NEPTUNUS (PLANEETTA): OMINAISUUDET, KOOSTUMUS, KIERTORATA, LIIKE, RAKENNE - ARTE - 2025

Neptunus on aurinkojärjestelmän kahdeksas planeetta kiertoradan etäisyyden suhteen, jään jättiläinen ja kaikkien uloin. Näin on siitä lähtien, kun Plutoa ei enää pidetty planeetana vuonna 2006, jolloin siitä tuli kääpiöplaneetta, joka on osa Kuiperin vyötä.

Yötaivaalla Neptunus näyttää pieneltä sinertävältä pisteeltä, josta tiedettiin hyvin vähän, kunnes 1980-luvun lopun avaruusoperaatiot, kuten Voyager 2, toimittivat tietoja planeetasta ja sen satelliiteista.

Kuva 1. Voyager 2: n vuonna 1989 valokuvaama Neptuuni. Kuvassa on ilmakehän myrskyjen aiheuttamia tummia pisteitä. (Lähde: NASA)

Voyager 2 -kuvat näyttivät ensimmäistä kertaa sinivihreän pinnan, voimakkaiden myrskyjen ja nopeiden tuulen virtausten aiheuttaman tumman antisyklonisen laastarin. Ne ovat hyvin samanlaisia ​​kuin Jupiter, vaikka eivät ole niin pysyviä ajassa kuin nämä.

Neptunuksen ilmapiiri on rikas metaanista ja siinä on erittäin heikko rengasjärjestelmä. Planeetalla on magnetosfääri, minkä vuoksi sillä oletetaan olevan metalliydin.

Tähän mennessä on laskettu 15 Neptunuksen satelliittia, joista tärkeimmät satelliitit ovat Triton ja Nereida.

Löytö ja historia

Neptunuksen löytö syntyi matemaattisen ennusteen perusteella, joka perustuu havaintoihin häiriöistä planeettojen Uranuksen ja Saturnuksen kiertoradoilla. Aikaisemmin vuonna 1610 Galileo oli jo nähnyt Neptunuksen samalla kaukoputkella, jolla hän käytti Jupiterin kuiden löytämistä, mutta hän vääristi sen tähtiä varten.

Paljon myöhemmin, vuonna 1846, taivaanmekaniikkaan erikoistunut ranskalainen matemaatikko Urbain Le Verrier tutki tiettyjä häiriöitä Saturnuksen ja Uranuksen kiertoradalla. Paras selitys oli ehdottaa uuden planeetan olemassaoloa, jonka hän ennusti kiertoradan ja sijainnin taivaalla. Seuraava askel oli löytää planeetta, joten Le Verrier vakuutti saksalaisen tähtitieteilijä Johann Gottfried Gallen etsimään sitä.

Yöllä 23. syyskuuta 1846 Galle vahvisti Berliinin observatoriostaan ​​uuden planeetan olemassaolon ja muutaman päivän kuluessa ilmestyi sen suurin satelliitti Triton.

Lähes samanaikaisesti Cambridgessä, Englannissa, nuori matemaatikko John Couch Adams, joka oli myös työskennellyt ongelman kanssa jonkin aikaa, teki samanlaisia ​​ennusteita.

Neptunus velkaa nimensä merenjumalalle roomalaisessa mytologiassa (vastaa kreikkalaista jumalaa Poseidonia) seuraamalla perinteitä nimetä planeettoja roomalaisen panteonin jumalien mukaan.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Neptunuksen halkaisija on melkein neljä kertaa maapallon halkaisija, mutta noin kolmannes jättiläisestä Jupiterista.

Kuva 2. Neptuuni suhteessa maahan. (Lähde: wikimedia commons)

Sen massa on 17 kertaa maapallon ja sen tilavuus on 57 kertaa suurempi. Massa mitattuna se on kolmantena aurinkojärjestelmän planeettojen joukossa ja kooltaan neljänneksi.

Yhteenveto Neptunuksen tärkeimmistä fyysisistä ominaisuuksista

-Massi: 1 024 × 10 ²⁶ kg (17 147 kertaa maan hinta)

- Keskimääräinen säde : 24 622 km, mikä vastaa 3,87 kertaa maan säde.

-Muoto: litistetty napoissa kertoimella 0,983.

- Kiertoradan keskimääräinen säde : 4 498 x 10 ⁹ km, mikä vastaa 30,07 AU

- Kiertoakselin kaltevuus: 30º suhteessa kiertoradaan.

-Lämpötila: -220ºC (pilviä)

-Paino: 11,15 m / s ² (1,14 g)

-Oma magneettikenttä: Kyllä, 14 mikrotuntia päiväntasaajalla.

- Ilmakehä: vety 84%, heliumi 12%, metaani 2%, ammoniakki 0,01%.

-Tiheys: 1 640 kg / m ³

-Satelliitit: 15 tähän mennessä tiedossa.

-Sormukset: Kyllä, ne ovat ohuita ja koostuvat jään ja silikaattien hiukkasista.

Käännösliike

Neptuuni, aurinkojärjestelmän kahdeksas planeetta, on kaasujätte, jonka kiertoradan auringon ympärillä on keskimääräinen säde 30 AU. Tähtitieteellinen yksikkö AU on 150 miljoonaa kilometriä ja se on keskimääräinen etäisyys Auringon ja maan välillä.

Kuva 3. Animaatio, joka näyttää Neptunuksen kiertoradan punaisena sekä Uranuksen ', joka on sininen piste. Lähde: Wikimedia Commons.

Tämä tarkoittaa, että Neptunuksen polun säde on 30-kertainen maapallon säteeseen nähden, joten yhden vallankumouksen toteuttamiseen Auringon ympäri kuluu 165 vuotta.

Hauskoja faktoja Neptunuksesta

-Se on aurinkoon kauimpana oleva planeetta, koska Neptunuksen kiertoradan jälkeinen Pluto on nyt kääpiöplaneetta.

-Neptune on pienin neljästä jättiläis planeetasta (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptune).

- Neptunuksen painovoima on hyvin samanlainen kuin maan.

-Se on aurinkokunnan kylmin planeetta, jonka keskilämpötila on -221,4ºC.

- Siinä on rengasjärjestelmä, mutta toisin kuin Saturnus, ne eivät ole jatkuvia, vaan muodostavat sen sijaan kaaria sen kiertoradalla.

-Neptune on tihein jättiläinen planeettoja.

- Siinä on hurrikaaneja, joiden tuulet ovat aurinkokunnassa nopeimmat, ja jotka voivat saavuttaa hämmästyttävän 2100 km / h.

-Neptuuneella on Great Dark Spot, poreallas, joka on koko Maapallon kokoinen. Tämä vuonna 1989 valokuvattu paikka katosi vuonna 1994, mutta antoi uuden pimeän pisteen.

-Triton, Neptunuksen suurin satelliitti, pyörii vastakkaiseen suuntaan kuin muut satelliittinsa, minkä vuoksi uskotaan, että se oli planeetan loukussa eikä muodostunut samanaikaisesti sen kanssa.

-Tritonissa (Neptunuksen suurin satelliitti) on tulivuoria ja typpigeyserejä, mutta se on kuitenkin yksi aurinkojärjestelmän kylmeimmistä tähdistä (-235ºC).

-Voyager 2 -operaatio ohitti 3000 kilometrin päässä Neptunuksen planeetan pohjoisnavasta vuonna 1989.

- Neptune suoritti ensimmäisen täydellisen kiertoradallaan 12. heinäkuuta 2011 löytönsä jälkeen 23. syyskuuta 1846.

Pyörivä liike

Kuva 4. Neptuunilla kuluu melkein 16 tuntia yhden täydellisen kierroksen tekemiseksi akselinsa ympäri. Lähde: NASA.

Neptuunin kierto on 15 tuntia, 57 minuuttia ja 59 sekuntia, tähän mennessä tarkimman mittauksen mukaan.

Ei ole helppoa määrittää planeetan pyörimisnopeutta, joka näyttää vain ilmakehän pinnan ja joka myös liikkuu. Kivisten planeettojen pyörimisnopeuden määrittäminen on paljon helpompaa.

Kun Voyager 2 saavutti Neptunuksen vuonna 1989, arvioitiin 16 tunnin 6,5 sekunnin kiertoaika. Nykyään tämän mittauksen tiedetään olevan epätarkkoja Arizonan yliopiston planeettatutkijan Erich Karkoschkan huolellisten mittausten ansiosta.

Pyörimisnopeus ja magneettikenttä

Muiden jättiläisten planeettojen pyörimisnopeus mitataan magneettikentän lähettämien pulssien avulla. Tätä menetelmää ei kuitenkaan sovelleta Neptuuniin, koska magneettisen dipolin akseli tai keskipiste eivät vastaa planeetan pyörimisakselia, kuten näemme seuraavassa vertailevassa kuvassa:

Kuva 5. Jättiläisten planeettojen magneettikenttä. Lähde: Seeds, M. 2011. Aurinkokunta. Seitsemäs painos. Cengagen oppiminen.

Kuva osoittaa magneettikentän mallin, jonka dipoli (magneetti) tuottaa enemmän tai vähemmän planeetan keskellä. Tämä malli sopii myös maan magneettikentään.

Mutta Neptunuskenttä on epänormaali siinä mielessä, että kvadrupoli- ja korkeamman asteen tulot voivat olla suurempia kuin dipolikenttä. Ja kuten kuvassa näemme, dipoli on siirtynyt keskustasta.

Joten Karkoschka kehitti toisen menetelmän, jossa käytettiin yli viisisataa kuvaa Hubble-kaukoputkesta. Hän löysi kaksi ominaista piirrettä planeetalle, jota hän kutsui: etelänapainen ominaisuus ja eteläinen napainen aalto.

Ne ovat kiertyneet samalla nopeudella 1990-luvulta lähtien, vahvistaen, että tämä on planeetan todellinen nopeus.

Kuva 6. Tässä Neptunuksen kuvassa värillisiä suodattimia käytetään korostamaan Dark Spot 2 ja South Polar -ominaisuus, jotka näyttävät olevan kiinnittyneitä planeetalle. Lähde: Erich Karkoschka.

Kuvan 5 (yllä) kuva osoittaa suodattimien modifioimat värit ja kontrastit planeetan ilmakehän ominaisuuksien korostamiseksi.

Kuten olemme sanoneet, Neptunuksen ilmakehässä tuulet ylittävät usein äänen nopeuden.

Neptunuksen suuri Dark Spot siis vaihtaa suhteellista asemaansa ajan myötä, kun taas Dark Spot 2 ja South Polar Feature pitävät suhteellisen asemansa. Tämä viittaa siihen, että ne ovat sidoksissa planeetan kiertoon, minkä ansiosta Karkoschka pystyi määrittämään tarkasti päivän pituuden Neptunuksella.

Sävellys

Alkuaineita, kuten vety (84%), helium (12%), metaani (2%) ja muut kaasut, kuten ammoniakki, etaani ja asetyleeni, löytyy Neptunuksen ilmakehästä. Tässä ilmakehässä on veden, nestemäisen ammoniakin, metaanin ja sulan kiven seos, joka sisältää piidioksidia, rautaa ja nikkeliä.

Lisääntyviä metaani-, ammoniakki- ja vesipitoisuuksia löytyy ilmakehän alemmilta alueilta. Toisin kuin kaksoisplaneetta Uranus, Neptunuksen koostumuksessa on suurempi määrä merta.

Rakenne

Maapallolla on kivinen ydin, jota ympäröi jäinen kuori, ja kaikki ovat tiheän ja paksun ilmakehän alla, ja miehittävät kolmanneksen säteestä. Se on samanlainen kuin kaksoisplaneetta Uranus.

Seuraava kuva esittää Neptunuksen rakennetta yksityiskohtaisemmin.

Kuva 7. Neptunuksen sisäinen rakenne. Lähde: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptunuksella on rakenne, jolla on hyvin eriytetyt kerrokset:

- Yläkerros: se koostuu pilvistä, jotka ovat enimmäkseen vetyä ja heliumia, ja vähemmässä määrin metaania ja muita kaasuja. Se vastaa noin 5-10% planeetan massasta.

- Ilmakehä: vety, helium ja metaani.

- Vaippa: ilmakehän alla on maapallon suuri vaippa, nestemäinen alue, jolla lämpötilat voivat olla välillä 1.727–4.727 ° C. Se koostuu vedestä, metaanista ja ammoniakista nestemäisessä tilassa.

Vaippa vaihtelee 10-15 maamassaa ja on runsaasti vettä, ammoniakkia ja metaania. Tätä seosta kutsutaan "jääksi" huolimatta siitä, että se on kuuma ja tiheä neste, ja sitä kutsutaan myös veden ja ammoniakin valtamereksi.

Itse vaipan lämpötilat ovat erittäin korkeat, välillä 1 700–4 700 ºC, ja myös sen sähkönjohtavuus on korkea.

- Ydin: koostuu piidioksidista, raudasta ja nikkelikivistä, samanlainen kuin Uranus, toinen jään ja kaasun jättiläinen. Ytimen massa on 1,2 kertaa maapallon massa. Keskipaineen arvioidaan olevan 700 GPa, mikä on suunnilleen kaksinkertainen maapallon keskipisteeseen paineen ollessa jopa 5 670 ºC.

ilmapiiri

Neptunuksen ilmapiiri on erittäin mielenkiintoinen ja ansaitsee erityisen osan. Aluksi se on erittäin kylmä, koska se on kaikkein kaikkein aurinkoisesta planeetasta ja vastaanottaa hyvin vähän auringon säteilyä. Tästä syystä lämpötila ilmakehän yläosassa on luokassa -220 ºC.

Mutta Neptuunilla on sisäinen lämmönlähde, luultavasti johtuen nestevaipan johtavien elektronien törmäyksistä ja myös sen muodostumisen aikana jäljellä olevasta lämmöstä.

Tämän valtavan lämpötilagradientin vuoksi esiintyy valtavia konvektiovirtauksia, mikä tekee planeetan ilmastojärjestelmästä erittäin äärimmäisen.

Ja niin syntyy aurinkokunnan suurimpia myrskyjä ja hurrikaaneja, mistä on osoituksena antisyklonisten virtojen muodostuminen valtaviksi, koska tuulet ovat vastakkaisia ​​eri leveysasteilla.

Kaikista Neptunuksen antisyklonisista järjestelmistä erottuu Suuri pimeä piste, jonka Voyager 2 -anturi otti ensimmäisen kerran kuvan vuonna 1989, kun se kulki 3000 kilometrin päässä planeetalta.

Värin suhteen Neptunuksen on jopa sinertävämpi kuin Uraani juuri siksi, että sen metaanipitoisuus on korkeampi, sillä se absorboi punaista aallonpituutta ja heijastaa sinistä aallonpituutta. Mutta on myös muita molekyylejä, jotka vaikuttavat sen väriin.

Ilmakehän alemmalla alueella (troposfääri) lämpötila laskee korkeuden myötä, mutta ylemmällä alueella (stratosfääri) tapahtuu päinvastoin. Näiden kerrosten välillä paine on 10 tuhat paskalia (Pa).

Stratosfäärin yläpuolella on termosfääri, joka muuttuu vähitellen eksosfääriksi, missä paine laskee 10 Pa: sta 1 Pa: iin.

Neptunus-satelliitit

Tähän mennessä on laskettu 15 maapallon luonnollista satelliittia. Suurin sen satelliiteista ja ensimmäinen, joka löydettiin vuonna 1846, on Triton. Vuonna 1949 löydettiin toinen satelliitti, nimeltään Nereida.

Vuonna 1989 Voyager 2 -operaatio löysi kuusi muuta satelliittia: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa ja Proteus.

Myöhemmin vuonna 2003 löydetään Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate ja Neso. SETI-instituutti löysi vuonna 2013 pienen satelliitin 14, jonka kiertorata oli 23 tuntia.

Katsotaanpa joitain yksityiskohtia Neptunuksen tärkeimmistä kuista:

Triton

Se on suurin Neptunuksen satelliiteista, halkaisijaltaan 2700 km, noin 18 kertaa pienempi kuin isäntäplaneetta ja melkein viisi kertaa pienempi kuin Maa.

Sen kiertorata on melkein 6 päivää, mutta uteliaana se pyörii vastakkaiseen suuntaan kuin Neptunuksen ja sen muiden satelliittien pyöriminen. Lisäksi sen kiertorata on kallistettu 30 astetta suhteessa planeetan kiertotasoon.

Se on aurinkokunnan kylmin esine, jonka keskilämpötila on -235 ºC, ja se koostuu kolmesta neljäsosasta kivestä ja neljäsosasta jäätä. Sen pinnalla on geysyrejä, joiden ilmakehän suuntaan on tummat säteilypinnat. Pinnalla on tasankoja ja joitain tulivuoria, joiden kraatterit ovat 200 km.

Kuva 8. Neptunuksen pääsatelliitit; Triton, Proteus, Nereida ja Larisa. Lähde: Wikimedia Commons.

Nereid

Gerard Kuiper löysi sen vuonna 1949, koska se heijastaa 14% vastaanottamasta auringonvalosta.

Sen koko on kahdeksasosa Tritonista ja sen kiertorata on erittäin epäkeskoinen, lähin etäisyys Neptunukseen on 1 354 000 km ja etäisyys 9 624 000 km, ja se vie 360 ​​päivää.

Proteus

Kuva 9. Veljeys, tasa-arvo, vapaus on nimi, joka annettiin Adams-renkaan kaareville (uloimmille). Sisäinen rengas on Le Verrier. (Lähde: wikimedia commons)

Neptuunilla on viisi ohutta ja heikkoa rengasta, jotka koostuvat pääasiassa pöly- ja jäähiukkasista. Uskotaan, että sen lähtökohtana on roska, jonka meteorien ja planeetan luonnollisten satelliittien väliset törmäykset ovat jättäneet.

Renkaat on nimetty niiden tutkijoiden sukunimien mukaan, jotka ovat eniten vaikuttaneet löytöihin ja tutkimuksiin. Sisimmästä uloimpaan he ovat Galle, Le Verrier, Lassell, Arago ja Adams.

Siellä on myös rengas, jonka kiertorata se jakaa Galatea-satelliitin kanssa, jonka näemme seuraavassa kuvassa:

Kuva 10. Kaavio Neptunuksen viidestä renkaasta ja niiden nimistä. Joidenkin satelliittien kiertorata näkyy myös. (Lähde: NASA).

Milloin ja miten tarkkailla Neptunusta

Neptuunia ei voida nähdä paljain silmin, jopa amatööri teleskoopilla se näyttää niin pieneltä, että se voidaan erehtyä tähtiin.

Tätä varten on parasta käyttää tietokoneohjelmaa tai sovellusta, joka toimii planetaarioina. Android-käyttöjärjestelmästä Sky Maps -sovellus erottuu, jonka avulla voit nopeasti etsiä planeettoja ja muita taivaankappaleita huomattavalla tarkkuudella.

Paras aika tarkkailla on, kun planeetta on vastakohtana, ts. Maa on linjan välillä, joka liittyy Auringon kanssa Neptunukseen.

Tämä ilmiö esiintyy 368 päivän välein ja vuoteen 2020 mennessä se ilmaantuu 11. syyskuuta. Se ei todellakaan ole ainoa tilaisuus tarkkailla Neptunusta, mikä näkyy myös muina vuodenaikoina.

Hyvällä kaukoputkella Neptune voidaan erottaa taustatähdistä, koska se näyttää sinivihreältä levyltä.

Neptunuksen magnetosfääri

Aikaisemmin sitä kommentoitiin Neptunuksen magneettikentän erityispiirteisiin. Maapallon magneettinavat ovat kallistuneet 47º kiertoakseliin nähden.

Magneettikenttä syntyy johtavien nesteiden liikkeellä, jotka muodostavat ohuen pallomaisen kerroksen planeetan sisällä. Mutta Neptunuksessa magneettinavat siirtyvät keskustasta noin 0,5 säteen päässä planeetasta.

Kentän intensiteetti magneettisen päiväntasaajan kohdalla on luokkaa 15 mikrotelaa, 27 kertaa voimakkaampi kuin maan.

Kentän geometria on monimutkainen, koska kvadrupolin osuus voi ylittää dipolin panoksen, toisin kuin maapallolla, jossa merkityksellisin panos on dipoli.

Kuva 11. Neptuunin ominainen magneettikenttä. (Lähde: emaze.com)

Neptunuksen magnetosfääri ulottuu jopa 35-kertaiseksi säteensä iskun edessä ja 72-säteen kanssa hännässä.

Magneettitauko, joka on paikka, jossa magneettinen paine on yhtä suuri kuin Auringosta latautuneiden hiukkasten paine, on 23 - 27 säteen päässä planeetasta.

Matkat Neptunukseen

Voyager 2

Ainoa avaruusmatka Neptunuksen planeetan kiertämiseen oli Voyager 2, joka saapui planeetalle vuonna 1982.

Tällä hetkellä tunnetaan vain kaksi satelliittia: Triton ja Nereida. Mutta Voyager 2 -operaation ansiosta löydettiin kuusi muuta: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa ja Proteus. Nämä satelliitit ovat melko pienempiä kuin Triton, epäsäännöllisen muodon ja pienemmän säteen kiertoradalla.

Näiden kuuden satelliitin epäillään olevan törmäys muinaisen satelliitin kanssa, joka törmäsi Tritonin kanssa, kun jälkimmäinen vangittiin Neptunuksen painovoiman avulla.

Voyager 2 löysi myös uusia renkaita Neptunuksesta. Vaikka ensimmäinen renkaista löydettiin vuonna 1968, sen olemassaolo ja uusien löytäminen ei ollut mahdollista ennen mainitun koettimen saapumista vuonna 1989.

Avaruusaluksen lähin lähestymistapa planeetalle tapahtui 25. elokuuta 1989, joka tapahtui 4800 km etäisyydellä Neptunuksen pohjoisnavasta.

Koska tämä oli viimeinen suuri planeetta, jota avaruusalus pystyi vierailemaan, päätettiin tehdä tiukka Kuu-Tritonin lentotapa, samanlainen kuin mitä oli tehty Voyager 1: n kanssa, joka lentäi Saturnuksen ja sen kuu-Titanin kautta.

Avaruusalusta teki 25. elokuuta 1989 läheisen kohtaamisen Nereid-kuun kanssa ennen kuin saavutti 4 400 km: n päässä Neptunuksen ilmakehästä ja kulki samana päivänä Tritonin, planeetan suurimman kuun, lähellä.

Avaruusalus tarkisti Neptunusta ympäröivän magneettikentän olemassaolon ja havaitsi, että kenttä oli siirretty keskustasta ja kallistettu, kuten Uranuksen ympärillä oleva kenttä.

Viitteet

1. N + 1. 200 kiloa timantteja sataa Uranuksessa ja Neptunuksessa. Palautettu osoitteesta: nmas1.org.
2. Powell, M. Paljain silmien planeetat yötaivaalla (ja miten ne tunnistetaan). Palautettu osoitteesta: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Aurinkokunta. Seitsemäs painos. Cengagen oppiminen.
4. Wikipedia. Planeettarengas. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Palautettu osoitteesta: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Neptunuksen etsintä. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptunus (planeetta). Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org.