NEPTUN (PLANETA): CARACTERISTICI, COMPOZIȚIE, ORBITĂ, MIȘCARE, STRUCTURĂ - ARTE - 2025

Neptun este a opta planetă din sistemul solar din punct de vedere al distanței orbitale, un gigant de gheață și cel mai exterior al tuturor. Acesta este cazul de când Pluto a încetat să fie considerat o planetă în 2006, devenind o planetă pitică care face parte din centura Kuiper.

Pe cerul nopții, Neptun arată ca un mic punct albăstrui despre care se știa foarte puțin, până când misiunile spațiale de la sfârșitul anilor 1980, cum ar fi Voyager 2, au furnizat date despre planetă și sateliții săi.

Figura 1. Neptun fotografiat de Voyager 2 în 1989, imaginea arată petele întunecate din cauza furtunilor atmosferice. (Sursa: NASA)

Imaginile Voyager 2 au arătat pentru prima dată o planetă cu o suprafață albastru-verde, cu furtuni puternice și curenți de vânt rapid, producând patch-uri anticiclonice întunecate. Sunt foarte asemănătoare cu cele ale lui Jupiter, deși nu sunt la fel de permanente în timp ca acestea.

Atmosfera lui Neptun este bogată în metan și are un sistem de inele foarte slab. Planeta are o magnetosferă, motiv pentru care se presupune că are un miez metalic.

Până în prezent au fost numărați 15 sateliți din Neptun, dintre care Triton și Nereida sunt sateliții principali.

Descoperire și istorie

Descoperirea lui Neptun a fost rezultatul unei predicții matematice, bazată pe observații ale tulburărilor de pe orbitele planetelor Uranus și Saturn. Anterior, în 1610, Galileo îl văzuse deja pe Neptun cu același telescop pe care îl folosea pentru a descoperi lunile lui Jupiter, dar el a confundat cu o stea.

Mult mai târziu, în 1846, matematicianul francez specializat în mecanică cerească Urbain Le Verrier, a studiat anumite perturbații pe orbitele lui Saturn și Uranus. Cea mai bună explicație a fost să propună existența unei planete noi, din care a prezis orbita și poziția pe cer. Următorul pas a fost găsirea planetei, astfel încât Le Verrier l-a convins pe astronomul german Johann Gottfried Galle să o caute.

În noaptea de 23 septembrie 1846, Galle a confirmat, de la observatorul său din Berlin, existența noii planete și, în câteva zile, a apărut Triton, cel mai mare satelit al său.

Aproape simultan la Cambridge, Anglia, tânărul matematician John Couch Adams, care lucrase și el de ceva vreme, a făcut predicții similare.

Neptun își datorează numele zeului mării în mitologia romană (echivalent cu zeul grec Poseidon), după tradiția numirii planetelor după zeitățile panteonului roman.

Caracteristici generale

Diametrul Neptunului este de aproape 4 ori diametrul Pământului, dar aproximativ o treime din gigantul Jupiter.

Figura 2. Neptun comparativ cu Pământul. (Sursa: wikons commons)

Masa sa este de 17 ori mai mare decât a Pământului, iar volumul său este de 57 de ori mai mare. În ceea ce privește masa, se află pe locul al treilea dintre planetele din sistemul solar și pe locul patru ca mărime.

Rezumatul principalelor caracteristici fizice ale Neptunului

-Masa: 1.024 × 10 ²⁶ kg (de 17.147 ori mai mare decât a Pământului)

-Rara de aer : 24.622 km, echivalent cu 3.87 ori mai mare decât raza Pământului.

-Forma: aplatizată la poli cu un factor de 0,983.

-Rama rațională a orbitei: 4.498 x 10 ⁹ km echivalent cu 30,07 AU

- Inclinarea axei de rotație : 30º față de planul orbital.

-Temperatura: -220ºC (nori)

-Gravitate: 11,15 m / s ² (1,14g)

-Câmp magnetic magnetic: Da, 14 microtesla la ecuator.

-Atmosfera: hidrogen 84%, heliu 12%, metan 2%, amoniac 0,01%.

-Densitate: 1.640 kg / m ³

-Sateliți: 15 cunoscuți până în prezent.

-Inele: Da, sunt subțiri și sunt compuse din particule de gheață și silicati.

Mișcare de traducere

Neptun, a opta planetă din sistemul solar, este un gigant pe gaz a cărui orbită în jurul Soarelui are o rază medie de 30 AU. O unitate astronomică AU este egală cu 150 de milioane de kilometri și este distanța medie dintre Soare și Pământ.

Figura 3. Animație care arată orbita lui Neptun în roșu, împreună cu Uranus care este punctul albastru. Sursa: Wikimedia Commons.

Aceasta înseamnă că raza căii lui Neptun este de 30 de ori mai mare decât a Pământului, astfel încât este nevoie de 165 de ani pentru a finaliza o revoluție în jurul Soarelui.

Fapte amuzante despre Neptun

-Este planeta cea mai îndepărtată de Soare, deoarece Pluto, care se află după orbita lui Neptun, este acum o planetă pitică.

-Neptun este cel mai mic dintre cele patru planete uriașe (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun).

-Gravitatea Neptunului este foarte asemănătoare cu cea a Pământului.

-Este cea mai rece planetă din sistemul solar, cu o temperatură medie de -221,4ºC.

-Are un sistem de inele, dar spre deosebire de cele ale lui Saturn, acestea nu sunt continue, ci formează în schimb arcuri de-a lungul căii sale orbitale.

-Neptunul este cel mai dens dintre planetele uriașe.

-Are uragane cu cele mai rapide vânturi din sistemul solar, care pot atinge un uimitor 2.100 km / h.

-Neptun are un Mare Punct Întunecat, un vârtej cu dimensiunea planetei Pământ. Acest spot, fotografiat în 1989, a dispărut în 1994, dar a dat naștere unui nou Spot întunecat.

-Triton, cel mai mare satelit din Neptun, se rotește în direcția opusă celorlalți sateliți ai acestuia, motiv pentru care se crede că a fost prins de planetă și nu s-a format în același timp cu acesta.

-Tritonul (cel mai mare satelit din Neptun) are vulcani și gheizere cu azot, însă este una dintre cele mai reci stele din sistemul solar (-235ºC).

-Misiunea Voyager 2 a trecut 3.000 de kilometri de polul nord al planetei Neptun în 1989.

-La 12 iulie 2011, Neptun și-a încheiat prima orbită completă de la descoperirea sa la 23 septembrie 1846.

Mișcare rotativă

Figura 4. Neptunul necesită aproape 16 ore pentru a face o revoluție completă în jurul axei sale. Sursa: NASA.

Rotația Neptunului este de 15 ore, 57 minute și 59 de secunde, în funcție de cea mai precisă măsurare până în prezent.

Nu este o sarcină ușoară să determinați viteza de rotație a unei planete care arată doar suprafața atmosferei sale și care, de asemenea, se mișcă. Este mult mai ușor să determinați viteza de rotație a planetelor stâncoase.

Când Voyager 2 a ajuns la Neptun în 1989, a fost estimată o perioadă de rotație de 16 ore 6,5 secunde. Astăzi se știe că această măsurare este inexactă, datorită măsurătorilor dureroase ale savantului planetar Erich Karkoschka de la Universitatea din Arizona.

Viteza de rotație și câmpul magnetic

Viteza de rotație a celorlalte planete uriașe este măsurată de impulsurile emise de câmpul magnetic. Cu toate acestea, această metodă nu se aplică Neptunului, deoarece nici axa, nici centrul dipolului magnetic nu coincid cu axa de rotație a planetei, așa cum vedem în imaginea comparativă următoare:

Figura 5. Câmpul magnetic al planetelor uriașe. Sursa: Semințe, M. 2011. Sistemul solar. Ediția a șaptea. Cengage Learning.

Imaginea arată modelul câmpului magnetic produs de un dipol (un magnet), situat mai mult sau mai puțin în centrul planetei. Acest model este potrivit și pentru câmpul magnetic al Pământului.

Dar câmpul Neptun este anomal, în sensul că cvadrupolul și intrările de ordin superior pot fi mai mari decât câmpul dipol. Și după cum vedem în figură, dipolul este deplasat din centru.

Așadar, Karkoschka a conceput o metodă diferită, folosind peste cinci sute de imagini de la telescopul Hubble. El a găsit două trăsături caracteristice ale planetei pe care le-a numit: Caracteristică Polarului de Sud și Valul Polar Sud.

Acestea s-au rotit cu aceeași viteză din anii ’90, coroborând că aceasta este adevărata viteză a planetei.

Figura 6. În această imagine a lui Neptun, filtrele colorate sunt folosite pentru a evidenția Dark Spot 2 și caracteristica Polarului Sud, care par a fi ancorate pe planetă. Sursa: Erich Karkoschka.

Imaginea din figura 5 (de mai sus) prezintă culori și contraste modificate de filtre pentru a sublinia caracteristicile atmosferice ale planetei.

După cum am spus, vânturile din atmosfera lui Neptun depășesc frecvent viteza sunetului.

Astfel, Marea Punctă Întunecată a Neptunului își variază poziția relativă în timp, în timp ce Punctul Întunecat 2 și Caracteristica Polarului Sud își mențin pozițiile relative. Acest lucru sugerează că acestea sunt legate de rotația planetei, ceea ce a permis lui Karkoschka să determine cu exactitate durata unei zile pe Neptun.

Compoziţie

În atmosfera lui Neptun se găsesc elemente precum hidrogen (84%), heliu (12%), metan (2%) și alte gaze precum amoniac, etan și acetilenă. Sub această atmosferă există un amestec de apă, amoniac lichid, metan și rocă topită, care conține silice, fier și nichel.

În regiunile inferioare ale atmosferei se găsesc concentrații crescânde de metan, amoniac și apă. Spre deosebire de Uranus, planeta geamănă, compoziția lui Neptun are un volum mai mare de ocean.

Structura

Planeta are un miez stâncos înconjurat de o coajă înghețată, toate sub o atmosferă densă și groasă, care ocupă o treime din raza sa. Este similară cu cea a planetei gemene Uranus.

Figura următoare prezintă structura lui Neptun mai detaliat.

Figura 7. Structura internă a Neptunului. Sursa: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptun are o structură cu straturi bine diferențiate:

- Stratul superior: este format din nori care sunt în mare parte hidrogen și heliu și, într-o măsură mai mică, metanul și alte gaze. Corespunde cu aproximativ 5-10% din masa planetei.

- Atmosferă : hidrogen, heliu și metan.

- Mantaua: sub atmosfera este marea manta a planetei, o regiune lichida in care temperaturile pot atinge intre 1.727 si 4.727 ° C. Este compusa din apa, metan si amoniac in stare fluida.

Mantaua variază între 10 și 15 mase de teren și este bogată în apă, amoniac și metan. Acest amestec se numește „gheață”, în ciuda faptului că este un fluid fierbinte și dens și mai este denumit și ocean de apă și amoniac.

Mantaua în sine are temperaturi foarte ridicate, între 1.700ºC și 4.700ºC, iar conductivitatea electrică este de asemenea ridicată.

- Nucleu: format din silice, fier și nichel, similar cu Uranus, celălalt gigant de gheață și gaze. Masa nucleului este de 1,2 ori mai mare decât a Pământului. Presiunea din centru este estimată la 700 GPa, aproximativ dublă decât cea din centrul Pământului, cu temperaturi de până la 5.670 ºC.

Atmosfera

Atmosfera din Neptun este foarte interesantă și merită o secțiune specială. Pentru început, este extrem de rece, deoarece este cea mai îndepărtată planetă de Soare și primește foarte puține radiații solare. Datorită acestui fapt, temperatura din partea superioară a atmosferei este de ordinul a -220 ºC.

Dar Neptun are o sursă de căldură internă, probabil datorită coliziunilor electronilor de conducere în mantaua fluidului și, de asemenea, căldurii rămase în timpul formării sale.

Datorită acestui gradient uriaș de temperatură, apar curenți de convecție extraordinari, ceea ce face ca sistemul climatic al planetei să fie extrem de extrem.

Și astfel, cele mai mari furtuni și uragane din sistemul solar sunt produse, după cum se dovedește prin formarea unor pete uriașe de curenți anticiclonici, din cauza vânturilor opuse la diferite latitudini.

Dintre toate sistemele anticiclonice ale Neptunului, iese în evidență Marele Punct Întunecat, fotografiat pentru prima dată de sonda Voyager 2 în 1989, când a trecut la 3.000 de kilometri de planetă.

În ceea ce privește culoarea, Neptun este chiar mai albăstrui decât Uranus, tocmai datorită concentrației sale mai mari de metan, care absoarbe lungimea de undă roșie și reflectă lungimea de undă albastră. Există însă și alte molecule care contribuie la culoarea sa.

În regiunea inferioară a atmosferei (troposferă) temperatura scade odată cu înălțimea, dar în regiunea superioară (stratosfera) apare opusul. Între aceste straturi presiunea este de 10 mii pascali (Pa).

Deasupra stratosferei se află termosfera, care se transformă treptat în exosferă, unde presiunea scade de la 10 Pa la 1 Pa.

Sateliti Neptun

Până în prezent, au fost numărați 15 sateliți naturali ai planetei. Cel mai mare dintre sateliții săi și primul care a fost descoperit, în 1846, este Triton. În 1949 a fost descoperit un al doilea satelit, numit Nereida.

În 1989, misiunea Voyager 2 a descoperit încă șase sateliți: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa și Proteus.

Mai târziu, în 2003, sunt descoperite Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate și Neso. Micul satelit 14 a fost descoperit în 2013 de institutul SETI, perioada orbitală fiind de 23 de ore.

Să vedem câteva detalii despre lunile principale ale Neptunului:

Triton

Este cel mai mare dintre sateliții lui Neptun, cu un diametru de 2.700 km, de aproximativ 18 ori mai mic decât planeta gazdă și de aproape 5 ori mai mic decât Pământul.

Perioada orbitală este de aproape 6 zile, dar, în mod curios, se rotește în direcția opusă rotației Neptunului și a celorlalți sateliți ai săi. În plus, orbita sa este înclinată cu 30 de grade în raport cu planul orbital al planetei.

Este cel mai rece obiect din sistemul solar, cu o temperatură medie de -235 ºC și este format din trei sferturi de rocă și un sfert de gheață. Pe suprafața sa există gheizere, cu emanații întunecate spre atmosferă, în timp ce suprafața prezintă câmpii și unii vulcani cu cratere de 200 km.

Figura 8. Principalii sateliți ai Neptunului; Triton, Proteus, Nereida și Larisa. Sursa: Wikimedia Commons.

Nereidă

A fost descoperit de Gerard Kuiper în 1949, datorită faptului că reflectă 14% din lumina soarelui pe care o primește.

Mărimea sa este o optime din Triton și are o orbită foarte excentrică, apropierea cea mai apropiată de Neptun este de 1.354.000 km, iar distanța cea mai îndepărtată este de 9.624.000 km, fiind nevoie de 360 ​​de zile până la finalizare.

Proteu

Figura 9. Fraternitate, egalitate, libertate este numele dat arcadelor inelului Adams (cel mai exterior). Inelul interior este Le Verrier. (Sursa: wikons commons)

Neptun are cinci inele subțiri și slabe, compuse în principal din praf și particule de gheață. Se crede că originea sa se află în resturile lăsate de coliziunile dintre meteori și sateliții naturali ai planetei.

Inelele poartă numele de oameni de știință care au contribuit cel mai mult la descoperirea și studiul lor. De la cele mai interioare până la cele mai exterioare sunt Galle, Le Verrier, Lassell, Arago și Adams.

Există, de asemenea, un inel a cărui orbită se împarte cu satelitul Galatea, pe care îl putem vedea în următoarea imagine:

Figura 10. Diagrama celor cinci inele ale Neptunului și numele acestora. De asemenea, este arătată orbita unor sateliți. (Sursa: NASA).

Când și cum să observi Neptun

Neptun nu poate fi văzut cu ochiul liber, chiar și cu un telescop amator, pare atât de mic încât poate fi confundat cu o stea.

Pentru a face acest lucru, este mai bine să utilizați un program sau o aplicație de calculator care funcționează ca un planetariu. Pentru sistemul de operare Android, aplicația Sky Maps iese în evidență, care vă permite să localizați rapid planetele și alte obiecte cerești cu o precizie considerabilă.

Cel mai bun moment pentru a observa este când planeta este în opoziție, adică Pământul este între linia care unește Soarele cu Neptun.

Acest fenomen apare la fiecare 368 de zile, iar până în 2020 va avea loc la 11 septembrie. Cu siguranță nu este singura ocazie de a observa Neptun, care este vizibil și în alte perioade ale anului.

Cu un telescop bun, Neptun se poate distinge de stelele de fundal, deoarece arată ca un disc albastru-verde.

Magnetosfera lui Neptun

Mai devreme a fost comentat despre particularitățile câmpului magnetic al lui Neptun. Polii magnetici ai planetei sunt înclinați cu 47º în raport cu axa de rotație.

Câmpul magnetic este generat de mișcarea fluidelor conductoare care formează un strat sferic subțire în interiorul planetei. Dar pe Neptun, polii magnetici sunt deplasați din centru cu aproximativ 0,5 raze de pe planetă.

Intensitatea câmpului la ecuatorul magnetic este de ordinul a 15 microtesle, fiind de 27 de ori mai intensă decât cea a Pământului.

Geometria câmpului este complexă, deoarece contribuțiile cvadrupolului pot depăși contribuția dipolului, spre deosebire de Pământul în care contribuția cea mai relevantă este dipolul.

Figura 11. Câmpul magnetic particular al Neptunului. (Sursa: emaze.com)

Magnetosfera lui Neptun se extinde de până la 35 de ori pe raza sa la fața de șoc și la 72 de raze la coadă.

Magnetoopauză, care este locul în care presiunea magnetică este egală cu presiunea particulelor încărcate de la Soare, se află între 23 și 27 de raze de pe planetă.

Misiuni pentru Neptun

Voyager 2

Singura misiune spațială de a orbita planeta Neptun a fost Voyager 2, care a ajuns pe planetă în 1982.

În acest moment, doar doi sateliți erau cunoscuți: Triton și Nereida. Dar, datorită misiunii Voyager 2, au fost descoperite încă șase: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa și Proteus. Acești sateliți sunt destul de mai mici decât Triton, cu formă neregulată și orbite cu rază mai mică.

Acești șase sateliți sunt suspectați de resturile unei coliziuni cu un satelit antic care s-a ciocnit cu Triton când acesta din urmă a fost capturat de gravitatea lui Neptun.

Voyager 2 a descoperit și noi inele pe Neptun. Deși primul dintre inele a fost descoperit în 1968, existența și descoperirea celor noi nu a fost posibilă până la sosirea acestei sonde în 1989.

Cea mai apropiată apropiere a navei spațiale de planetă a avut loc pe 25 august 1989, care a avut loc la o distanță de 4.800 km deasupra polului nord al lui Neptun.

Deoarece aceasta a fost ultima planetă importantă pe care a putut-o vizita nava spațială, s-a decis să se facă un flyby apropiat al lunii Triton, similar cu ceea ce se făcuse cu Voyager 1, care a zburat de Saturn și de luna ei Titan.

Pe 25 august 1989, nava spațială s-a îndreptat spre o întâlnire strânsă cu luna Nereid înainte de a ajunge la 4.400 km de atmosfera lui Neptun și a trecut în aceeași zi lângă Triton, cea mai mare lună a planetei.

Nava spațială a verificat existența câmpului magnetic din jurul Neptunului și a constatat că acest câmp a fost deplasat din centru și înclinat, similar cu câmpul din jurul lui Uranus.

Referințe

1. N + 1. Diamante de 200 de kilograme plouă pe Uranus și Neptun. Recuperat din: nmas1.org.
2. Powell, M. Planetele cu ochii nudiți în cerul nopții (și cum să le identifice). Recuperat de la: nakedeyeplanets.com.
3. Semințe, M. 2011. Sistemul solar. Ediția a șaptea. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Inel planetar. Recuperat de la: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d’Neptun. Recuperat de la: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Explorarea Neptunului. Recuperat de la: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptun (planeta). Recuperat de la: es.wikipedia.org.