какая поверхность у нептуна
Поверхность планеты Нептун
Какая поверхность у Нептуна? Ледяной гигант не имеет твёрдой поверхности. Голубая планета получает в 1,5 раза меньше солнечной энергии, чем её сосед – Уран. При этом температура облаков, окружающих небесные тела одинаковая. Учёные до сих пор не нашли объяснения почему Нептун нагревается изнутри. Получается, что небесный объект производит в 2,6 раз больше энергии, чем получает от Солнца. Она из версий – эволюционное сжатие.
Планета кажется нам лазурной, из-за того, что метановые облака поглощают красные длины волн, а синие, наоборот, пропускают. Атмосфера на 80% состоит из водорода и на 19% из гелия. Ветра на небесном теле могут носить ураганный характер. Скорость ветра над поверхностью может составлять более 2 000 километров в час. Атмосфера постоянно сменяется мантией. Рельеф Нептуна – это одно из наиболее динамичных мест Солнечной Системы.
1. Верхняя атмосфера, верхние облака
2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана
3. Мантия, состоящая из водяного, аммиачного и метанового льда
4. Каменно-ледяное ядро
Во время своего путешествия «Вояжер-2» обнаружил на небесном объекте сильнейший шторм. Также приборами автоматической станции было зафиксировано, что ось магнитного поля имеет большой наклон к оси вращения данного объекта. «Вояжер-2» – единственный аппарат, который исследовал поверхность планеты Нептун. Другие сведения были получены телескопом «Хаббл».
Учёные сходятся во мнении, что на небесном теле расположено ядро, которое по массе эквивалентно массе Земли. Оно каменистое (в основном состоит из силикатов) и прогревается до 1000 градусов. От ядра к поверхности состояние постепенно меняется на жидкое, а затем на газообразное. Из-за этого нельзя ступить ногой на поверхность Нептуна. Но что будет, если вы попытаетесь пройтись? Вы сразу же провалитесь вниз.
Поверхность Нептуна
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
«Поверхность» Нептуна – одно из наиболее активных мест в Солнечной системе
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.
Внутренняя структура 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.
Атмосфера Нептуна с отображением характерных особенностей
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.
Большое Темное Пятно, запечатленное телескопом Хаббл
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.
Поверхность планеты Нептун
Мы привыкли считать, что гигантская планета Нептун не имеет твердой поверхности. Фотографии, изображающие Нептун в виде сине-зеленого шара, на самом деле, просто отображают его облачный слой. Если бы мы могли «нырнуть» сквозь эти облака до самой поверхности, то прочувствовали бы увеличение температуры и разность давления, приближаясь к каменному ядру в центре планеты.
Поверхность Нептуна, которую впервые увидел Вояджер-2
Поверхность Нептуна неоднородна, но является одной из самых активных и динамичных зон Солнечной системы. До сих пор, астрономы не выяснили, почему на поверхности Нептуна необычайно жарко. Планета движется по своей орбите, гораздо дальше от Солнца, чем Уран и получает, при этом, в полтора раза меньше солнечной энергии. Однако, температура поверхностей Урана и Нептуна примерно одна и та же. По сравнению с поступающим от Солнца теплом, Нептун сам выделяет примерно в два с половиной раза большее количество энергии. Благодаря этому, он самостоятельно излучает свет.
Большое темное пятно на поверхности Нептуна
Астрономы предполагают, что внутри планеты имеется твердое ядро, примерно равное массе Земли. Но огромная температура, в тысячи градусов, в силах расплавить даже камень. Поэтому, на пути от ядра к поверхности, жидкое состояние вещества переходит в газообразное. Вот почему, невозможно «ступить ногой на поверхность» Нептуна.
Есть ли у Нептуна поверхность?
Являясь газовым гигантом (или ледяным гигантом), Нептун не имеет твёрдой поверхности. Как известно, сине-зелёный диск, который мы все видели на фотографиях НАСА не является поверхностью планеты. То, что мы видим на самом деле является вершинами очень глубоких газовых облаков и, если бы человек попытался бы стать на одну из таких вершин он бы просто начал падать сквозь газовые слои планеты. Во время этого падения, он ощущал бы непрерывное повышение температуры и давления, пока наконец не добрался бы до “твёрдой” сердцевины. Это и будет поверхность, которая (как и в случае с другими газовыми гигантами) в астрономии определяется, как точка в атмосфере, где давление достигает величины в один бар. Поверхность Нептуна является одним из наиболее активных и динамичных мест во всей нашей Солнечной системе.
Средний радиус планеты составляет 24 622 ± 19 километров, что делает Нептун четвёртой по величине планетой в Солнечной системе. Но с массой в 1,0243*10 26 килограмм – что примерно в 17 раз больше, чем масса Земли – это третья по массе планета в нашей системе. Из-за меньшего размера и более высоких концентраций летучих веществ по отношению к Юпитеру и Сатурну, Нептун (подобно Урану) часто называют ледяным гигантом – один из подклассов гигантских газовых планет.
Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном, находящимся в атмосфере, приводит к тому, что Нептун имеет голубой оттенок. Поскольку количество метана в атмосфере Нептуна почти аналогично этому параметру в атмосфере Урана, там, вероятно, имеется какой-то неизвестный компонент, который ответственен за более яркую окраску Нептуна.
Изображение Нептуна слева было получено во время тестирования адаптивной оптики прибора MUSE, установленного на VLT. Изображение справа – передано космическим телескопом “Хаббл”. Обратите внимание, что оба изображения были получены в разное время. Авторы и права: ESO / P. Weilbacher, AIP / NASA / ESA / MH Wong & J. Tollefson, UC Berkeley.
На более низких уровнях, как считается, также могут существовать облака из аммиака и сероводорода. В нижних областях тропосферы, где давление составляет около 50 бар (5 МПа) и температура – 273 К (0 °C) должны располагаться облака, состоящие из водяного льда.
Поскольку Нептун не является твёрдым телом, его атмосфера претерпевает дифференциальное вращение. Так экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов, а период вращения полярных областей не превышает 12 часов. Такое дифференциальное вращение выражено наиболее ярко, чем у любой другой планеты в Солнечной системе, и оно приводит к наличию очень сильных ветров и штормов. Три наиболее впечатляющих из них были замечены в 1989 году космическим зондом “Вояджер 2”. Наиболее крупный шторм достигал 13 000 километров в длину и 6600 километров в ширину, что сопоставимо с размерами Большого Красного Пятна на Юпитере. К сожалению, известный как Большое Тёмное Пятно, этот шторм не был замечен пять лет спустя, когда исследователи искали его при помощи космического телескопа “Хаббла”.
По причинам, которые до сих пор не известны астрономам, Нептун необычайно горяч. Несмотря на то, что эта планета находится гораздо дальше от Солнца, чем Уран и получает на 40% меньше солнечного света, температура у его поверхности примерно равна температуре Урана. На самом деле, Нептун излучает в 2,6 раза больше энергии, чем он принимает её от Солнца.
Такое большое количество внутреннего тепла, граничащего с холодом космического пространства, создаёт огромную разницу температур. И это вызывает появление сверхбыстрых ветров на Нептуне. Максимальная скорость ветра на Юпитере может достигать 500 км/час. Это в два раза превышает скорость самых сильных ураганов на Земле. Но это ничто по сравнению с Нептуном. Астрономы подсчитали, что ветры на Нептуне могут достигать 2100 км/час.
Глубоко внутри Нептун, все же может иметь действительно твёрдую поверхность, но температура в этой области будет составлять тысячи градусов, а этого достаточно, чтобы расплавить камень. Таким образом, не представляется возможным стоять на “поверхности” Нептуна, не говоря уже о том, чтобы ходить по нему.
Планета Нептун
Ее нельзя отыскать без приборов, поэтому нашли относительно недавно. В близком подходе наблюдали всего раз при пролете аппарата Вояджер-2 в 1989 году. Давайте узнаем какая планета Нептун в интересных фактах.
Интересные факты
Размер, масса и орбита
При радиусе в 24622 км это четвертая по крупности планета, которая вчетверо крупнее нашей. С массой 1.0243 х 10 26 кг обходит нас в 17 раз. Эксцентриситет составляет всего 0.0086, а расстояние от Солнца до Нептуна – 29.81 а.е. в приближенном состоянии и 30.33. а.е. на максимальном.
Физические характеристики планеты Нептун
± 0,0013
± 15 км
падения на экваторе
скорость
вращения
9648 км/ч
15 ч 57 мин 59 с
северного полюса
0,41 (геом.)
На сидерический оборот уходит 16 часов, 6 минут и 36 секунд, а на орбитальный проход – 164.8 лет. Наклон оси Нептуна – 28.32° и напоминает земной, поэтому планета проходит сквозь похожие сезонные перемены. Но стоит прибавить фактор длительной орбиты, и получим сезон с продолжительностью в 40 лет.
Планетарная орбита Нептуна влияет на пояс Койпера. Из-за гравитации планеты некоторые объекты лишаются стабильности и создают разрывы в поясе. В некоторых пустых участках проходит орбитальный путь. Резонанс с телами – 2:3. То есть, тела завершают 2 орбитальных прохода на каждые 3 у Нептуна.
Орбита и вращение планеты Нептун
| Перигелий | 4 452 940 833 км 29,76607 а. е. |
|---|---|
| Афелий | 4 553 946 490 км 30,44125 а. е. |
| Большая полуось | 4 503 443 661 км 30,10366 а. е. |
| Эксцентриситет |
орбиты
обращения
164,79 года
периодобращения
Ледяной гигант располагает троянскими телами, устроившимися на точках Лагранжа L4 и L5. Некоторые даже поражают своей стабильностью. Скорее всего, они просто создались рядом, а не притянулись гравитационно позже.
Состав и поверхность
Эту разновидность объектов именуют ледяными гигантами. Присутствует скалистое ядро (металлы и силикаты), мантия, созданная из воды, метанового льда, аммиаков и водородной, гелиевой и метановой атмосферы. Детальное строение Нептуна просматривается на рисунке.
Внутреннее строение Нептуна
Мантия достигает в 10-15 раз превосходит земную массу и наполнена аммиачной, метановой и водной смесью. Вещество называют ледяным, хотя в реальности это плотная раскаленная жидкость. Атмосферный слой простирается на 10-20% от центра.
В нижних атмосферных слоях можно заметить, как возрастают метановые, водные и аммиачные концентрации.
Спутники
Лунная семья Нептуна представлена 14-ю спутниками, где все кроме одного обладают именами в честь греческой и римской мифологии. Они разделены на 2 класса: регулярные и нерегулярные. Первые – Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Расположены ближе всего к планете и маршируют по круговым орбитам.
Спутники отдалены от планеты на расстояние 48227 км до 117 646 км, и все, кроме S/2004 N 1 и Протея, обходят планету меньше, чем ее орбитальный период (0.6713 дня). По параметрам: 96 x 60 x 52 км и 1.9 × 10 17 кг (Наяда) до 436 x 416 x 402 км и 5.035 × 10 17 кг (Протей).
Хаббл зафиксировал позицию спутника S/2004 N 1, отдаленного на 4.8 млрд. км
Все спутники, кроме Протея и Лариссы, вытягиваются по своей форме. Спектральный анализ показывает, что они сформировались из водяного льда с примесью темного материала.
Неправильные следуют по наклонным эксцентричным или ретроградным орбитам и проживают на большой отдаленности. Исключение – Тритон, вращающийся вокруг Нептуна по круговому орбитальному пути.
В списке нерегулярных можно найти Тритон, Нереид, Галимеда, Сао, Лаомедеа, Несо и Псамафа. По размеру и массе они практически устойчивые: от 40 км в диаметре и 1.5 × 10 16 кг в массе (Псамафа) до 62 км и 9 х 10 16 кг (Галимеда).
Отдельно рассматриваются Тритон и Нереид, потому что это крупнейшие нерегулярные луны в системе. Тритон вмещает 99.5% орбитальной массы Нептуна.
Цветовая мозаика Тритона, запечатленная Вояджером-2 в 1989 году
Они близко вращаются к планете и обладают необычными эксцентриситетами: у Тритона – практически идеальный круг, а у Нереиды – наиболее эксцентричная.
Есть мнение, что Тритон был притянут гравитацией и ранее считался частью пояса Койпера. Приливное притяжение приводит к сближению. Между планетой и спутником может произойти столкновение через 3.6 млрд. лет.
Нереида стоит на третьем месте по величине в лунной семье. Вращается по проградной, но крайне эксцентрической орбите. Спектроскоп нашел льды на поверхности. Возможно, именно хаотическое вращение и вытянутая форма приводят к нерегулярным изменениям видимой величины.
Атмосфера и температура
Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.
Нептун в ложном цвете, отображающий атмосферные особенности вместе со скоростью ветра
Пока никто не может объяснить, почему термосфера раскалена до 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.
Нептун лишен твердой поверхности, 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.
Большое Темное Пятно, запечатленное Вояджером-2 (вверху слева), Скутер (посередине) и Маленькое Темное Пятно (внизу справа)
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.
Кольца
Планета Нептун располагает 5-ю кольцами, наименованных в честь ученых: Галле, Леверье, Ласселл, Араго и Адамс. Представлены пылью (20%) и небольшими осколками породы. Их сложно отыскать, потому что лишены яркости и отличаются по величине и плотности.
Иоганн Галле был первым, кто рассмотрел планету в увеличительный прибор. Кольцо идет первым и отдалено на 41000-43000 км от Нептуна. Леверье занимает в ширину всего 113 км.
На отдаленности в 53200-57200 км с шириной в 4000 км находится кольцо Ласселла. Это наиболее широкое кольцо. Ученый нашел Тритон через 17 дней после обнаружения планеты.
На 100 км простирается кольцо Араго, расположенное в 57200 км. Франсуа Араго наставлял Леверье и активно выступал в споре о планете.
Кольца Нептуна, наблюдаемые Вояджером-2 в 1989 году
Кольца темные и созданы из органических соединений. Вмещают много пыли. Полагают, что это молодые формирования.
История изучения
Нептун не фиксировали до 19-го века. Хотя, если внимательно рассмотреть зарисовки Галилея с 1612 года, то можно заметить, что точки наводят на расположение ледяного гиганта. Так что раньше планету просто принимали за звезду.
В 1821 году Алексис Бувар выпустил схемы, отображающие орбитальный путь Урана. Но дальнейший обзор показал отклонения от чертежа, поэтому ученый подумал, что рядом есть крупное тело, влияющее на путь.
Берлинская обсерватория, где нашли Нептун
За детальное изучение орбитального прохода Урана принялся Джон Адамс в 1843 году. Независимо от него в 1845-1846-х гг. трудился Урбе Леверье. Своими знаниями он поделился с Иоганном Галле в Берлинской обсерватории. Последний подтвердил, что рядом есть что-то большое.
Открытие планеты Нептун вызывало много споров относительно первооткрывателя. Но научный мир признал заслуги Леверье и Адамса. Но в 1998 году посчитали, что все же первый сделал больше.
Сначала Леверье предложил наименовать объект в свою честь, что вызвало массу возмущения. Зато второе его предложение (Нептун) стало современным названием. Дело в том, что оно вписывалось в традиции наименования. Ниже представлена карта Нептуна.
Карта поверхности
Нажмите на изображение, чтобы его увеличить