Caracteristicile Neptun (planeta), compoziția, orbita, mișcarea, structura

3406
Simon Doyle

Neptun este a opta planetă din sistemul solar în ceea ce privește distanța orbitală, un gigant de gheață și cea mai exterioară dintre toate. Acesta este cazul de când Pluto a încetat să mai fie considerată o planetă în 2006, devenind o planeta pitica 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 optzeci, precum Voyager 2, au furnizat date despre planetă și sateliții săi..

Figura 1. Neptun fotografiat de Voyager 2 în 1989, imaginea prezintă pete întunecate datorate 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 pete 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, deci se presupune că are un miez metalic.

Până în prezent au fost numărați 15 sateliți ai lui Neptun, printre care Triton și Nereida sunt principalii sateliți..

Indice articol

  • 1 Descoperire și istorie
  • 2 Caracteristici generale
    • 2.1 Rezumatul principalelor caracteristici fizice ale lui Neptun
  • 3 Mișcare de translație
  • 4 fapte amuzante despre Neptun
  • 5 Mișcarea de rotație
    • 5.1 Viteza de rotație și câmpul magnetic
  • 6 Compoziție
  • 7 Structura
  • 8 Atmosfera
  • 9 Sateliți din Neptun
    • 9.1 Triton
    • 9.2 Nereida
    • 9.3 Proteus
  • 10 inele de Neptun
  • 11 Când și cum să observăm Neptun
  • 12 Magnetosfera lui Neptun
  • 13 Misiuni către Neptun
    • 13.1 Voyager 2
  • 14 Referințe

Descoperire și istorie

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

Mult mai târziu, în 1846, matematicianul francez specializat în mecanica cerească Urbain Le Verrier, a studiat anumite perturbații pe orbitele lui Saturn și Uranus. Cea mai bună explicație a fost să propună existența unei noi planete, din care a prezis orbita și poziția pe cer. Următorul pas a fost să găsim planeta, așa că 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, iar câteva zile mai târziu, a apărut Triton, cel mai mare satelit al său..

Aproape simultan în Cambridge, Anglia, tânărul matematician John Couch Adams, care lucra și el la problemă de ceva timp, a făcut predicții similare.. 

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

Caracteristici generale

Diametrul lui Neptun este de aproape 4 ori diametrul Pământului, dar aproximativ o treime din giganticul Jupiter.

Figura 2. Neptun în comparație cu Pământul. (Sursa: wikimedia 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 sa, se situează pe locul trei printre planetele din sistemul solar și pe locul patru ca mărime..

Rezumatul principalelor caracteristici fizice ale lui Neptun

-Masa: 1.024 × 1026 kg (de 17.147 de ori mai mare decât Pământul)

-Raza medie: 24.622 km, echivalent cu 3,87 ori raza Pământului.

-Formă: aplatizat la poli cu un factor 0,983.

-Raza medie a orbitei: 4.498 x 109 km echivalent cu 30,07 U.A.

-Înclinarea axei de rotație: 30º în raport cu planul orbital.

-Temperatura: -220ºC (nori)

-Gravitatie: 11,15 m / sDouă (1,14g)

-Câmp magnetic auto: Da, 14 microtesla în ecuator .

-Atmosfera: Hidrogen 84%, Heliu 12%, Metan 2%, Amoniac 0,01%.

-Densitate: 1.640 kg / m3

-Sateliți: 15 cunoscute până în prezent.

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

Mișcare de traducere

Neptun, a opta planetă din sistemul solar, este un gigant gazos a cărui orbită în jurul Soarelui are o rază medie de 30 UA. O unitate astronomică AU este egală cu 150 de milioane de kilometri și este distanța medie între 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 cea a Pământului, deci 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, din moment ce Pluto, care este după orbita lui Neptun, este acum o planetă pitică.

-Neptun este cea mai mică dintre cele patru planete gigantice (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun).

-Gravitația lui Neptun 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.

-Neptun este cea mai densă dintre planetele uriașe.

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

-Neptun are o Mare Pată Întunecată, un vârtej de mărimea planetei Pământ. Acest spot, fotografiat în 1989, a dispărut în 1994, dar a dat naștere unui nou punct întunecat.

-Triton, cel mai mare satelit al lui Neptun, se rotește în direcția opusă celorlalți sateliți ai săi, motiv pentru care se crede că a fost prins de planetă și nu s-a format la egalitate cu acesta..

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

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

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

Mișcare rotativă

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

Rotația lui Neptun este de 15 ore, 57 minute și 59 secunde, în conformitate cu cea mai precisă măsurare până în prezent..

Nu este o sarcină ușoară determinarea vitezei de rotație a unei planete care arată doar suprafața atmosferei sale și care se mișcă și ea. 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, grație măsurătorilor minuțioase ale omului de știință 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 și nici centrul dipolului magnetic nu coincid cu axa de rotație a planetei, așa cum vedem în următoarea imagine comparativă:

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

Imaginea prezintă 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 anormal, în sensul că intrările cvadrupolice și de ordin superior pot fi mai mari decât câmpul dipolar. Și așa cum vedem în figură, dipolul este deplasat din centru.

Așadar, Karkoschka a conceput o metodă diferită, folosind mai mult de cinci sute de imagini de la telescopul Hubble. El a găsit două trăsături caracteristice ale planetei pe care le-a numit: Caracteristica Polarului de Sud Da Valul polar sudic. 

Acestea s-au rotit cu aceeași viteză încă din anii 1990, confirmând că aceasta este adevărata viteză a planetei..

Figura 6. În această imagine a lui Neptun, filtrele colorate sunt folosite pentru a evidenția Pata Întunecată 2 și Caracteristica Polară Sud, care par a fi ancorate de 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 Pată Întunecată a lui Neptun își variază poziția relativă în timp, în timp ce Pata Întunecată 2 și Caracteristica Polară Sud își mențin pozițiile relative. Acest lucru sugerează că acestea sunt legate de rotația planetei, ceea ce i-a permis lui Karkoschka să determine cu exactitate lungimea unei zile pe Neptun..

Compoziţie

Elemente precum hidrogen (84%), heliu (12%), metan (2%) și alte gaze precum amoniac, etan și acetilenă se găsesc în atmosfera lui Neptun. Sub această atmosferă există un amestec de apă, amoniac în stare lichidă, metan și rocă topită, conținând silice, fier și nichel..

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

Structura

Planeta are un miez stâncos înconjurat de o coajă înghețată, totul sub o atmosferă densă și groasă, care ocupă o treime din raza sa. Este similar cu cel al planetei gemene Uranus.

Următoarea figură arată structura lui Neptun cu mai multe detalii.

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

Neptun are o structură stratificată bine diferențiată:

-Stratul de deasupra: Este alcătuit din nori care sunt în mare parte hidrogen și heliu și, într-o măsură mai mică, metan și alte gaze. Corespunde aproximativ 5-10% din masa planetei.

-Atmosfera: hidrogen, heliu și metan.

-Manta: Sub atmosferă se află marea manta a planetei, o regiune lichidă unde temperaturile pot atinge între 1.727 și 4.727 ° C. Este compusă din apă, metan și amoniac în stare fluidă.

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

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

-Nucleu: compus din rocă de silice, fier și nichel, asemănătoare 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 față de 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 -220 ºC.

Dar Neptun are o sursă internă de căldură, probabil din cauza coliziunilor electronilor de conducere din mantaua fluidului și, de asemenea, de căldura rămasă în timpul formării sale..

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

Și astfel apar cele mai mari furtuni și uragane din sistemul solar, dovadă fiind formarea unor pete uriașe de curenți anticiclonici, datorită vânturilor opuse la diferite latitudini.

Dintre toate sistemele anticiclonice din Neptun, se remarcă Marea Pată Întunecată, fotografiată pentru prima dată de sonda Voyager 2 în 1989, când a trecut la 3.000 de kilometri de planetă..

În ceea ce privește culoarea, cea a lui Neptun este chiar mai albăstruie decât Uranus, tocmai datorită concentrației sale mai mari de metan, care absoarbe lungimea de undă roșie și reflectă lungimea de undă albastră. Dar există și alte molecule care contribuie la culoarea acesteia.

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

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

Sateliții Neptun

Până în prezent, au fost numărați 15 sateliți naturali ai planetei. Cel mai mare dintre sateliții săi și primul 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 principalele luni ale lui Neptun:

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

Este cel mai rece obiect din sistemul solar, cu o temperatură medie de -235 ° C și este alcătuit din trei sferturi de rocă și un sfert de gheață. La suprafața sa sunt gheizere, cu emanații întunecate către atmosferă, în timp ce suprafața prezintă câmpii și câțiva vulcani cu cratere de 200 km.

Figura 8. Principalii sateliți ai lui Neptun; 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.

Dimensiunea sa este de o optime din Triton și are o orbită foarte excentrică, cea mai apropiată apropiere de Neptun este de 1.354.000 km, iar cea mai îndepărtată distanță este de 9.624.000 km, durând 360 de zile până la finalizare.. 

Proteus

Acest satelit neregulat a fost descoperit în 1989 de misiunea Voyager 2 și, ca mărime, ocupă locul doi printre sateliții Neptun. Este un satelit cu densitate mică și foarte poros.

În ciuda dimensiunilor sale mari, nu a putut fi descoperită de telescoape, deoarece este foarte întunecată și reflectă puțin lumina soarelui. Diametrul său mediu este de ordinul a 400 km, fiind de 6,7 ori mai mic decât Triton. 

Inele Neptun

Figura 9. Fraternitate, egalitate, libertate este numele dat arcurilor inelului Adams (cel mai exterior). Inelul interior este Le Verrier. (Sursa: wikimedia 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 familiei oamenilor de știință care au contribuit cel mai mult la descoperirea și studiul lor. De la cele mai interioare la cele mai exterioare sunt Galle, Le Verrier, Lassell, Arago și Adams.

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

Figura 10. Diagrama celor cinci inele ale lui Neptun și numele lor. Este prezentată și 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 aceasta, cel mai bun lucru este să folosiți un program de computer sau o aplicație care funcționează ca planetariu. Pentru sistemul de operare Android se remarcă aplicația Sky Maps, care vă permite să localizați rapid planete și alte obiecte cerești cu o precizie considerabilă.

Cel mai bun moment de observat este când planeta este în opoziție, adică Pământul se află între linia care unește Soarele cu Neptun..

Acest fenomen are loc la fiecare 368 de zile și până în 2020 va avea loc pe 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 s-a comentat particularitățile câmpului magnetic al lui Neptun. Polii magnetici ai planetei sunt înclinați cu 47 ° față de 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 cvadrupolice pot depăși contribuția dipolului, spre deosebire de Pământ, în care cea mai relevantă contribuție este dipolul..

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

magnetosferă Raza lui Neptun se extinde de până la 35 ori raza sa în fața șocului și 72 de raze în coadă.

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

Misiuni către Neptun

Voyager 2

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

În acest moment erau cunoscuți doar doi sateliți: 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 mici decât Triton, cu formă neregulată și orbite cu rază mai mică..

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

Voyager 2 a descoperit de asemenea noi inele pe Neptun. Deși primul inel a fost descoperit în 1968, existența acestuia și descoperirea altora noi nu a fost posibilă până la sosirea sondei menționate în 1989..

Cea mai apropiată abordare 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 Neptunului..

Deoarece aceasta a fost ultima planetă majoră pe care s-a putut vizita nava spațială, s-a decis să efectueze o supraveghere apropiată a lunii Triton, similar cu ceea ce se făcuse cu Voyager 1, care zbura pe lângă Saturn și luna sa Titan.. 

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

Nava spațială a verificat existența câmpului magnetic care înconjoară Neptun și a constatat că câmpul era deplasat din centru și înclinat, similar cu câmpul din jurul lui Uranus..

Referințe

  1. N + 1. 200 de kilograme de diamante plouă peste Uranus și Neptun. Recuperat de pe: nmas1.org.
  2. Powell, M. The Naked Eye Planetets in the Night Sky (și cum să le identificăm). Recuperat de pe: nakedeyeplanets.com.
  3. Semințe, M. 2011. Sistemul solar. Ediția a șaptea. Cengage Learning.
  4. Wikipedia. Inel planetar. Recuperat de pe: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Recuperat de pe: fr.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Explorarea lui Neptun. Recuperat de pe: en.wikipedia.org.
  7. Wikipedia. Neptun (planeta). Recuperat de pe: es.wikipedia.org.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.