Osmá planeta sluneční soustavy, Neptun: zajímavá fakta a objevy. Neptun je úžasná planeta
class="part1">
Podrobnosti:
Planeta Neptun
Obecné informace o Neptunu
© Vladimír Kalanov,
webová stránka"Vědění je moc".
Po objevu Uranu v roce 1781 astronomové po dlouhou dobu nedokázali vysvětlit důvody odchylek v pohybu této planety na její oběžné dráze od parametrů, které byly určeny zákony pohybu planet objevenými Johannesem Keplerem. Předpokládalo se, že za dráhou Uranu by mohla být další velká planeta. Správnost tohoto předpokladu ale musela být prokázána, k čemuž bylo nutné provést složité výpočty.
Neptun ze vzdálenosti 4,4 milionu km.
Neptune. Fotografie ve falešných barvách.
Objev Neptunu
Objev Neptunu „na špičce pera“
Od pradávna lidé věděli o existenci pěti planet, které jsou viditelné pouhým okem: Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn.
A tak talentovaný anglický matematik John Couch Adams (1819-1892), který právě promoval na St. John's College v Cambridge, v letech 1844-1845 vypočítal přibližnou hmotnost transuranové planety, prvky její eliptické dráhy a heliocentrickou délku. Adams se následně stal profesorem astronomie a geometrie na Cambridgeské univerzitě.
Adams při svých výpočtech vycházel z předpokladu, že by se požadovaná planeta měla nacházet ve vzdálenosti 38,4 astronomických jednotek od Slunce. Tuto vzdálenost Adamsovi navrhlo tzv. Titius-Bodeovo pravidlo, které stanoví postup pro přibližný výpočet vzdálenosti planet od Slunce. V budoucnu se pokusíme o tomto pravidle mluvit podrobněji.
Adams předložil své výpočty vedoucímu Greenwichské observatoře, ale nebyla jim věnována pozornost.
O několik měsíců později, nezávisle na Adamsovi, francouzský astronom Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811-1877) provedl výpočty a předložil je Greenwichské observatoři. Zde si okamžitě vzpomněli na Adamsovy výpočty a od roku 1846 byl na observatoři v Cambridge spuštěn pozorovací program, který však nepřinesl žádné výsledky.
V létě 1846 udělal Le Verrier na pařížské observatoři podrobnější zprávu a seznámil své kolegy se svými výpočty, které byly stejné a ještě přesnější než Adamsovy. Ale francouzští astronomové, kteří ocenili Le Verrierovu matematickou dovednost, neprojevili velký zájem o problém hledání transuranové planety. To nemohlo mistra Le Verriera nezklamat a 18. září 1846 zaslal asistentovi berlínské hvězdárny Johannu Gottfriedovi Halleovi (1812-1910) dopis, ve kterém zejména napsal: „... Dejte si práci a nasměrujte dalekohled na souhvězdí Vodnáře. Najdete planetu deváté velikosti do 1° od bodu ekliptiky na zeměpisné délce 326°..."
Objev Neptunu na obloze
23. září 1846, ihned po obdržení dopisu, Johann Halle a jeho asistent, starší student Heinrich d'Arre, namířili dalekohled na souhvězdí Vodnáře a objevili novou, osmou planetu téměř přesně v místě označeném Le Verrierem.
Pařížská akademie věd brzy oznámila, že Urbain Le Verrier „na špičce pera“ objevil novou planetu. Britové se pokusili protestovat a požadovali, aby byl John Adams uznán jako objevitel planety.
Kdo dostal při objevování přednost – Anglie nebo Francie? Priorita otevření byla uznána pro... Německo. Moderní encyklopedické příručky naznačují, že planetu Neptun objevil v roce 1846 Johann Halle podle teoretických předpovědí W.Zh. Le Verrier a J.K. Adams.
Zdá se nám, že evropská věda v této věci jednala spravedlivě ve vztahu ke všem třem vědcům: Galle, Le Verrier a Adams. V dějinách vědy zůstává i jméno Heinricha d’Arreho, který byl tehdy asistentem Johanna Hallea. I když samozřejmě práce Galleho a jeho asistenta byla co do objemu a intenzity podstatně menší než ta, kterou odvedli Adams a Le Verrier, prováděli složité matematické výpočty, které mnozí matematici té doby neprováděli, protože problém považovali za neřešitelný.
Objevená planeta byla pojmenována Neptun po starořímském bohu moří (staří Řekové měli Poseidona v „pozici“ boha moří). Jméno Neptun bylo zvoleno samozřejmě podle tradice, ale dopadlo to docela úspěšně v tom smyslu, že povrch planety připomíná modré moře, kde vládne Neptun. Mimochodem, barvu planety bylo možné definitivně posoudit až téměř půldruhého století po jejím objevení, když v srpnu 1989 americká kosmická loď po dokončení výzkumného programu poblíž Jupiteru, Saturnu a Uranu přeletěla nad Severní pól Neptun ve výšce pouhých 4500 km a přenesl snímky této planety na Zemi. Voyager 2 zůstává zatím jedinou kosmickou lodí, která míří do blízkosti Neptunu. Pravda, některé vnější informace o Neptunu byly získány i pomocí, ačkoli je na oběžné dráze blízké Zemi, tzn. v blízkém prostoru.
Planetu Neptun mohl docela dobře objevit Galileo, který si jí všiml, ale spletl si ji s neobvyklou hvězdou. Od té doby, téměř o dvě stě let později, až do roku 1846 jedna z obřích planet Sluneční Soustava byl v nejistotě.
Obecné informace o Neptunu
Neptun, osmá planeta ve vzdálenosti od Slunce, je od svítidla vzdálena přibližně 4,5 miliardy kilometrů (30 AU) (min. 4,456, max. 4,537 miliardy km).
Neptun, stejně jako , patří do skupiny plynných obřích planet. Průměr jeho rovníku je 49 528 km, což je téměř čtyřikrát větší než průměr Země (12 756 km). Doba rotace kolem své osy je 16 hodin 06 minut. Období revoluce kolem Slunce tj. Délka roku na Neptunu je téměř 165 pozemských let. Objem Neptunu je 57,7krát větší než objem Země a jeho hmotnost je 17,1krát větší než objem Země. Průměrná hustota látky je 1,64 (g/cm³), což je znatelně více než na Uranu (1,29 (g/cm³)), ale výrazně méně než na Zemi (5,5 (g/cm³)). Gravitační síla na Neptunu je téměř jedenapůlkrát větší než na Zemi.
Od starověku až do roku 1781 lidé považovali Saturn za nejvzdálenější planetu. Uran, objevený v roce 1781, „rozšířil“ hranice sluneční soustavy o polovinu (z 1,5 miliardy km na 3 miliardy km).
Ale o 65 let později (1846) byl objeven Neptun, který „rozšířil“ hranice sluneční soustavy ještě jedenapůlkrát, tzn. až 4,5 miliardy km ve všech směrech od Slunce.
Jak uvidíme později, nestal se to limit pro prostor obsazený naší sluneční soustavou. 84 let po objevu Neptunu, v březnu 1930, objevil Američan Clyde Tombaugh další planetu, obíhající kolem Slunce v průměrné vzdálenosti asi 6 miliard km.
Je pravda, že Mezinárodní astronomická unie v roce 2006 zbavila Pluta jeho „titulu“ jako planety. Podle vědců se Pluto ukázalo jako příliš malé na takový titul, a proto bylo převedeno do kategorie trpaslíků. To ale nemění podstatu věci – přesto je Pluto jako vesmírné těleso součástí Sluneční soustavy. A nikdo nemůže zaručit, že za oběžnou dráhou Pluta už neexistují žádná další kosmická tělesa, která by se jako planety mohla stát součástí Sluneční soustavy. V každém případě za oběžnou dráhou Pluta je prostor zaplněn nejrůznějšími vesmírnými objekty, což potvrzuje i přítomnost takzvaného Edgeworth-Kuiperova pásu, sahajícího do 30-100 AU. O tomto pásu budeme hovořit o něco později (viz „Vědění je síla“).
Atmosféra a povrch Neptunu
Atmosféra Neptunu
Neptunův mrak reliéf
Atmosféru Neptunu tvoří hlavně vodík, helium, metan a čpavek. Metan pohlcuje červenou část spektra a propouští modré a zelené barvy. To je důvod, proč povrchová barva Neptunu vypadá zelenomodrá.
Složení atmosféry je následující:
Hlavní složky: vodík (H 2) 80±3,2 %; helium (He) 19±3,2 %; methan (CH4) 1,5 ± 0,5 %.
Složky nečistot: acetylen (C 2 H 2), diacetylen (C 4 H 2), ethylen (C 2 H 4) a ethan (C 2 H 6), dále oxid uhelnatý (CO) a molekulární dusík (N 2) ;
Aerosoly: led čpavek, vodní led, led hydrosulfid amonný (NH 4 SH), led metan (? - sporné).
Teplota: při úrovni tlaku 1 bar: 72 K (–201 °C);
při úrovni tlaku 0,1 bar: 55 K (–218 °C).
Startuje se z nadmořské výšky cca 50 km od povrchové vrstvy atmosféry a dále až do výšky několika tisíc kilometrů je planeta pokryta noctilucentními cirrovými mraky, skládajícími se převážně ze zmrzlého metanu (viz foto vpravo nahoře). Mezi mraky jsou pozorovány útvary, které připomínají cyklónové víry atmosféry, podobně jako na Jupiteru. Takové víry se objevují jako skvrny a periodicky se objevují a mizí.
Atmosféra se postupně mění v kapalné a následně pevné těleso planety, sestávající prý převážně ze stejných látek – vodíku, helia, metanu.
Atmosféra Neptunu je velmi aktivní: na planetu vanou velmi silné větry. Pokud jsme na Uranu nazvali větry o rychlosti až 600 km/h hurikány, jak bychom pak na Neptunu nazvali větry, které vanou rychlostí 1000 km/h? Na žádné jiné planetě sluneční soustavy nejsou silnější větry.
Neptun je osmá planeta od Slunce a poslední známá planeta. Přestože je to třetí nejhmotnější planeta, je pouze čtvrtá, pokud jde o průměr. Díky své modré barvě získal Neptun jméno římského boha moře.
Jak doplníte jisté vědecké objevy Vědci často vedou spory o tom, která teorie je důvěryhodná. Objev Neptunu je jasný příklad takové neshody.
Po objevení planety v roce 1781 si astronomové všimli, že její dráha podléhá značným výkyvům, které by v zásadě neměly existovat. Jako ospravedlnění tohoto nepochopitelného jevu byla navržena hypotéza o existenci planety, jejíž gravitační pole způsobuje odchylky oběžné dráhy Uranu.
První vědecké práce související s existencí Neptunu se však objevily až v letech 1845-1846, kdy anglický astronom John Couch Adams zveřejnil své výpočty o poloze této tehdy neznámé planety. Navzdory tomu, že svou práci předložil Royal Scientific Society (přední anglická výzkumná organizace), jeho práce nevzbudila očekávaný zájem. Teprve o rok později představil výpočty, které se nápadně podobaly Adamsovým, také francouzský astronom Jean Joseph Le Verrier. Výsledkem nezávislých hodnocení vědecká práce dva vědci, vědecká komunita nakonec souhlasila s jejich závěry a začala hledat planetu v oblasti oblohy, na kterou poukázal výzkum Adamse a Le Verriera. Planetu samotnou objevil 23. září 1846 německý astronom Johann Gall.
Před průletem Voyageru 2 v roce 1989 mělo lidstvo o planetě Neptun velmi málo informací. Mise poskytla údaje o Neptunových prstencích, počtu měsíců, atmosféře a rotaci. Voyager 2 také odhalil významné rysy Neptunova měsíce Triton. Světové vesmírné agentury k dnešnímu dni neplánují žádné mise na tuto planetu.
Horní atmosféra Neptunu obsahuje 80 % vodíku (H2), 19 % helia a malé množství metanu. Stejně jako Uran je modrá barva Neptuna způsobena atmosférickým metanem, který absorbuje světlo o vlnové délce, která odpovídá červené barvě. Na rozdíl od Uranu má však Neptun sytější modrou barvu, což naznačuje přítomnost složek v atmosféře Neptunu, které se v atmosféře Uranu nevyskytují.
Povětrnostní podmínky na Neptunu jsou dvě charakteristické rysy. Za prvé, jak bylo zaznamenáno během průletu mise Voyager 2, jedná se o takzvané tmavé skvrny. Tyto bouře jsou rozsahem srovnatelné s Jupiterovou Velkou rudou skvrnou, ale značně se liší v délce trvání. Bouře známá jako Velká rudá skvrna probíhá po staletí, ale temné skvrny Neptunu nemohou trvat déle než několik let. Informace o tom byla potvrzena díky pozorování z Hubbleova vesmírného dalekohledu, který byl k planetě vyslán pouhé čtyři roky poté, co Voyager 2 proletěl.
Druhým pozoruhodným jevem počasí na planetě jsou rychle se pohybující bouře bílý, které se nazývaly „Scooter“. Jak ukázala pozorování, jedná se o zvláštní typ bouřkový systém, jehož velikost je mnohem menší než velikost tmavých skvrn a délka života je ještě kratší.
Stejně jako atmosféry jiných plynných obrů je atmosféra Neptunu rozdělena do pásů zeměpisné šířky. Rychlost větru v některých z těchto pásem dosahuje téměř 600 m/s, to znamená, že větry planety lze nazvat nejrychlejšími ve sluneční soustavě.
Struktura Neptunu
Neptunův axiální sklon je 28,3°, což je relativně blízko 23,5° Země. Vzhledem k významné vzdálenosti planety od Slunce je přítomnost ročních období na Neptunu srovnatelných s těmi na Zemi pro vědce poměrně překvapivým a ne zcela pochopeným jevem.
Měsíce a prstence Neptunu
Dnes je známo, že Neptun má třináct satelitů. Z těchto třinácti je pouze jeden velký a kulovitého tvaru. Existuje vědecká teorie, podle kterého je Triton největším z Neptunových měsíců, je trpasličí planeta, která byla zachycena gravitačním polem, a proto zůstává její přirozený původ sporný. Důkazy pro tuto teorii pocházejí z Tritonovy retrográdní oběžné dráhy – Měsíc rotuje opačným směrem než Neptun. Navíc se zaznamenanou povrchovou teplotou -235 °C je Triton nejchladnějším známým objektem ve sluneční soustavě.
Předpokládá se, že Neptun má tři hlavní prstence: Adams, Le Verrier a Halle. Tento prstencový systém je mnohem slabší než u jiných plynných obrů. Systém prstenců planety je tak slabý, že se nějakou dobu mělo za to, že prstence jsou vadné. Snímky přenášené Voyagerem 2 však ukázaly, že tomu tak ve skutečnosti není a prstence zcela obklopují planetu.
Neptun trvá 164,8 pozemských let, než dokončí oběh kolem Slunce. 11. července 2011 byla dokončena první úplná revoluce planety od jejího objevení v roce 1846.
Neptun objevil Jean Joseph Le Verrier. Planeta zůstala starověkým civilizacím neznámá kvůli tomu, že nebyla ze Země viditelná pouhým okem. Planeta se původně jmenovala Le Verrier na počest svého objevitele. Vědecká komunita ale tento název rychle opustila a bylo zvoleno jméno Neptun.
Planeta byla pojmenována Neptun po starořímském bohu moře.
Neptun má druhou nejvyšší gravitaci ve sluneční soustavě, druhou po Jupiteru.
Největší měsíc Neptunu se nazývá Triton a byl objeven 17 dní poté, co byl objeven samotný Neptun.
V atmosféře Neptunu můžete vidět bouři podobnou Jupiterově Velké rudé skvrně. Tato bouře má objem srovnatelný s objemem Země a je také známá jako Velká temná skvrna.
> Povrch Neptunu
Povrch planety Neptun– ledový obr sluneční soustavy: složení, struktura s fotografiemi, teplota, tmavé místo z Hubblea, studie Voyageru 2.
Neptun patří do rodiny ledových obrů ve sluneční soustavě, a proto nemá pevný povrch. Modrozelený opar, který pozorujeme, je výsledkem iluze. Jsou to vrcholy hlubokých plynových mračen, které ustupují vodě a jinému roztavenému ledu.
Pokud se pokusíte projít po povrchu Neptunu, okamžitě spadnete. Během sestupu se teplota a tlak zvýší. Takže povrchový bod je označen v místě, kde tlak dosahuje 1 bar.
Složení a struktura povrchu Neptunu
S poloměrem 24 622 km je Neptun 4. největší mezi nimi sluneční planety. Jeho hmotnost (1,0243 x 10 26 kg) je 17krát větší než hmotnost Země. Přítomnost metanu absorbuje červené vlnové délky a odmítá modré. Níže je nákres struktury Neptunu.
Skládá se z kamenného jádra (silikáty a kovy), pláště (voda, metan a čpavkové ledy), stejně jako atmosféry helia, metanu a vodíku. Ten se dělí na troposféru, termosféru a exosféru.
V troposféře teplota klesá s výškou a ve stratosféře se zvyšuje s rostoucí výškou. V prvním je tlak udržován na 1-5 barech, proto je zde umístěn „povrch“.
Vrchní vrstva se skládá z vodíku (80 %) a helia (19 %). Lze zaznamenat oblačnost. Nahoře teplota umožňuje kondenzaci metanu, dále jsou zde oblaka čpavku, vody, sulfidu amonného a sirovodíku. V dolních oblastech tlak dosahuje 50 barů a teplotní značka je 0.
Vysoké zahřívání je pozorováno v termosféře (476,85 °C). Neptun je extrémně daleko od hvězdy, takže je potřeba jiný zahřívací mechanismus. Může se jednat o kontakt atmosféry s ionty v magnetickém poli nebo gravitační vlny samotné planety.
Povrch Neptunu postrádá tvrdost, takže atmosféra rotuje odlišně. Rovníková část rotuje s periodou 18 hodin, magnetické pole - 16,1 hodiny a polární zóna - 12 hodin. To je důvod, proč dochází k silnému větru. Tři velké byly zaznamenány Voyagerem 2 v roce 1989.
První bouře zasahovala přes 13 000 x 6 600 km a vypadala jako Jupiterova Velká rudá skvrna. V roce 1994 se Hubbleův teleskop pokusil najít Velkou temnou skvrnu, ale nebyla tam. Nová se ale vytvořila na území severní polokoule.
Skútr je další bouřka reprezentovaná lehkou oblačností. Nacházejí se jižně od Velké temné skvrny. V roce 1989 byla zaznamenána také Malá tmavá skvrna. Zpočátku se zdálo být úplně tmavé, ale když se zařízení přiblížilo, bylo možné detekovat jasné jádro.
Vnitřně teplý
Nikdo zatím neví, proč se uvnitř Neptun zahřívá. Planeta se nachází jako poslední, ale je ve stejné teplotní kategorii jako Uran. Ve skutečnosti Neptun produkuje 2,6krát více energie, než přijímá od hvězdy.
Vnitřní vytápění v kombinaci s mrazivým prostorem má za následek velké teplotní výkyvy. Tvoří se větry, které mohou zrychlit až na 2100 km/h. Uvnitř je kamenné jádro, které se zahřívá až na tisíce stupňů. Můžete vidět, na čem je povrch Neptunu horní fotka pamatovat si hlavní útvary atmosféry obra.
Snímky Neptunu pořízené HST v intervalu 2 let
Planeta Neptun je plynný obr, takže prostě nemůže mít povrch, jako my na Zemi. Modrozelená koule, kterou vidíme na fotografiích, je ve skutečnosti jen horní vrstva mraků. Povrch jako takový neexistuje. Pokud bychom se postupně dokázali ponořit do atmosféry planety, teplota a tlak by se při potápění zvýšily. V určitém okamžiku atmosféra plynule přechází do oceánu, pak do ledového pláště až do skalnatého jádra ve středu.
Povrch, který vidíme na fotografiích, je jedním z nejaktivnějších a nejdynamičtějších míst ve sluneční soustavě.
Z nějakého důvodu produkuje více tepla, než přijímá od Slunce. Nehledě na to, že je mnohem dál od Slunce než Uran a přijímá o 40 % méně sluneční světlo, jeho povrchová teplota je přibližně stejná jako teplota Uranu. Neptun uvolňuje 2,6krát více energie, než přijímá ze Slunce. I bez Slunce bude planeta viditelná.
Tvorba větrů
Toto velké množství generovaného tepla se kombinuje s chladným prostorem a vytváří obrovský teplotní rozdíl.
Změny teploty vytvářejí na planetě větry o síle hurikánu. Maximální rychlost vítr na Jupiteru dosahuje rychlosti 500 km/h. To je dvojnásobek rychlosti nejsilnějších hurikánů na Zemi. Ale to není nic ve srovnání s Neptunem. Astronomové vypočítali, že vítr vane rychlostí 2400 km/h.
Když v roce 1989 navštívila kosmická loď NASA Voyager 2, objevila také Velkou temnou skvrnu planety, obrovskou bouři podobnou Jupiterově Velké rudé skvrně. Ale na rozdíl od Jupiteru není temná skvrna příliš stabilní a zmizela v roce 1994, když se ji pokusil najít Hubbleův vesmírný dalekohled.
| · · · · | |
Planetu Neptun si poprvé všiml Galileo Galilei v roce 1612. Pohyb nebeského tělesa byl ale příliš pomalý a vědec ho považoval za obyčejnou hvězdu. K objevu Neptunu jako planety došlo až o dvě století později – v roce 1846. Stalo se to náhodou. Odborníci si všimli některých zvláštností v pohybu Uranu. Po sérii výpočtů se ukázalo, že takové odchylky v trajektorii jsou možné pouze pod vlivem přitažlivosti sousedních velkých nebeských těles. Tak začala planeta Neptun svou vesmírnou historii, o které byla lidstvu zjevena.
"Bůh moře" ve vesmíru
Díky úžasné modrá barva tato planeta byla pojmenována po starořímském vládci moří a oceánů – Neptunovi. Kosmické těleso je osmé v naší Galaxii, nachází se dále než ostatní planety od Slunce.
Neptun je doprovázen mnoha satelity. Ale jsou jen dva hlavní - Triton a Nereid. První, jako hlavní satelit, má své vlastní charakteristické rysy:
- Triton– obří satelit, v minulosti – nezávislá planeta;
- průměr je 2 700 km;
- je jedinou vnitřní družicí se zpětným pohybem, tzn. nepohybuje se proti směru hodinových ručiček, ale podél něj;
- je relativně blízko své planety – pouhých 335 000 km;
- má vlastní atmosféru a mraky skládající se z metanu a dusíku;
- povrch je zahalen zmrzlými plyny, hlavně dusíkem;
- Na hladině vyvěrají dusíkové fontány, jejichž výška dosahuje 10 km.
Astronomové předpokládají, že za 3,6 miliardy let Triton navždy zmizí. Bude zničen gravitačním polem Neptunu, čímž se změní na další cirkumpanetární prstenec.
Mořská nymfa má také mimořádné vlastnosti:
- má nepravidelný tvar;
- je vlastníkem vysoce protáhlé oběžné dráhy;
- průměr je 340 km;
- vzdálenost od Neptunu je 6,2 milionu km;
- Jedna revoluce na její oběžné dráze trvá 360 dní.
Existuje názor, že Nereid byla v minulosti asteroidem, ale upadla do pasti gravitace Neptuna a zůstala na jeho oběžné dráze.
Výjimečné vlastnosti a zajímavá fakta o planetě Neptun
Neptun není možné vidět pouhým okem, ale pokud znáte přesnou polohu planety na hvězdné obloze, můžete ji obdivovat výkonným dalekohledem. Ale pro kompletní studium je potřeba seriózní vybavení. Získávání a zpracování informací o Neptunu je poměrně složitý proces. Sebráno Zajímavosti Více o této planetě se můžete dozvědět:
Průzkum Neptunu je pracovně náročný proces. Vzhledem k velké vzdálenosti od Země mají teleskopická data nízkou přesnost. Studium planety bylo možné až po příchodu Hubbleova dalekohledu a dalších pozemních dalekohledů.
Navíc Neptun, který byl prozkoumán pomocí sondy Voyager 2. Jde o jediné zařízení, které se dokázalo tomuto bodu ve sluneční soustavě přiblížit nejblíže.
