Složení atmosféry Neptunu. Obecné informace o planetě Neptun

Neptun byl dlouhou dobu ve stínu ostatních planet sluneční soustavy a zaujímal skromné ​​osmé místo. Astronomové a výzkumníci raději studovali velká nebeská tělesa nasměrováním svých dalekohledů na plynné obří planety Jupiter a Saturn. Ještě větší pozornost vědecké komunity si získalo skromné ​​Pluto, které bylo považováno za poslední devátou planetu sluneční soustavy. Od svého objevu planeta Neptun a zajímavá fakta o ní nezajímaly vědecký svět, všechny informace o ní byly náhodné.

Zdálo se, že po rozhodnutí pražského XXVI. valného shromáždění Mezinárodní astronomické unie uznat Pluto jako trpasličí planetu se osud Neptunu dramaticky změní. Navzdory významným změnám ve složení sluneční soustavy se však nyní Neptun skutečně ocitá na okraji blízkého vesmíru. Od triumfálního objevu planety Neptun byl výzkum plynného obra omezený. Podobný obrázek je pozorován i dnes, kdy ani jedna vesmírná agentura nepovažuje průzkum osmé planety sluneční soustavy za prioritu.

Historie objevu Neptunu

Když přejdeme k osmé planetě sluneční soustavy, musíme přiznat, že Neptun není zdaleka tak obrovský jako jeho bratři Jupiter, Saturn a Uran. Planeta je čtvrtým plynným obrem, protože její velikost je menší než u všech tří. Průměr planety je pouze 49,24 tisíc km, zatímco Jupiter a Saturn mají průměry 142,9 tisíc km a 120,5 tisíc km. Uran, i když je nižší než první dva, má velikost planetárního disku 50 tisíc km. a předčí čtvrtou plynnou planetu. Ale co se týče hmotnosti, tato planeta je určitě jednou ze tří nejlepších. Hmotnost Neptunu je 102 x 1024 kg a vypadá docela působivě. Ke všemu je to nejhmotnější objekt mezi ostatními plynnými obry. Jeho hustota je 1,638 k/m3 a je vyšší než u obrovského Jupiteru, Saturnu a Uranu.

Osmá planeta, která má tak působivé astrofyzikální parametry, získala také čestné jméno. Díky modré barvě svého povrchu byla planeta pojmenována po starověkém bohu moří Neptunovi. Tomu však předcházela kuriózní historie objevu planety. Poprvé v historii astronomie byla planeta objevena pomocí matematiky a výpočtů, než byla spatřena dalekohledem. Navzdory tomu, že Galileo získal první informace o modré planetě, k jejímu oficiálnímu objevu došlo téměř o 200 let později. Vzhledem k absenci přesných astronomických dat z jeho pozorování považoval Galileo novou planetu za vzdálenou hvězdu.

Planeta se na mapě Sluneční soustavy objevila v důsledku vyřešení četných sporů a neshod, které mezi astronomy dlouho panovaly. Již v roce 1781, kdy byl vědecký svět svědkem objevu Uranu, byly zaznamenány mírné kolísání oběžné dráhy nové planety. Pro masivní nebeské těleso, které rotuje po eliptické dráze kolem Slunce, byly takové výkyvy necharakteristické. Už tehdy se objevily domněnky, že za oběžnou dráhou nové planety se ve vesmíru pohyboval další velký nebeský objekt, který svým gravitačním polem ovlivňoval polohu Uranu.

Záhada zůstala nevyřešena dalších 65 let, dokud britský astronom John Cooch Adams nepředložil veřejnosti k posouzení data svých výpočtů, ve kterých prokázal existenci další neznámé planety na cirkumsolární oběžné dráze. Podle výpočtů Francouze Laverriera se planeta velké hmotnosti nachází bezprostředně za oběžnou dráhou Uranu. Poté, co dva zdroje okamžitě potvrdily přítomnost osmé planety ve sluneční soustavě, začali astronomové z celého světa pátrat po tomto nebeském tělese na noční obloze. Výsledek pátrání na sebe nenechal dlouho čekat. Již v září 1846 byla Němcem Johannem Gallem objevena nová planeta. Pokud mluvíme o tom, kdo objevil planetu, pak do procesu zasáhla sama příroda. Věda poskytla údaje o nové planetě člověku.

Zpočátku se objevily určité potíže s názvem nově objevené planety. Každý z astronomů, kteří se podíleli na objevu planety, se pokusil dát jí jméno shodné s jejich vlastním jménem. Jen díky úsilí ředitele Pulkovské císařské observatoře Vasilije Struveho bylo nakonec modré planetě přiděleno jméno Neptun.

Co přinesl objev osmé planety vědě?

Až do roku 1989 se lidstvo spokojilo s vizuálním pozorováním modrého obra, protože bylo schopno vypočítat pouze jeho základní astrofyzikální parametry a vypočítat jeho skutečnou velikost. Jak se ukazuje, Neptun je nejvzdálenější planeta sluneční soustavy, vzdálenost od naší hvězdy je 4,5 miliardy km. Slunce svítí na neptunském nebi jako malá hvězda, jejíž světlo dorazí na povrch planety za 9 hodin. Zemi dělí od povrchu Neptunu 4,4 miliardy kilometrů. Trvalo 12 let, než se sonda Voyager 2 dostala na oběžnou dráhu modrého obra, a to se podařilo díky úspěšnému gravitačnímu manévru, který stanice provedla v blízkosti Jupiteru a Saturnu.

Neptun se pohybuje po celkem pravidelné dráze s nízkou excentricitou. Odchylka mezi perihéliem a aféliem není větší než 100 milionů km. Planeta dokončí jednu revoluci kolem naší hvězdy za téměř 165 pozemských let. Pro srovnání, teprve v roce 2011 planeta od svého objevu obletěla Slunce.

Pluto, objevené v roce 1930, považované do roku 2005 za nejvzdálenější planetu sluneční soustavy, je v určitých časech Slunci blíže než vzdálený Neptun. To je způsobeno tím, že oběžná dráha Pluta je velmi protáhlá.

Pozice Neptunu na oběžné dráze je poměrně stabilní. Úhel sklonu jeho osy je 28° a je téměř shodný s úhlem sklonu naší planety. V tomto ohledu na modré planetě dochází ke střídání ročních období, které díky dlouhé oběžné dráze trvá dlouhých 40 let. Doba rotace Neptunu kolem vlastní osy je 16 hodin. Vzhledem k tomu, že na Neptunu není pevný povrch, je však rychlost rotace jeho plynného obalu na pólech a na rovníku planety odlišná.

Až na konci 20. století byl člověk schopen získat přesnější informace o planetě Neptun. Kosmická sonda Voyager 2 proletěla kolem modrého obra v roce 1989 a poskytla pozemšťanům detailní snímky Neptunu. Poté byla nejvzdálenější planeta sluneční soustavy odhalena v novém světle. Podrobnosti o astrofyzikálním okolí Neptunu a také o tom, z čeho se skládá jeho atmosféra, vešly ve známost. Stejně jako všechny předchozí plynné planety má několik satelitů. Největší měsíc Neptunu, Triton, byl objeven sondou Voyager 2. Planeta má také svůj vlastní systém prstenců, který je však co do měřítka nižší než Saturnovo halo. Informace získané z automatické sondy jsou zdaleka nejnovější a jedinečné svého druhu, na základě kterých jsme získali představu o složení atmosféry a podmínkách, které v tomto vzdáleném a chladném světě panují.

Dnes je osmá planeta naší hvězdné soustavy studována pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu. Na základě jeho snímků byl sestaven přesný portrét Neptuna, bylo určeno složení atmosféry, z čeho se skládá a byla identifikována řada rysů a charakteristik modrého obra.

Charakteristika a stručný popis osmé planety

Specifická barva planety Neptun vznikla díky husté atmosféře planety. Není možné přesně určit složení pokrývky mraků pokrývající ledovou planetu. Nicméně díky snímkům získaným pomocí HST bylo možné provést spektrální studie atmosféry Neptunu:

• horní vrstvy atmosféry planety jsou z 80 % tvořeny vodíkem;
• zbývajících 20 % pochází ze směsi helia a metanu, z nichž pouze 1 % je přítomno ve směsi plynů.

Je to přítomnost metanu a některé další, dosud neznámé složky v atmosféře planety, která určuje její barvu jasně modré azurové. Stejně jako ostatní plynní obři je atmosféra Neptunu rozdělena na dvě oblasti – troposféru a stratosféru – z nichž každá je charakteristická svým vlastním složením. V zóně přechodu troposféry do exosféry dochází k tvorbě mraků, skládajících se z amoniaku a par sirovodíku. V celé atmosféře Neptunu se teplotní parametry pohybují mezi 200-240 stupni Celsia pod nulou. Na tomto pozadí je však jeden rys atmosféry Neptunu zvláštní. Hovoříme o abnormálně vysoké teplotě v jedné z částí stratosféry, která dosahuje hodnot 750 K. Je to pravděpodobně způsobeno interakcí spodních vrstev atmosféry s gravitačními silami planety a působením magnetického pole Neptunu.

Navzdory vysoké hustotě atmosféry osmé planety je její klimatická aktivita považována za docela slabou. Kromě silných hurikánových větrů vanoucích rychlostí 400 m/s nebyly na modrém obrovi zaznamenány žádné další nápadné meteorologické jevy. Bouře na vzdálené planetě jsou běžným jevem, který je typický pro všechny planety této skupiny. Jediným kontroverzním aspektem, který vzbuzuje u klimatologů a astronomů vážné pochybnosti o pasivitě klimatu Neptunu, je přítomnost Velkých a Malých tmavých skvrn v jeho atmosféře, jejichž povaha je podobná povaze Velké rudé skvrny na Jupiteru.

Spodní vrstvy atmosféry se plynule přeměňují ve vrstvu ledu čpavku a metanu. Přítomnost poměrně působivé gravitační síly Neptunu však naznačuje, že jádro planety může být pevné. Na podporu této hypotézy je vysoká hodnota tíhového zrychlení 11,75 m/s2. Pro srovnání, na Zemi je tato hodnota 9,78 m/s2.

Teoreticky vypadá vnitřní struktura Neptunu takto:

• železo-kamenné jádro, které má hmotnost 1,2krát větší než hmotnost naší planety;
• plášť planety sestávající z amoniaku, vody a metanu horký led, jehož teplota je 7000 K;
• spodní a horní atmosféra planety, naplněná parami vodíku, helia a metanu. Hmotnost atmosféry Neptunu je 20 % hmotnosti celé planety.

Je těžké říci, jaké jsou skutečné rozměry vnitřních vrstev Neptunu. Pravděpodobně je to obrovská stlačená koule plynu, zvenčí studená a uvnitř zahřátá na velmi vysoké teploty.

Triton je největší měsíc Neptunu

Vesmírná sonda Voyager 2 objevila celý systém satelitů Neptunu, z nichž dnes bylo identifikováno 14. Největším objektem je satelit Triton, jehož hmotnost je 99,5 % hmotnosti všech ostatních satelitů osmé planety. Další věc je zvědavá. Triton je jediný přirozený satelit sluneční soustavy, který se otáčí v opačném směru, než je směr rotace mateřské planety. Je možné, že Triton byl kdysi podobný Plutu a byl objektem v Kuiperově pásu, ale poté byl zajat modrým obrem. Po průzkumu sondou Voyager 2 se ukázalo, že Triton, stejně jako satelity Jupiteru a Saturnu - Io a Titan - má svou vlastní atmosféru.

Čas ukáže, jak užitečné tyto informace budou pro vědce. Mezitím studium Neptunu a jeho okolí postupuje extrémně pomalu. Studium hraničních oblastí naší sluneční soustavy podle předběžných výpočtů začne nejdříve v roce 2030, kdy se objeví pokročilejší kosmické lodě.

Pokud máte nějaké dotazy, zanechte je v komentářích pod článkem. My nebo naši návštěvníci je rádi zodpovíme

Neptun, jak je vidět z Voyageru 2

Podle vědců je Neptun jedním z nejchladnějších míst ve sluneční soustavě. Teplota horní vrstvy oblačnosti planety (kde je tlak 0,1 baru) může klesnout až na 55 stupňů Kelvina. To je -218 stupňů Celsia.

Teplota Neptunu

Průměrná teplota atmosféry na úrovni, kde je tlak 1 bar (což se přibližně rovná tlaku 1 atmosféry, jako na povrchu Země), je 73 K (-200 Celsia).

Na jižním pólu planety je ale jedna zvláštní anomálie. Je o 10 stupňů tepleji než na jiných místech obra. Tato takzvaná „horká skvrna“ se objevuje, protože jižní pól je v současné době obrácen ke Slunci. Jak se pohybujete po oběžné dráze, mění se osvětlení různých oblastí. Postupem času se severní pól oteplí a jižní se ochladí.

Uděláme-li si virtuální výlet do středu planety, zjistíme, že její zahřívání prudce roste s hloubkou. Stejně jako všechny planety je teplota vnitřních vrstev mnohem vyšší než teplota povrchu.

Teplota jádra je 7000 stupňů Celsia, což je o něco více než na povrchu Slunce.

Obrovský teplotní rozdíl mezi středem a jeho povrchem vytváří obrovské bouře. Rychlost větru je asi 2100 km/h, což je činí nejrychlejšími ve sluneční soustavě.

Jaká je teplota planety ve srovnání s jinými objekty ve sluneční soustavě? Na Plutu je pouze 33 Kelvinů, což je chladněji než na Neptunu. Pluto už ale není planeta, takže nemůže být nejchladnější planetou sluneční soustavy. Na Uranu je teplota vrstvy oblačnosti (při tlakové hladině 1 bar) v průměru 76 Kelvinů. Ostatní planety jsou mnohem teplejší, na povrchu Merkuru až +425 stupňů Celsia.

Charakteristika planety:

• Vzdálenost od Slunce: 4 496,6 mil. km
• Průměr planety: 49 528 km*
• Den na planetě: 16h 06min**
• Rok na planetě: 164,8 let***
• t° na povrchu: °C
• Atmosféra: Skládá se z vodíku, helia a metanu
• satelity: 14

* průměr podél rovníku planety
**období rotace kolem vlastní osy (ve dnech Země)
***období oběhu kolem Slunce (ve dnech Země)

Neptun je posledním ze čtyř plynných obrů patřících do sluneční soustavy. Ve vzdálenosti od Slunce je na osmém místě. Pro svou modrou barvu dostala planeta své jméno na počest starověkého římského vládce oceánu - Neptuna. Planeta má 14 aktuálně známých satelitů a 6 prstenců.

Prezentace: planeta Neptun

Struktura planety

Obrovská vzdálenost k Neptunu nám neumožňuje přesně stanovit jeho vnitřní strukturu. Matematické výpočty prokázaly, že jeho průměr je 49 600 km, což je 4krát větší průměr než Země, 58krát větší objem, ale díky nízké hustotě (1,6 g/cm3) je jeho hmotnost pouze 17krát větší než Země.

Neptun je složen převážně z ledu a patří do skupiny ledových obrů. Podle výpočtů je středem planety pevné jádro, jehož průměr je 1,5-2krát větší než průměr Země. Základem planety je vrstva metanu, vody a čpavkového ledu. Základní teplota se pohybuje v rozmezí 2500-5500 stupňů Celsia. I přes tak vysokou teplotu zůstává led v pevném skupenství, je to způsobeno vysokým tlakem v útrobách planety, je milionkrát vyšší než na Zemi. Molekuly jsou stlačeny tak těsně k sobě, že jsou rozdrceny a rozbity na ionty a elektrony.

Atmosféra planety

Atmosféra Neptunu je vnější plynný obal planety, její tloušťka je přibližně 5000 kilometrů, její hlavní složení je vodík a helium. Mezi atmosférou a vrstvou ledu není jasně definována hustota pod hmotou horních vrstev. Blíže k povrchu se plyny pod tlakem mění v krystaly, kterých je stále více a tyto krystaly se pak zcela přemění v ledovou krustu. Hloubka přechodové vrstvy je přibližně 3000 km

Měsíce planety Neptun

První Neptunův satelit objevil v roce 1846 William Lassell téměř současně s planetou a dostal jméno Triton. V budoucnu sonda Voyager 2 tento satelit dobře studovala a získala zajímavé snímky, na kterých jsou jasně viditelné kaňony a skály, jezera ledu a čpavku, stejně jako neobvyklé sopečné gejzíry. Družice Triton se od ostatních liší tím, že má také zpětný pohyb ve směru své oběžné dráhy. To vede vědce ke spekulacím, že Triton nebyl dříve příbuzný s Neptunem a vznikl mimo vliv planety, možná v Kuiperově pásu, a poté byl „zajat“ gravitací Neptunu. Další satelit Neptunu, Nereid, byl objeven mnohem později v roce 1949 a během vesmírné mise k aparátu Voyager 2 bylo objeveno několik malých satelitů planety najednou. Stejné zařízení také objevilo celý systém slabě osvětlených prstenců Neptunu V tuto chvíli je posledním z objevených satelitů Psamapha v roce 2003 a planeta má celkem 14 známých satelitů.

> Povrch Neptunu

Povrch planety Neptun– ledový obr Sluneční soustavy: složení, struktura s fotografiemi, teplota, temná skvrna z HST, studie Voyager 2.

Neptun patří do rodiny ledových obrů ve sluneční soustavě, a proto nemá pevný povrch. Modrozelený opar, který pozorujeme, je výsledkem iluze. Jedná se o vrcholy hlubokých plynových mračen, které ustupují vodě a jinému roztavenému ledu.

Pokud se pokusíte projít po povrchu Neptunu, okamžitě spadnete. Během sestupu se teplota a tlak zvýší. Takže povrchový bod je označen v místě, kde tlak dosahuje 1 bar.

Složení a struktura povrchu Neptunu

S poloměrem 24 622 km je Neptun 4. největší mezi slunečními planetami. Jeho hmotnost (1,0243 x 10 26 kg) je 17krát větší než hmotnost Země. Přítomnost metanu absorbuje červené vlnové délky a odmítá modré. Níže je nákres struktury Neptunu.

Skládá se z kamenného jádra (křemičitany a kovy), pláště (voda, metan a čpavkový led) a také z atmosféry helia, metanu a vodíku. Ten se dělí na troposféru, termosféru a exosféru.

V troposféře teplota klesá s výškou a ve stratosféře se zvyšuje s rostoucí výškou. V prvním je tlak udržován na 1-5 barech, proto je zde umístěn „povrch“.

Vrchní vrstva se skládá z vodíku (80 %) a helia (19 %). Lze zaznamenat oblačnost. Nahoře teplota umožňuje kondenzaci metanu, dále jsou zde oblaka čpavku, vody, sulfidu amonného a sirovodíku. V dolních oblastech tlak dosahuje 50 barů a teplotní značka je 0.

Vysoké zahřívání je pozorováno v termosféře (476,85 °C). Neptun je extrémně daleko od hvězdy, takže je potřeba jiný zahřívací mechanismus. Může se jednat o kontakt atmosféry s ionty v magnetickém poli nebo gravitační vlny samotné planety.

Povrch Neptunu postrádá tvrdost, takže atmosféra rotuje odlišně. Rovníková část rotuje s periodou 18 hodin, magnetické pole - 16,1 hodiny a polární zóna - 12 hodin. To je důvod, proč se vyskytuje silný vítr. Tři velké zaznamenal Voyager 2 v roce 1989.

První bouře zasahovala přes 13 000 x 6 600 km a vypadala jako Jupiterova Velká rudá skvrna. V roce 1994 se Hubbleův teleskop pokusil najít Velkou temnou skvrnu, ale nebyla tam. Nová se ale vytvořila na území severní polokoule.

Skútr je další bouřka reprezentovaná lehkou oblačností. Nacházejí se jižně od Velké temné skvrny. V roce 1989 byla zaznamenána také Malá tmavá skvrna. Zpočátku se zdálo být úplně tmavé, ale když se zařízení přiblížilo, bylo možné detekovat jasné jádro.

Vnitřně teplý

Nikdo zatím neví, proč se Neptun uvnitř zahřívá. Planeta se nachází jako poslední, ale je ve stejné teplotní kategorii jako Uran. Ve skutečnosti Neptun produkuje 2,6krát více energie, než přijímá od hvězdy.

Vnitřní vytápění v kombinaci s mrazivým prostorem má za následek velké teplotní výkyvy. Tvoří se větry, které mohou zrychlit až na 2100 km/h. Uvnitř je kamenné jádro, které se zahřívá až na tisíce stupňů. Můžete se podívat na povrch Neptunu na horní fotografii, abyste si zapamatovali hlavní formace atmosféry obra.

>> > Teplota

Jaká je teplota na Neptunu– nejvzdálenější planeta Sluneční soustavy: výzkum, vzdálenost od Slunce, indikátor horní atmosféry, teplotní anomálie.

Zajímavá je sluneční soustava. Máme celou planetární sbírku, kde se objekty liší oběžnou dráhou, složením a ohřevem. Jsou zde horká těla, ale existují i ​​skutečné ledové světy.

Neptun se nachází nejdále od Slunce a postrádá obvyklou povrchovou vrstvu. Ale během průletu Voyagerem jsme byli schopni změřit teplotu planety Neptun na povrchu (v horních vrstvách atmosféry): od -218 °C do -200 °C.

Průměrná vzdálenost od Slunce k Neptunu je 30,11 AU, ale vzdálenost může být snížena na 29,81 AU. a zvýšit na 30,33 au.

Osa se otočí za 16 hodin, 6 minut a 36 sekund a oběžná dráha trvá 164,8 let. Axiální sklon je 28,32°, což je podobné jako u Země, takže Neptun prochází podobnými sezónními výkyvy, které však trvají 40 let.

Povrchová teplota Neptunu

Vzhledem k jejich složení je technicky nemožné vypočítat přesnou teplotu ledových obrů. Vědci se proto soustředí na měření na úrovni, kde je tlak 1 bar.

Na této úrovni je zahřívání zaznamenáno na -201,15 °C. Za takových podmínek začne metan kondenzovat a tvoří se oblaka čpavku a sirovodíku. Ale teplota se mění, když jdete hlouběji do planety. Ve středu Neptunu dosahuje teplota 7000 °C a vítr dosahuje rychlosti 2100 km/h.

Anomálie a změny teploty Neptunu

Zvláštní je, že na jižním pólu je bod, kde je teplota o 10 stupňů vyšší. Zdá se, že tato strana je obrácena ke slunečnímu světlu. Během orbitálního pohybu se póly mění a bod se objeví na severu.

Největší problém je vnitřní vytápění. Neptun je o 50 % dále od hvězdy než Uran, ale jejich teploty jsou téměř totožné.

Závislost změn teploty atmosféry na Uran a Neptun s rostoucím tlakem

Čím hlouběji jdeme, tím vyšší je teplota. Ukázalo se, že Neptun produkuje 2,61krát více energie, než absorbuje z hvězdy. Planeta se nachází daleko, ale její teplo stačí k vytvoření nejrychlejších větrů v systému.

Pluto (-240°C) dříve drželo titul nejchladnější planety, ale jeho místo nyní zaujal Neptun.