Внутреннее строение нептуна кратко

Обновлено: 05.07.2024

Мы довольно часто говорим об объектах дальнего космоса, об устройстве Вселенной и ее вероятных размерах, но пора бы уже рассказать вам о том, что находится совсем рядом – планетах нашей с вами Солнечной системы. И начнем мы издалека, самого конца – с 30 астрономических единиц от нашей звезды.

Нептун – последняя планета по счету, но не по массе – здесь она занимает третье место, однако по размеру – четвертое. Тяжелее Земли в 17 раз и в четверо больше.

Планета представляет собой газовую сферу, сплюснутую у полюсов. Полный оборот вокруг нашего светила Нептун совершает почти за 165 лет, но сутки здесь длятся всего 6 часов и 6 минут.

Строение

Большая часть информации, которую мы знаем о Нептуне, собрана путем теоретических вычислений. Внутри планеты находится твердое ядро, сопоставимое по массе с Землей. Состоит оно из железа и никеля с небольшими примесями различных горных пород.

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

Раскаленное до 5200 градусов ядро окружено мантией, состоящей из метана и аммиака, а также воды. Нептун даже имеет свою атмосферу, правда кислорода там нет, а вот водорода хоть отбавляй, а также гелия и немного метана.

Атмосфера. Она практически полностью состоит из водорода – на 82%. Еще 17% гелия и 1% метана, который и придает планете ярко-синий цвет. По мере удаления от поверхности температура снижается то -220 градусов, поэтому Нептун – самая холодная планета Солнечной системы, просто морозный ад.

Атмосфера

Ураганы. Вихрей здесь хоть отбавляй, причем они невероятно огромные – до пяти тысяч километров в поперечнике. Они выглядят как темные пятна и хорошо различимы на фоне ярко-синего окраса планеты. Переждать ветер здесь не получится, так как ураганы здесь могут длится годами.

Нептун также известен большим темным пятном, которое, как вы уже, наверное, догадались, тоже является ураганом, размером 13 000 на 6600 км. Для сравнения: диаметр Земли даже не достигает 13 тысяч км. Вихрь наблюдали в течение пяти лет, пока его не закрыли облака. А может он уже и закончился.

Большое темное пятно

Кольца планеты

Всего у Нептуна шесть колец – пять из них имеют свои имена, а шестое настолько маленькое и невзрачное, что заморачиваться над его названием никто и не стал.

Кольца планеты

Спутники Нептуна

У Нептуна достаточно много спутников – целых 14, но большинство из них все еще изучаются. Самые крупные – Тритон, о котором мы уже рассказывали, Протей, Нереида и Ларисса.

Тритон Протей Нереида Ларисса

Интересные факты

Вы уже знаете, что Нептун – самый холодный в нашей системе с температурой, достигающей -220 градусов, но его спутник Тритон еще холоднее. На нем температуры доходят до -235.
Ураганы этой планеты наиболее сильные во всей системе, и порой их скорость достигает 2100 км/ч.

Каким было бы путешествие на Нептун

Подлетая к этому газовому гиганту, вы бы, скорее всего, восхитились его красотой и величием. Но спустившись в атмосферу, сразу были бы подхвачены мощнейшим вихрем, который уволок бы вас с такой скоростью, что вы бы и опомниться не успели.

Вряд ли на такой карусели вы смогли бы что-нибудь рассмотреть, потому что ураган закрывал бы весь обзор, да и к тому моменту ваши внутренности уже превратились бы в кисель

Внешний слой — атмосфера, составляет около 5-10% от всей массы планеты и имеет толщину равную 1/5 диаметра планеты.

Атмосфера состоит на 80% из водорода, 19% гелия и незначительных количеств других элементов, таких как метан, аммиак и вода.

Под атмосферой находится мантия планеты.

Это слой горячей жидкости, где температура может достигать от 2000К до 5000К. Масса мантии в 10-15 раз больше массы Земли, и вероятно состоит из воды, аммиака, метана и других соединений. В самом центре Нептуна находится ядро. Ядро состоит из железа, никеля и других силикатов, и весит в 1,2 раз больше массы Земли.

Планету нашли в середине 19-го века, и состав Нептуна до сих пор остается загадкой. Из-за удаленности к ней летал лишь Вояджер-2. С его помощью удалось сделать много снимков и зафиксировать интересные особенности. Из чего же сделана планета Нептун?

Структура и состав

Нептун – представитель ледяных гигантов Солнечной системы. Нашему взору открывается атмосфера, охватывающая 5-10% планетарной массы и простирающаяся на 20% к ядру. Ниже представлен рисунок строения планеты Нептун.

Внутреннее строение Нептуна

Далее идет мантия, нагретая до 1727°С-4727°С. Она в 10-15 раз превосходит земную массу и содержит водный, аммиачный и метановый запасы. Этот микс именуют ледяным, хотя в реальности вещество отличается плотностью и высоким нагревом. Ядро твердое, но точный состав и пропорции остаются загадкой. Можно лишь предполагать на основе принятых планетарных моделей.

В центре Нептуна много никеля, железа и силикатов, а по массе в 1.2 раза превышает земную. Давление в центре поднимается до 7 Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка в центре накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, опускающиеся вниз в виде града.

Сравнение размеров Урана и Нептуна

Атмосферный слой

Занимает 5-10% планетарной массы и тянется на 20% к ядру. Давление внизу – 10 ГПа, что в 100000 раз превышает земное. Состав атмосферы Нептуна на верхних слоях включает водород (80%), гелий (19%) и небольшие метановые примеси. Именно последний впитывает красный свет, поэтому планета кажется нам синей дымкой.

Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар. Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.

Цветное изображение, демонстрирующее атмосферные особенности Нептуна

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 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 на фото 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. 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.

Исследование

Единственным кораблем, побывавшим возле Нептуна, остается Вояджер-2. Его пролет состоялся в 1989 году на отдаленности в 4800 км над северным полюсом. Это была последняя крупная планета, поэтому решили также посетить Тритон. Аппарат успел взглянуть на Нереиду. Удалось подтвердить наличие магнитного поля у планеты и зафиксировать, что оно смещено от центра.

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

Строение Нептуна можно разделить по слоям, как и все остальные газовые планеты в нашей Солнечной системе. Каждая из них отличается по составу и плотности, поэтому давайте поговорим об этом подробнее.

Структура и состав

Нептун – это ледяной гигант нашей Солнечной системы. Мы можем увидеть только небольшую часть атмосферы – 10-15% от общей массы планеты и простирающейся на 20% к собственному ядру. На рисунке показано строение Нептуна.

Строение и состав планеты Нептун

На рисунке мы видим, что в центре планеты находится скалистое ядро небольших размеров, которое покрывает мантия. Она нагрета до температуры, приближающейся к отметке в 4727°С. Общая масса планеты превышает нашу в более, чем 10 раз. Внутри содержится множество метановых, аммиачных и водных запасов. Вместе эти составляющие называются ледяными, но на самом деле это вещество достаточно плотное и нагревается до высоких температур. Нельзя точно сказать какую структуру имеет ядро, поскольку учёные не добрались до него. В данном случае можно опираться только на приблизительные данные, исходя из созданных человеком моделей.

Центр планеты, состав Нептуна, найдено большое количество:

Давление в центральной части может составлять 7 мегабар, которое в два раза превышает давление нашей планеты и может нагреться до 5400 К. Давайте заглянем вглубь планеты и там, на расстоянии приблизительно в 7 000 км метан начинает превращаться в алмазные кристаллы и опускаться медленно вниз в виде больших гранул, похожих на те, что падают у нас во время града.

Атмосферный слой

Атмосферный слой составляет около 10% от общей массы всей планеты. В верхних слоях состав Нептуна выглядит следующим образом:

80% от общей массы – водород;
19% от общей массы – гелий;
1% от общей массы – это небольшие метановые примеси.

Метановые примеси активно поглощают красное излучение и создаётся ощущение присутствия другого цвета. В данном случае мы можем увидеть планету голубого с отливом в синий цвет.

У Нептуна тропосфера разогрета практически до 500 градусов Цельсия. Но появление таких температур никто не может объяснить. Ведь она должна быть холодной, поскольку находится очень далеко от звезды. По всей видимости она имеет какие-то сторонние источниками для нагревания. Ими могут служить ионы, находящиеся в магнитном поле или гравитационные волны, которые излучает сама планета.

Планета до сих пор не изучена до конца. Современное оборудование не может приблизиться к планете на достаточно близкое расстояние для более подробного исследования. Вблизи неё был только один корабль, собравший наиболее большое количество данных, на которые полагаются учёные и по сей день. Им был Вояджер-2, пролетавший на расстоянии около 4 800 км. Именно он и открыл 6 известных нам в настоящее время спутников Нептуна.

Если говорить об исследованиях, то на данный момент не планируется запуск других экспедиций, но к 2030 году обещают запустить Флагманский проект.

Читайте также: