Магнитное поле нептуна кратко

Обновлено: 04.07.2024

Нептун Это восьмая планета Солнечной системы по орбитальному расстоянию, ледяной гигант и самая удаленная из всех. Это так, поскольку Плутон перестал считаться планетой в 2006 году, ставкарликовая планета который является частью пояса Койпера.

На изображениях "Вояджера-2" впервые была показана планета с сине-зеленой поверхностью, с сильными штормами и быстрыми ветрами, образующими темные антициклонические пятна. Они очень похожи на таковые на Юпитере, хотя и не так постоянны во времени, как эти.

Атмосфера Нептуна богата метаном и имеет очень слабую кольцевую систему. У планеты есть магнитосфера, поэтому предполагается, что у нее металлическое ядро.

К настоящему времени было подсчитано 15 спутников Нептуна, среди которых Тритон и Нереида являются основными спутниками.

Открытие и история

Открытие Нептуна стало результатом математического предсказания, основанного на наблюдениях возмущений на орбитах планет Урана и Сатурна. Ранее, в 1610 году, Галилей уже видел Нептун с помощью того же телескопа, который он использовал для обнаружения спутников Юпитера, но он принял его за звезду.

Намного позже, в 1846 году, французский математик, специализирующийся на небесной механике, Урбен Леверье, изучил некоторые возмущения в орбитах Сатурна и Урана. Лучшим объяснением было предположение о существовании новой планеты, орбиту и положение которой он предсказал на небе. Следующим шагом было найти планету, поэтому Леверье убедил немецкого астронома Иоганна Готфрида Галле найти ее.

Ночью 23 сентября 1846 года Галле подтвердил со своей обсерватории в Берлине существование новой планеты, а несколько дней спустя появился Тритон, ее самый большой спутник.

Почти одновременно в Кембридже, Англия, молодой математик Джон Коуч Адамс, который тоже некоторое время работал над этой проблемой, сделал аналогичные предсказания.

Нептун обязан своим названием богу моря в римской мифологии (эквивалент греческого бога Посейдона), следуя традиции называть планеты в честь божеств римского пантеона.

Общие характеристики

Диаметр Нептуна почти в 4 раза больше диаметра Земли, но составляет около трети гигантского Юпитера.

Его масса в 17 раз больше массы Земли, а объем - в 57 раз больше. По массе она занимает третье место среди планет Солнечной системы и четвертое по размеру.

Краткое изложение основных физических характеристик Нептуна

-Тесто: 1,024 × 10 26 кг (в 17147 раз больше, чем на Земле)

-Средний радиус: 24 622 км, что в 3,87 раза больше радиуса Земли.

-Форма: сплющены на полюсах в 0,983 раза.

-Средний радиус орбиты: 4 498 х 10 9 км, что эквивалентно 30,07 грн.

–Наклон оси вращения: 30º по отношению к плоскости орбиты.

-Температура: -220ºC (облака)

-Сила тяжести: 11,15 м / с 2 (1,14 г)

-Собственное магнитное поле: Да, 14 микротесла на экваторе.

-Атмосфера: Водород 84%, гелий 12%, метан 2%, аммиак 0,01%.

-Плотность: 1,640 кг / м 3

-Спутники: На сегодняшний день известно 15.

-Кольца: Да, они тонкие и состоят из частиц льда и силикатов.

Движение переводов

Нептун, восьмая планета Солнечной системы, представляет собой газовый гигант, средний радиус орбиты которого вокруг Солнца составляет 30 а.е. Одна астрономическая единица а.е. равна 150 миллионам километров и является средним расстоянием между Солнцем и Землей.

Это означает, что радиус траектории Нептуна в 30 раз больше, чем у Земли, поэтому один оборот вокруг Солнца занимает 165 лет.

Интересные факты о Нептуне

-Это самая дальняя от Солнца планета, поскольку Плутон, который находится после орбиты Нептуна, теперь является карликовой планетой.

-Нептун - самая маленькая из четырех планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).

-Гравитация Нептуна очень похожа на гравитацию Земли.

-Это самая холодная планета в Солнечной системе со средней температурой -221,4ºC.

-У него есть система колец, но в отличие от колец Сатурна, они не непрерывны, а вместо этого образуют дуги вдоль своего орбитального пути.

-Нептун - самая плотная из планет-гигантов.

-Это ураганы с самыми быстрыми ветрами в солнечной системе, скорость которых может достигать поразительных 2100 км / ч.

-Нептун имеет большое темное пятно, водоворот размером с планету Земля. Это пятно, снятое в 1989 году, исчезло в 1994 году, но породило новое Темное пятно.

-Тритон, самый большой спутник Нептуна, вращается в направлении, противоположном его другим спутникам, поэтому считается, что он был захвачен планетой и образовался не одновременно с ней.

-Тритон (самый большой спутник Нептуна) имеет вулканы и азотные гейзеры, однако это одна из самых холодных звезд в Солнечной системе (-235ºC).

- Миссия "Вояджер-2" прошла 3000 километров от северного полюса планеты Нептун в 1989 году.

-12 июля 2011 года Нептун завершил свой первый полный оборот по орбите с момента его открытия 23 сентября 1846 года.

Вращательное движение

Вращение Нептуна составляет 15 часов 57 минут и 59 секунд, согласно самым точным измерениям на сегодняшний день.

Нелегкая задача определить скорость вращения планеты, которая показывает только поверхность ее атмосферы и которая также движется. Гораздо проще определить скорость вращения каменистых планет.

Когда "Вояджер-2" достиг Нептуна в 1989 году, период вращения оценивался в 16 часов 6,5 секунд. Сегодня это измерение известно как неточное благодаря кропотливым измерениям планетолога Эриха Каркошки из Университета Аризоны.

Скорость вращения и магнитное поле

Скорость вращения других планет-гигантов измеряется импульсами, излучаемыми магнитным полем. Однако этот метод не применим к Нептуну, поскольку ни ось, ни центр магнитного диполя не совпадают с осью вращения планеты, как мы видим на следующем сравнительном изображении:

На изображении представлена модель магнитного поля, создаваемого диполем (магнитом), расположенным более или менее в центре планеты. Эта модель также подходит для магнитного поля Земли.

Но поле Нептуна аномально в том смысле, что квадрупольный и более высокий входы могут быть больше, чем дипольное поле. И как мы видим на рисунке, диполь смещен от центра.

Поэтому Каркошка изобрел другой метод, используя более пятисот изображений, полученных с телескопа Хаббла. Он обнаружил две характерные особенности планеты, которую назвал:Южнополярный объект Y Южная полярная волна.

Они вращаются с одинаковой скоростью с 1990-х годов, подтверждая, что это истинная скорость планеты.

Изображение на Рисунке 5 (выше) показывает цвета и контрасты, измененные фильтрами, чтобы подчеркнуть атмосферные характеристики планеты.

Как мы уже говорили, ветры в атмосфере Нептуна часто превышают скорость звука.

Таким образом, Большое темное пятно Нептуна меняет свое относительное положение с течением времени, в то время как Темное пятно 2 и южный полярный объект сохраняют свое относительное положение. Это говорит о том, что они привязаны к вращению планеты, что позволило Каркошке точно определить продолжительность дня на Нептуне.

Сочинение

Такие элементы, как водород (84%), гелий (12%), метан (2%) и другие газы, такие как аммиак, этан и ацетилен, находятся в атмосфере Нептуна. Под этой атмосферой находится смесь воды, жидкого аммиака, метана и расплавленной породы, содержащей кремнезем, железо и никель.

Возрастающие концентрации метана, аммиака и воды обнаруживаются в нижних частях атмосферы. В отличие от Урана, планеты-близнеца, Нептун состоит из большего объема океана.

Состав

Планета имеет скалистое ядро, окруженное ледяной оболочкой, и все это находится под плотной и толстой атмосферой, занимающей треть ее радиуса. Он похож на планету-близнец Уран.

На следующем рисунке более подробно показана структура Нептуна.

Нептун имеет структуру с хорошо дифференцированными слоями:

–Верхний слой: он состоит из облаков, состоящих в основном из водорода и гелия, и в меньшей степени из метана и других газов. Это соответствует примерно 5-10% массы планеты.

–Атмосфера: водород, гелий и метан.

–Мантия: под атмосферой находится большая мантия планеты, жидкая область, где температура может достигать от 1727 до 4727 ° C. Она состоит из воды, метана и аммиака в жидком состоянии.

Сама мантия имеет очень высокие температуры, от 1700 ° C до 4700 ° C, и ее электропроводность также высока.

–Ядро:Он состоит из кремнезема, железа и никеля, похож на Уран, другого гиганта льда и газа. Масса ядра в 1,2 раза больше массы Земли. Давление в центре оценивается в 700 ГПа, что примерно вдвое больше, чем в центре Земли, с температурами до 5670 ºC.

Атмосфера

Атмосфера Нептуна очень интересна и заслуживает отдельного раздела. Начнем с того, что здесь очень холодно, так как это самая удаленная от Солнца планета, которая получает очень мало солнечной радиации. Благодаря этому температура в верхней части атмосферы составляет порядка -220 ºC.

Но у Нептуна есть внутренний источник тепла, вероятно, из-за столкновений электронов проводимости в жидкой мантии, а также из-за остаточного тепла во время его образования.

Из-за этого огромного температурного градиента возникают огромные конвекционные потоки, что делает климатическую систему планеты очень экстремальной.

Так возникают самые большие штормы и ураганы в Солнечной системе, о чем свидетельствует образование огромных пятен антициклонические течения, из-за встречных ветров на разных широтах.

Что касается цвета, Нептун даже более голубоватый, чем Уран, именно из-за более высокой концентрации метана, который поглощает красную длину волны и отражает синюю длину волны. Но есть и другие молекулы, которые определяют его цвет.

В нижней части атмосферы (тропосфере) температура уменьшается с высотой, но в верхней части (стратосфере) происходит обратное. Между этими слоями давление составляет 10 тысяч паскалей (Па).

Над стратосферой находится термосфера, которая постепенно превращается в экзосферу, где давление снижается с 10 Па до 1 Па.

Спутники Нептуна

На сегодняшний день подсчитано 15 естественных спутников планеты. Самый крупный из его спутников и первый из открытых в 1846 году - это Тритон. В 1949 году был обнаружен второй спутник, названный Нереида.

В 1989 году миссия "Вояджер-2" обнаружила еще шесть спутников: Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Лариса и Протей.

Позже в 2003 году открыты Халимедес, Сан, Лаомедея, Псамате и Несо. Малогабаритный спутник 14 был открыт в 2013 году институтом SETI, его орбитальный период составляет 23 часа.

Давайте посмотрим некоторые подробности о главных спутниках Нептуна:

Тритон

Это самый большой из спутников Нептуна, его диаметр составляет 2700 км, что примерно в 18 раз меньше, чем его планета-хозяин, и почти в 5 раз меньше Земли.

Его орбитальный период составляет почти 6 дней, но, что любопытно, он вращается в направлении, противоположном вращению Нептуна и других его спутников. Кроме того, его орбита наклонена на 30 градусов по отношению к плоскости орбиты планеты.

Это самый холодный объект в Солнечной системе со средней температурой -235 ° C, состоящий на три четверти из камня и четверти из льда. На его поверхности есть гейзеры с темным излучением в атмосферу, а на поверхности - равнины и несколько вулканов с кратерами на 200 км.

Нереида

Он был открыт Джерардом Койпером в 1949 году благодаря тому, что он отражает 14% получаемого солнечного света.

Его размер составляет одну восьмую от Тритона, и он имеет очень эксцентричную орбиту, самый близкий подход к Нептуну составляет 1 354 000 км, а самое дальнее расстояние - 9 624 000 км, что занимает 360 дней.

Протей

Этот спутник неправильной формы был обнаружен в 1989 году миссией "Вояджер-2" и по размеру занимает второе место среди спутников Нептуна. Это очень пористый спутник с низкой плотностью.

Несмотря на его большие размеры, его нельзя было обнаружить в телескопы, потому что он очень темный и мало отражает солнечный свет. Его средний диаметр составляет порядка 400 км, что в 6,7 раза меньше, чем у Тритона.

Кольца Нептуна

Нептун имеет пять тонких и тусклых колец, состоящих в основном из частиц пыли и льда. Считается, что его происхождение связано с обломками, оставленными столкновениями метеоров и естественных спутников планеты.

Кольца названы в честь фамилий ученых, внесших наибольший вклад в их открытие и изучение. От самого внутреннего до самого внешнего - это Галле, Леверье, Лассель, Араго и Адамс.

Также есть кольцо, орбита которого совпадает со спутником Галатеи, которое мы видим на следующем изображении:

Когда и как наблюдать Нептун

Нептун нельзя увидеть невооруженным глазом, даже в любительский телескоп он выглядит настолько маленьким, что его можно принять за звезду.

Для этого лучше всего использовать компьютерную программу или приложение, работающее как планетарий. Среди операционной системы Android выделяется приложение Sky Maps, которое позволяет быстро определять местонахождение планет и других небесных объектов со значительной точностью.

Лучшее время для наблюдения - это когда планета находится в оппозиции, то есть Земля находится между линией, соединяющей Солнце с Нептуном.

Это явление происходит каждые 368 дней, а к 2020 году произойдет 11 сентября. Конечно, это не единственный повод для наблюдения за Нептуном, который виден и в другое время года.

В хороший телескоп Нептун можно выделить на фоне звезд, так как он выглядит как сине-зеленый диск.

Магнитосфера Нептуна

Ранее говорилось об особенностях магнитного поля Нептуна. Магнитные полюса планеты наклонены на 47º по отношению к оси вращения.

Магнитное поле создается движением проводящих жидкостей, которые образуют тонкий сферический слой внутри планеты. Но на Нептуне магнитные полюса смещены от центра примерно на 0,5 радиуса от планеты.

Напряженность поля на магнитном экваторе составляет порядка 15 микротесла, что в 27 раз больше, чем у Земли.

Геометрия поля сложна, поскольку квадрупольные вклады могут превышать дипольный вклад, в отличие от Земли, в которой наиболее важным вкладом является диполь.

В магнитосфера Радиус Нептуна в 35 раз превышает его радиус на фронте ударной волны и 72 радиуса в хвосте.

В магнитопаузаЭто место, где магнитное давление равно давлению заряженных частиц от Солнца, находится между 23 и 27 радиусами от планеты.

Миссии на Нептун

Вояджер 2

Единственной космической миссией на орбите планеты Нептун был "Вояджер-2", прибывший на планету в 1982 году.

В то время было известно только два спутника: Тритон и Нереида. Но благодаря миссии "Вояджер-2" было обнаружено еще шесть: Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Лариса и Протей. Эти спутники намного меньше Тритона, имеют неправильную форму и орбиты меньшего радиуса.

Предполагается, что эти шесть спутников являются остатками столкновения с древним спутником, который столкнулся с Тритоном, когда последний был захвачен гравитацией Нептуна.

Ближайшее сближение космического корабля с планетой произошло 25 августа 1989 года на расстоянии 4800 км над северным полюсом Нептуна.

25 августа 1989 года космический корабль направился к близкому контакту с луной Нереидой, прежде чем достиг 4400 км от атмосферы Нептуна, и в тот же день прошел возле Тритона, крупнейшего спутника планеты.

Космический аппарат подтвердил существование магнитного поля, окружающего Нептун, и обнаружил, что поле смещено от центра и наклонено, подобно полю вокруг Урана.

Космос

Нептун – самая далекая планета от Солнца, которая является одним из представителей газовых гигантов. Благодаря синей поверхности ее назвали в честь римского бога морей, и с тех пор она получает много внимания со стороны ученых. К Нептуну регулярно отправляются зонды, собирающие данные и позволяющие составить полную картину об особенностях этого небесного тела. Если столетие назад люди могли лишь догадываться о характеристиках планеты, то сейчас она довольно хорошо изучена.

Общие сведения о планете

После того, как Плутон вновь перешел в состав карликовых, Нептун вернул себе звание самой далекой планеты от Солнца. Он вращается по орбите, на которой среднее состояние от звезды составляет 4,5 млрд км.

Орбита и радиус

Соотношение размеров планет (Нептун справа)

Орбита Нептуна представляет собой практически идеальный круг, а ее эксцентриситет равен лишь 0,011. Из-за этого по мере вращения вокруг Солнца расстояние до него слабо изменяется относительно общей дистанции. Полный оборот вокруг звезды планета совершает за 164,8 земных года, скорость движения в пространстве равна примерно 5,45 км/с.

Интересный факт: последний Новый Год был на Нептуне 12 июля 2011 года. Соответственно, следующий наступит примерно в 2176 году.

Как и другие планеты, Нептун вращается вокруг своей оси, которая наклонена на 28,3 градуса. Из-за этого на поверхности имеются сезоны с характерными изменениями погодных условий. Но здесь они длятся на протяжении 40 лет.

Сутки на Нептуне идут 16 часов, именно за столько магнитное поле поворачивается на 360 градусов. Полярные оси делают полный оборот за 12 часов, а газовая оболочка за 18. Такая разность во вращении способствует появлению сильных ураганов.

Физические характеристики планеты

Атмосфера планеты составляет примерно 20% от общей массы. Под ней скрывается ледяная поверхность, схожая по составу с урановой. Основными ее компонентами являются метан и аммиак, находящиеся в жидком состоянии. Что интересно, льдом данная смесь названа лишь условно, из-за высокой плотности, ведь ее температура варьируется в диапазоне 1700-4700 градусов Цельсия. Поверхность представляет собой большой кипящий океан.

В недрах Нептуна, на глубине 7 тысяч км, находится ядро. Оно имеет температуру в 5500 градусов Цельсия, состоит из солей кремния и железа. На него действует давление в 7 мегабар.
Ученые хорошо изучили характеристики планеты, получив точные значения:

масса – 1,0234*10’26 кг;
диаметр экватора – 48682 км;
площадь – 7,6408 млрд. кв. км;
объем – 62,54 трлн. куб. км;
средняя плотность 1,638 г/см3;
ускорение свободного падения – 11,2 м/с2.

Поскольку Нептун является газовым гигантом, многие характеристики зависят от природы его атмосферы и плотности поверхности.

Атмосфера

Фото Нептуна, где атмосфера имеет красное свечение

Как и у большинства планет Солнечной системы, атмосфера Нептуна имеет разделение на слои. Ближе всего к поверхности находится тропосфера, затем идут стратосфера, термосфера и экзосфера.

Несмотря на то, что поверхность небесного тела сильно раскалена, на уровне тропосферы температура падает до -220 градусов Цельсия. Затем, по мере подъема вверх, она постепенно возрастает, и в термосфере составляет уже 470 градусов.

Ученым довольно трудно определить среднюю температуру планеты, поскольку в конкретной области она может сильно меняться с течением времени. Ядро Нептуна разогрето до 5500 градусов Цельсия, а поверхность накаляется от 1700 до 4700 градусов. Из-за асинхронного вращения планеты и атмосферы возникают сильные ураганы. Например, с 1989 года, на протяжении пяти лет, ученые наблюдали Большое темное пятно – сильнейший ураган, скорость которого составляла 600 м/с, а размер – 85,8 тыс. км. Торнадо на поверхности не являются редкостью. Люди видят их раз в несколько лет. Последний крупный вихрь протяженностью в 9 тыс. км был зафиксирован в 2017 году.

Поскольку ось вращения планеты находится под наклоном, на ней регулярно сменяются сезоны, которые длятся по 40 лет. Только на Нептуне конкретное время года наступает не на всей поверхности, а в определенной ее области. Например, в 2020 году на северной части началось лето, а на южной – зима.

Бушующие ветра

Снимок ветров Нептуна

Как уже говорилось выше, ураганы на Нептуне – довольно частое явление. Ветра летают над поверхностью с огромной скоростью, которая в среднем равна 1000 км/ч. Что интересно, движутся они часто против оси вращения планеты. Также благодаря непрерывным наблюдениям ученым удалось установить, что масштаб и скорость ветров увеличиваются по мере отдаления Нептуна от Солнца. Однако пока они не могут объяснить, с чем это связано.

Изображение магнитосферы Нептуна

Магнитное поле Нептуна состоит из плотной оболочки, проводящей ток. Ученые установили, что она обладает большой мощностью. Магнитная ось смещена относительно планетарного вращения на 47 градусов, из-за чего на поверхности нередко появляются ураганы. Также магнитосфера Нептуна отражает солнечные ветра, не позволяя разъедать атмосферу. Возможно, именно благодаря ней планета сохраняет свои характеристики неизменными.

Температура на Нептуне

Графический макет Нептуна

Несмотря на то, что Нептун находится далеко от Солнца, планета является очень горячей. Ее поверхность раскаляется до нескольких тысяч градусов Цельсия, и ученые до сих пор не могут объяснить, откуда берется такое количество тепла. От звезды планета получает на 60% меньше энергии, чем Уран, поэтому высокие температуры присутствуют явно не из-за Солнца.

Наиболее вероятной гипотезой о высоких температурах на планете является наличие химических реакций, протекающих в нижних слоях атмосферы. Например, при распаде на простые углероды метан может выделять тепло. Также есть мнение, что источником энергии является радиоактивное ядро, в котором происходят разные процессы, способствующие тепловыделению.

Состав и поверхность Нептуна

Строение Нептуна

Несмотря на то, что Нептун находится в миллиардах километров от Земли, люди сумели довольно детально изучить его структуру.

В центре находится плотное ядро, предположительно состоящее из камня, металла и льда. Оно раскалено до 5500 градусов. Ядро не имеет идеальной круглой формы. По всей поверхности расположены впадины и торчащие скалы.

Следующий слой – это ледяная мантия. Она состоит из аммиака, метана, воды и представляет собой вязкую, вечно кипящую массу. Ученые ее называют “горячим льдом”. У нее мало общего с твердым состоянием воды, но из-за высокой плотности ее окрестили именно так.

Над ледяной мантией возвышается атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана. Именно последний придает планете голубоватый оттенок. В ней часто возникают сильные порывы ветра.

Верхняя атмосфера, окутывающая Нептун, состоит из тонкого слоя облаков. Нередко они образуются вокруг урагана, который движется по поверхности с большой силой и поднимает вверх все, что встречает на своем пути.

Кольца Нептуна

Установить наличие колец у Нептуна удалось с помощью космического аппарата Вояджер-2, который подобрался к планете в 1989 году. Он сделал снимки, на которых можно было разглядеть красные дуги, проходящие вокруг гиганта.

Интересный факт: наличие колец у Нептуна было обнаружено спустя почти 120 лет с момента его открытия.

Нептун имеет пять колец, имеющих определенные названия: Галле, Леверье, Лассуэлла, Арго и Адамс. Кольцо Галле находится на расстоянии 42 тыс. км от поверхности, а Адамс, как самое дальнее, располагается в 63 тыс. км. Все они имеют дуговую форму и состоят из солей кремния, льда и других веществ. Причем ученые до сих пор пытаются установить точный состав химических соединений, которые придают кольцам красноватое сияние.

Спутники

Изображение Нептуна и Тритона

На данный момент известно 14 спутников Нептуна. Возможно, в будущем их количество возрастет за счет новых открытий. Самым большим телом, находящимся под влиянием планеты, является луна Тритон, которую люди обнаружили спустя всего 17 дней с момента открытия гиганта.

Соотношение размеров Нептуна и Земли

Нередко ученые сравнивают Землю и Нептун, пытаясь провести некоторые аналогии. Из-за большого расстояния между планетами они слишком сильно отличаются друг от друга, и это порождает довольно интересные факты:

на Нептуне сила притяжения на 13% сильнее земной;
в процессе вращения вокруг Солнца они могут отдалиться друг от друга на 4,6 млрд. км;
обе планеты имеют наклон оси вращения, что делает возможной смену времен года;
Нептун превосходит Землю в 4 раза по размерам и в 17 раз по массе.

Также гигант обладает плотностью, примерно в три раза меньшей, чем у Земли.

История открытия и исследования

Урбен Леверье – первооткрыватель Нептуна

Первым Нептун заметил Галилей еще в 17 веке, но посчитал его звездой, находящейся недалеко от Юпитера. Спустя два века астрономы рассчитали траекторию орбиты Урана, но при наблюдении установили, что планета движется иначе, чем они предполагали. Наиболее логичным объяснением стало то, что на Уран влияет другое небесное тело – неизвестная планета.

Через 11 лет математик Джон Кауч Адамс рассчитал возможную орбиту восьмой планеты, а Урбен Леверье улучшил его данные. Работники обсерватории из Кембриджа попытались найти небесное тело на основе расчетов, но потерпели фиаско. Студент Генрих Д’Арре из обсерватории Берлина вместе с директором Иоганном Энке предприняли вторую попытку, которая оказалась успешной. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года.

Нептун и пояс Койпера

Пояс Койпера вокруг орбиты Нептуна

За пределами орбиты Нептуна располагается пояс Койпера – большой круг, окутывающий Солнечную систему. Он состоит из планет и астероидов разного происхождения. Например, Плутон, который долгое время считался девятой планетой, находится в данной области.

Орбита Нептуна лежит практически на внутренней границе пояса Койпера. Более того, планета и сформировала его. Вращаясь вокруг Солнца, она оказывает гравитационное воздействие на ближайшие объекты, находящиеся за пределами системы. Те поддаются влиянию гиганта и также начинают двигаться по определенной траектории, образуя гигантский диск толщиной примерно в 15 а.е.

Наблюдение

Изображение Нептуна в телескопе

Комфортнее всего наблюдать Нептун в период с августа по сентябрь. В это время он находится к Земле на наименьшем расстоянии, но из-за яркости всего в 7.8m невооруженным взглядом увидеть его нельзя. Зная, где точно находится планета, ее можно разглядеть в бинокль 7х50, но она будет похожа на блеклую звезду.

Чтобы гарантированно увидеть Нептун, нужно использовать телескоп не менее 200 мм, с увеличением от 200х. Тогда угловой размер диска планеты при наблюдении будет составлять 5 см. А при использовании оборудования в 400 мм получится рассмотреть на поверхности некоторые пятна.

Изображения Нептуна

Благодаря “Вояджеру-2” ученые смогли получить снимки Нептуна и Тритона на близком расстоянии. Это помогло лучше изучить небесные тела.

Кольца Нептуна

Кольца планеты практически незаметны и представляют собой тонкие нити. Космический аппарат сумел сделать снимок, когда на них падали солнечные лучи. После тщательной обработки кольца стали видимыми.

Облака Нептуна

На поверхности планеты встречаются облака. Чаще всего они появляются рядом с ураганами. “Вояджер-2” сфотографировал Большое темное пятно – самый масштабный ураган, когда-либо зафиксированный людьми.

Самая полная карта Тритона на сегодняшний день

Карта Тритона

Пролетая мимо самого большого спутника Нептуна, космический аппарат сделал и его снимки. Правда из-за медленного вращения Тритона большая часть северного полушария осталась в тени. Ученый Пол Шенк в свое время детально изучил фото и сделал подробную карту спутника.

Гейзеры Тритона

Снимок поверхности Тритона помог установить, что из-за малого количества кратеров его поверхности не более 10 млн лет. Также “Вояджер-2” запечатлел газовые испарения, вылетающие из кратеров местных вулканов.

Нептун с поверхности Тритона в представлении художника

Нептун с поверхности Тритона

На этом изображении объединены два снимка: Тритона и Нептуна. Композиция выстроена таким образом, словно фото сделали с поверхности спутника. Большие области с ровными поверхностями намекают, что на этом месте могли быть извержения ледяных вулканов.

Прощальный снимок

Прощальный снимок “Вояджера-2”

Аппарат летел мимо Нептуна на протяжении трех дней. На прощание он сделал фото, находясь уже позади объектов. Изображение показывает полумесяцы Тритона и планеты.

Интересное видео про Нептун

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Нептун — восьмая планета Солнечной системы. Он занимает третье место по массе, но четвёртое по размерам. Земля легче его в 17 раз, а диаметр нашей планеты меньше в четыре раза.

Газовая сфера, сжатая у полюсов, в диаметре почти 50000 км. Пробегая по орбите со скоростью 5,43 км/сек, Нептун завершает облёт Солнца за 164,8 года.

А вот сутки тут составляют 6 часов и 6 минут. Планета имеет осевой наклон 28°32′, а от Солнца удалена почти на 30 а. е.

Строение

Почти все данные о планете вытекают из теоретических расчётов. В центре покоится ядро, окружённое мантией. А та упакована в плотный атмосферный кокон.

Ядро твёрдое, массой сопоставимо с Землёй. Оно железо-никелевое с добавками горных пород. Сжато ядро с силой в 7 млн. атмосфер при температуре 5200°C.

Мантия. Жидкая смесь аммиака, метана и воды. Её сжатие около 100 тыс. атмосфер, а нагрев от 1700°C до 4700°C.

Внутреннее строение Нептуна: 1. Верхняя атмосфера, верхние облака 2. Атмосфера, состоящая из водорода, гелия и метана 3. Мантия, состоящая из воды, аммиака и метанового льда 4. Каменно-ледяное ядро

Атмосфера. Состоит из 82% водорода и 17% гелия. Остальное – метан, который и создаёт сочный синий цвет планеты. Чем выше от поверхности, тем меньше давление и ниже температура. В тропопаузе давление падает до 0,1 бар, а температура до – 220°C. Поистине, планета Нептун – синее царство холода.

Выше, в стратосфере, температура растёт, достигая 475°C. Верхние слои атмосферы в непрерывном движении. В экваториальных районах метановые облака развивают скорость больше 2000 км/час. С приближениям к полюсам скорость падает. Облачная масса движется против направления вращения Нептуна.

Ураганы. Вопреки ожиданиям малоподвижности атмосферы, планета предстала царством ураганов. Огромные атмосферные вихри достигают 5000 км в поперечнике. Они выделяются на светло-синем фоне овалами тонов, более тёмных. Ураганы тут длятся месяцы и даже годы.

Большое тёмное пятно. Это самый известный из наблюдаемых ураганов. Его размеры 13000х6600 км. Громадный вихрь продвигался к западу, имея скорость 300 м/сек и наблюдался пять лет. Потом он либо оказался закрытым облачной массой, либо закончился.

Кольца планеты

Уран имеет 6 колец. Эти образования Нептуна имеют свою специфику. Более того, у каждого из шести колец есть своё имя.

Кольцо Адамса. Ярчайшее и самое дальнее. Ширина его 50 км, а до центра планеты 63000 км. Оно, в свою очередь, сооружено из пяти колечек, именуемых дужками. Такое устройство пока не смогли объяснить, ведь по идее колечки должны были слиться воедино.

Кольцо Галле. Ближайшее к планете кольцо шириной 2000 км. От него до центра Нептуна 42000 км, и оно самоё невзрачное.

Кольца Леверье и Арго. Они имеют ширину около 100 км и довольно светлого тона. От первого кольца до центра планеты 53000 км, от второго – 57000 км.

Кольцо Лассел. Расположено между кольцами Леверье и Арго и шириной 4000 км. Оно имеет очень прозрачную структуру.

Последнее кольцо имени не получило из-за своей невзрачности и блёклости. Ширина этого безымянного кольца 500 км.

В состав колец, скорее всего, входят частички силикатов, покрывающие метановые льдинки. По этой причине солнечные лучи слабо отражаются от них.

Спутники Нептуна

Всего у планеты имеется 14 спутников, но не все они еще детально изучены. Рассмотрим крупнейшие из них.

Тритон

Главный спутник имеет диаметр 2707 км и находится на расстоянии 354 000 км от Нептуна. По почти идеальной окружности он обращается вокруг планеты за 5,9 суток. Тритон имеет атмосферу толщиной 10 км, наполненную в основном азотом. Температура поверхности – 235°C. Скорее всего, мощная планета Нептун в будущем разорвёт свой спутник, и из него получится очередное кольцо.

Южное полушарие Тритона, имеющее ледяную шапку, характерно газовыми гейзерами. Происходят извержения и жидких газов. На поверхности метан и азот, застывая, превращаются в рельефные шедевры. Поверхность Тритона имеет мало ударных кратеров. Получается, что возраст его не больше 100 млн. лет.

Протей

Второй по величине спутник Нептуна. Диаметр его 420 км, а расстояние от планеты 117647 км. Он не имеет атмосферы, но богат метеоритными кратерами.

Нереида

По размерам на 80 км меньше Протея. Главная особенность – очень вытянутая орбита. Удаление от газового гиганта составляет от 9,6 до 14 млн. км. Облёт планеты занимает 360 суток.

Ларисса

Находясь на расстоянии 74 тыс. км, тёмный спутник диаметром 196 км облегает его за 0,55 суток. Поверхность Лариссы испещрена ударными кратерами.

Магнитное поле

Расположение магнитной оси Нептуна кардинально влияет на свойства и форму магнитного поля. Ось смещена от центра планеты на половину её радиуса. Наклон её к оси вращения составляет 47°. Поэтому магнитосфера гиганта разворачивается к потоку солнечного ветра то боком, то торцом.

Вследствие этого магнитные силовые линии могут быть параллельны или же скручены в жгут. Над планетой иногда возникают свечения, подобные земным, полярным. Но нептунианские сияния происходят не над полюсом, а гораздо ниже.

Любопытные факты

Нептун – самая холодная планета Солнечной системы. Но спутник его, Тритон, холоднее даже своего господина.
Нептунианские ветры – самые сильные в нашей планетной системе. Скорости их могут достигать 2100 км/час.
Тритон имеет собственную атмосферу и вулканически активен.

Путешествие на синюю планету

Спустившись к синему океану, мы попадаем в объятия мощного урагана. Нашу капсулу подхватывает ветровой поток и увлекает в восточном направлении. Трудно что-либо рассмотреть в бушующем вихре. Видно лишь светлое грязноватое облако, надвигающееся на нас откуда-то сверху. Но покинем синий, давящий мир и отправимся к Тритону. Здесь есть, на что посмотреть. Ледяная поверхность расцвечена розовыми, белыми, жёлтыми красками. Зависаем над ледяным озером и осматриваем его ступенчатые берега. Они высокие, не меньше километра, и тоже ледяные. Летим на юг. Внезапно, прямо перед нами, вздымается мощный фонтан. Газовый столб устремляется ввысь и, словно столкнувшись с невидимой стеной, растекается в стороны, превращаясь в подобие снега.

Исследования

R=4,503443661·10 12 м – большая полуось,

m=1,0243·10 26 кг – масса,

V=6,254·10 22 м 3 – объем,

r=2,4622·10 7 м – радиус,

v=5,4349·10 3 м/с – орбитальная скорость,

g=11,15 м/с 2 – ускорение св. падения

Т=5,200418592 ·10 9 с – сидерический период обращения

Θ=72 К – температура, уровень 1 бара.

Чтобы определить массу необходимо воспользоваться значениями одной из лун Нептуна. Для расчетов возьмем самый массивный спутник Тритон, седьмой по величине среди всех спутников в солнечной системе, имеющий ретроградное вращение. Радиус окружности, по которой движется Тритон, равен 3,54759·10 8 м, а период его обращения равен 5,88 дней (5,08032·10 5 с). Масса Нептуна определим по формуле.

Энергетический коэффициент для Нептуна (G_E) с учетом, что температура 72 К соответствует давлению в 1 бар.

Масса Нептуна увеличилась в 4 раза.

Отсюда плотность Нептуна.

ρ=M/V=4,162·10 26 кг/6,254·10 22 м 3 =6655 кг/м 3 (3)

Плотность вещества Нептуна возросла и превосходит плотность Земли в 1,18 раза, что дает основание полагать о массивном и плотном ядре Нептуна. Кроме того, логика подсказывает, что в условиях очень низких температур плотность Нептуна ну никак не должна быть меньше плотности Земли. В данный момент, согласно существующим расчетам, плотность Нептуна меньше плотности Земли в 3,36 раза! Согласитесь, что это нонсенс для ледяного гиганта.

Уточним силу притяжения с новыми значениями масс Солнца и Нептуна по закону всемирного тяготения. Предварительно вычислим гравитационный коэффициент между планетой и звездой.

Ускорение свободного падения на Нептуне будет иметь следующее значение.

Уточним силу притяжения по 2-му закону Ньютона.

Для совпадения результатов по формулам (5) и (7) необходимо в (7) ввести поправочный (тепловой коэффициент) его значение равно 0,96.

К=2,62375·10 21 /2,72986·10 21 =0,96

Для сравнительного анализа сведем вновь полученные данные и справочные в таблицу.

Нептун	Масса, М (кг)	Энергетический коэффициент, G_E	Ускорение своб. падения, g (м/с 2 )	Плотность, ρ (кг/м 3 )
Параметры новые	4,162·10 26	1,6392·10 -11	11,25	6655
Параметры справочные	1,0243·10 26	G (Нм 2 /кг 2 ) 6,67·10 -11	11,15	1638

Нептун выделяет в два с лишним раза больше теплоты, чем получает от Солнца. Быстрое вращение вокруг своей оси и присутствие мощного потока инфракрасного излучения способствуют возникновению сильных штормов и ветров в атмосфере.

Магнитное поле Нептуна

По моим расчетам с привязкой магнитных полюсов с координатами 2012 года, магнитная ось смещена на 13,4° относительно оси вращения. Земля маленькая планета, обращающаяся вокруг Солнца за 365 дней, и вокруг своей оси за 24 часа. Ледяной гигант Нептун, обращающийся вокруг Светила за 164,7 земных года, по орбите, удаленной на 4,5 млрд. км, получающий в разы меньше чем Земля солнечной энергии. Безусловно, очень длинный год, это один из факторов, влияющий на асимметрию магнитного поля, которое действительно крайне эксцентрично и непонятно. По аналогии с Землей, можно предположить, что расплавленная мантия в Уране перемещается от зимнего полушария к летнему, при этом имеет несколько рукавов. В каждом рукаве (русле мантийной реки) в процессе трибозарядки происходит накопление электрических зарядов, а затем пробой в виде молний. Интегральное действие молний, направленных по определенным векторам, создают магнитные поля – дипольное, квадрупольное или октупольное, с соответствующим количеством магнитных полюсов. Полагаю, что в зависимости от нахождения Нептуна относительно Солнца его магнитные поля меняют свое расположение.

Источники отмечают, что магнитное поле Нептуна не имеет превалирующего магнитного диполя – оно весьма сложное [5]. В большей степени магнитное поле Нептуна описывается как квадрупольное (т.е. имеющее два южных и два северных полюса), октупольное (8 полюсов), и, даже, мультипольное. Все это говорит о сложных и хаотичных процессах, происходящих в мантии планеты.

Безусловно, требуются дополнительные исследования далекой планеты, которые весьма затратны, как по времени, так и в финансах.
Данной статьей, о последней планете солнечной системы, я заканчиваю цикл статей о планетах. В плане еще две статьи о двух самых крупных спутниках Ганимеде и Титане. Подводя итог, следует свести в одну таблицу все физические параметры планет солнечной системы. Энергетический коэффициент (последний столбец) заменяет гравитационную постоянную, принятую во всех расчетах G=6,67408·10 -11 (Нм 2 /кг 2 ).

Таблица 2. Сводная таблица физических параметров планет солнечной системы

15.5. Магнитосфера Нептуна

Прежде чем рассматривать магнитосферу Нептуна, считаю полезным вкратце привести упрощенные схемы магнитных диполей планет, имеющих дипольный момент (рис. 15.8).

Рис. 15.8. Схемы магнитных диполей планет Солнечной системы

Рис. 15.9. Магнитное поле Нептуна,

Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно. Оно, как предполагается в науке, создается движениями проводящего вещества (возможно, воды), расположенной в мантии (в средних слоях) планеты. Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более чем на полрадиуса (13500 км), что похоже на магнитное поле вокруг Урана (2). Магнитный диполь очень сильно смещен от центра и находится полностью в Северном полушарии планеты. Мало того, что наблюдается сильная асимметрия поля, оно еще и непрерывно меняется в зависимости от вращения Нептуна. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и по значению меняется от трети земного до утроенного. Тем не менее, силовые линии надежно окутывают Нептун мощным щитом и защищают его от солнечного ветра (1).

Магнитное поле на экваториальной поверхности Нептуна оценивается в 1,42 μ T л. Оно имеет сложную геометрию с относительно большими не имеющими отношения к основному диполю компонентами, включая сильный квадрупольный момент, который по мощности может превышать дипольный. Головная ударная волна Нептуна проходит на расстоянии примерно 35, а магнитопауза – на расстоянии 23‒26,5 радиусов планеты; длина хвоста магнитосферы тянется на 72 радиуса Нептуна, а возможно и дальше. Причем, вследствие вращения планеты силовые линии в хвосте то располагаются параллельно друг другу, то закручиваются в жгут, а потом раскручиваются в обратную сторону. Таким примечательным свойством не может похвастаться ни одна из планет Солнечной системы.

На его основе сделан анимационный фильм, демонстрирующий изменение поля во времени в течение 1,5 нептyнианских суток, причем, цвет силовых линий определяется напряженностью магнитного поля. Кадры из фильма представлены на рис. 15.10.

Рис. 15.10. Кадры из анимации по моделированию магнитного поля Нептуна,

Вот именно. Ну, и напоследок в данном разделе предлагаю картинку, иллюстрирующую зафиксированную художником сложность многополюсной структуры магнитного поля Нептуна в определенный конкретный момент (рис. 15.11).

Рис. 15.11. Картина магнитного поля Нептуна,

Читайте также: