolygó keringésére a Voyager 2, amely 1982-ben érkezett a bolygóra.

Ebben az időben csak két műhold volt ismert: Triton és Nereida. A Voyager 2 missziónak köszönhetően további hatot fedeztek fel: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa és Proteus. Ezek a műholdak meglehetősen kisebbek, mint a Triton, szabálytalan alakúak és kisebb sugárirányú pályákkal rendelkeznek.

Ez a hat műhold feltételezhetően egy ősi műholdakkal való ütközés maradványa, amely ütközött a Tritonnal, amikor utóbbit Neptunusz gravitációs vonzása megragadta.

A Voyager 2 új gyűrűket fedezett fel a Neptunuszon is. Bár az első gyűrűt 1968-ban fedezték fel, annak létezése és újak felfedezése csak az említett szonda 1989-es megérkezéséig volt lehetséges.

Az űrhajó megközelítése a bolygóhoz legközelebb 1989. augusztus 25-én történt, amely 4800 km-re volt Neptunusz északi pólusa felett.

Mivel ez volt az utolsó nagy bolygó, amelyet az űrhajó meglátogathatott, úgy döntöttek, hogy közeli repülést végeznek a hold Tritonról, hasonlóan a Voyager 1-hez, amely a Szaturnusz és a hold Titánja között repült.

1989. augusztus 25-én az űrhajó szorosan találkozott a Nereid holdval, mielőtt elérte a 40000 km-re Neptunusz légkörét, és ugyanazon a napon Triton, a bolygó legnagyobb holdja közelében haladt el.

Az űrhajó ellenőrizte a Neptunust körülvevő mágneses mező meglétét és megállapította, hogy a mező elmozdult a középpontból és megdöntött, hasonlóan az Uránusz körüli mezőhöz.

Irodalom

1. N + 1. 200 kilogramm gyémánt esik az Uránuszon és Neptunuszon. Helyreállítva: nmas1.org.
2. Powell, M. A szabad szemű bolygók az éjszakai égbolton (és hogyan lehet őket azonosítani). Helyreállítva: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. A Naprendszer. Hetedik kiadás. Cengage tanulás.
4. Wikipedia. Bolygó gyűrű. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Helyreállítva: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Neptunusz felfedezése. Helyreállítva: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptunusz (bolygó). Helyreállítva: es.wikipedia.org.