Нептун
История открытия Нептуна
После того, как в 1781г Уильям Гершель открыл Уран и рассчитал параметры его орбиты, довольно скоро в 1789г обнаружились загадочные аномалии в движении этой планеты — оно то «отставало» от расчетного, то опережало его.
В 1842г в отчете Британской Ассоциации развития науки Джордж Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. В 1842г Геттингенская АН назначает премию тому, кто объяснит это загадочное явление. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором выдвигалось предположение, что эти аномалии обусловлены воздействием пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. По-видимому, это было первым предложением искать «возмущающую» планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.
А еще за год до этого талантливый молодой английский студент Джон Кауч Адамс отметил в своих записях: «В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию».
Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843г предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу оставалось лишь вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных расчетов. По непонятным причинам Эри отреагировал на работу Адамса отрицательно, ценой чего явилась потеря Англией приоритета в открытии новой планеты.
Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции Урбен Жан Леверье. 10 ноября 1845г он представил Французской АН результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: «Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате». Такие оценки были проведены в первой половине 1846г. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется, в соответствии с эмпирическим правилом Тициуса - Боде, по орбите, радиус которой равен утроенному радиусу орбиты Урана, и что орбита имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету.
Получив второй трактат Леверье, Эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, возмущающей движение Урана, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846, поняв, какое негодование может вызвать впоследствии его пассивность.
Тем временем Леверье 31 августа 1846г закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе и представил его в Парижскую АН. Но во Франции, как и в Англии, астрономы все не приступали к поискам, и 18 сентября Леверье обратился к Иоганну Гольфрид Галле, ассистенту Берлинской обсерватории. В письме он писал: «Направьте телескоп в созвездие Водолея в точку эклиптики с долготой 326º, и в пределах одного градуса Вы найдете новую планету. Она девятой звездной величины и имеет заметно различимый диск». Получив разрешение директора обсерватории, 23 сентября 1846г вместе со студентом Д'Арре начал поиски. В первый же вечер планета была обнаружена, она находилась всего в 52' от предполагаемого места.
Весть об открытии планеты «на кончике пера», что явилось одним из ярчайших триумфов небесной механики, вскоре облетела весь научный мир. По установившейся традиции планета получила название Нептун в честь античного бога.
Около года между Францией и Англией шла борьба за приоритет открытия, к которой, как это часто бывает, сами герои непосредственного отношения не имели. В частности, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
Кстати планета наблюдалась еще Г. Галилеем в конце 1612г и начале 1613г, который зарисовал ее в своем журнале наблюдений, приняв за звезду. 8 и 10 мая 1795г Ж. Лаланд также не обратил внимания, а летом 1846г Д. Чэллис принял ее за звезду.
Характеристики планеты Нептун
| Нептун | |
| Средняя удаленность планеты от Солнца (а.е.) | 30,0611 (4497070000км) |
| Эксцентриситет орбиты | 0,0097 |
| Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) | 1,774 |
| Орбитальная скорость (км/с) | 5,43 |
| Сидерический период обращения планеты (лет) | 146,79 (60190 дней) |
| Синодический период (дней) | 367,49 |
| Максимальная видимая звездная величина | 7,6 |
| Общая массаa | 19424 |
| Массаb (Земля=1) | 17,135 |
| Массаb (килограмм) | 1,024×1026 |
| Экваториальный радиусf (Земля=1) | 3,883 |
| Экваториальный радиус(км)f | 24764 |
| Сжатиеc | 0,017 |
| Средняя плотность (г/см3) | 1,64 |
| Ускорение силы тяжести на экваторе (м/с2) | 11,0 |
| Вторая космическая скорость на экваторе (км/с) | 23,3 |
| Сидерический период вращения (часов) | 19,2 |
| Период обращения вокруг оси (часов) | 16,11 |
| Наклонение экватора к орбите (градусы) | 29,6 |
| Число известных спутников | 8 |
aОтношение массы Солнца к массе планеты (включая атмосферу и массу
спутников).
bБез учета массы спутников.
cСжатие равно (Re-Rp)/Re, где Re и Rp - экваториальный и полярный радиусы
планет (соответственно).
fДля внешних планет не имеющих твердой поверхности радиус соответствует
уровню атмосферного давления в 1 бар..
Планета Нептун
 |
| Изображения Нептуна, полученные с помощью Космического телескопа "Хаббла" (HST) 10 октября (наверху слева), 18 октября (наверху справа) и 2 ноября (внизу в центре) 1994 г, выявляют быстрые атмосферные изменения, произошедшие за период в несколько дней. Эти изображения получены на основе снимков, сделанных через разные цветные фильтры. Высокие облака выглядят розоватыми, поскольку их изображение получено в ближнем инфракрасном диапазоне. |
НЕПТУН (астрологический знак J), восьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. В древнегреческой мифологии Пасейдон - бог моря. Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой, орбите со средним расстоянием от Солнца в 30 раз больше, чем у Земли. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Планета почти в четыре раза превосходит Землю, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхностных областей — ок. 38 К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до (12-14)·103 К при давлении 7-8 мегабар.
Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Атмосфера планеты состоит из метана (CH4), H2, Нe. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.
 |
| Облака на Нептуне в условных цветах (фото "Вояджера-2"). Темные зоны соответствуют глубокому расположению образований, а розоватые - высокому. |
Нептун – самая ветряная планета Солнечной системы. Крупномасштабные атмосферные образования в экваториальной области планеты движутся с востока на запад со скоростью около 325 м/сек относительно ядра планеты, а более мелкие детали перемещаются почти вдвое быстрее. Это означает, что скорости потоков выбросов у экватора Нептуна приближаются к сверхзвуковым. Скорость звука в атмосфере Нептуна составляет примерно 600 м/сек. Сильные ветры наблюдаются на всех гигантских планетах, но не ясно, почему самое быстрое движение атмосферы имеется именно на Нептуне. Возможно, это связано с влиянием внутренних источников тепла у Нептуна. Вторая среди "самых ветреных" планет - Сатурн, где максимальные скорости ветра примерно вдвое меньше, чем на Нептуне.
|
|
|
Крупный план Большого темного пятна на Нептуне. Фото "Вояджера-2" с расстояния 2,8 млн. км. |
На изображениях, полученных АМС "Вояджер-2" (единственный пока КА исследовавший Нептун) в 1989г наблюдалось на планете овальное Большое темное пятно. Это была грозовая система в облачных слоях Нептуна, подобная Большому красному пятну на Юпитере, но она просуществовала не так долго. Ветры несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. "Вояджер 2" также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако, которое проносилось вокруг Нептуна за 16 часов. Оно могло быть потоком, восходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной. Его назвали "Скутер".
Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Наибольший размер пятна почти равнялся диаметру Земли (около 12000 км), достигая почти половины размера Большого красного пятна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков.
Наблюдения
за Нептуном, которые в течение шести лет проводились с помощью космического
телескопа Hubble, показали, что эта планета стала за эти годы заметно ярче
(см. фото). Причем самые заметные изменения произошли в южном полушарии:
полосы облаков стали выделяться очень четко, они стали и шире и ярче. По
мнению ученых, это говорит о том, что на Нептуне происходят сезонные изменения
климата, подобные тем, что мы наблюдаем у себя на Земле, только длятся не по
три месяца, а более 40 лет.
Правда, астрономы не ожидали обнаружить на Нептуне сезонные изменения, потому что Солнце на этой планете по причине своей удаленности выглядит в 900 раз менее ярким, чем на Земле. Тем не менее, изменения освещенности даже от такого "слабого" источника света приводят к определенным изменениям в атмосфере Нептуна и, следовательно, к изменениям климата. Но на этот процесс оказывает еще влияние и внутренний источник тепла Нептуна. А вообще-то, эта планета очень слабо изучена из-за своей сильной удаленности. Но если к самой дальней планете солнечной системы Плутону NASA все-таки собирается отправить в 2006г исследовательский зонд, то Нептун пока в планах не значится.
Характеристики спутников Нептуна
| Спутник | Звездная величина | Радиус (км) | Плотность (г/см3) | Радиус орбиты (тыс. км) | Период обращения (зем. сут.) | Наклон орбиты к экватору планеты (град.) |
Дата открытия, первооткрыватель |
| S/2001N3 | 15-20 | 2001г, объявлено 13.01.2003г | |||||
| S/2001N2 | 15-20 | 2001г, объявлено 13.01.2003г | |||||
| S/2001N1 | 15-20 | 2001г, объявлено 13.01.2003г | |||||
| Наяда | 25 | 25 | 48,2 | 0,296 | 4,5 | 08.1989, «Вояджер-2» | |
| Таласса | 24 | 45 | 50,0 | 0,312 | 1 | 08.1989, «Вояджер-2» | |
| Деспина | 23 | 70 | 52,5 | 0,333 | 1 | 08.1989, «Вояджер-2» | |
| Галатея | 23 | 80 | 62,0 | 0,396 | 1 | 08.1989, «Вояджер-2» | |
| Ларисса | 21 | 100 (208х178) | 73,6 | 0,554 | 1 | 08.1989, «Вояджер-2» или H.Reitsema во время покрытия в 1981г | |
| Протей | 20 | 209 (436х416х402) | 117,6 | 1,121 | 1 | 08.1989, «Вояджер-2» | |
| Нереида | 18,7 | 200 | 5513,4 | 360,16 | 27,6 | 1.05.1949, Дж.Койпер | |
| Тритон | 13,6 | 1350 | 2,07 | 354,8 | 5,877 | 157 | 10.10.1846, У. Ласселл |
НЕРЕИДА - Единственный спутник планет Солнечной системы с сильно вытянутой орбитой (эксцентриситет 0,75). Его расстояние от Нептуна изменяется от 1 353 600 км до 9 623 700 км.
 |
| Изображение Тритона - смонтировано из десятка отдельных кадров, сделанных 25 августа 1989г. На изображении представлено обращенное к Нептуну полушарие с южной полярной шапкой. |
|
|
| Фотография Тритона сделана с "Вояджера-2" с расстояния 530000 км. Внизу слева - южный полюс. Ясно видна граница между ярким южным и более темным северным полушариями. |
Тритон
Самый большой из естественных спутников Нептуна. Был открыт в октябре 1846г
Уильямом Ласселлом (о. Мальта) всего через 17 дней после открытия самого
Нептуна. Тритон вращается вокруг Нептуна в обратном направлении по орбите,
наклоненной на 23° к экваториальной плоскости планеты. Сидерический период
обращения 5 сут 21 ч 3 мин. Необычность орбиты наводит на мысль о том, что
Тритон не образовался вместе с Нептуном, а был им захвачен. 25 августа 1989г с
системой Нептуна встретился "Вояджер-2", прошедший вблизи Тритона на
расстоянии около 4000 км и передавший на Землю его детальные изображения.
Диаметр Тритона оказался равным 2700 км, - чуть меньше, чем ожидалось. Масса
Тритона 2,14×1022 килограмм. Гравитационное влияние Тритона на траекторию
космического аппарата заставляет предположить, что яркая ледяная внешняя кора
и мантия покрывают ядро из твердых пород (возможно, даже металлическое),
которое может содержать до двух третей массы спутника. Поверхностная
температура равна 38 K, что делает Тритон самым холодным из всех известных
объектов Солнечной системы. Размер, структура и другие свойства позволяют
считать, что Тритон очень похож на планету Плутон.
Тритон окружен разреженной атмосферой из азота со следами метана
(поверхностное давление составляет 15 микробар). Южная полярная шапка
красноватого цвета покрыта инеем, возможно из замерзшего азота, который
постепенно испаряется. (Благодаря особенностям характеристик орбит Нептуна и
Тритона эта область к моменту наблюдения была непрерывно освещена Солнцем
почти 100 лет). В этой области нет ударных кратеров. В экваториальной области
голубоватого цвета из замерзшего метана наблюдаются разнообразные типы
поверхностей, что, предположительно, связано со все еще продолжающейся сложной
вулканической деятельностью, включая султанные извержения. Имеются громадные
ледяные скалы, наблюдаются на спутнике темные полосы вулканического
происхождения. Две трети поверхности покрыты льдом, остальная часть
поверхности жидкостью. Поверхность Тритона по астрономическим понятиям
безусловно молода.
В греческой мифологии Тритон - морской бог, сын Посейдона (Нептуна); обычно он изображается с человеческой головой и рыбьим хвостом.
К Тритону летал только один космический корабль, Voyager 2, в августе 1989 года. Почти все, что мы знаем об этом спутнике, мы знаем благодаря этому полету.
Из-за того, что орбита Тритона носит попятный характер, приливные взаимодействия между Нептуном и Тритоном уменьшают энергию Тритона, результатом чего является понижение его орбиты. Поэтому когда-нибудь, в далеком будущем, Тритон или разрушится (возможно, с формированием кольца вокруг Нептуна), или столкнется со своей планетой.
Ось вращения Тритона также необычна, ее наклон к оси Нептуна составляет 157°
Плотность Тритона (2.0) немного больше, чем плотности льдистых лун Сатурна (например, Реи). Тритон, возможно, только приблизительно на 25% состоит из замороженной воды, остальная часть - горный материал.
Voyager обнаружил, что Тритон имеет атмосферу, хотя она очень незначительна - приблизительно 0.01 миллибара, состоящую главным образом из азота с небольшим количеством метана. Тонкий туман простирается вверх на 5-10 км.
Температура на поверхности Тритона составляет всего 34.5 K (-235 C) - там так же холодно, как на Плутоне. Такая температура частично обусловлена высоким альбедо (.7 - .8), что означает, что поглащается очень немного солнечного света. При такой температуре метан, азот и двуокись углерода заморожены до твердого состояния.
На изображениях Тритона можно разглядеть очень немного кратеров, его поверхность сравнительно молода. Почти все южное полушарие покрыто "ледяным колпаком" замороженного азота и метана.
Наиболее интересной и совершенно неожиданной особенностью этого необычного мира являются ледяные вулканы, в состав которых входит, возможно, жидкий азот, пыль и материалы, содержащие метан. Один из снимков, сделанных Vojager, показывает выброс, поднимающийся на высоту 8 км над поверхностью.
Тритон, Ио и Венера - единственые тела в Солнечной системе помимо Земли, которые, как известно, проявляют вулканическую активность в настоящее время. Также интересно обратить внимание, что вулканические процессы, происходящие во внешней Солнечной системе, различны. Извержения на Земле и Венере (и на Марсе в прошлом) состоят из горного материала и управляются внутренней теплотой планет. Извержения на Ио состоят из серы или составов серы и управляются приливными взаимодействиями с Юпитером. Извержения Тритона состоят из летучих веществ, таких как азот или метан, и управляются сезонным нагревом от Солнц
Характеристики колец Нептуна
| Название |
Расстояние от центра планеты в радиусах (км) планеты |
Ширина (км) | Толщина (км) | Оптическая глубина | Общая масса (г) | Альбедо | |
| Галле | 1,692-1,733 | 41900-43900 | ~2,000 | ? | ~8×10-5 | ? | ~0.015 |
| Леверье | 2,148 | 53200 | ~110 | ? | ~0.002 | ? | ~0.015 |
| Ласселл | 2,148-2,310 | 53200-57200 | ~4,000 | ? | 1.5×10-4 | ? | ~0.015 |
| Арго | 2,310 | 57200 | <~100 | ? | ? | ? | ? |
| Безымянное | 2,501 | 61950 | ? | ? | ? | ? | ? |
| Адамс | 2,541 | 62933 | ~50 | ? | ~4.5×10-3 | ? | ~0.015 |
 |
| Фотография колец Нептуна, сделанная с "Вояджера-2" 25 августа 1989 г. с расстояния 720000 км. |
Кольца открыты в 1981г во время покрытия звездой.
Кольцо Ласселл содержит мало пыли и больше крупных камней.
Нептун имеет два основных кольца (Леверье и Адамса), причем от
внутреннего кольца вовне простирается разреженный слой вещества (Плато). Ближе
к планете расположено тонкое третье кольцо (Галле). Слабое направленное наружу
расширение кольца Леверье, которому присвоено имя Ласселла, ограничено с
внешней стороны кольцом Араго. Внешнее кольцо - кольцо Адамса - содержит три
ярких дуги протяженностью около 8°, в которых, кажется, преобладают частицы
пыли. Эти дуги получили названия Свобода, Равенство и Братство. Не исключено,
что размеры этих дуг ограничены гравитационным влиянием спутника Галатеи с
орбитой внутри кольца Адамса.
Хронология открытий
| Год | Ученый | Что |
| 1612г | Галилео Галилей | В конце года первым наблюдает планету, но зарисовал ее, считая что это звезда. |
| 1842г | Хассей | Британский астроном-любитель направляет письмо Эри, в котором по видимому первый выдвигает предположение о существовании пока еще неоткрытой «заурановой» планеты. Хотя еще в 1841г талантливый молодой английский студент Джон Кауч Адамс отметил в своих записях о возможности существования планеты за Ураном и о том, что надо бы орбиту рассчитать. |
| 1846г | Иоганн Галле | 23 сентября открыл Нептун. |
| 1846г | Уильям Ласселл | Открыл 10 октября первый из спутников Нептуна – Тритон. |
| 1855г | М.А. Ковальский | Разработал первую теорию движения Нептуна. |
| 1967г | 7 апреля во время покрытия звезды первое точное определение диаметра планеты в 50200км. | |
| 1981г | Открыты кольца планеты во время покрытия звезды. | |
| 1989г | «Вояджер-2», США | Первое и пока единственное сближение КА с Нептуном. 25 августа «Вояджер-2» прошел на расстоянии 4900 км от облачного слоя планеты. Произвел запланированное исследование планеты и ее спутников, передав 9000 снимков, открыл 6 новых спутников планеты, определяет период обращения планеты в 16,11 часа, провел исследование атмосферы, открыл большое Темное пятно, исследовал магнитосферу планеты, открыл 4 кольца, исследовал Тритон. |
| 1979-1999гг | Нептун в данные годы с января 1979г по март 1999г является самой удаленной планетой Солнечной системы (дальше Плутона). |
Интересные статьи:
Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов
ВВЕДЕНИЕ
Полёт к Марсу – трудное дело. Это не к бабушке в гости съездить. Мы сделали всё, что могли. Единственное, что мы не можем сделать – предотвратить невезение.
Эдвард Вейлер, руководитель Управления космической науки NASA
Планета ...
Спектрометрическое сканирование атмосферы и поверхности Земли
ВВЕДЕНИЕ
Материалы дистанционного зондирования (ДЗ) являются частью большой системы сбора, переработки, регистрации и использования данных. Правильно организованная система дистанционных исследований должна быть ориентирована на решение к ...
О компании Airbus. Каталог самолетов
Образование Airbus в форме консорциума в декабре 1970 г. стало первым шагом в направлении интеграции европейского гражданского авиастроения, который был предпринят для обеспечения продажи самолетов Airbus на мировом рынке. С того времени ...