NEPTUN (PLANETA): VLASTNOSTI, SLOŽENÍ, OBĚŽNÉ DRÁHY, POHYB, STRUKTURA - ARTE - 2025

Neptun je osmá planeta sluneční soustavy, co se týče orbitální vzdálenosti, ledového obra a nejvzdálenějšího ze všech. Toto je případ, protože Pluto přestal být považován za planetu v roce 2006 a stal se trpasličí planetou, která je součástí Kuiperova pásu.

Na noční obloze Neptun vypadá jako malá namodralá tečka, o níž bylo známo jen velmi málo, dokud vesmírné mise na konci 80. let, jako je Voyager 2, neposkytovaly údaje o planetě a jejích satelitech.

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

Snímky Voyager 2 poprvé ukazovaly planetu s modrozeleným povrchem, se silnými bouřkami a rychlými větrnými proudy, které vytvářely tmavé anticyklonové skvrny. Jsou velmi podobné těm z Jupiteru, i když ne tak permanentní jako tyto.

Neptunova atmosféra je bohatá na metan a má velmi slabý prstencový systém. Planeta má magnetosféru, proto se předpokládá, že má kovové jádro.

Doposud bylo započítáno 15 satelitů Neptunu, mezi nimiž jsou hlavní satelity Triton a Nereida.

Objev a historie

Objev Neptunu byl výsledkem matematické predikce založené na pozorování poruch na oběžné dráze planet Uran a Saturn. Dříve v roce 1610 Galileo už viděl Neptun se stejným dalekohledem, který použil k objevení měsíců Jupitera, ale mylně si to zaměňoval za hvězdu.

O mnoho později, v roce 1846, francouzský matematik specializující se na nebeskou mechaniku Urbain Le Verrier, studoval určité poruchy na oběžné dráze Saturn a Uran. Nejlepší vysvětlení bylo navrhnout existenci nové planety, kterou předpovídal na oběžné dráze a pozici na obloze. Dalším krokem bylo nalezení planety, takže Le Verrier přesvědčil německého astronoma Johanna Gottfrieda Galleho, aby ji hledal.

Během noci 23. září 1846 Galle potvrdil ze své observatoře v Berlíně existenci nové planety a během několika dní se objevil Triton, jeho největší satelit.

Téměř současně v anglickém Cambridge provedl podobný předpovědi mladý matematik John Couch Adams, který na problému také pracoval.

Neptun vděčí za svůj název bohu moře v římské mytologii (ekvivalent k řeckému bohu Poseidonovi), podle tradice pojmenování planet po božstvech římského panteonu.

Obecné vlastnosti

Průměr Neptunu je téměř čtyřnásobkem průměru Země, ale asi třetinou gigantického Jupiteru.

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

Jeho hmotnost je 17krát větší než Země a její objem je 57krát větší. Pokud jde o hmotnost, řadí se na třetí místo mezi planetami sluneční soustavy a čtvrtou velikostí.

Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik Neptunu

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

- Poloměr nápoje : 24 622 km, což odpovídá 3,87násobku poloměru Země.

-Tvar: zploštělý na pólech faktorem 0,983.

- Střední poloměr oběžné dráhy: 4 498 x 10 ⁹ km, což odpovídá 30,07 AU

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

-Teplota: -220 ° C (mračna)

-Gravita: 11,15 m / s ² (1,14 g)

- Vlastní magnetické pole: Ano, 14 mikrotes na rovníku.

- atmosféra: vodík 84%, helium 12%, methan 2%, amoniak 0,01%.

-Density: 1640 kg / m ³

-Satellite: 15 dosud známých.

-Kruhy: Ano, jsou tenké a skládají se z částic ledu a křemičitanů.

Překladové hnutí

Neptun, osmá planeta ve sluneční soustavě, je plynový gigant, 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 ukazující Neptunovu oběžnou dráhu červeně spolu s Uranem, což je modrý bod. Zdroj: Wikimedia Commons.

To znamená, že poloměr Neptunovy cesty je 30krát větší než 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 Neptunu, je nyní trpasličí planeta.

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

- Gravitace Neptunu je velmi podobná gravitaci Země.

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

-Má systém prstenců, ale na rozdíl od Saturnových prstenců nejsou spojité, ale vytvářejí oblouky podél orbitální dráhy.

-Neptune je nejhustší z obřích planet.

- Má hurikány s nejrychlejšími větry ve sluneční soustavě, které mohou dosáhnout neuvěřitelných 2 100 km / h.

-Neptune má Great Dark Spot, whirlpool velikosti planety Země. Toto místo, fotografované v roce 1989, zmizelo v roce 1994, ale vzniklo nové temné místo.

-Triton, největší satelit Neptunu, se otáčí v opačném směru než ostatní satelity, a proto se má za to, že byl chycen do planety a netvořil se ve stejnou dobu jako on.

-Triton (největší satelit Neptunu) má sopky a dusíkaté gejzíry, je to však jedna z nejchladnějších hvězd ve sluneční soustavě (-235 ° C).

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

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

Rotační pohyb

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

Neptunova rotace je 15 hodin, 57 minut a 59 sekund, podle dosud nejpřesnějšího měření.

Není snadné určit rychlost rotace planety, která ukazuje pouze povrch její atmosféry a která se také pohybuje. Je mnohem snazší určit rychlost rotace skalnatých 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 pečlivým měřením planetárního vědce Ericha Karkoschky z arizonské univerzity.

Rychlost otáčení a magnetické pole

Rychlost rotace ostatních obřích planet je měřena pulzy emitovanými magnetickým polem. Tato metoda se však nevztahuje na Neptun, protože ani osa, ani střed magnetického dipólu se neshodují s osou rotace 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), umístěným více či méně ve středu planety. Tento model je vhodný také pro magnetické pole Země.

Neptunovo pole je však neobvyklé v tom smyslu, že kvadrupólové a vyšší řády mohou být větší než dipólové pole. A jak vidíme na obrázku, dipól je přemístěn ze středu.

Karkoschka tedy vymyslel jinou metodu a použil více než pět set obrázků z dalekohledu Hubble. Našel dva charakteristické rysy planety, které nazval: South Polar Feature a South Polar Wave.

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

Obrázek 6. Na tomto obrázku Neptun jsou použity barevné filtry pro zvýraznění Dark Spot 2 a South Polar Feature, které se zdají být ukotveny k planetě. Zdroj: Erich Karkoschka.

Obrázek na obrázku 5 (výše) ukazuje barvy a kontrasty modifikované filtry pro zdůraznění atmosférických charakteristik planety.

Jak jsme řekli, vítr v Neptunově atmosféře často překračuje rychlost zvuku.

Velké temné místo Neptunu tedy mění svou relativní polohu v čase, zatímco temné místo 2 a jižní polární rys si zachovávají své relativní polohy. To naznačuje, že jsou spojeni s rotací planety, což Karkoschce umožnilo 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, ethan a acetylen. V této atmosféře je směs vody, kapalného amoniaku, metanu a roztavené horniny, obsahující oxid křemičitý, železo a nikl.

Rostoucí koncentrace metanu, amoniaku a vody se nacházejí ve spodních oblastech atmosféry. Na rozdíl od Uranu, dvojče planety, má Neptunovo složení větší objem oceánu.

Struktura

Planeta má skalnaté jádro obklopené ledovou skořápkou, vše pod hustou a hustou atmosférou, zabírající třetinu svého poloměru. Je to podobné jako u dvojče Uran.

Následující obrázek ukazuje strukturu Neptunu podrobněji.

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

Neptun má strukturu s dobře diferencovanými vrstvami:

- Horní vrstva: je tvořena mraky, které jsou většinou vodík a hélium, v menší míře metan a další plyny. Odpovídá přibližně 5 až 10% hmotnosti planety.

- Atmosféra: vodík, helium a metan.

- Plášť: pod atmosférou je velký plášť planety, tekutá oblast, kde teploty mohou dosáhnout teploty mezi 1 727 a 4 727 ° C. Skládá se z vody, metanu a amoniaku v tekutém stavu.

Plášť se pohybuje od 10 do 15 pozemních hmot a je bohatý na vodu, amoniak a metan. Tato směs se nazývá „led“, přestože je horká a hustá tekutina, a nazývá se také oceán vody a amoniaku.

Samotný plášť má velmi vysoké teploty, mezi 1700 ° C a 4 700 ° C, a jeho elektrická vodivost je také vysoká.

- Jádro: je tvořeno oxidem křemičitým, železem a niklem, podobné Uranu, jinému obři ledu a plynu. Hmotnost jádra je 1,2 krát větší než na Zemi. Tlak ve středu se odhaduje na 700 GPa, což je zhruba dvojnásobek tlaku ve středu Země, s teplotami až 5 670 ° C.

Atmosféra

Atmosféra Neptunu je velmi zajímavá a zaslouží si zvláštní sekci. Začněte tím, že je extrémně chladný, protože je to nejvzdálenější planeta od Slunce a přijímá jen velmi malé sluneční záření. Z tohoto důvodu je teplota v horní části atmosféry řádově -220 ºC.

Neptun má však vnitřní zdroj tepla, pravděpodobně kvůli kolizi vodivých elektronů v tekutinovém plášti 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 vznikají největší bouře a hurikány ve sluneční soustavě, o čemž svědčí tvorba obrovských skvrny anticyklonových proudů, způsobených protichůdnými větry v různých zeměpisných šířkách.

Mezi všemi anticyklonickými systémy Neptunu vyniká Velká temná skvrna, která byla poprvé vyfotografována sondou Voyager 2 v roce 1989, když prošla 3 000 kilometrů od planety.

Pokud jde o barvu, Neptun je ještě modřejší než Uran, přesně proto, že má vyšší koncentraci metanu, který absorbuje červenou vlnovou délku a odráží modrou vlnovou délku. K jeho zbarvení však přispívají i další molekuly.

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

Nad stratosférou je termosféra, která se postupně mění v exosféru, kde tlak klesá z 10 Pa na 1 Pa.

Neptunové satelity

K dnešnímu dni bylo spočítáno 15 přírodních satelitů planety. Největší ze svých 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 byl objeven v roce 2013 institutem SETI, jehož orbitální doba činila 23 hodin.

Podívejme se na některé podrobnosti o hlavních měsících Neptunu:

Triton

Je to největší z Neptunových satelitů s průměrem 2 700 km, asi 18krát menší než jeho hostitelská planeta a téměř 5krát menší než Země.

Jeho orbitální období je téměř 6 dní, ale zvědavě se točí opačným směrem než rotace Neptunu a jeho dalších satelitů. Oběžná dráha je navíc nakloněna o 30 stupňů vzhledem k oběžné dráze planety.

Je to nejchladnější objekt ve sluneční soustavě s průměrnou teplotou -235 ºC a je tvořen třemi čtvrtinami skály a čtvrtinou ledu. Na jeho povrchu jsou gejzíry s tmavými emanacemi směrem do atmosféry, zatímco povrch představuje pláně a některé sopky s krátery 200 km.

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

Mořská nymfa

Objevil jej Gerard Kuiper v roce 1949, a to díky skutečnosti, že odráží 14% slunečního světla, které dostává.

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

Proteus

Obrázek 9. Bratrství, rovnost, svoboda je jméno dané obloukům Adamsova kruhu (nejvzdálenější). Vnitřní prsten je Le Verrier. (Zdroj: wikimedia commons)

Neptun má pět tenkých a slabých prstenů, složených převážně z prachu a ledových částic. Má se za to, že jeho původ je v troskách, které zbyly při kolizi mezi meteory a přírodními satelity planety.

Kroužky jsou pojmenovány po příjmení vědců, kteří nejvíce přispěli k jejich objevu a studiu. Od nejvnitřnějšího k nejvzdálenějšímu jsou Galle, Le Verrier, Lassell, Arago a Adams.

Existuje také prsten, jehož oběžné dráhy sdílí se satelitem Galatea, což můžeme vidět na následujícím obrázku:

Obrázek 10. Schéma pěti kruhů 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 u amatérského dalekohledu to vypadá tak malé, že ho lze zaměnit za hvězdu.

K tomu je nejlepší použít počítačový program nebo aplikaci, která funguje jako planetárium. V operačním systému Android vyniká aplikace Sky Maps, která vám umožňuje rychle lokalizovat planety a další nebeské objekty se značnou přesností.

Nejlepší čas pozorovat je, když je planeta v opozici, to znamená, že Země je mezi hranicí, která spojuje Slunce 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 vidět i v jiných obdobích roku.

S dobrým dalekohledem lze Neptun odlišit od hvězd pozadí, protože to vypadá jako modro-zelený disk.

Neptunova magnetosféra

Dříve to komentovalo zvláštnosti Neptunova magnetického pole. Magnetické póly planety mají sklon 47 ° vzhledem k ose rotace.

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

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

Geometrie pole je složitá, protože kvadrupólové příspěvky mohou překročit příspěvek dipólu, na rozdíl od Země, ve které je nejvýznamnějším příspěvkem dipól.

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

Neptunova magnetosféra se rozprostírá až 35násobkem svého poloměru v přední části nárazu a 72 poloměrů v ocasu.

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

Mise do Neptunu

Voyager 2

Jedinou vesmírnou misí obíhající kolem Neptunu byla Voyager 2, která dorazila na planetu 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 menší oblouky poloměru.

Těchto šest satelitů je podezřelých z toho, že jsou pozůstatky kolize se starým satelitem, který se srazil s Tritonem, když byl Triton zajat Neptunovým gravitačním tahem.

Voyager 2 také objevil nové kruhy na Neptunu. Ačkoli první z prstenů byl objeven v roce 1968, jeho existence a objev nových nebyly možné až do příchodu uvedené sondy v roce 1989.

K nejbližšímu přiblížení kosmické lodi na planetu došlo 25. srpna 1989, ke kterému došlo ve vzdálenosti 4 800 km nad severním pólem Neptunu.

Protože to byla poslední velká planeta, kterou mohla kosmická loď navštívit, bylo rozhodnuto provést blízký průlet Měsícem Tritonem, podobný tomu, co bylo provedeno s Voyagerem 1, který létal Saturnem a jeho měsícem Titan.

25. srpna 1989 se kosmická loď těsně setkala s Měsícem Nereid, než dosáhla 4 400 km od Neptunovy atmosféry a ve stejný den prošla poblíž Tritonu, největšího měsíce planety.

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

Reference

1. N + 1. Na Urán 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'eptune. Obnoveno z: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Průzkum Neptunu. Obnoveno z: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptun (planeta). Obnoveno z: es.wikipedia.org.