Планета нептун краткое описание

Кольца планеты Нептун

Планета Нептун располагает 5-ю кольцами, наименованных в честь ученых: Галле, Леверье, Ласселл, Араго и Адамс. Представлены пылью (20%) и небольшими осколками породы. Их сложно отыскать, потому что лишены яркости и отличаются по величине и плотности.

Иоганн Галле был первым, кто рассмотрел планету в увеличительный прибор. Кольцо идет первым и отдалено на 41000-43000 км от Нептуна. Леверье занимает в ширину всего 113 км.

На отдаленности в 53200-57200 км с шириной в 4000 км находится кольцо Ласселла. Это наиболее широкое кольцо. Ученый нашел Тритон через 17 дней после обнаружения планеты.

На 100 км простирается кольцо Араго, расположенное в 57200 км. Франсуа Араго наставлял Леверье и активно выступал в споре о планете.

Адамс в ширину простирается всего на 35 км. Но это кольцо самое яркое у Нептуна и его легко найти. Обладает пятью дугами, три из которых именуют Свобода, Равенство, Братство. Полагают, что дуги были гравитационно пойманы Галатеей, расположенной внутри кольца. Взгляните на фото колец Нептуна.

Кольца Нептуна, наблюдаемые Вояджером-2 в 1989 году

Кольца темные и созданы из органических соединений. Вмещают много пыли. Полагают, что это молодые формирования.

Состав и поверхность планеты Нептун

Эту разновидность объектов именуют ледяными гигантами. Присутствует скалистое ядро (металлы и силикаты), мантия, созданная из воды, метанового льда, аммиаков и водородной, гелиевой и метановой атмосферы. Детальное строение Нептуна просматривается на рисунке.

Внутреннее строение Нептуна

В ядре присутствует никель, железо и силикаты, а по массе в 1.2 раз обходит нашу. Центральное давление возрастает до 7Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, которые опускаются вниз в виде града.

Мантия достигает в 10-15 раз превосходит земную массу и наполнена аммиачной, метановой и водной смесью. Вещество называют ледяным, хотя в реальности это плотная раскаленная жидкость. Атмосферный слой простирается на 10-20% от центра.

В нижних атмосферных слоях можно заметить, как возрастают метановые, водные и аммиачные концентрации.

Это интересно: 1177,Доклад про планету Сатурн: изучаем подробно

Интересные факты о Нептуне

• Для полного оборота по орбите вокруг Солнца Нептуну требуется 164.8 земных лет. 11 июля 2011 года было обозначено завершение первого полного оборота планеты с момента ее открытия в 1846 году.

• Нептун был обнаружен Жаном Жозефом Леверье. Планета оставалась неизвестной для древних цивилизаций в силу того, что не была видно с Земли невооруженным взглядом. Первоначально планета называлась Леверье, в честь ее первооткрывателя. Но научное сообщество быстро отказалось от этого названия и было выбрано название Нептун.

• Планета была названа Нептун в честь древнеримского бога моря.

• Нептун обладает второй по величине силой тяжести в Солнечной системе, уступая только Юпитеру.

• Самый большой спутник Нептуна носит название Тритон, он был обнаружен спустя 17 дней после того, как был обнаружен сам Нептун.

Тритон и Нептун

• В атмосфере Нептуна можно наблюдать шторм, похожий на Большое красное пятно Юпитера. Данный шторм имеет объем сопоставимый с объемом Земли и известен также как Великое Темное Пятно.

• На планете существует еще одна известная буря — Малое Темное Пятно, но она значительно меньше. Ее размер сопоставим с размером Луны.

• Нептун очень быстро вращается вокруг своей оси, период обращения составляет около 16 часов

• Мимо Нептуна пролетал только один земной аппарат под названием Voyager 2, это произошло в 1989 году. Благодаря миссии, человечество получило первые ценные данные о системе спутников и колец планеты. Для того, чтобы сигналы от космического аппарата достигли Земли потребовалось 246 минут (четыре часа и шесть минут).

• Планета обладает очень динамичным климатом. Самый большой шторм, известный как Большое Темное Пятно произошел в 1989 году и длился около пяти лет.

Большое Темное Пятно (1989)

• Подобно другим газовым гигантам, Нептун имеет кольцевую систему. Учитывая весьма слабую отражающую способность колец, ученые полагают, что помимо ледяных частиц в их составе содержится достаточно большое количество углеродных частиц.

• На текущий момент известно 13 спутников Нептуна. Самым большим является Тритон — покрытый ледяной оболочкой мир, из под поверхности которого постоянно происходят выбросы частиц замороженного азота и пыли. Это самый холодный мир в Солнечной системе. Существует версия, что Тритон был пойман огромной гравитацией Нептуна и поэтому не может считаться естественным спутником Нептуна.

• Средняя температура поверхности Нептуна составляет -214 °С.

Физические характеристики

С помощью таблицы можно сравнить физические характеристики лун Нептуна.

Тритон — спутник Нептуна. Credit: universetoday.ru.

Нептун был предсказан математически до того, как его увидели в 1846 году

Когда ученые обнаружили Нептун, было много споров о том, как назвать эту новую планету. Один из самых ранних фактов о Нептуне, который мы знаем, повествует нам о том, что планета, когда она была впервые обнаружена, упоминалась как «планета, внешняя по отношению к Урану». Это было связано с тем, что Нептун является следующей самой далекой планетой от Солнца после Урана.

Урбен Ле Верье, французский астроном, предсказал местонахождение планеты Нептун. Когда обсерватория в Германии подтвердила свои расчеты и установила, что планета существует, он предложил название Нептун. Другие предложили имена  Янус  и  Океан.

Урбен Ле Верье

Ле Верье позже попросил и получил поддержку во Франции, назвав планету своим именем, Леверье. В надежде завоевать популярность имени Ле Верье, французские справочники изменили имя Урана на  Гершель после Уильяма Гершеля, который открыл планету.

За пределами Франции другим ученым не понравилась идея, и Нептун стал общепринятым названием, которое мы используем сегодня. Нептун был римским богом моря, которого римляне приняли от греческого бога Посейдона. Хотя Уран был назван в честь греческого бога, большинству других планет были даны имена римских богов, так что Нептун соответствовал этой схеме.

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:

• никеля;
• железа;
• силикатов.

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.

Поиск [ править ]

Получив в Англии известие об июньском предсказании Леверье, Джордж Эйри сразу же осознал сходство решений Леверье и Адамса. До этого момента работа Адамса была не более чем любопытством, но независимое подтверждение от Леверье побудило Эйри организовать секретную попытку найти планету. В июле 1846 года на заседании Совета посетителей Гринвичской обсерватории, в котором присутствовали Чаллис и сэр Джон Гершель , Эйри предложил Чаллису срочно поискать планету с помощью экваториального телескопа Кембриджа размером 11,25 дюйма , «в надежде о спасении материи из состояния, которое … почти безнадежно «. Поиски были начаты трудоемким методом 29 июля. Адамс продолжал работать над проблемой, предоставив британской команде шесть решений в 1845 и 1846 годах , которые отправили Чаллиса на поиски неправильной части неба. Только после того, как в Париже и Берлине было объявлено об открытии Нептуна,стало очевидно, что Нептун наблюдали 8 и 12 августа, но поскольку на Чаллисе не было современной звездной карты, он не был признан планетой.

Телескоп открытия Нептуна

В телескопв Новой берлинской обсерватории (1835–1913 гг.), которая обнаружила, что Нептун был ахроматическим рефрактор с апертурой 9 Париж дюймы (9,6 английский дюймы, или 24,4 см). Сделано поздно Йозеф Фраунгоферфирма, Merz und Mahler, это был высокопроизводительный телескоп своей эпохи с одним из самых больших доступных ахроматических дублетов и прекрасно сделанным экваториальная гора, с часовой привод для перемещения основной трубы длиной 4 м (13,4 ‘) на та же скорость в качестве Вращение Земли. В конце концов телескоп перенесли на Немецкий музей в Мюнхен, Германия, где его до сих пор можно увидеть как экспонат.

Библиография

 : документ, использованный в качестве источника для этой статьи.

• (ru) Джон Кауч Адамс , О возмущениях Урана , Кембридж, Приложения к различным морским альманахам между 1834 и 1854 годами, Управление морского альманаха Великобритании,1846 г. , стр.  265.
• Франсуа Араго , Popular Astronomy , Париж, Жид,1857 г., читайте онлайн на Gallica
• (ru) Роберт Рой Бритт , «  Новая теория: Галилей открыл Нептун  » , Space.com ,9 июля 2009 г..
• (ru) Гюнтер Баттман , Тень телескопа: биография Джона Гершеля , Джеймса Кларка и компании,1974 г., 219  с. , стр.  162.
• Андре Данжон , «  Столетие открытия Нептуна  », Сиэль и др Терра , п о  62,1946 г., стр.  369 .
• .
• Луи Фигье , Чудеса науки или популярное описание современных изобретений , т.  4, Париж, Фурн, Жув и C т.е. ,1870 г., «  Планета Нептун  », с.  708-723
• (en) Р. Хатчинс , «  Адамс, Джон Коуч (1819–1892)  » , Оксфордский словарь национальной биографии , Oxford University Press ,2004 г..
• (en) Н. Коллерстрем, Хронология открытия Нептуна , Британский случай совместного предсказания, Университетский колледж Лондона,2001 г.( ).
• (в) Чарльз Т. Ковал и Стиллман Дрейк , «  Наблюдения Галилея за Нептуном  » , Nature , vol.  287, п о  5780,25 сентября 1980 г., стр.  311–313 .
• (en) Давор Крайнович, «  Устройство Нептуна  » , Астрономия и геофизика , т.  57, п о  5,октябрь 2016, стр.  5.28-5.34 Статья на arXiv — это расширенная версия статьи, опубликованной в Astronomy & Geophysics . Он отличается двумя дополнительными текстовыми полями, касающимися закона Тициуса-Боде и названия планеты, а также исправлением таблицы с наблюдениями до открытия Нептуна. 17 страниц, две «цифры» и пояснительные рамки. Нумерация рисунков, таблиц и рамок отличается от таковой в опубликованной версии.
• (in) W. Lassell , «  Открытие предполагаемого кольца и спутника Нептуна  » , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , Vol.  7,Ноябрь 1846 г., стр.  157 .
• Джеймс Лекё , Открытие Нептуна Леверье (1846 г.) , BibNum,июнь 2010
  Джеймс Лекё — заслуженный астроном Парижской обсерватории .
• AJ Lexell , «  Исследования Новой планеты, открытые М. Гершелем и номинальным Георгием Сидусом  », Acta Academia Scientarum Imperialis Petropolitanae , vol.  4,1783, стр.  303–329 .
• (in) Марк Литтманн и Э.М. Стэндиш , Планеты за пределами: открытие внешней Солнечной системы , Courier Dover Publications,2004 г., 319  с. .
• (in) Дэвид Джеймисон, «  Чудесный год Галилея 1609 и революционное введение телескопа  » , Australian Physics , vol.  46, п о  3,Май-июнь 2009 г..
• (ru) Лоуренс А. Маршалл и Стивен П. Маран, « Конфиденциальная информация о Плутоне: инсайдерский отчет о продолжающихся битвах за статус Плутона» , Даллас (Техас, США), BenBella Books, Inc.,2009 г., 223  с.
• Жан-Пьер Мартин, «Открытие Нептуна», или Vive les maths! , (после 2000 г.) .
• Джон Коуч Адамс , Наша Вселенная .
• (ru) Дж. Дж. О’Коннор и Э. Ф. Робертсон, Математическое открытие планет ,Сентябрь 1996.
• Парижская обсерватория , 170-летие открытия Нептуна , последняя модификация 21 октября 2016 г.
• (in) Фред Уильям Прайс , Справочник наблюдателя за планетами , Cambridge University Press ,2000 г., 429  с. , стр.  352.
• (in) Уильям Шихан, «  Секретные документы переписывают открытие Нептуна  » , Sky & Telescope ,2003 г..
• (ru) Уильям Шихан, Николас Коллерстрем и Крейг Б. Вафф, «  Случай украденной планеты: украли ли британцы Нептун?  » , Журнал Scientific American ,1 — го декабря 2004.
• (ru) Дэвид Р. Уильямс, Информационный бюллетень о Нептуне , НАСА, 19 мая 2016 г. (последнее обновление) .

Неравномерности орбиты Урана

В положении (а) внешняя планета (Нептун) находится «вперед» по отношению к внутренней планете (Уран), которая «тянется вперед» и, следовательно, ускоряет внутреннюю планету: следовательно, последняя будет немного впереди своего невозмущенного движения. (в силу симметрии внешняя планета, которую ищут, со своей стороны симметрично «притягивается» назад). И наоборот, в (b) внешняя планета была «удвоена» внутренней планетой, и поэтому первая находится «позади» второй. Последний затем «оттягивается» и тормозится и, следовательно, «отстает» в своем беспрепятственном движении. Именно продвижение и задержка Урана в его невозмутимом положении сделали возможным открытие Нептуна.

В 1781 году, Лексель впервые заметили нарушения в расчете на орбиту с Ураном . Он предполагает, что в Солнечной системе могут быть другие планеты, которые нарушают орбиту этой планеты, учитывая, что Солнечная система простирается на 100  астрономических единиц .

В 1821 году Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана, сделав предсказания будущих положений на основе законов движения Ньютона и силы тяжести . Последующие наблюдения выявили значительные различия в таблицах, в результате чего Бувар выдвинул гипотезу об определенных беспокоящих телах. Эти неоднородности, или «  остатки  », как в эклиптической долготе, так и в удалении от Солнца планеты, можно объяснить рядом гипотез. Эффект гравитации Солнца на таком большом расстоянии может отличаться от описания Ньютона. Отклонения также могут быть просто ошибками наблюдения. Наконец, Уран может быть потревожен восьмой планетой, еще неизвестной.

Таким образом, идея о существовании планеты, которая нарушила бы движение Урана, витала в воздухе задолго до вмешательства Адамса и Леверье, и поэтому неудивительно, что некоторые астрономы, подобные ему, пытались предсказать его положение. по расчету. Более того, еще до 1840 года Фридрих Вильгельм Бессель , который настаивал на возможном существовании «тревожных масс», поручил своему ученику Фридриху Вильгельму Флеммингу (1812-1840) собрать и обработать для них наблюдения Урана. таблицы. Безрезультатно, вероятно, из-за длительной болезни первого и преждевременного исчезновения второго.

Джон Коуч Адамс .

Джон Коуч Адамс узнает о нарушениях орбиты Урана во время учебы. Затем он убежден, что гипотеза «возмущения» верна. Затем Адамс решает вычислить массу, положение и орбиту возмущающего тела, используя не что иное, как закон всемирного тяготения Ньютона [ см.  желаемый] .

Говоря современным языком, проблема представляет собой обратную задачу , то есть попытку вывести параметры математической модели из наблюдаемых данных. Хотя задача была простой для математических инструментов, в то время она требовала большого количества трудоемких вычислений вручную [ исх.  желаемый] .

Адамс начинает с того, что принимает положение гипотетического тела, используя закон Боде . Затем он вычисляет траекторию Урана, используя предполагаемое положение возмущающего тела, а также вычисляет разницу между его рассчитанной траекторией и наблюдениями (то, что сегодня называют остатками ). Затем он корректирует характеристики вызывающего беспокойство тела способом, предложенным остатками, и повторяет процесс, используя подход, аналогичный подходу регрессии [ исх.  желаемый] .

В 13 февраля 1844 г., Джеймс Чаллис , директор Кембриджской обсерватории , спрос на Адамс, данных о положении Урана Астроном Royal Эйри Гринвич Королевской обсерватории . После этого Адамс ретушировал по крайней мере до тех пор, пока18 сентября 1845 г..

Урбан Жан-Жозеф Леверье .

Франсуа Араго , отвечающий за Парижскую обсерваторию, очевидно, хочет, чтобы проблема Урана решалась именно там. Алексис Бувар мертв, Араго не видит в Обсерватории никого, кто мог бы решить такую ​​сложную задачу. Летом 1845 года он попросил молодого астронома возле обсерватории, Урбена Дж. Дж. Леверье, заняться этим. Вскоре после этого10 ноября 1845 г.Леверье представил диссертацию об Уране в Парижской академии наук , показав, что существовавшая ранее теория плохо отражала его движение. Зная о работе Адамса, он попытался провести подобное расследование и рассчитал положение предполагаемого мешающего тела [ исх.  желаемый] . Он представляет свои результаты на1 — го июня 1846 в Академию, отвергая все другие гипотезы, которые могли бы объяснить отклонения движения Урана:

— Урбен Леверье, Чудеса науки — Планета Нептун

Последствия

После объявления об открытии Гершель, Чаллис и Ричард Шипшэнкс, министр иностранных дел Королевское астрономическое общество, объявил, что Адамс уже рассчитал характеристики и положение планеты. Эйри, наконец, опубликовал отчет об обстоятельствах, а мемуары Адамса были напечатаны в качестве приложения к Морской Альманах. Тем не менее, похоже, что версия, опубликованная Эйри, была отредактирована путем опущения «ключевой фразы», ​​чтобы замаскировать тот факт, что Адамс процитировал только долготу, а не элементы орбиты.

Во Франции и Англии возникла острая полемика по поводу заслуг этих двух астрономов. В Англии было много критики Эйри. Адамс был застенчивым молодым человеком, который, естественно, не хотел публиковать результаты, которые могли бы укрепить или разрушить его карьеру. Эйри и Чаллис критиковали, особенно Джеймс Глейшер, как неспособные выполнять свою должную роль наставников молодых талантов. Чаллис раскаялся, но Эйри защищал свое поведение, утверждая, что поиск планеты не входит в обязанности Гринвичской обсерватории. В целом Эйри защищали его биографы. Во Франции претензии, предъявленные к неизвестному англичанину, были восприняты как умаляющие кредит из-за Леверье достижение.

В Королевское общество награжден Le Verrier то Медаль Копли в 1846 году за его достижения, не говоря уже об Адамсе, но академическая репутация Адамса в Кембридже и в обществе была гарантирована. Когда факты стали известны, некоторые британские астрономы выдвинули точку зрения, что два астронома независимо решили проблему Нептуна, и придавали каждому одинаковое значение. Но сам Адамс публично признал приоритет и заслугу Леверье (не забывая упомянуть роль Галле) в документе, который он дал Королевскому астрономическому обществу в ноябре 1846 года:

Вскоре после этого была высказана критика, что и Адамс, и Леверье были чрезмерно оптимистичны в отношении точности, которую они требовали для своих расчетов, и оба они, используя Закон Боде, сильно переоценил расстояние планеты от Солнца. Кроме того, было высказано предположение, что им обоим удалось получить почти правильную долготу только благодаря «случайному совпадению орбитального времени». Эта критика подробно обсуждалась Данжоном (1946). который проиллюстрировал диаграммой и обсуждением, что, хотя гипотетические орбиты, рассчитанные как Леверье, так и Адамсом для новой планеты, действительно в целом сильно отличались по размеру от реального Нептуна (и на самом деле похожи друг на друга), они обе были очень ближе к реальному Нептуну на этом критическом участке орбиты, охватывающем интервал лет, для которого проводились наблюдения и вычисления, чем они были для остальных рассчитанных орбит. Таким образом, тот факт, что оба вычислителя использовали большую большую ось орбиты, чем реальность, оказался не столь важным и не самым важным параметром.[нужна цитата]

Новая планета, которую сначала назвали «Леверье» Франсуа Араго, получивший по общему мнению нейтральное название Нептун. Его математическое предсказание было величайшим интеллектуальным подвигом, но оно также показало, что закон тяготения Ньютона, который Эйри почти подвергал сомнению, преобладает даже в пределах Солнечная система.

Адамс не испытывал горечи к Чаллис или Эйри. и признал свою неспособность убедить астрономический мир:

Напротив, Леверье был высокомерным и напористым, что позволило британскому научному истеблишменту сомкнуть ряды позади Адамса, в то время как французы в целом не находили к Леверье особой симпатии. В 1874–1876 годах Адамс был Президент Королевского астрономического общества когда ему выпало представить Золотая медаль РАН года Леверье.

Физические характеристики

У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности, поэтому за уровень отсчета при измерении размеров планеты принимается уровень атмосферы, на котором давление составляет 1 бар. Экваториальный диаметр Нептуна равен 49528 км, полярный — 48680 км; его масса — 1.02×1026 кг — превосходит земную в 17,14 раз. Таким образом, эта планета немного меньше и тяжелее Урана. Средняя плотность Нептуна — 1,76 г/см³. Уровень солнечной энергии в окрестностях Нептуна очень мал и составляет около 8 Вт/м2.

Атмосфера Нептуна на 98 % состоит из водорода и гелия. В ней содержится также 2,5—3 % метана. Перистые облака в атмосфере Нептуна, скорее всего, состоят из кристаллов замёрзшего метана. Сильные линии поглощения метана, доминирующие в спектре планеты, придают Нептуну интенсивный синий цвет. В спектре обнаружены также следы молекулярного водорода и этана. В микроволновом диапазоне обнаруживается присутствие небольших количеств аммиака.

Температура в атмосфере Нептуна меняется с глубиной. На уровне 0,1 бар температура минимальна — 50 К. Выше температура растет, достигая 750 К на высоте 2000 км (при давлении 10—11 бар), и далее остается постоянной. Также температура растет к центру планеты, где ожидаются значения температуры в 7000 К и давление в 5×106 бар. На уровне 1 бар температура атмосферы равна 74 К. Учитывая расстояние планеты до Солнца, ожидалось, что эффективная температура Нептуна составляет около 45 К, но оказалось, что она равна 59,3 К. Таким образом, на Нептуне часть тепла поступает из внутренних источников.

Ось вращения Нептуна наклонена к плоскости орбиты на 29°34′. Период вращения магнитного поля Нептуна, который, как полагают, связан с вращением ядра планеты, был определен «Вояджером-2» и составляет 16,11 часов (16 часов 07 минут). Большинство облаков вращаются с другими периодами, составляющими от 12 часов вблизи от южного полюса до 18 часов возле экватора. Это означает, что на Нептуне дуют ветры со скоростями до 2400 км/час, направленные против вращения планеты. Это самые сильные ветры в Солнечной системе.

«Вояджер-2» обнаружил, что ось магнитного поля Нептуна наклонена на 46° к оси вращения планеты, и смещена от центра планеты на расстояние в 0,55 радиуса планеты. В результате, напряженность магнитного поля сильно варьирует по поверхности планеты — от 0,1 гаусс в северном полушарии до 1 гаусс в южном. Полагают, что магнитное поле Нептуна порождается не ядром планеты, а мантией, богатой аммиаком. Сильный наклон оси магнитного поля приводит к тому, что траектории движения заряженных частиц в магнитосфере планеты пересекают траектории движения спутников и колец; в результате многие заряженные частицы поглощаются спутниками и кольцами, и их концентрация в магнитосфере уменьшается. Кроме того, «Вояджер» обнаружил на Нептуне полярные сияния, хотя и гораздо более слабые, чем на Земле. Они имеют сложный характер и распространяются на больших участках планеты, не только вокруг магнитных полюсов.

Полагают, что Нептун имеет ядро из расплавленных скальных пород, окружённое внешним ядром из частично расплавленной смеси аммиака, воды и метана, не разделённой на слои.

По данным на июнь г., у Нептуна 13 спутников.