Neptun (planet) egenskaper, sammensetning, bane, bevegelse, struktur

1576
Egbert Haynes

Neptun det er den åttende planeten i solsystemet når det gjelder baneavstand, en isgigant og den ytterste av alle. Dette er tilfelle siden Pluto sluttet å bli ansett som en planet i 2006, og ble en dvergplanet som er en del av Kuiper-beltet.

På nattehimmelen ser Neptun ut som en liten blåaktig prikk som det var veldig lite kjent om, til romoppdrag på slutten av åttitallet, som Voyager 2, ga data om planeten og dens satellitter..

Figur 1. Neptun fotografert av Voyager 2 i 1989, bildet viser mørke flekker på grunn av atmosfæriske stormer. (Kilde: NASA)

Voyager 2-bilder viste for første gang en planet med en blågrønn overflate, med sterke stormer og raske vindstrømmer, og produserte mørke antisykloniske flekker. De ligner veldig på Jupiters, selv om de ikke er like permanente i tide som disse.

Atmosfæren til Neptun er rik på metan og har et veldig svakt ringsystem. Planeten har en magnetosfære, så det antas at den har en metallkjerne.

Så langt har 15 satellitter av Neptun blitt talt, hvorav Triton og Nereida er de viktigste satellittene..

Artikkelindeks

  • 1 Oppdagelse og historie
  • 2 Generelle egenskaper
    • 2.1 Oppsummering av de viktigste fysiske egenskapene til Neptun
  • 3 Translasjonsbevegelse
  • 4 morsomme fakta om Neptun
  • 5 Rotasjonsbevegelse
    • 5.1 Rotasjonshastighet og magnetfelt
  • 6 Sammensetning
  • 7 Struktur
  • 8 Atmosfære
  • 9 satellitter av Neptun
    • 9.1 Triton
    • 9.2 Nereid
    • 9.3 Proteus
  • 10 Ringer av Neptun
  • 11 Når og hvordan man kan observere Neptun
  • 12 Neptuns magnetosfære
  • 13 Oppdrag til Neptun
    • 13.1 Voyager 2
  • 14 Referanser

Oppdagelse og historie

Oppdagelsen av Neptun var resultatet av en matematisk spådom, basert på observasjoner av forstyrrelser i banene til planetene Uranus og Saturn. Tidligere i 1610 hadde Galileo allerede sett Neptun med det samme teleskopet som han pleide å oppdage Jupiters måner, men han mistok det som en stjerne. 

Mye senere, i 1846, studerte den franske matematikeren som spesialiserte seg i himmelmekanikken Urbain Le Verrier, visse forstyrrelser i banene til Saturn og Uranus. Den beste forklaringen var å foreslå eksistensen av en ny planet, som han forutsa bane og posisjon på himmelen. Det neste trinnet var å finne planeten, så Le Verrier overbeviste den tyske astronomen Johann Gottfried Galle om å lete etter den.. 

I løpet av natten til 23. september 1846 bekreftet Galle fra sitt observatorium i Berlin eksistensen av den nye planeten, og noen dager senere dukket Triton, den største satellitten, opp..

Nesten samtidig i Cambridge, England, kom den unge matematikeren John Couch Adams, som også hadde jobbet med problemet i noen tid, lignende spådommer.. 

Neptun skylder sitt navn til havets gud i romersk mytologi (tilsvarende den greske guden Poseidon), etter tradisjonen med å kalle planetene etter gudene til det romerske panteonet.

Generelle egenskaper

Diameteren på Neptun er nesten 4 ganger jordens diameter, men omtrent en tredjedel av den gigantiske Jupiter.

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

Massen er 17 ganger så stor som jorda, og volumet er 57 ganger større. Når det gjelder massen, rangerer den tredjeplassen blant planetene i solsystemet og den fjerde i størrelse..

Oppsummering av de viktigste fysiske egenskapene til Neptun

-Masse: 1.024 × 1026 kg (17147 ganger jordens)

-Gjennomsnittlig radius: 24622 km, tilsvarende 3,87 ganger jordens radius.

-Form: flatet ved stolpene med en faktor 0,983.

-Gjennomsnittlig radius for banen: 4498 x 109 km tilsvarende 30,07 U.A.

-Helling av rotasjonsaksen: 30º med tanke på baneplanet.

-Temperatur: -220ºC (skyer)

-Tyngdekraft: 11.15 m / sto (1,14 g)

-Selvmagnetisk felt: Ja, 14 mikrotesla i ekvator .

-Stemning: Hydrogen 84%, Helium 12%, Metan 2%, Ammoniakk 0,01%.

-Tetthet: 1.640 kg / m3

-Satellitter: 15 kjent til dags dato.

-Ringer: Ja, de er tynne og består av ispartikler og silikater..

Oversettelsesbevegelse

Neptun, den åttende planeten i solsystemet, er en gassgigant hvis bane rundt solen har en gjennomsnittlig radius på 30 AU. En astronomisk enhet AU tilsvarer 150 millioner kilometer og er den gjennomsnittlige avstanden mellom solen og jorden.

Figur 3. Animasjon som viser Neptuns bane i rødt, sammen med Uranus, som er det blå punktet. Kilde: Wikimedia Commons.

Dette betyr at radiusen på Neptuns vei er 30 ganger større enn jordens, så det tar 165 år å fullføre en revolusjon rundt solen..

Morsomme fakta om Neptun

-Det er planeten lengst fra solen, siden Pluto, som er etter Neptuns bane, nå er en dvergplanet.

-Neptun er den minste av de fire gigantiske planetene (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun).

-Neptuns tyngdekraft er veldig lik jordens.

-Det er den kaldeste planeten i solsystemet, med en gjennomsnittstemperatur på -221,4 ºC..

-Den har et ringsystem, men i motsetning til Saturn er de ikke kontinuerlige, men danner i stedet buer langs dens banebane.

-Neptun er den tetteste av gigantiske planeter.

-Det har orkaner med de raskeste vindene i solsystemet, som kan nå forbløffende 2.100 km / t.

-Neptun har et stort mørkt sted, et boblebad på størrelse med planeten Jorden. Dette stedet, fotografert i 1989, forsvant i 1994, men ga opphav til et nytt Dark Spot.

-Triton, den største satellitten til Neptun, roterer i motsatt retning av sine andre satellitter, og det er derfor det antas at den ble fanget av planeten og ikke dannet seg på nivå med den..

-Triton (den største satellitten i Neptun) har vulkaner og nitrogen-geysirer, men det er en av de kaldeste stjernene i solsystemet (-235 ° C).

-Voyager 2-oppdraget passerte 3000 kilometer fra nordpolen til planeten Neptun i 1989.

-12. juli 2011 fullførte Neptun sin første fulle bane siden oppdagelsen 23. september 1846..

Roterende bevegelse

Figur 4. Neptun tar nesten 16 timer å gjøre en fullstendig revolusjon rundt sin akse. Kilde: NASA.

Neptuns rotasjon er 15 timer, 57 minutter og 59 sekunder, i henhold til den hittil mest nøyaktige målingen..

Det er ikke en enkel oppgave å bestemme rotasjonshastigheten til en planet som bare viser overflaten av atmosfæren og som også beveger seg. Det er mye lettere å bestemme rotasjonshastigheten til steinete planeter.

Da Voyager 2 nådde Neptun i 1989, ble en rotasjonsperiode på 16 timer 6,5 sekunder estimert. I dag er denne målingen kjent for å være unøyaktig, takket være de omhyggelige målingene fra planetforskeren Erich Karkoschka ved University of Arizona..

Rotasjonshastighet og magnetfelt

Rotasjonshastigheten til de andre gigantiske planetene måles av pulser som magnetfeltet sender ut. Denne metoden gjelder imidlertid ikke for Neptun, siden verken aksen eller sentrum av den magnetiske dipolen sammenfaller med rotasjonsaksen til planeten, som vi ser i følgende sammenlignende bilde:

Figur 5. Magnetfelt av gigantiske planeter. Kilde: Seeds, M. 2011. Solsystemet. Syvende utgave. Cengage læring.

Bildet viser modellen av magnetfeltet produsert av en dipol (en magnet), som ligger mer eller mindre i sentrum av planeten. Denne modellen er også egnet for jordens magnetfelt.

Men Neptun-feltet er uregelmessig, i den forstand at kvadrupol og høyere ordens innganger kan være større enn dipolfeltet. Og som vi ser på figuren, forskyves dipolen fra sentrum.

Så Karkoschka utviklet en annen metode ved å bruke mer enn fem hundre bilder fra Hubble-teleskopet. Han fant to karakteristiske trekk ved planeten som han kalte: South Polar Feature Y Sørpolarbølge. 

Disse har rotert med samme hastighet siden 1990-tallet og bekreftet at dette er den virkelige hastigheten til planeten..

Figur 6. I dette bildet av Neptun brukes fargede filtre for å markere Dark Spot 2 og South Polar Feature, som ser ut til å være forankret til planeten. Kilde: Erich Karkoschka.

Bildet i figur 5 (over) viser farger og kontraster modifisert av filtre for å understreke de atmosfæriske egenskapene til planeten..

Som vi har sagt, overgår vind i Neptuns atmosfære ofte lydens hastighet..

Dermed varierer Great Dark Spot of Neptune sin relative posisjon med tiden, mens Dark Spot 2 og South Polar Feature opprettholder sine relative posisjoner. Dette antyder at de er knyttet til rotasjonen på planeten, noe som tillot Karkoschka å nøyaktig bestemme lengden på en dag på Neptun..

Sammensetning

Elementer som hydrogen (84%), helium (12%), metan (2%) og andre gasser som ammoniakk, etan og acetylen finnes i Neptuns atmosfære. Under denne atmosfæren er det en blanding av vann, ammoniakk i flytende tilstand, metan og smeltet stein, som inneholder silisiumdioksyd, jern og nikkel..

Økende konsentrasjoner av metan, ammoniakk og vann finnes i de nedre områdene av atmosfæren. I motsetning til Uranus, tvillingplaneten, har sammensetningen av Neptun et større volum hav.

Struktur

Planeten har en steinete kjerne omgitt av et isete skall, alt under en tett og tykk atmosfære, og opptar en tredjedel av sin radius. Det ligner det på tvillingplaneten Uranus.

Følgende figur viser strukturen til Neptun med flere detaljer.

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

Neptun har en godt differensiert lagdelt struktur:

-Øverste lag: Den består av skyer som for det meste er hydrogen og helium, og i mindre grad metan og andre gasser. Tilsvarer omtrent 5-10% av massen på planeten.

-Stemning: hydrogen, helium og metan.

-Mantel: Under atmosfæren er den store kappen på planeten, en flytende region der temperaturene kan nå mellom 1727 og 4727 ° C. Den består av vann, metan og ammoniakk i flytende tilstand.

Mantelen varierer fra 10 til 15 landmasser og er rik på vann, ammoniakk og metan. Denne blandingen kalles “is”, til tross for at den er en varm og tett væske, og den kalles også havet med vann og ammoniakk.

Mantelen i seg selv har veldig høye temperaturer, mellom 1700 ° C og 4700 ° C, og dens elektriske ledningsevne er også høy..

-Kjerne: sammensatt av stein av silika, jern og nikkel, som ligner på Uranus, den andre giganten av is og gass. Massen til kjernen er 1,2 ganger den for jorden. Trykket i sentrum er estimert til 700 GPa, omtrent det dobbelte av det i midten av jorden, med temperaturer opp til 5670 ºC.

Stemning

Atmosfæren til Neptune er veldig interessant og fortjener en spesiell seksjon. Til å begynne med er det ekstremt kaldt, siden det er den fjerneste planeten fra solen og mottar veldig lite solstråling. På grunn av dette er temperaturen i den øvre delen av atmosfæren i størrelsesorden -220 ºC.

Men Neptun har en intern varmekilde, sannsynligvis på grunn av kollisjonene mellom ledningselektronene i væskemantelen og også til den gjenværende varmen under dannelsen..

På grunn av denne enorme temperaturgradienten oppstår enorme konveksjonsstrømmer, noe som gjør planetens klimasystem veldig ekstremt..

Og så forekommer de største stormene og orkanene i solsystemet, som det fremgår av dannelsen av store flekker av antisykloniske strømmer, på grunn av motstridende vind på forskjellige breddegrader.

Blant alle de antisykloniske systemene i Neptun skiller Great Dark Spot seg ut, fotografert for første gang av Voyager 2-sonden i 1989, da den passerte 3000 kilometer fra planeten..

Når det gjelder farge, er Neptuns enda mer blåaktig enn Uranus, nettopp på grunn av den høyere konsentrasjonen av metan, som absorberer den røde bølgelengden og reflekterer den blå bølgelengden. Men det er også andre molekyler som bidrar til fargen.

I den nedre regionen av atmosfæren (troposfæren) synker temperaturen med høyden, men i den øvre regionen (stratosfæren) forekommer det motsatte. Mellom disse lagene er trykket 10 tusen pascal (Pa).

Over stratosfæren er termosfæren, som gradvis forvandles til eksosfæren, hvor trykket synker fra 10 Pa til 1 Pa.

Neptunsatellitter

Til dags dato er 15 naturlige satellitter på planeten blitt talt. Den største av satellittene og den første som ble oppdaget, i 1846, er Triton. I 1949 ble en annen satellitt oppdaget, kalt Nereida.

I 1989 oppdaget Voyager 2-oppdraget ytterligere seks satellitter: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa og Proteus..

Senere i 2003 ble Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate og Neso oppdaget. Den lille satellitten 14 ble oppdaget i 2013 av SETI-instituttet, og omløpstiden var 23 timer.

La oss se noen detaljer om hovedmånene til Neptun:

Triton

Det er den største av Neptuns satellitter, med en diameter på 2700 km, omtrent 18 ganger mindre enn vertsplaneten og nesten 5 ganger mindre enn jorden..

Omkringstiden er nesten 6 dager, men merkelig roterer den i motsatt retning av rotasjonen til Neptun og dens andre satellitter. I tillegg er bane hellende 30 grader i forhold til planetens baneplan..

Det er det kaldeste objektet i solsystemet, med en gjennomsnittstemperatur på -235 ° C og består av tre fjerdedeler av stein og en fjerdedel av is. På overflaten er det geysirer, med mørke utstrålinger mot atmosfæren, mens overflaten presenterer sletter og noen vulkaner med kratere på 200 km.

Figur 8. De viktigste satellittene til Neptun; Triton, Proteus, Nereida og Larisa. Kilde: Wikimedia Commons.

Nereid

Den ble oppdaget av Gerard Kuiper i 1949, takket være at den reflekterer 14% av sollyset den får.

Størrelsen er en åttendedel av Triton, og den har en veldig eksentrisk bane, den nærmeste tilnærmingen til Neptun er 1.354.000 km og den lengste avstanden er 9624.000 km, og tar 360 dager å fullføre.. 

Proteus

Denne uregelmessige satellitten ble oppdaget i 1989 av Voyager 2-oppdraget, og i størrelse er den nummer to blant satellittene i Neptun. Det er en lav tetthet og veldig porøs satellitt.

Til tross for sin store størrelse kunne den ikke oppdages av teleskoper fordi den er veldig mørk og reflekterer lite sollys. Den gjennomsnittlige diameteren er i størrelsesorden 400 km og er 6,7 ganger mindre enn Triton. 

Neptun Ringer

Figur 9. Brorskap, likhet, frihet er navnet gitt til buene til Adams-ringen (den ytterste). Den indre ringen er Le Verrier. (Kilde: wikimedia commons)

Neptun har fem tynne og svake ringer, hovedsakelig sammensatt av støv og ispartikler. Det antas at dens opprinnelse er i rusk som etterlates av kollisjoner mellom meteorer og planetens naturlige satellitter.

Ringene er oppkalt etter etternavnene til forskerne som har bidratt mest til oppdagelsen og studien. Fra det innerste til det ytterste er de Galle, Le Verrier, Lassell, Arago og Adams.

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

Figur 10. Diagram over de fem ringene til Neptun og deres navn. Banen til noen satellitter vises også. (Kilde: NASA).

Når og hvordan du kan observere Neptun

Neptun kan ikke sees med det blotte øye, selv med et amatørteleskop ser det så lite ut at det kan forveksles med en stjerne.

For dette er det beste å bruke et dataprogram eller et program som fungerer som et planetarium. For Android-operativsystemet skiller Sky Maps-applikasjonen seg ut, som lar deg raskt finne planeter og andre himmelobjekter med betydelig presisjon.

Den beste tiden å observere er når planeten er i opposisjon, det vil si at jorden er mellom linjen som forbinder solen med Neptun..

Dette fenomenet forekommer hver 368. dag, og innen 2020 vil det skje 11. september. Det er absolutt ikke den eneste anledningen til å observere Neptun, som også er synlig andre tider av året..

Med et godt teleskop kan Neptun skilles fra bakgrunnsstjernene, da det ser ut som en blågrønn skive. 

Neptuns magnetosfære

Tidligere ble det kommentert særegenheter ved Neptuns magnetfelt. Planetens magnetiske poler er skrånende med 47º i forhold til rotasjonsaksen..

Magnetfeltet genereres av bevegelse av ledende væsker som danner et tynt sfærisk lag inne i planeten. Men på Neptun forskjøves magnetpolene fra sentrum med omtrent 0,5 radier fra planeten..

Feltets intensitet ved den magnetiske ekvator er i størrelsesorden 15 mikrotesla, og er 27 ganger mer intens enn jordens.

Feltets geometri er kompleks, siden kvadrupolbidragene kan overstige dipolbidraget, i motsetning til jorden der det mest relevante bidraget er dipolen.

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

De magnetosfæren Neptuns radius strekker seg opptil 35 ganger sin radius ved sjokkfronten og 72 radier i halen.

De magnetopause, som er stedet der magnetisk trykk tilsvarer trykket til de ladede partiklene fra solen, det er mellom 23 og 27 radier fra planeten.

Oppdrag til Neptun

Voyager 2

Det eneste romoppdraget som gikk i bane rundt planeten Neptun var Voyager 2, som ankom planeten i 1982.

På dette tidspunktet var bare to satellitter kjent: Triton og Nereida. Men takket være Voyager 2-oppdraget ble seks flere oppdaget: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa og Proteus. Disse satellittene er ganske mindre enn Triton, med uregelmessig form og mindre radiusbaner..

Disse seks satellittene antas å være restene av en kollisjon med en eldgammel satellitt som kolliderte med Triton da sistnevnte ble fanget opp av Neptuns tyngdekraft..

Voyager 2 oppdaget også nye ringer på Neptun. Selv om den første av ringene ble oppdaget i 1968, var dens eksistens og oppdagelsen av nye ikke mulig før ankomsten av sonden i 1989..

Romfartøyets nærmeste tilnærming til planeten skjedde 25. august 1989, som fant sted i en avstand på 4800 km over Neptuns nordpol..

Fordi dette var den siste store planeten romfartøyet kunne besøke, ble det besluttet å gjøre et nært fly av månen Triton, i likhet med det som hadde blitt gjort med Voyager 1, som fløy av Saturn og månen Titan.. 

25. august 1989 satte romfartøyet kurs mot et nært møte med månen Nereid før de nådde 4400 km fra Neptuns atmosfære og samme dag passerte nær Triton, planetens største måne..

Romfartøyet bekreftet eksistensen av magnetfeltet rundt Neptun og fant at feltet ble forskjøvet fra sentrum og vippet, i likhet med feltet rundt Uranus..

Referanser

  1. N + 1. 200 kilo diamanter regner ned på Uranus og Neptun. Gjenopprettet fra: nmas1.org.
  2. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (og hvordan man identifiserer dem). Gjenopprettet fra: nakedeyeplanets.com.
  3. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Syvende utgave. Cengage læring.
  4. Wikipedia. Planetarisk ring. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Gjenopprettet fra: fr.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Utforskning av Neptun. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.
  7. Wikipedia. Neptun (planet). Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.