NEPTUNE (PLANET): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE, STRUKTUR - ARTE - 2025

Neptun er den ottende planet i solsystemet med hensyn til orbitalafstand, en isgigant og den yderste af alle. Dette er tilfældet, siden Pluto ophørte med at blive betragtet som en planet i 2006 og blev en dværgplanet, der er en del af Kuiper-bæltet.

På nattehimmelen ligner Neptune som en lille blålig prik, som meget lidt var kendt indtil rummissioner i slutningen af ​​1980'erne, såsom Voyager 2, leverede data om planeten og dens satellitter.

Figur 1. Neptun fotograferet af Voyager 2 i 1989, billedet viser de mørke pletter på grund af atmosfæriske storme. (Kilde: NASA)

Voyager 2-billeder viste for første gang en planet med en blågrøn overflade med stærke storme og hurtige vindstrømme, der producerede mørke anticykloniske plaster. De ligner meget Jupiters, selvom de ikke er så permanente i tiden som disse.

Neptuns atmosfære er rig på metan og har et meget svagt ringsystem. Planeten har en magnetosfære, hvorfor det antages at have en metallisk kerne.

Indtil videre er der talt 15 satellitter af Neptun, hvoraf Triton og Nereida er de vigtigste satellitter.

Opdagelse og historie

Opdagelsen af ​​Neptune var resultatet af en matematisk forudsigelse, der var baseret på observationer af forstyrrelser i banerne på planeterne Uranus og Saturn. Tidligere i 1610 havde Galileo allerede set Neptune med det samme teleskop, som han plejede at opdage Jupiters måner, men han tog fejl af det for en stjerne.

Meget senere, i 1846, studerede den franske matematiker, der specialiserede sig i himmelmekanik Urbain Le Verrier, visse forstyrrelser i banerne mellem Saturn og Uranus. Den bedste forklaring var at foreslå eksistensen af ​​en ny planet, som han forudsagde bane og position på himlen. Det næste skridt var at finde planeten, så Le Verrier overbeviste den tyske astronom Johann Gottfried Galle om at lede efter den.

I løbet af natten den 23. september 1846 bekræftede Galle fra sit observatorium i Berlin eksistensen af ​​den nye planet, og inden for få dage dukkede Triton, den største satellit, op.

Næsten samtidigt i Cambridge, England, fremsatte den unge matematiker John Couch Adams, der også havde arbejdet med problemet i nogen tid, lignende forudsigelser.

Neptun skylder navnet på havguden i den romerske mytologi (svarende til den græske gud Poseidon) efter traditionen med at navngive planeterne efter guderne i den romerske panteon.

Generelle karakteristika

Neptuns diameter er næsten 4 gange Jordens diameter, men omkring en tredjedel af den gigantiske Jupiter.

Figur 2. Neptun sammenlignet med Jorden. (Kilde: wikimedia commons)

Dens masse er 17 gange Jordens, og dens volumen er 57 gange større. Med hensyn til masse rangerer den tredje blandt planeterne i solsystemet og fjerde i størrelse.

Resumé af de vigtigste fysiske egenskaber ved Neptune

-Masse: 1.024 × 10 ²⁶ kg (17.147 gange Jordens)

-Gennemsnitlig radius : 24.622 km, svarende til 3,87 gange Jordens radius.

-Form: fladt ved polerne med en faktor 0,983.

-Man kredsløbets radius : 4.498 x 10 ⁹ km svarende til 30.07 AU

- Hældning af rotationsaksen: 30º i forhold til kredsløbplanet.

-Temperatur: -220ºC (skyer)

-Gravitet: 11,15 m / s ² (1,14 g)

-Eget magnetfelt: Ja, 14 mikrotesla ved ækvator.

-Atmosfære: Hydrogen 84%, Helium 12%, Methan 2%, Ammoniak 0,01%.

-Tæthed: 1.640 kg / m ³

-Satellitter: 15 kendt til dato.

-Ringe: Ja, de er tynde og sammensat af partikler af is og silikater.

Oversættelsesbevægelse

Neptune, den ottende planet i solsystemet, er en gasgigant, hvis bane omkring solen har en gennemsnitlig radius på 30 AU. En astronomisk enhed AU svarer til 150 millioner kilometer og er den gennemsnitlige afstand mellem Solen og Jorden.

Figur 3. Animation, der viser Neptunes bane i rødt sammen med Uranus ', som er det blå punkt. Kilde: Wikimedia Commons.

Dette betyder, at radius for Neptunes vej er 30 gange Jordens, så det tager 165 år at gennemføre en revolution omkring Solen.

Sjove fakta om Neptune

-Det er planeten længst væk fra solen, da Pluto, der er efter Neptuns bane, nu er en dværgplanet.

-Neptun er den mindste af de fire kæmpe planeter (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune).

-Neptuns tyngdekraft er meget lig Jordens.

-Det er den koldeste planet i solsystemet, med en gennemsnitstemperatur på -221,4 ºC.

-Det har et ringe-system, men i modsætning til Saturns, er de ikke kontinuerlige, men danner i stedet buer langs dens orbitalsti.

-Neptun er den tætteste af de kæmpe planeter.

-Det har orkaner med de hurtigste vinde i solsystemet, som kan nå en forbløffende 2.100 km / t.

-Neptun har en stor mørk plet, en boblebad på størrelse med planeten Jorden. Dette sted, der blev fotograferet i 1989, forsvandt i 1994, men gav anledning til en ny Dark Spot.

-Triton, den største satellit i Neptune, roterer i modsat retning end dens andre satellitter, hvorfor det menes, at den blev fanget af planeten og ikke dannede sig på samme tid som den.

-Triton (den største satellit i Neptune) har vulkaner og nitrogengejsere, men det er en af ​​de koldeste stjerner i solsystemet (-235 ºC).

-Voyager 2-missionen passerede 3.000 kilometer fra nordpolen på planeten Neptune i 1989.

-Den 12. juli 2011 afsluttede Neptune sin første fulde bane siden opdagelsen den 23. september 1846.

Roterende bevægelse

Figur 4. Neptun tager næsten 16 timer at foretage en komplet revolution omkring dens akse. Kilde: NASA.

Neptuns rotation er 15 timer, 57 minutter og 59 sekunder i henhold til den mest nøjagtige måling til dato.

Det er ikke en let opgave at bestemme rotationshastigheden for en planet, der kun viser overfladen af ​​dens atmosfære, og som også bevæger sig. Det er meget lettere at bestemme rotationsplanets rotationshastighed.

Da Voyager 2 nåede Neptune i 1989, blev en rotationsperiode på 16 timer, 6,5 sekunder, estimeret. I dag vides denne måling at være unøjagtig, takket være de omhyggelige målinger fra planetforskeren Erich Karkoschka fra University of Arizona.

Rotationshastighed og magnetfelt

Rotationshastigheden for de andre gigantiske planeter måles ved de pulser, der udsendes af magnetfeltet. Imidlertid gælder denne metode ikke for Neptune, da hverken aksen eller midten af ​​den magnetiske dipol falder sammen med planetens rotationsakse, som vi ser i det følgende sammenligningsbillede:

Figur 5. Magnetfelt for gigantplaneterne. Kilde: Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.

Billedet viser modellen af ​​det magnetiske felt produceret af en dipol (en magnet), der er placeret mere eller mindre i midten af ​​planeten. Denne model er også velegnet til jordens magnetfelt.

Men Neptune-feltet er afvigende i den forstand, at quadrupol- og højereordens input kan være større end dipolefeltet. Og som vi ser på figuren, forskydes dipolen fra midten.

Så Karkoschka udtænkte en anden metode ved hjælp af mere end fem hundrede billeder fra Hubble-teleskopet. Han fandt to karakteristiske træk ved planeten, som han kaldte: South Polar Feature og South Polar Wave.

Disse har roteret med samme hastighed siden 1990'erne, hvilket bekræfter, at dette er den rigtige hastighed på planeten.

Figur 6. I dette billede af Neptune bruges farvede filtre til at fremhæve Dark Spot 2 og South Polar Feature, der ser ud til at være forankret til planeten. Kilde: Erich Karkoschka.

Billedet i figur 5 (ovenfor) viser farver og kontraster modificeret af filtre for at fremhæve de atmosfæriske egenskaber på planeten.

Som nævnt overskrider vinde i Neptunes atmosfære ofte lydens hastighed.

Således varierer den store mørke plet i Neptune sin relative position over tid, mens Dark Spot 2 og South Polar Feature opretholder deres relative positioner. Dette antyder, at de er bundet til planetens rotation, som gjorde det muligt for Karkoschka nøjagtigt at bestemme længden af ​​en dag på Neptun.

Sammensætning

Elementer såsom brint (84%), helium (12%), methan (2%) og andre gasser, såsom ammoniak, ethan og acetylen, findes i Neptuns atmosfære. Under denne atmosfære er der en blanding af vand, flydende ammoniak, methan og smeltet sten, der indeholder silica, jern og nikkel.

Stigende koncentrationer af metan, ammoniak og vand findes i de lavere regioner i atmosfæren. I modsætning til Uranus, tvillingplaneten, har Neptunes sammensætning et større havmængde.

Struktur

Planeten har en stenet kerne omgivet af en iskaldt shell, alt sammen under en tæt og tyk atmosfære, der optager en tredjedel af sin radius. Det svarer til tvillingplaneten Uranus.

Den følgende figur viser strukturen i Neptune mere detaljeret.

Figur 7. Neptuns interne struktur. Kilde: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptune har en struktur med godt differentierede lag:

- Øvre lag: det består af skyer, der for det meste er brint og helium, og i mindre grad methan og andre gasser. Det svarer til cirka 5-10% af planetens masse.

- Atmosfære: brint, helium og methan.

- Mantel: under atmosfæren er planetens store mantel, en flydende region, hvor temperaturerne kan nå mellem 1.727 og 4.727 ° C. Den er sammensat af vand, metan og ammoniak i en flydende tilstand.

Mantelen spænder fra 10 til 15 landmasser og er rig på vand, ammoniak og metan. Denne blanding kaldes "is", på trods af at den er en varm og tæt væske, og den kaldes også havet af vand og ammoniak.

Selve mantelen har meget høje temperaturer mellem 1.700ºC og 4.700ºC, og dens elektriske ledningsevne er også høj.

- Kerne: består af silica, jern og nikkelsten, svarende til Uranus, den anden gigant af is og gas. Kernen er 1,2 gange jordens masse. Trykket i midten anslås til 700 GPa, omtrent dobbelt så stort som i midten af ​​Jorden, med temperaturer op til 5.670 ºC.

Atmosfære

Atmosfæren i Neptune er meget interessant og fortjener en særlig sektion. Til at begynde med er det ekstremt koldt, da det er den fjerneste planet fra Solen og modtager meget lidt solstråling. På grund af dette er temperaturen i den øverste del af atmosfæren i størrelsesordenen -220 ºC.

Men Neptune har en intern varmekilde, sandsynligvis på grund af kollisionerne i ledningselektronerne i væskemantlen og også til den resterende varme under dens dannelse.

På grund af denne enorme temperaturgradient forekommer enorme konvektionsstrømme, hvilket gør planetens klimasystem meget ekstrem.

Og så produceres de største storme og orkaner i solsystemet, hvilket fremgår af dannelsen af ​​enorme plaster af anticykloniske strømme på grund af modstridende vind på forskellige breddegrader.

Blandt alle de anticykloniske systemer i Neptune skiller den store mørke plet sig ud, fotograferet for første gang af Voyager 2-sonden i 1989, da den passerede 3.000 kilometer fra planeten.

Med hensyn til farve er Neptunus endnu mere blålig end Uranus, netop på grund af dens højere koncentration af metan, der absorberer den røde bølgelængde og reflekterer den blå bølgelængde. Men der er også andre molekyler, der bidrager til dens farve.

I den nedre region af atmosfæren (troposfæren) falder temperaturen med højden, men i den øvre region (stratosfæren) forekommer det modsatte. Mellem disse lag er trykket 10.000 pascaler (Pa).

Over stratosfæren er termosfæren, der gradvist omdannes til eksosfæren, hvor trykket falder fra 10 Pa til 1 Pa.

Neptune-satellitter

Til dato er 15 naturlige satellitter på planeten talt. Den største af dens satellitter og den første, der blev opdaget, i 1846, er Triton. I 1949 blev en anden satellit opdaget ved navn Nereida.

I 1989 opdagede Voyager 2-missionen yderligere seks satellitter: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa og Proteus.

Senere i 2003 opdages Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate og Neso. Den lille satellit 14 blev opdaget i 2013 af SETI-instituttet, og dens omløbsperiode var 23 timer.

Lad os se nogle detaljer om de vigtigste måner i Neptune:

Triton

Det er den største af Neptunes satellitter med en diameter på 2.700 km, ca. 18 gange mindre end dens værtsplanet og næsten 5 gange mindre end Jorden.

Dens orbitalperiode er næsten 6 dage, men underligt roterer den i den modsatte retning af rotationen af ​​Neptun og dens andre satellitter. Derudover er dens bane skråt 30 grader med hensyn til planetens orbitalplan.

Det er det koldeste objekt i solsystemet, med en gennemsnitstemperatur på -235 ºC og består af tre fjerdedele af sten og en fjerdedel is. På dens overflade er der gejsere med mørke udspringer mod atmosfæren, mens overfladen viser sletter og nogle vulkaner med kratere på 200 km.

Figur 8. De vigtigste satellitter i Neptune; Triton, Proteus, Nereida og Larisa. Kilde: Wikimedia Commons.

Nereid

Det blev opdaget af Gerard Kuiper i 1949 takket være det faktum, at det reflekterer 14% af det sollys, det modtager.

Størrelsen er en ottendedel af Triton og den har en meget excentrisk bane, den nærmeste tilgang til Neptune er 1.354.000 km og den længste afstand er 9.624.000 km, hvilket tager 360 dage at gennemføre.

Proteus

Figur 9. Broderskab, ligestilling, frihed er det navn, der gives til buerne i Adams-ringen (den yderste). Den inderste ring er Le Verrier. (Kilde: wikimedia commons)

Neptune har fem tynde og svage ringe, hovedsageligt sammensat af støv og ispartikler. Det antages, at dets oprindelse er i de rester, der er efterladt af kollisioner mellem meteorer og planetens naturlige satellitter.

Ringe er opkaldt efter efternavne på de videnskabsmænd, der har bidraget mest til deres opdagelse og undersøgelse. Fra det inderste til det yderste er de Galle, Le Verrier, Lassell, Arago og Adams.

Der er også en ring, hvis bane den deler med Galatea-satellitten, som vi kan se på følgende billede:

Figur 10. Diagram over de fem ringe i Neptun og deres navne. Bane for nogle satellitter vises også. (Kilde: NASA).

Hvornår og hvordan man observerer Neptun

Neptun kan ikke ses med det blotte øje, selv med et amatørteleskop ser det så lille ud, at det kan forveksles med en stjerne.

For at gøre dette er det bedst at bruge et computerprogram eller et program, der fungerer som et planetarium. For Android-operativsystemet skiller Sky Sky-applikationen sig ud, hvilket giver dig mulighed for hurtigt at finde planeter og andre himmelobjekter med betydelig præcision.

Det bedste tidspunkt at observere er når planeten er i opposition, det vil sige Jorden er mellem linjen, der forbinder Solen med Neptun.

Dette fænomen forekommer hver 368 dage, og i 2020 forekommer det den 11. september. Det er bestemt ikke den eneste lejlighed til at observere Neptune, som også er synlig på andre tidspunkter af året.

Med et godt teleskop kan Neptune skelnes fra baggrundsstjernerne, da det ligner en blågrøn disk.

Neptuns magnetosfære

Tidligere blev det kommenteret særegenhederne i Neptunes magnetfelt. Planetens magnetiske poler er skrå 47 ° med hensyn til rotationsaksen.

Det magnetiske felt genereres ved bevægelse af ledende væsker, der danner et tyndt sfærisk lag inde i planeten. Men på Neptune forskydes magnetpolerne fra midten med ca. 0,5 radier fra planeten.

Feltets intensitet ved den magnetiske ækvator er i størrelsesordenen 15 mikrotesla og er 27 gange mere intens end Jordens.

Geometrien for marken er kompleks, da quadrupol-bidragene kan overstige dipolbidraget, i modsætning til Jorden, hvor det mest relevante bidrag er dipolen.

Figur 11. Neptuns særlige magnetfelt. (Kilde: emaze.com)

Neptuns magnetosfære strækker sig op til 35 gange sin radius ved chokfronten og 72 radier ved halen.

Magnetopausen, som er det sted, hvor det magnetiske tryk er lig med trykket af de ladede partikler fra solen, er mellem 23 og 27 radier fra planeten.

Missioner til Neptune

Voyager 2

Den eneste rummission, der kredsede om planeten Neptun, var Voyager 2, der ankom til planeten i 1982.

På dette tidspunkt var kun to satellitter kendt: Triton og Nereida. Men takket være Voyager 2-missionen blev der opdaget seks yderligere: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa og Proteus. Disse satellitter er ganske mindre end Triton med uregelmæssig form og mindre radiusbaner.

Disse seks satellitter formodes at være resterne af en kollision med en gammel satellit, der kolliderede med Triton, da sidstnævnte blev fanget af Neptunes tyngdekraft.

Voyager 2 opdagede også nye ringe på Neptune. Selv om den første af ringene blev opdaget i 1968, var dens eksistens og opdagelsen af ​​nye først mulig inden ankomsten af ​​nævnte sonde i 1989.

Rumfartøjets nærmeste tilgang til planeten fandt sted den 25. august 1989, som fandt sted i en afstand af 4.800 km over Neptuns nordpol.

Fordi dette var den sidste store planet, som rumfartøjet kunne besøge, blev det besluttet at lave en tæt flyby af månen Triton, svarende til hvad der var gjort med Voyager 1, der fløj af Saturn og dens måne Titan.

Den 25. august 1989 holdt rumfartøjet et tæt møde med månen Nereid, inden de nåede 4.400 km fra Neptuns atmosfære og passerede samme dag nær Triton, planetens største måne.

Rumfartøjet bekræftede eksistensen af ​​det magnetiske felt, der omgiver Neptun, og fandt, at feltet var forskudt fra midten og vippet, svarende til feltet omkring Uranus.

Referencer

1. N + 1. 200 kilogram diamanter regner ned på Uranus og Neptune. Gendannes fra: nmas1.org.
2. Powell, M. De nakne øje-planeter i nattehimmelen (og hvordan man identificerer dem). Gendannes fra: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetarisk ring. Gendannet fra: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux Neptune. Gendannet fra: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Udforskning af Neptun. Gendannet fra: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptune (planet). Gendannet fra: es.wikipedia.org.