Состав атмосферы Нептуна. Общие сведения о планете Нептун

Долгое время Нептун находился в тени других планет Солнечной системы, занимая скромное восьмое место. Астрономы и исследователи предпочитали заниматься изучением крупных небесных тел, направляя свои телескопы на газовые планеты-гиганты Юпитер и Сатурн. Даже большего внимания со стороны научного сообщества удостоился скромный Плутон, который считался последней девятой планетой Солнечной системы. С момента своего открытия, планета Нептун и интересные факты про нее, мало интересовали научный мир, все сведения о ней носили случайный характер.

Казалось, что после решения Пражской XXVI Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза о признании Плутона карликовой планетой, судьба Нептуна кардинально изменится. Однако, несмотря на существенные изменения состава Солнечной системы, Нептун теперь по-настоящему оказался на задворках ближнего космоса. С того момента, как триумфально прошло открытие планеты Нептун, исследования газового гиганта носили ограниченный характер. Подобная картина наблюдается и сегодня, когда ни одно космическое агентство не считает приоритетным исследование восьмой планеты Солнечной системы.

История открытия Нептуна

Переходя к восьмой планете Солнечной системы, следует признать, что Нептун далеко не такой огромный, как его собратья — Юпитер, Сатурн и Уран. Планета является четвертым по счету газовым гигантом, так как своими размерами уступает всем трем. Диаметр планеты составляет всего 49,24 тыс. км, тогда как Юпитер и Сатурн имеют диаметры 142,9 тыс. км и 120,5 тыс. км соответственно. Уран, хоть и проигрывает первым двум, имеет размер планетарного диска в 50 тыс. км. и превосходит четвертую газовую планету. Зато по своему весу эта планета, безусловно, входит в тройку лидеров. Масса Нептуна составляет 102 на 1024 кг, и выглядит он довольно внушительно. В дополнение ко всему — это самый массивный объект среди других газовых гигантов. Его плотность составляет 1,638 к/м3 и выше чем у громадного Юпитера, у Сатурна и Урана.

Обладая такими впечатляющими астрофизическими параметрами, восьмая планета удостоилась и почетного названия. Ввиду голубого цвета ее поверхности, планете дали название в честь античного бога морей Нептуна. Однако этому предшествовала любопытная история открытия планеты. Впервые в истории астрономии планета была обнаружена путем математических вычислений и расчетов, прежде чем ее увидели в телескоп. Несмотря на то, что первые сведения о голубой планете получил Галилей, официальное ее открытие состоялось спустя почти 200 лет. В отсутствие точных астрономических данных своих наблюдений Галилей посчитал новую планету далекой звездой.

Планета появилась на карте Солнечной системы в результате разрешения многочисленных споров и разногласий, долгое время царивших среди астрономов. Еще в 1781 году, когда научный мир стал свидетелем открытия Урана, были отмечены незначительные орбитальные колебания новой планеты. Для массивного небесного тела, которое вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца , такие колебания являлись нехарактерными. Уже тогда было высказано предположение, что за орбитой новой планеты в космосе движется еще один крупный небесный объект, который своим гравитационным полем влияет на положение Урана.

Загадка оставалась неразгаданной в течение последующих 65 лет, пока британский астроном Джон Куч Адамс не предоставил на публичное рассмотрение данные своих расчетов, в которых доказал существование на околосолнечной орбите еще одной неизвестной планеты. В соответствии с расчетами француза Лаверье, планета большой массы находится сразу за орбитой Урана. После того, как сразу два источника подтвердили наличие восьмой планеты в Солнечной системе, астрономы всего мира принялись искать это небесное тело на ночном небосклоне. Результат поисков не заставил себя долго ждать. Уже в сентябре 1846 году новая планета была обнаружена немцем Иоганном Галлом. Если говорить о том, кто открыл планету, то здесь вмешалась в процесс сама природа. Данные о новой планете человеку предоставила наука.

С названием вновь обнаруженной планеты сначала возникли некоторые трудности. Каждый из астрономов, приложивших руку к открытию планеты, пытался дать ей название, созвучное собственному имени. Только благодаря стараниям директора Пулковской императорской обсерватории Василия Струве, за голубой планетой окончательно закрепилось название Нептун.

Что принесло науке открытие восьмой планеты

До 1989 года человечество довольствовалось визуальным наблюдением голубого гиганта, сумев только рассчитать его основные астрофизические параметры и вычислив истинные размеры. Как и оказалось, Нептун является самой далекой планетой Солнечной системы, расстояние от нашей звезды составляет 4,5 млрд. км. Солнце светит в нептуновском небе маленькой звездочкой, свет которой достигает поверхности планеты за 9 часов. Землю от поверхности Нептуна отделяют 4,4 млрд. километров. Для того, чтобы космическому аппарату «Вояджер-2» долететь до орбиты голубого гиганта, понадобилось 12 лет и то, это стало возможным благодаря удачному гравитационному маневру, который совершила станция в окрестностях Юпитера и Сатурна.

Нептун двигается по довольно правильной орбите с малым эксцентриситетом. Отклонение между перигелием и афелием составляет не более 100 млн. км. Один оборот вокруг нашей звезды планета совершает почти за 165 земных лет. Для справки, только в 2011 году планета совершила полный оборот вокруг Солнца с момента своего открытия.

Открытый в 1930 Плутон, считавшийся до 2005 года самой далекой планетой Солнечной системы, в определенный период находится ближе к Солнцу, чем далекий Нептун. Это происходит ввиду того, что орбита Плутона очень вытянутая.

Положение Нептуна на орбите довольно стабильное. Угол наклона его оси составляет 28° и практически идентичен углу наклона нашей планеты. В связи с этим на голубой планете существуют смена сезонов, которая ввиду длительного орбитального пути длится долгих 40 лет. Период вращения Нептуна вокруг собственной оси составляет 16 часов. Однако ввиду того, что на Нептуне отсутствует твердая поверхность, скорость вращения его газообразной оболочки на полюсах и на экваторе планеты различна.

Только в конце 20 века человек сумел получить более точные сведения о планете Нептун. Космический зонд «Вояджер-2» в 1989 году совершил облет голубого гиганта и предоставил землянам снимки Нептуна с близкого расстояния. После этого самая далекая планета Солнечной системы раскрылась в новом свете. Стали известны подробности астрофизических окрестностей Нептуна,а также из чего состоит его атмосфера. Как и все предыдущие газовые планеты, он имеет несколько спустников. Самая крупная «луна» Нептуна - Тритон — была открыта с помощью «Вояджера-2». Имеется и своя система колец планеты, которая правда по масштабам уступает ореолу Сатурна. Полученная с борта автоматического зонда информация является на сегодняшний день самой свежей и единственной в своем роде, на основании которой мы получили представление о составе атмосферы, об условиях, которые царят в этом далеком и холодном мире.

Сегодня изучение восьмой планеты нашей звездной системы ведется с помощью космического телескопа «Хаббл». На базе его снимков составлен точный портрет Нептуна, определен состав атмосферы, из чего она состоит, выявлен ряд особенностей и характеристик голубого гиганта.

Характеристика и краткое описание восьмой планеты

Специфический цвет планеты Нептун возник благодаря плотной атмосфере планеты. Определить точный состав одеяла из облаков, укрывающего ледяную планету, не представляется возможным. Однако благодаря снимкам, полученным с помощью «Хаббла» удалось провести спектральные исследования атмосферы Нептуна:

верхние слои атмосферы планеты на 80% состоят из водорода;
остальные 20% приходятся на смесь гелия и метана, которого в газовой смеси присутствует всего 1%.

Именно присутствие в атмосфере планеты метана и какого-то другого, пока неизвестного компонента, обуславливает ей цвет яркой голубой лазури. Как и на других газовых гигантах, атмосфера Нептуна делится на две области — тропосферу и стратосферу — каждая из которых характеризуется своим составом. В зоне перехода тропосферы в экзосферу происходит формирование облачности, состоящей из паров аммиака и сероводорода. На всей протяженности атмосферы Нептуна температурные параметры варьируются в пределах 200-240 градусов Цельсия ниже нуля. Однако на этом фоне любопытна одна особенность атмосферы Нептуна. Речь идет об аномально высокой температуре на одном из участков стратосферы, которая достигает значений в 750 К. Вероятно это вызвано взаимодействием нижних слоев атмосферы с гравитационным силами планеты и действием магнитного поля Нептуна.

Несмотря на высокую плотность атмосферы восьмой планеты, ее климатическая активность считается достаточно слабой. Кроме сильных ураганных ветров, дующих со скоростью 400 м/с, на голубом гиганте других ярких метеорологических явлений замечено не было. Штормы на далекой планете — обычное явление, которое характерно для всех планет этой группы. Единственный спорный аспект, который вызывает у климатологов и астрономов большие сомнения в пассивности климата Нептуна, наличие в его атмосфере Большого и Малого темного пятна, природа которых схожа с природой большого Красного пятна на Юпитере.

Нижние слои атмосферы плавно переходят в слой аммиачного и метанового льда. Однако присутствие у Нептуна довольно внушительной силы гравитации, говорит в пользу того, что ядро планеты может оказаться твердым. В подтверждение этой гипотезы высокое значение ускорение свободного падения — 11,75 м/с2. Для сравнения, на Земле это значение составляет 9,78 м/с2.

Теоретически внутреннее строение Нептуна выглядит следующим образом:

железно-каменное ядро, которое имеет массу в 1,2 раза большей массы нашей планеты;
мантия планеты, состоящая из аммиачного, водяного и метанового горячего льда, температура которого составляет 7000К;
нижняя и верхняя атмосфера планеты, наполненная парами водорода, гелия и метана. Масса атмосферы Нептуна составляет 20% от массы всей планеты.

Каковы реальные размеры внутренних слоев Нептуна, сказать трудно. Вероятно, это огромный спрессованный газовый шар, снаружи холодный, а внутри — раскаленный до очень высоких температур.

Тритон - самый крупный спутник Нептуна

Космический зонд «Вояджер-2» обнаружил целую систему спутников Нептуна, которых сегодня выявлено 14 штук. Самым крупным объектом является спутник, названный Тритоном, масса которого составляет 99,5% массы всех других спутников восьмой планеты. Любопытно другое. Тритон является единственным естественным спутником Солнечной системы, который вращается в противоположную направлению вращения материнской планеты сторону. Допускается мысль, что раньше Тритон был подобен Плутону и являлся объектом в поясе Койпера, но потом был захвачен голубым гигантом. После обследования «Вояджером-2» выяснилось, что у Тритона, так же как на спутниках Юпитера и Сатурна — Ио и Титане — имеется своя атмосфера.

Насколько эта информация будет полезна для ученых, покажет время. Пока же изучение Нептуна и его окрестностей идет крайне медленно. По предварительным расчетам изучение пограничных областей нашей Солнечной системы начнется не раньше 2030 года, когда появятся более совершенные космические аппараты.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Нептун, вид с Вояджера-2

По мнению ученых, Нептун является одним из самых холодных мест в Солнечной системе. Температура верхнего облачного слоя планеты (где давление составляет 0,1 бар), может опуститься до 55 градусов Кельвина. Это -218 градусов по Цельсию.

Температура Нептуна

Средняя температура атмосферы, на уровне, где давление составляет 1 бар (что примерно равно давлению в 1 атмосферу, как у поверхности Земли), составляет 73 K (-200 по Цельсию).

Но существует одна странная аномалия на южном полюсе планеты. Он на 10 градусов теплее, чем в других местах гиганта. Эта, так называемая, «горячая точка» появилась потому, что южный полюс, в настоящее время, повернут к Солнцу. При движении по орбите, освещение различных регионов меняется. С течением времени, северный полюс станет теплее, а южный остынет.

Если мы совершим виртуальное путешествовать к центру планеты, то обнаружим, что его нагрев резко возрастает вместе с глубиной. Как и у всех планет, температура внутренних слоев намного больше, чем у поверхности.

Температура ядра равна 7000 градусов по Цельсию, что чуть больше, чем на поверхности Солнца.

Огромная разница температур, между центром и его поверхностью, создает огромные бури. Скорость ветров составляет около 2100 км/час, что делает их самыми быстрыми в Солнечной системе.

Какова температура планеты, по сравнению с другими объектами в Солнечной системе? У Плутона она равна только 33 Кельвинам, это холоднее, чем на Нептуне. Но Плутон больше не является планетой, так что он не может быть самой холодной планетой в Солнечной системе. На Уране, температура облачного слоя (на уровне с давлением 1 бар) в среднем равна 76 Кельвин. Другие же планеты гораздо теплее, вплоть до +425 градусов Цельсия на поверхности Меркурия.


	· · · ·

Характеристики планеты:

Расстояние от Солнца: 4 496,6 млн км
Диаметр планеты: 49 528 км *
Сутки на планете: 16ч 06мин **
Год на планете: 164,8 года ***
t° на поверхности: °C
Атмосфера: Состоит из водорода, гелия и метана
Спутники: 14

* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

Нептун - это последний из четырех газовых гигантов, принадлежащих солнечной системе. Он находится на восьмом месте по удаленности от солнца. Из-за синего цвета планета получила свое название в честь древнеримского владыки океана - Нептуна. Планета имеет 14 спутников, известных на данный момент, и 6 колец.

Презентация: планета Нептун

Строение планеты

Огромное растояние до Нептуна не позволяет точно установить его внутреннюю структуру. Математическими расчетами было установлено что его диаметр равен 49600 км, он в 4 раза превышает диаметр Земли, по объему в 58 раз, но благодаря низкой плотности (1.6 г/см3) масса всего в 17 раз превышает земную.

Нептун состоит по большей части изо льдов, и относится к группе ледяных гигантов. Согласно проведенным расчетам, центр планеты представляет собой твердое ядро, которое по диаметру в 1.5-2 раза превышает земное. Основу планеты составляет слой метановых, водных и аммиачных льдов. Температура основы колеблется в диапазоне от 2500-5500 градусов Цельсия. Несмотря на столь высокую температуру, лед остается в твердом состоянии, это происходит из-за высокого давления в недрах планеты, оно в миллионы раз превышает земное. Молекулы настолько плотно прижаты друг к другу, что находятся в раздавленом состоянии и разбиты на ионы и электроны.

Атмосфера планеты

Атмосфера Нептуна - внешняя газовая оболочка планеты, толщина ее примерно равна 5000 километров, основной ее состав - водород и гелий. Четко выраженной границы между атмосферой и ледяным слоем нет, плотность постепенно повышается под массой верхних слоев. Ближе к поверхности газы под давлением превращаются в кристаллы, которых становится все больше, а после эти кристаллы полностью преобразуются в ледяную кору. Глубина переходного слоя примерно равна 3000 км

Спутники планеты Нептун

Первый спутник Нептуна был открыт в 1846 году Уильямом Ласселом практически одновременно с планетой и получил имя Тритон. В будущем космический аппарат "Вояджер-2" хорошо изучил этот спутник, получив интересные изображения на которых отчетливо прослеживаются каньоны и ркатеры, озера изо льда и аммиака, а также необычные вулканы-гейзеры. Спутник Тритон отличается от других тем, что еще и имеет обратное движение по направлению орбиты. Это наталкивает ученых на предположения, что Тритон раньше не относился к Нептуну и сформировался вне влияния планеты, возможно, в полосе Кейпера, а потом был "захвачен" гравитацией Нептуна. Другой спутник Нептуна Нереида был открыт гораздо позже в 1949 году, а во время космической миссии к аппарата "Вояджер-2" были обнаружены сразу несколько малых спутников планеты. Этот же аппарат открыл и целую систему слабо освещенных колец Нептуна На данный момент последний из открытых спутников это Псамафа в 2003 году, а всего у планеты 14 известных спутников.

> Поверхность Нептуна

Поверхность планеты Нептун – ледяного гиганта Солнечной системы: состав, структура с фото, температура, темное пятно от Хаббла, исследование Вояджера-2.

Нептун принадлежит к семейству ледяных гигантов Солнечной системы, поэтому лишен твердой поверхности. Наблюдаемая нами сине-зеленая дымка – результат иллюзии. Это верхушки глубоких газовых облаков, уступающих место воде и прочим расплавленным льдам.

Если вы попытаетесь пройтись по поверхности Нептуна, то тут же провалитесь вниз. При спуске увеличатся температура и давление. Так что точка поверхности отмечается на месте, где показатель давления достигает 1 бар.

Состав и структура поверхности Нептуна

При радиусе в 24622 км Нептун стоит на 4-м месте по величине среди солнечных планет. По массе (1.0243 х 10 26 кг) в 17 раз превосходит земную. Присутствие метана впитывает красные длины волн и отбивает синие. Ниже представлен рисунок строения Нептуна.

Состоит из скалистого ядра (силикаты и металлы), мантии (водные, метановые и аммиачные льды), а также гелиевой, метановой и водородной атмосферы. Последняя делится на тропосферу, термосферу и экзосферу.

В тропосфере температура уменьшается с высотой, а в стратосфере растет с повышением. В первой давление удерживается на 1-5 бар, поэтому здесь и расположена «поверхность».

Верхний слой состоит из водорода (80%) и гелия (19%). Можно отметить облачные формирования. Сверху температура позволяет метану конденсироваться, а также есть аммиачные, водные, сульфидно-аммониевые и сероводородные облака. В нижних областях давление достигает 50 бар, а температурная отметка – 0.

В термосфере наблюдается высокий нагрев (476.85°C). Нептун крайне далеко расположен от звезды, поэтому нужен другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.

Поверхность Нептуна лишена твердости, поэтому атмосфера вращается дифференциально. Экваториальная часть совершает обороты с периодом в 18 часов, магнитное поле – 16.1 часов, а полярная зона – 12 часов. Именно поэтому возникают сильные ветры. Три масштабных зафиксировал Вояджер-2 в 1989 году.

Первый шторм простирался на 13000 х 6600 км и смахивал на Большое Красное Пятно Юпитера. В 1994 году телескоп Хаббл попытался отыскать Большое Темное Пятно, но его не было. Зато на территории северного полушария образовалось новое.

Скутер – еще один шторм, представленный светлым облачным покровом. Они находятся южнее Большого Темного Пятна. В 1989 году также заметили и Маленькое Темное Пятно. Сначала оно казалось полностью темным, но когда аппарат приблизился, то удалось зафиксировать яркое ядро.

Внутренне тепло

Пока никто не знает, почему Нептун нагревается внутри. Планета расположена самой последней, но находится в одной температурной категории с Ураном. По факту, Нептун производит в 2.6 раз больше энергии, чем получает от звезды.

Внутренний нагрев в сочетании с морозным пространством приводит к серьезному температурному колебанию. Формируются ветры, способные разогнаться до 2100 км/ч. Внутри есть каменистое ядро, прогревающееся на тысячи градусов. Вы можете посмотреть какая поверхность Нептуна на верхнем фото, чтобы запомнить главные формирования атмосферы гиганта.

> > > Температура

Какая температура на Нептуне – самой далекой планете Солнечной системы: исследование, расстояние от Солнца, показатель верхней атмосферы, аномалии температуры.

Солнечная система интересно устроена. Мы располагаем целой планетарной коллекцией, где объекты отличаются по орбите, составу и нагреву. Есть раскаленные тела, но присутствуют и настоящие ледяные миры.

Нептун расположен дальше всех от Солнца и лишен привычного поверхностного слоя. Но при пролете Вояджера нам удалось провести замер показателей температуры планеты Нептун на поверхности (в верхней атмосфере): от -218°C к -200°C.

Среднее расстояние от Солнца до Нептуна составляет 30.11 а.е., но дистанция может сократиться до 29.81 а.е. и возрасти до 30.33 а.е.

Вращение оси происходит за 16 часов, 6 минут и 36 секунд, а орбитальный проход – 164.8 лет. Осевой наклон составляет 28.32°, что напоминает земной показатель, поэтому Нептун проходит сквозь похожие сезонные колебания, но они длятся по 40 лет.

Температура поверхности Нептуна

Из-за состава технически вычислить точный температурный показатель ледяных гигантов не получится. Поэтому ученые концентрируются на замеры на уровне, где давление – 1 бар.

На этом уровне фиксируется нагрев в -201.15°C. В таких условиях метан начинает конденсироваться, а также формируются аммиачные и сероводородные облака. Но температура меняется с углублением в планету. В центре отмечают раскаленность температуры Нептуна в 7000°C, а ветры разгоняются до 2100 км/ч.

Аномалии и вариации в температуре Нептуна

Странно, но на южном полюсе есть точка, где температура на 10 градусов выше. Она появляется, потому что эта сторона повернута к солнечному свету. При орбитальном движении полюса меняются, и точка возникнет уже на северном.

Больше всего вопросов вызывает внутренний нагрев. Нептун отдален от звезды на 50% дальше, чем Уран, но их температуры практически сходятся.

Зависимость изменения температуры атмосферы на Уране и Нептуне с увеличением давления

Чем глубже опустимся, тем выше температурная отметка. Выходит так, что Нептун производит в 2.61 раз больше энергии, чем поглощает от звезды. Планета расположена далеко, но ее нагрева хватает, чтобы создавать наиболее стремительные ветры в системе.

Ранее статус самой холодной планеты охватывал Плутон (-240°C), но теперь Нептун занял его место.