Температура на планетах солнечной системы. Восьмая планета Солнечной системы Нептун: интересные факты и открытия

В суете дней мир для обычного человека порой уменьшается до размеров работы и дома. Меж тем, если взглянуть на небо, можно убедиться, сколь ничтожно это в Может быть, поэтому юные романтики мечтают посвятить себя покорению космоса и изучению звезд. Ученые-астрономы ни на секунду не забывают, что, помимо Земли с ее проблемами и радостями, есть множество других далеких и загадочных объектов. Один из них — планета Нептун, восьмая по степени удаленности от Солнца, недоступная для непосредственного наблюдения и потому вдвойне притягательная для исследователей.

Как все начиналось

Еще в середине XIX века Солнечная система, по мнению ученых, содержала всего семь планет. Соседи Земли, ближайшие и удаленные, изучались с использованием всех доступных достижений в области техники и вычислений. Многие характеристики вначале описывались теоретически, а уже затем находили практические подтверждения. С расчетом орбиты Урана дело обстояло несколько иначе. Томас Джон Хасси, астроном и священник, обнаружил несоответствие реальной траектории движения планеты предполагаемой. Вывод мог быть только один: существует объект, влияющий на орбиту Урана. По сути, это было первое сообщение о планете Нептун.

Спустя почти десять лет (в 1843 г.) одновременно двое исследователей рассчитали, по какой орбите может двигаться планета, вынуждающая газового гиганта потесниться. Это были англичанин Джон Адамс и француз Урбен Жан Жозеф Леверье. Независимо друг от друга, но с разной точностью они определили путь движения тела.

Обнаружение и обозначение

Нептун был найден на ночном небе астрономом Иоганном Готтфридом Галле, к которому пришел Леверье со своими расчетами. Французский ученый, впоследствии разделивший с Галле и Адамсом славу первооткрывателя, ошибся в вычислениях лишь на градус. Официально Нептун появился в научных трудах 23 сентября 1846 года.

Первоначально планету предлагалось назвать именем но такое обозначение не прижилось. Астрономы больше вдохновились сравнением нового объекта с царем морей и океанов, столь же чуждого земной тверди, как, судя по всему, и открытая планета. Имя Нептуна предложил Леверье и поддержал В. Я. Струве, возглавлявший Название было дано, оставалось только понять, каков состав атмосферы Нептуна, есть ли она вообще, что скрывается в его недрах и так далее.

В сравнении с Землей

С момента открытия прошло немало времени. Сегодня о восьмой планете Солнечной системы мы знаем гораздо больше. Нептун значительно превосходит Землю по размерам: его диаметр больше почти в 4 раза, а масса — в 17 раз. Значительная удаленность от Солнца не оставляет сомнений, что погода на планете Нептун также ощутимо отличается от земной. Здесь нет и не может быть жизни. Дело даже не в ветре или каких-то необычных явлениях. Атмосфера и поверхность Нептуна представляют собой практически одну структуру. Это характерная особенность всех газовых гигантов, к числу которых относится и данная планета.

Мнимая поверхность

Планета по плотности значительно уступает Земле (1,64 г/см³), благодаря чему ступить на ее поверхность непросто. Да и как таковой ее нет. Уровень поверхности условились опознавать по величине давления: податливая и скорее похожая на жидкость «твердь» находится в низших где давление равняется одному бару, и, по сути, является ее частью. Любое сообщение о планете Нептун как о космическом объекте конкретного размера основывается на таком определении мнимой поверхности гиганта.

Полученные с учетом этой особенности параметры выглядят следующим образом:

диаметр в районе экватора составляет 49,5 тыс. км;

размер его в плоскости полюсов — почти 48,7 тыс. км.

Соотношение этих характеристик делает Нептун по форме далеким от круга. Он, подобно Голубой планете, несколько уплощен с полюсов.

Состав атмосферы Нептуна

Смесь газов, окутывающая планету, по содержанию сильно отлична от земной. Подавляющую часть составляет водород (80%), вторую позицию занимает гелий. Этот инертный газ вносит значительный вклад в состав атмосферы Нептуна — 19%. Метан составляет менее процента, также здесь встречается аммиак, но в незначительной количестве.

Как ни странно, один процент метана в составе сильно сказывается на том, какая атмосфера у Нептуна и каков весь газовый гигант с точки зрения внешнего наблюдателя. Это химическое соединение составляет облака планеты и не отражает световые волны, соответствующие красному цвету. В результате для пролетающих мимо Нептун оказывается окрашенным в насыщенный голубой. Этот цвет — одна из загадок планеты. Ученым пока до конца не известно, что точно приводит к поглощению красной части спектра.

Всем газовым гигантам свойственно наличие атмосферы. Нептуна среди них выделяет именно цвет. Благодаря подобным характеристикам его называют ледяной планетой. Замерший метан, своим существованием добавляющий вес сравнению Нептуна с айсбергом, входит и в состав мантии, окружающей ядро планеты.

Внутреннее строение

Сердцевина космического объекта содержит железо, никель, соединения магния и кремния. По своей массе ядро примерно равно всей Земле. При этом, в отличие от других элементов внутренней структуры, оно обладает плотностью, превосходящей аналогичный параметр Голубой планеты в два раза.

Ядро покрыто, как уже говорилось, мантией. Ее состав во многом схож с атмосферным: здесь присутствуют аммиак, метан, вода. Масса слоя равна пятнадцати земным, при этом он сильно нагрет (до 5000 К). Мантия не имеет четкой границы, и атмосфера планеты Нептун плавно перетекает в нее. Смесь гелия и водорода составляет верхнюю часть в структуре. Плавное превращение одного элемента в другой и размытые границы между ними — свойства, характерные для всех газовых гигантов.

Трудности исследования

Выводы о том, какая атмосфера у Нептуна, что характерно для его структуры, делаются во многом на основе уже полученных данных об Уране, Юпитере и Сатурне. Удаленность планеты от Земли значительно затрудняет ее изучение.

В 1989 году вблизи Нептуна пролетал космический аппарат "Вояджер-2". Это была единственна встреча с земным посланником. Плодотворность ее, впрочем, очевидна: большую часть сведений о Нептуне науке предоставил именно этот корабль. В частности, "Вояджер-2" обнаружил Большое и Малое темные пятна. Оба зачерненных участка хорошо были видны на фоне голубой атмосферы. На сегодняшний день непонятно, какова природа этих образований, но предполагается, что это вихревые потоки или циклоны. Они появляются в верхних слоях атмосферы и на огромной скорости проносятся вокруг планеты.

Вечное движение

Многие параметры обуславливает наличие атмосферы. Нептуна характеризует не только необычный цвет, но и постоянное движение, создаваемое ветром. Скорость, с которой облака облетают планету в районе экватора, превышает тысячу километров в час. Двигаются они при этом в противоположном относительно вращения самого Нептуна вокруг оси направлении. При этом оборачивается планета еще быстрее: полный поворот занимает всего 16 часов и 7 минут. Для сравнения: один оборот вокруг Солнца занимает почти 165 лет.

Очередная загадка: скорость ветра в атмосфере у газовых гигантов увеличивается при удалении от Солнца и достигает пика на Нептуне. Это явление пока не получило обоснования, как и некоторые температурные особенности планеты.

Распределение тепла

Погода на планете Нептун характеризуется постепенным изменением температуры в зависимости от высоты. Тот слой атмосферы, где располагается условная поверхность, полностью соответствует второму названию (ледяная планета). Температура здесь опускается почти до -200 ºC. Если перемещаться от поверхности выше, то будет ощутимо увеличение тепла вплоть до 475º. Ученые до сих пор не нашли достойного объяснения таким перепадам. Как предполагается, Нептун обладает внутренним источником тепла. Такой «обогреватель» должен вырабатывать в два раза больше энергии, нежели приходит на планету от Солнца. Тепло от этого источника в сочетании с долетающей сюда от нашей звезды энергией, вероятно, и является причиной сильных ветров.

Однако ни солнечный свет, ни внутренний «обогреватель» не могут повысить температуру на поверхности так, чтобы здесь была ощутима смена времен года. И хотя другие условия для этого соблюдаются, отличить зиму от лета на Нептуне невозможно.

Магнитосфера

Исследования "Вояджера-2" помогли ученым узнать многое о магнитном поле Нептуна. Оно сильно отлично от земного: источник располагается не в ядре, а в мантии, благодаря чему магнитная ось планеты сильно смещена относительно ее центра.

Одна из функций поля — защита от солнечного ветра. Форма магнитосферы Нептуна сильно вытянута: защитные линии в той части планеты, которая освещена, располагаются на расстоянии в 600 тыс. км от поверхности, а с противоположной стороны — более чем в 2 млн км.

Вояджер зафиксировал непостоянность напряжения поля и расположения магнитных линий. Такие свойства планеты также еще не объяснены до конца наукой.

Кольца

В конце XIX века, когда ученые уже не искали ответ на вопрос о том, есть ли атмосфера на Нептуне, перед ними возникла другая задача. Необходимо было объяснить, почему по пути следования восьмой планеты звезды начинали гаснуть для наблюдателя несколько раньше, чем к ним приближался Нептун.

Решить проблему получилось только спустя почти век. В 1984 году с помощью мощного телескопа удалось рассмотреть самое яркое кольцо планеты, впоследствии названное именем одного из первооткрывателей Нептуна - Джона Адамса.

Дальнейшие исследования обнаружили еще несколько подобных образований. Именно они закрывали звезды на пути следования планеты. Сегодня астрономы считают Нептуна обладателем шести колец. В них кроется еще одна загадка. Кольцо Адамса состоит из нескольких дужек, располагающихся на некотором расстоянии друг от друга. Причина такого размещения неясна. Часть исследователей склоняются к мысли, что удерживает их в таком положении сила гравитационного поля одного из спутников Нептуна - Галатеи. Другие приводят весомый контраргумент: размеры ее столь малы, что вряд ли она справилась бы с задачей. Возможно, рядом существует еще несколько неизвестных спутников, помогающих Галатее.

В целом кольца планеты — зрелище, уступающее по внушительности и красоте подобным формированиям Сатурна. Не последнюю роль в несколько тусклом внешнем виде играет состав. Кольца в основном содержат глыбы метанового льда, покрытого соединениями кремния, которые хорошо поглощают свет.

Спутники

Нептун — обладатель (по последним данным) 13 спутников. Большинство из них имеют небольшие размеры. Выдающиеся параметры только у Тритона, лишь немного уступающего в диаметре Луне. Состав атмосферы Нептуна и Тритона различен: спутник имеет газовую оболочку из смеси азота и метана. Эти вещества придают очень интересный вид планете: замерзший азот с включениями из метанового льда создает на поверхности в районе Южного полюса настоящее буйство красок: переливы желтого сочетаются с белым и розовым.

Судьба красавца Тритона, меж тем, не такая радужная. Ученые предрекают ему столкновение с Нептуном и поглощение им. В результате восьмая планета станет обладательницей нового кольца, по яркости сравнимого с образованиями Сатурна и даже опережающего их. Остальные спутники Нептуна значительно уступают Тритону, часть из них даже не имеет пока названия.

Восьмая планета Солнечной системы во многом соответствует своему названию, на выборе которого сказалось и наличие атмосферы, - Нептун. Ее состав способствует появлению характерного голубого цвета. Нептун несется сквозь непонятное нам пространство, подобно богу морей. И аналогично океанским глубинам та часть космоса, которая начинается за Нептуном, хранит массу тайн от человека. Ученым будущего лишь предстоит их открыть.

1. Нептун – восьмая и самая дальняя планета от Солнца. Ледяной гигант распложен на расстоянии 4,5 миллиарда км, что составляет 30,07 а.е.
2. Сутки на Нептуне (полный оборот вокруг своей оси) составляют 15 часов 58 минут.
3. Период обращения вокруг Солнца (нептунианский год) длится около 165 земных лет.
4. Поверхность Нептуна покрыта огромным глубоким океаном воды и сжиженных газов, в том числе метана. Нептун голубого цвета, как наша Земля. Это цвет метана, который поглощает красную часть спектра солнечного света и отражает голубую.
5. Атмосфера планеты состоит из водорода с небольшой примесью гелия и метана. Температура верхней кромки облаков -210 °С.
6. Несмотря на то что Нептун - самая далёкая планета от Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной системе. В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 км/ч
7. Вокруг Нептуна вращаются 14 спутников, которые получили названия в честь различных богов и нимф моря в греческой мифологии. Самый крупный из них – Тритон имеет диаметр 2700 км и вращается в противоположном направлении обращения остальных спутников Нептуна.
8. Нептун имеет 6 колец.
9. На Нептуне нет жизни, какой мы ее знаем.
10. Нептун был последней планетой, которую посетил «Вояджер-2» в своем 12- летнем путешествии по Солнечной системе. Запущенный в 1977 году, «Вояджер-2» в 1989 году прошел на расстоянии 5000 км от поверхности Нептуна. Земля находилась более чем в 4 млрд км от места события; радиосигнал с информацией шел до Земли более 4 часов.

Долгое время Нептун находился в тени других планет Солнечной системы, занимая скромное восьмое место. Астрономы и исследователи предпочитали заниматься изучением крупных небесных тел, направляя свои телескопы на газовые планеты-гиганты Юпитер и Сатурн. Даже большего внимания со стороны научного сообщества удостоился скромный Плутон, который считался последней девятой планетой Солнечной системы. С момента своего открытия, планета Нептун и интересные факты про нее, мало интересовали научный мир, все сведения о ней носили случайный характер.

Казалось, что после решения Пражской XXVI Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза о признании Плутона карликовой планетой, судьба Нептуна кардинально изменится. Однако, несмотря на существенные изменения состава Солнечной системы, Нептун теперь по-настоящему оказался на задворках ближнего космоса. С того момента, как триумфально прошло открытие планеты Нептун, исследования газового гиганта носили ограниченный характер. Подобная картина наблюдается и сегодня, когда ни одно космическое агентство не считает приоритетным исследование восьмой планеты Солнечной системы.

История открытия Нептуна

Переходя к восьмой планете Солнечной системы, следует признать, что Нептун далеко не такой огромный, как его собратья — Юпитер, Сатурн и Уран. Планета является четвертым по счету газовым гигантом, так как своими размерами уступает всем трем. Диаметр планеты составляет всего 49,24 тыс. км, тогда как Юпитер и Сатурн имеют диаметры 142,9 тыс. км и 120,5 тыс. км соответственно. Уран, хоть и проигрывает первым двум, имеет размер планетарного диска в 50 тыс. км. и превосходит четвертую газовую планету. Зато по своему весу эта планета, безусловно, входит в тройку лидеров. Масса Нептуна составляет 102 на 1024 кг, и выглядит он довольно внушительно. В дополнение ко всему — это самый массивный объект среди других газовых гигантов. Его плотность составляет 1,638 к/м3 и выше чем у громадного Юпитера, у Сатурна и Урана.

Обладая такими впечатляющими астрофизическими параметрами, восьмая планета удостоилась и почетного названия. Ввиду голубого цвета ее поверхности, планете дали название в честь античного бога морей Нептуна. Однако этому предшествовала любопытная история открытия планеты. Впервые в истории астрономии планета была обнаружена путем математических вычислений и расчетов, прежде чем ее увидели в телескоп. Несмотря на то, что первые сведения о голубой планете получил Галилей, официальное ее открытие состоялось спустя почти 200 лет. В отсутствие точных астрономических данных своих наблюдений Галилей посчитал новую планету далекой звездой.

Планета появилась на карте Солнечной системы в результате разрешения многочисленных споров и разногласий, долгое время царивших среди астрономов. Еще в 1781 году, когда научный мир стал свидетелем открытия Урана, были отмечены незначительные орбитальные колебания новой планеты. Для массивного небесного тела, которое вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца , такие колебания являлись нехарактерными. Уже тогда было высказано предположение, что за орбитой новой планеты в космосе движется еще один крупный небесный объект, который своим гравитационным полем влияет на положение Урана.

Загадка оставалась неразгаданной в течение последующих 65 лет, пока британский астроном Джон Куч Адамс не предоставил на публичное рассмотрение данные своих расчетов, в которых доказал существование на околосолнечной орбите еще одной неизвестной планеты. В соответствии с расчетами француза Лаверье, планета большой массы находится сразу за орбитой Урана. После того, как сразу два источника подтвердили наличие восьмой планеты в Солнечной системе, астрономы всего мира принялись искать это небесное тело на ночном небосклоне. Результат поисков не заставил себя долго ждать. Уже в сентябре 1846 году новая планета была обнаружена немцем Иоганном Галлом. Если говорить о том, кто открыл планету, то здесь вмешалась в процесс сама природа. Данные о новой планете человеку предоставила наука.

С названием вновь обнаруженной планеты сначала возникли некоторые трудности. Каждый из астрономов, приложивших руку к открытию планеты, пытался дать ей название, созвучное собственному имени. Только благодаря стараниям директора Пулковской императорской обсерватории Василия Струве, за голубой планетой окончательно закрепилось название Нептун.

Что принесло науке открытие восьмой планеты

До 1989 года человечество довольствовалось визуальным наблюдением голубого гиганта, сумев только рассчитать его основные астрофизические параметры и вычислив истинные размеры. Как и оказалось, Нептун является самой далекой планетой Солнечной системы, расстояние от нашей звезды составляет 4,5 млрд. км. Солнце светит в нептуновском небе маленькой звездочкой, свет которой достигает поверхности планеты за 9 часов. Землю от поверхности Нептуна отделяют 4,4 млрд. километров. Для того, чтобы космическому аппарату «Вояджер-2» долететь до орбиты голубого гиганта, понадобилось 12 лет и то, это стало возможным благодаря удачному гравитационному маневру, который совершила станция в окрестностях Юпитера и Сатурна.

Нептун двигается по довольно правильной орбите с малым эксцентриситетом. Отклонение между перигелием и афелием составляет не более 100 млн. км. Один оборот вокруг нашей звезды планета совершает почти за 165 земных лет. Для справки, только в 2011 году планета совершила полный оборот вокруг Солнца с момента своего открытия.

Открытый в 1930 Плутон, считавшийся до 2005 года самой далекой планетой Солнечной системы, в определенный период находится ближе к Солнцу, чем далекий Нептун. Это происходит ввиду того, что орбита Плутона очень вытянутая.

Положение Нептуна на орбите довольно стабильное. Угол наклона его оси составляет 28° и практически идентичен углу наклона нашей планеты. В связи с этим на голубой планете существуют смена сезонов, которая ввиду длительного орбитального пути длится долгих 40 лет. Период вращения Нептуна вокруг собственной оси составляет 16 часов. Однако ввиду того, что на Нептуне отсутствует твердая поверхность, скорость вращения его газообразной оболочки на полюсах и на экваторе планеты различна.

Только в конце 20 века человек сумел получить более точные сведения о планете Нептун. Космический зонд «Вояджер-2» в 1989 году совершил облет голубого гиганта и предоставил землянам снимки Нептуна с близкого расстояния. После этого самая далекая планета Солнечной системы раскрылась в новом свете. Стали известны подробности астрофизических окрестностей Нептуна,а также из чего состоит его атмосфера. Как и все предыдущие газовые планеты, он имеет несколько спустников. Самая крупная «луна» Нептуна - Тритон — была открыта с помощью «Вояджера-2». Имеется и своя система колец планеты, которая правда по масштабам уступает ореолу Сатурна. Полученная с борта автоматического зонда информация является на сегодняшний день самой свежей и единственной в своем роде, на основании которой мы получили представление о составе атмосферы, об условиях, которые царят в этом далеком и холодном мире.

Сегодня изучение восьмой планеты нашей звездной системы ведется с помощью космического телескопа «Хаббл». На базе его снимков составлен точный портрет Нептуна, определен состав атмосферы, из чего она состоит, выявлен ряд особенностей и характеристик голубого гиганта.

Характеристика и краткое описание восьмой планеты

Специфический цвет планеты Нептун возник благодаря плотной атмосфере планеты. Определить точный состав одеяла из облаков, укрывающего ледяную планету, не представляется возможным. Однако благодаря снимкам, полученным с помощью «Хаббла» удалось провести спектральные исследования атмосферы Нептуна:

• верхние слои атмосферы планеты на 80% состоят из водорода;
• остальные 20% приходятся на смесь гелия и метана, которого в газовой смеси присутствует всего 1%.

Именно присутствие в атмосфере планеты метана и какого-то другого, пока неизвестного компонента, обуславливает ей цвет яркой голубой лазури. Как и на других газовых гигантах, атмосфера Нептуна делится на две области — тропосферу и стратосферу — каждая из которых характеризуется своим составом. В зоне перехода тропосферы в экзосферу происходит формирование облачности, состоящей из паров аммиака и сероводорода. На всей протяженности атмосферы Нептуна температурные параметры варьируются в пределах 200-240 градусов Цельсия ниже нуля. Однако на этом фоне любопытна одна особенность атмосферы Нептуна. Речь идет об аномально высокой температуре на одном из участков стратосферы, которая достигает значений в 750 К. Вероятно это вызвано взаимодействием нижних слоев атмосферы с гравитационным силами планеты и действием магнитного поля Нептуна.

Несмотря на высокую плотность атмосферы восьмой планеты, ее климатическая активность считается достаточно слабой. Кроме сильных ураганных ветров, дующих со скоростью 400 м/с, на голубом гиганте других ярких метеорологических явлений замечено не было. Штормы на далекой планете — обычное явление, которое характерно для всех планет этой группы. Единственный спорный аспект, который вызывает у климатологов и астрономов большие сомнения в пассивности климата Нептуна, наличие в его атмосфере Большого и Малого темного пятна, природа которых схожа с природой большого Красного пятна на Юпитере.

Нижние слои атмосферы плавно переходят в слой аммиачного и метанового льда. Однако присутствие у Нептуна довольно внушительной силы гравитации, говорит в пользу того, что ядро планеты может оказаться твердым. В подтверждение этой гипотезы высокое значение ускорение свободного падения — 11,75 м/с2. Для сравнения, на Земле это значение составляет 9,78 м/с2.

Теоретически внутреннее строение Нептуна выглядит следующим образом:

• железно-каменное ядро, которое имеет массу в 1,2 раза большей массы нашей планеты;
• мантия планеты, состоящая из аммиачного, водяного и метанового горячего льда, температура которого составляет 7000К;
• нижняя и верхняя атмосфера планеты, наполненная парами водорода, гелия и метана. Масса атмосферы Нептуна составляет 20% от массы всей планеты.

Каковы реальные размеры внутренних слоев Нептуна, сказать трудно. Вероятно, это огромный спрессованный газовый шар, снаружи холодный, а внутри — раскаленный до очень высоких температур.

Тритон - самый крупный спутник Нептуна

Космический зонд «Вояджер-2» обнаружил целую систему спутников Нептуна, которых сегодня выявлено 14 штук. Самым крупным объектом является спутник, названный Тритоном, масса которого составляет 99,5% массы всех других спутников восьмой планеты. Любопытно другое. Тритон является единственным естественным спутником Солнечной системы, который вращается в противоположную направлению вращения материнской планеты сторону. Допускается мысль, что раньше Тритон был подобен Плутону и являлся объектом в поясе Койпера, но потом был захвачен голубым гигантом. После обследования «Вояджером-2» выяснилось, что у Тритона, так же как на спутниках Юпитера и Сатурна — Ио и Титане — имеется своя атмосфера.

Насколько эта информация будет полезна для ученых, покажет время. Пока же изучение Нептуна и его окрестностей идет крайне медленно. По предварительным расчетам изучение пограничных областей нашей Солнечной системы начнется не раньше 2030 года, когда появятся более совершенные космические аппараты.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них