Нептун

Історія відкриття. Деякі параметри планети. Хімічний склад, фізичні умови і внутрен-неї будова Нептуна. Супутники Нептуна. Сучасні дослідження Нептуна. Відкриті питання. Нептун в цифрах. Сучасні дані про Нептуні.

Нептун -- восьма планета від Сонця, велика планета Сонячної системи, належить до планет - гігантів. Її орбіта перетинається з орбітою Плутона в деяких місцях. Ще орбіту Нептуна перетинає комета Галілея. Астрологічний знак Нептуна J.

Деякі параметри планети.
Нептун рухається навколо Сонця по еліптичній, близькою до кругової (ексцентриситет 0, 009), орбіті, його середня відстань від Сонця в 30, 058 разів більше, ніж у Землі, що складає приблизно 4500 млн. км. Це означає, що світло від Сонця доходить до Нептуна трохи більше ніж за 4 години. Тривалість року, тобто час одного повного обороту навколо Сонця 164,8 земного років. Екваторіальний радіус планети 24750 км., що майже в чотири рази перевершує радіус Землі, притім власне обертання настільки швидке, що добу на Нептуні тривають всього 17,8 годин. Хоча середня густина Нептуна, рівна 1,67 г/см3, майже втричі менше земної, його маса через великі розміри планети в 17,2 рази більше, ніж у Землі. Нептун виглядає на небі як зірка 7,8 зоряної величини (недоступний неозброєним оком); при сильному збільшенні має вигляд зеленуватого диска, позбавленого будь-яких деталей.
Нептун має магнітним полем, напруженість якого на полюсах приблизно вдвічі більше, ніж на Землі.
Ефективна температура поверхневих областей ок. 38 К, але в міру наближення до центру планети вона зростає до (12-14) · 103 С при тиску 7-8 мегабар.

Хімічний склад, фізичні умови і будова Нептуна.
Будова та набір складових Нептун елементів, мабуть, подібні Урану: різноманітні "льоди" або отверділі гази з одержаним близько 15% водню і невеликої кількості гелію. Як і Уран, і на відміну від Юпітера із Сатурном, Нептун, можливо, не має чіткого внутрішнього розшарування. Але найбільш ймовірно, у нього є невеличке тверде ядро (рівне по масі Землі). Атмосфера Нептуна - це, здебільшого, водень і гелій з невеличкою домішкою метану: синій колір Нептуна є результатом поглинання червоного світла в атмосфері цим газом, як на Урані.
Подібно типовій газовій планеті, Нептун славиться великими бурями і вихорами, швидкими вітрами, що дують на обмежених смугах, паралельним екватора. На Нептуні найшвидші в Сонячній системі вітри, вони розганяють до 2200 км/год. Вітри дують на Нептуні в західному напрямку, проти обертання планети. Зауважте, що в планет-гігантів швидкість потоків і течій у їхніх атмосферах збільшується з відстанню від Сонця. Ця закономірність не має поки ніякого пояснення. На знімках можна побачити хмари в атмосфері Нептуна. Подібно Юпітеру і Сатурну, Нептун має внутрішнє джерело тепла - він випромінює більш ніж у два з половиною рази більше енергії, ніж одержує від Сонця.

Історія відкриттів.
Після того, як в 1781 р. У. Гершель відкрив Уран і розрахував параметри його орбіти, досить незабаром виявилися загадкові аномалії в русі цієї планети він то "Відставало" від розрахункового, то випереджало його. Орбіта Урана не відповідала закону Ньютона. Це й наштовхнуло на думку про існування ще однієї планети за Ураном, яка могла б своїм гравітаційним тяжінням спотворювати траєкторію руху 7-ї планети.
У 1832 р. в звіті Британської Асоціації розвитку науки Дж. Ері, що згодом став королівським астрономом, відзначав, що за 11 років помилка в положенні Урану досягла майже півхвилини дуги. Незабаром після опублікування звіту Ері одержав від Британського астронома-аматора, преподобного доктора Хассея, лист, в якому висувалося припущення, що ці аномалії обумовлені впливом поки ще невідкритої "заурановой" планети. Мабуть, це було першою пропозицією шукати "обурює" планету. Ері не схвалив ідею Хассея, і пошуки не були розпочаті.
А ще за рік до цього талановитий молодий студент Дж. К. Адамс відзначив у своїх записах: "В початку цього тижня з'явилася думка зайнятися відразу ж після одержання ступеня дослідженням аномалій у прямуванні Урану, що дотепер не пояснені. Треба знайти, чи можуть вони бути обумовлені впливом перебуває за ним невідкритої планети і, якщо можливо, визначити хоча б приблизно елементи її орбіти, що може призвести до її відкриття ".
Адамс отримав можливість приступити до рішення цієї задачі тільки через два роки, і до жовтня 1843 попередні обчислення були закінчені. Адамс вирішив показати їх Ері, проте зустрітися з королівським астрономом йому не вдалося. Адамсу залишалося лише повернутися в Кембрідж, залишивши для Ері результати проведених рачетов. За незрозумілих причин Ері відреагував на роботу Адамса негативно, ціною чого явилася втрата Англією пріоритету у відкритті ткацький планети.
Незалежно від Адамса над проблемою заурановой планети працював у Франції У. Ж. Левер'є. 10 листопаді
1845 р. він представив Французької АН результати свого теоретичного аналізу руху Урану, помітивши на закінчення про розбіжностями між даними спостережень і розрахунків: "Це можна пояснити впливом зовнішнього чинника, який я оціню у другому тракті ". Такі оцінки були проведені в першій половині 1846 Успіху справи допомогла пропозиція, що шукана планета рухається, відповідно до емпіричним Тіціуса Боде правилом, по орбіті, радіус якої дорівнює влаштований радіусу орбіти Урану, і що орбіта має дуже маленький нахил до площини екліптики. Левер'є виступив з вказівкою, де варто шукати нову планету.
Отримавши другу тракт Левер'є, Ері звернув увагу на дуже близький збіг результатів досліджень Адамса і Левер'є, що відносяться до руху передбачуваної планети, обурює рух Урана, і навіть підкреслив це на спеціальному засіданні Ради інспекторів Гринвіча. Але він, як і раніше, не поспішав почати пошуки і став клопотатися про них лише в липні 1846 р., зрозумівши, яке обурення може викликати згодом його пасивність.
Тим часом Левер'є 31 серпня 1846 закінчив ще одне дослідження, в якому була отримана остаточна система елементів орбіти шуканої планети і зазначено її місце на небі. Але у Франції, як і в Англії, астрономи все не переступали до пошуків, і 18 вересня Левер'є звернувся до І. Галле, асистента Берлінської обсерваторії, 23 вересня разом із студентом Дарре почав пошуки. Обчислення їх базувалися на результатах спостережень Юпітера, Сатурна і самого Урана. У перший же вечір планета була виявлена, вона знаходилася усього в 52 від передбачуваного місця. Звістка про відкриття планети "на кінчику пера", що стало одним з найяскравіших тріумфів небесної механіки, незабаром облетіла весь науковий світ. За усталеною традиції планета одержала назву Нептун на честь античного бога.
Близько року між Францією та Англією йшла боротьба за пріоритет відкриття, до якої, як це часто буває, самі герої безпосередньо відношення не мали. Зокрема, між Адамсом і Левер'є встановилося повне порозуміння, і вони залишалися друзями до кінця життя.
У Нептуна є 8 відомих супутників: 4 маленьких, 3 середніх і 1 великий.
Супутник
Маса (кг)
Радіус орбіти (тис.км.)
Радіус
(км)
Рік
відкриття
Хто відкрив
Наяда
?
48
29
1989
"Вояджер-2"
Таласса
?
50
400
1989
"Вояджер-2"
Деспіна
?
53
74
1989
"Вояджер-2"
Галатея
?
62
79
1989
"Вояджер-2"
Ларісса
?
74
96
1989
"Вояджер-2"
Протеус
?
118
209
1989
"Вояджер-2"
Тритон
2,14.1022
355
1350
1846
Лассель
Нерейда
?
5509
170
1949
Койпер
Місяць
7,4.1022
389
1739
-----------
--------------

Тритон
Найбільший із супутників, супутник Нептуна, відкритий У. Лассель (о.Мальта, 1846 р.). Відстань від Нептуна 394700 км., Сидеричний період обертання 5 діб. 21 ч. 3 хв., діаметр бл. 3200 км. І радіус 1600 км., Що трохи (на 138 км.) Менше радіуса Місяця, хоча маса його на порядок менше. Можливо, має атмосферу.
Розмір найбільшого супутника планети - Тритона - близький до розмірів Місяця, а в масі він поступається їй у 3,5 рази. Це майже єдиний супутник Сонячної системи який обертається навколо своєї планети в протилежну сторону обертання самої планети навколо своєї осі. Багато хто підозрює, що Тритон - захоплена колись Нептуном самостійна планета.
У Тритона велика відбивна спроможність - 60-90% (Місяць -12%), тому що він великий своєю частиною складається з водяного льоду.
У Тритона була виявлена незначна газова оболонка, тиск якої на поверхні в 70.000 разів менше земного атмосферного тиску. Походження цієї атмосфери, яка мала б давно розсіятися, було пояснено частими виверженнями, поповнюють її газами. Коли ж були отримані знімки Тритона, то на крижаний його поверхні були дійсно помічені гейзероподобние виверження азоту і темних часток пилу різного розміру. Все це розсіюється в навколишньому просторі. Є припущення, що, після захоплення Нептуном супутник був розігрітий приливними силами, і він був навіть рідким перший мільярд років після захоплення. Можливо, у надрах своїх він як і раніше зберіг цей агрегатний стан. Поверхня Тритона нагадує супутники Юпітера: Європу, Ганімед, Іо, а також Аріель Урана. Своїм подобою полярних шапок (на малюнку праворуч, трохи вище) він схожий з Марсом.

Нереїда
Нерейда -- другий за величиною супутник Нептуна. Середня відстань від Нептуна 6,2 млн. км., діаметр близько 200 км., і радіус 100 км.
Нереїда - самий далекий від Нептуна супутник із відомих. Вона робить один виток навколо планети за 360 днів, тобто майже за земний рік. Орбіта Нереїди сильно витягнута, її ексцентриситет складає цілих 0,75. Найбільша відстань від супутника до планети перевищує найменше в сім разів. Нереїда був відкритий у 1949-му році Койпера (США). Тільки Тритон пощастило також бути відкритим з Землі в системі Нептуна.

Протеус
Цей супутник є третім за розмірами в сім'ї супутників Нептуна. Також він є третім за віддаленості від планети: далі нього рухаються тільки Тритон і Нереїда. Не можна сказати, що цей супутник виділяється чимось особливим, але тим не менше він був обраний ученими для створення його тривимірної комп'ютерної моделі, заснованої на знімках "Вояджера 2" (праворуч).
Мабуть, опис інших супутників докладним робити не варто, оскільки табличні дані про них (і то неповні), цілком вичерпно говорять про них як про маленьких планетки, подібних до яких дуже багато серед супутників планет Сонячної системи. За тим деяким даними, що є, важко говорити про їхню індивідуальність. Хоча, майбутнє напевно дозволить деяким з них зацікавити астрономів.
Нептун -- восьма планета від Сонця і четверта за розміром серед планет. Незважаючи на це 4-е місце, Уран поступається Нептуна в масі. Нептун може бути побачений у бінокль (якщо Ви знаєте точно, куди дивитися), але навіть у великий телескоп навряд чи можна бачити що-небудь, крім невеличкого диска. Нептун - досить складна планета для спостережень. Її блиск у протистояння ледь перевалює за 8-у зоряну величину. Тритон - найбільший і яскравий супутник - ненабагато яскравіше 14-й зоряної величини. Для виявлення диска планети потрібно використовувати великі збільшення. Кільце Нептуна з Землі виявити дуже і дуже складно, а візуально - майже неможливо.
Тільки одному космічному апарату "Вояджер 2" вдалося досягти настільки віддаленої планети, як Нептун. Інші проекти поки ... ще тільки проекти. Нептун був відвідано тільки одним космічним кораблем: "Вояджером-2" 25 серпня 1989-го року. Майже все, що ми знаємо про Нептуні, ми знаємо завдяки цій зустрічі.

Загальні відомості
Нептун віддалений від Сонця на 30 а.е., діаметр планети - 49,5 тис. км, що близько 4-х земних, маса - близько 17 мас Землі. Період обертання навколо центрального світила - 165 неповних років. Середня температура - 55 К. У римській міфології Нептун (грец. Посейдон) був богом моря.
На сьогоднішній момент (1997-й рік), Нептун - сама далека від нас планета, так як із-за витягнутості орбіти Плутона, з 1979-го по липень 1999-го року остання планета знаходиться ближче до Сонця. У які мають невеликі оптичні інструменти є унікальна можливість розглядати саму далеку планету Сонячної системи. ( "Можливість була ..." - свіжа приписка. Я, що має поганеньку 6-сантиметрову ЗРТ її не упустив. А ви? Я також провів унікальні спостереження планети Нептун у ті кілька днів, коли вона ще була найбільш віддаленою від Землі, але вже не самою далекою від Сонця. Таке цікаве взаємне розташування Сонця, Землі і Нептуна тривало з початку по 24 червня 1999-го року, але із-за пізнього сходу Нептуна, що з'явився лише на світлі нічному небі Червень, зробити подвиг вийшло тільки 23-го числа).
З 1994-го року проводяться дослідження планети за допомогою телескопу імені Хаббла. На цій парі отриманих ним зображень представлені дві півкулі Нептуна. Ще чотири знімки цього телескопа заховано у фотоапараті.

Велике Темне Пляма
Після прольоту "Вояджера-2" повз планети, найбільш відомою деталлю на Нептуні стало Велика Темна Пляма в південній півкулі. Воно в два рази менше ніж Велике Червона Пляма Юпітера (тобто в діаметрі приблизно рівне Землі). Вітри Нептуна несли Велика Темна Пляма на захід зі швидкістю 300 метрів за секунду. "Вояджер-2" також бачив меншу темну пляму в південній півкулі і невелике непостійне білу хмару. Вона могла бути потоком, що відходять від нижніх шарів атмосфери до верхніх, але справжня природа його залишається поки таємницею.
Цікаво, що спостереження на HST у 1994-му році показали, що Велика Темна Пляма зникла. Воно або просто розсіялася або, до теперішнього часу, закрито іншими частинами атмосфери. Кілька місяців по тому, HST виявив нову темну Пляма в північній півкулі Нептуна. Це вказує на те, що атмосфера Нептуна змінюється швидко, можливо, із-за легких змін в температурах верхніх і нижніх хмар. На трьох знімках справа показано рух хмар у районі Плями.

Кільця Нептуна
Нептун також має кільця. Вони були відкриті при затемненні Нептуном однієї з зірок у 1981-му році. Спостереження з Землі дозволили побачити тільки слабкі дуги замість повних кілець, але фотографії "Вояджера-2" в серпні 1989-го року показали їх до повного розміру. Одне з кілець має цікавою викривленій структурою. Подібно уранових та Юпітеровим, кільця Нептуна дуже темні і будова їх невідомо. Але це не завадило дати їм імена: саме крайнє - Адамс (що містить виділяються три дуги, які чомусь охрестили Свободою, Рівність і Братством), потім - безіменний кільце, що збігається з орбітою супутника Нептуна Галатеї, слідом - Леверрье (чиї зовнішні розширення названі Лассель і Араго), і, нарешті, слабке, але широке кільце Галле. Як видно, назви кілець увічнили тих, хто приклав руку до відкриття Нептуна.

Магнітосфера
Магнітне поле Нептуна, як і поле Урану, дивно орієнтовано і, ймовірно, створюється рухами проводить речовини (мабуть, води), розташованої в середніх шарах планети, вище ядра. Магнітна вісь нахилена на 47 градусів до осі обертання, що на Землі б могло відбитися в цікавому поводженні магнітної стрілки, адже по її думку, "Північний полюс" міг би знаходитися південніше Москви ... Крім того, вісь симетрії магнітного поля Нептуна не проходить через центр планети, а відстає від нього більш ніж на полрадіуса, що дуже схоже на обставини існування магнітного поля навколо Урана. Відповідно, і напруга поля непостійно на поверхні в різних її місцях і змінюється від третини земного до потроєного. В якій-небудь одній точці поверхні поле також не постійно, як і положення й інтенсивність джерела в надрах планети. Завдяки випадку, при підльоті до Нептуна, "Вояджер" рухався майже точно в напрямкуленіі південного магнітного полюса планети, що дало можливість ученим провести ряд унікальних досліджень, багато результати яких до цих пір не позбавлені таємничості і незрозумілості. Були зроблені припущення про будівлю Нептуна. Були виявлені явища в атмосфері, схожі з земними полярними сяйвами. Досліджуючи магнітні явища, "Вояджер" вдалося точно встановити період обертання Нептуна навколо своєї осі - 16 годин 7 хвилин.
Подивіться на обертання Нептуна (2722к, avi).

Відкриті питання
* Магнітна вісь Нептуна проходить далеко не через центр і під великим кутом до осі обертання. Які процеси формують таке магнітне поле?
* У чому причина нестачі гелію і водню на Нептуні?
* Чому на Нептуні такі сильні вітри, тоді як він знаходиться дуже далеко від Сонця, а в той Водночас внутрішній
джерело тепла в надрах планети недостатньо сильний для таких цілей?
Як розробити порівняно дешевий проект ефективного вивчення Нептуна й Урана за допомогою космічних апаратів?
Нептун в цифрах:
Маса
17,14 маси Землі (1,02.1026   кг)
Діаметр
3,88 діаметра Землі (49 520 км)
Щільність
1,64 г/см3
Температура поверхні
-231 ° С
Тривалість зіркових діб
19,2 години
Середня відстань від Сонця
30,06 а.е. (4.497 млн. км)
Період обертання по орбіті
164,79 земних років
Нахил екватора до орбіти
29 ° 34 `
Ексцентриситет орбіти
0,008
Нахил орбіти до екліптики
1,77 °
Довгота висхідного вузла
131 ° 01 `
Середня швидкість руху по орбіті
5,43 км/сек
Відстань від Землі
від 4,3 до 4,6 млрд. км
Число супутників
8
Сучасні дані про Нептуні.
Зоряний період обертання в роках
164,7
Синодичний період обертання, доба
368
Середня відстань від Сонця, а.е.
30,06
Середня відстань від Сонця, млн. км.
4496
Нахил орбіти до екліптики
1? 46?
Щільність, кг./м3
1700
Екваторіальний діаметр, км.
49500
Екваторіальний радіус, км.
24750
Зоряний період обертання навколо своєї   осі
17,8
Нахил екватора до площини орбіти
15,8 діб
Число відомих супутників у планети
29?
Число відомих супутників
2
Список літератури
Ф. Умпл "Сім'я Сонця "М., 1984 р.
М.Я. Марова "Планети Сонячної системи" 2-е изд. М., 1986.
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/