Нептун

НЕПТУ́Н — восьмая, наиболее удалённая от Солнца планета Солнечной системы, астрономич. знак ♆.

Нептун как планета Солнечной системы

Основной источник раздела: Большая российская энциклопедия

История открытия

Впервые Нептун наблюдал Г. Галилей в конце 1612 – начплн 1613: он обнаружил небольшое перемещение светила среди звёзд, но не сделал выводов о существовании новой планеты. В 1843 Джон Кауч Адамс предположил, что замеченные ранее отклонения положения Урана от предвычисленных значений объясняются влиянием на Уран внешней, неизвестной тогда планеты; в 1845 он вычислил её вероятное положение. В 1845–46 более точные расчёты провёл и опубликовал У. Леверье. В 1846 немецкие астрономы И. Галле и Г. д’Аррест обнаружили новую планету вблизи теоретически предсказанных координат. Для планеты предлагались названия: Янус, Океан, Нептун, Леверье. Однако уже к концу 1846 закрепилось название «Нептун» (в честь бога Нептуна в древнеримской мифологии) как более соответствующее традиции именования планет. В современной физике планет «нептунами» часто называют обширный класс экзопланет (внесолнечных планет) с массами 10–20 масс Земли и сходным с Нептуном строением.

Через 17 дней после открытия Нептуна английский астроном У. Лассел обнаружил его крупнейший спутник, названный Тритоном (в греч. мифологии – сын Посейдона, соответствующего римскому богу Нептуну). Следующий спутник Нептуна (Нереида) был открыт лишь в 1949.

Общая характеристика планеты

Масса Нептуна 1,043·10²⁶ кг (17,2 массы Земли). Большая полуось орбиты Нептуна составляет 30,1 а. е. (4503 млн. км). Излучение Солнца достигает Нептуна за 4 ч 10 мин. Орбита Нептуна наклонена к плоскости эклиптики под углом 1,77°, к плоскости экватора Солнца – под углом 6,43°. Эксцентриситет орбиты Нептуна равен 0,011. Сидерический период обращения вокруг Солнца около 164,79 земных лет (со времени своего открытия к началу 20 века Нептун сделал лишь один оборот вокруг Солнца). Средняя орбитальная скорость планеты 5,44 км/с. Экваториальный радиус Нептуна 24764 км (около 3,9 радиусов Земли), полярное сжатие 0,0171. Ср. плотность 1638 кг/м³. Период вращения, найденный по модуляции магнитного поля, составляет 16 ч 6 мин 36 с. Нептун не имеет твёрдой поверхности, периоды вращения видимой поверхности его широтных зон различаются. Ускорение свободного падения на экваторе 11,34 м/с², причём центробежные силы, возникающие из-за быстрого вращения Нептуна, уменьшают ускорение свободного падения на 0,29 м/с². Средний поток солнечного излучения на орбите Нептуна 1,609 Вт/м² (в 906 раз меньше, чем на орбите Земли). Видимая звёздная величина Нептуна на земном небе около 8 (в 7 раз слабее предела, доступного невооружённому глазу). Угол, под которым виден диск Нептуна с Земли, составляет 2,3″, поэтому в наземных наблюдениях различить какие-либо детали на Нептуне практически не удаётся.

Состав и строение

До конца 20 века Нептун относили к группе планет-гигантов. Однако после получения информации, переданной космическим аппаратом «Вояджер-2» (сблизившегося с Нептуном в 1989), а также появления новых теоретических работ и организации наблюдений с орбитальной обсерватории «Хаббл» (Hubble Space Telescope, HST) представления о Нептуне подверглись существенному пересмотру. Нептун и Уран были выделены из группы планет-гигантов в отдельный класс – ледяных гигантов, или планет-океанов. «Льдами» в данном случае называют летучие вещества (для Нептуна – прежде всего воду, метан и аммиак), которые в определённых физических условиях переходят в твёрдую фазу. По современным оценкам, масса таких льдов (главным образом водяного льда) около 62% массы Нептуна; на скальные (силикатные) породы приходится около 24% массы Нептуна, а на гелий-водородную (H/He) атмосферу – лишь около 13% массы Нептуна (в то время как H/He составляют более 90% массы Юпитера и около 80% массы Сатурна).

Представления о внутреннем строении Нептуна опираются на теорию фигур газо-жидких тел. Расчётные модели основаны на том, что вращение изменяет структуру газо-жидкого тела и приводит к отклонению гравитационного потенциала от сферически-симметричного. Большинство расчётов базируется на так называемой трёхслойной модели планеты: ядро из скальных (силикатных) пород, железа и никеля; средний (жидкий) слой, состоящий из смеси скальных пород, льда и ионизованных H/He; атмосфера (преимущественно H/He). Масса ядра оценивается в 7% от массы планеты, температура в центре может достигать 5400 К, давление 7 млн. атм (7·10¹¹ Па) и более.

Атмосфера

Фотография Нептуна, полученная КА «Вояджер-2» (1989). В центре – Большое тёмное пятно, размеры которого сравнимы с размерами Земли.

Облака (по виду подобные земным перистым) на высоте около 100 км над основным облачным слоем Нептуна. Снимок сделан космическим аппаратом «Вояджер-2».

Высота атмосферы Нептуна – около 3000 км. Её верхние слои на 80% состоят из молекулярного водорода, на 19% из гелия, около 1% приходится на метан, имеются следы этана, ацетилена, а также аммиака и гидросульфида аммония, которые образуют облачный покров Нептуна. Спектральные полосы поглощения метана в красном и ближнем инфракрасном диапазонах придают Нептуну сине-голубой цвет. Однако цвет Нептуна отличается от зеленоватого цвета Урана при сходстве в составе и температуре видимой поверхности этих планет. Расчёты показывают, что для обеспечения такого цвета Нептуна в его атмосфере должен присутствовать ещё какой-то неизвестный поглотитель. Температура в атмосфере Нептуна на уровне давления 1 атм (10⁵ Па) составляет 72 К и растёт с глубиной. В верхней части тропосферы температура на 20 градусов ниже. Такая температура намного превышает равновесную: Нептун излучает в 2,6 раза больше энергии, чем получает от Солнца. На мощные собственные источники энергии указывают также бурные метеорологические процессы в атмосфере Нептуна: скорость ветров достигает сверхзвуковых значений. Направление значительной части зональных ветров противоположно вращению планеты. С космического аппарата «Вояджер-2» при сближении с Нептуна было обнаружено несколько гигантских атмосферных вихрей, наибольший из которых – так называемое Большое тёмное пятно в южном полушарии протяжённостью более 10 тыс. км, напоминает Большое красное пятно на Юпитере. Продолжительность существования подобных вихрей неизвестна, но в 1994 наблюдения с HST этого вихря не обнаружили, хотя появилось новое пятно в северном полушарии. На высоте около 100 км над основным видимым облачным слоем располагаются вытянутые облака из конденсированного метана с примесями. Выше наблюдается дымка из углеродсодержащих соединений, образующихся при фотолизе метана. Облака водного состава должны находиться в глубине атмосферы, на уровне давления около 50 атм (5·106

Па) и температуры 0 °С. Во внешней части атмосферы (в разреженной термосфере) температура достигает 750 К. Механизм разогрева термосферы остаётся недостаточно ясным.

Магнитосфера

Схема дипольного магнитного поля, которым можно представить магнитное поле Нептуна.

Кольца и спутники

Происхождение

Литература статьи "Большой российской энциклопедии"

Нептун в астрологии

Обстоятельства неопределённого характера.

Примечания