Нептун – восьмая и с 2006 года (когда Плутон был переведен в разряд карликовых планет) – самая дальняя планета Солнечной системы. Её отделяет от Солнца более 4,5 млрд километров, а на оборот вокруг светила Нептун тратит почти 165 земных лет. То есть с момента открытия синего гиганта на планете прошел всего один год и только начался второй.



Нептун – первая планета, которая была открыта не с помощью наблюдений, а путем математического расчета.

В 1834 году английский ученый Т. Хасси, наблюдая за Ураном, заметил отклонение в его движении по орбите и предположил, что на Уран влияет притяжение крупного небесного тела, находящегося поблизости – это может быть еще одна планета Солнечной системы.

К исследованиям приступило несколько ученых. В 1841 году Адамс в Кембридже и в 1845 году Леверье во Франции независимо друг от друга рассчитали орбиту новой планеты – в 1846 году они оба признаны первооткрывателями Нептуна.


Одновременная работа математиков Джона Куча Адамса (слева) и Урбена Жан Жозефа Леверье (справа) подарила миру открытие планеты Нептун в 1846 г. Фото из открытых источников.

Наконец, 23 сентября 1846 года Галле и д' Аррест из Берлинской обсерватории, основываясь на расчетах, открыли Нептун. Имя новой планете дал Леверье – из-за своего ярко-синего цвета планета была названа в честь римского бога морей:


Нептун ассоциируется с синим океаном. Картинка из открытых источников.

Открытие Нептуна подтвердило справедливость теории всемирного тяготения И. Ньютона и показало, что небесные тела можно открывать и математическими вычислениями, а не только визуальными наблюдениями.

Интересно, что в то время Нептун, как и другие далекие планеты, представляли каменистыми, похожими на Землю. Их открытие давало волю писателям-фантастам, которые заселяли эти миры фантастическими существами,


«Жизнь на Нептуне». Иллюстрация Ф. Р. Пола из журнала «Fantastic Adventures» за март 1940 года

а также художникам, которые пытались представить, как могла бы выглядеть поверхность этого далекого мира, который получает солнечного света в 900 раз меньше, чем Земля:


Нептун в представлении художника: далекое Солнце плохо освещает этот далекий и холодный мир.

Только с появлением спектроскопического метода анализа и радиотелескопов ученые определили, что четыре внешние планеты Солнечной системы не имеют твердой поверхности и представляют собой газовые шары, внутри которых газы под огромным давлением сгущаются в плотную и горячую жидкость.

Строение

Итак, Нептун – не имеющий твердой поверхности газовый шар, диаметр которого всего в 4 раза больше земного. По сравнению с огромным Юпитером Нептун выглядит маленьким:


Сравнительные размеры газовых планет Солнечной системы и Земли.

Из-за низких температур (в среднем – минус 201°С) планету относят к ледяным гигантам. Их всего два в Солнечной системе: Уран и Нептун. Но, в отличие от Урана, Нептун имеет собственный внутренний источник тепла. В центре планеты температура даже выше, чем на поверхности Солнца и оценивается в 6700 – 7000°С. Что служит источником дополнительной энергии на Нептуне – пока загадка. Установлено лишь, что он отдает в 2,7 раза больше тепла, чем получает от далекого светила.

Ядро планеты состоит из солей кремния и чистого железа, затем идет ледяная мантия из метанового льда, воды и аммиака. Как и с Ураном, слово «лёд» здесь не означает замерзшую от холода жидкость: на самом деле это особое состояние, которое называется «горячий лёд». Мантия планеты разогрета до 2000 - 4800°С и плотно сжата огромным давлением. При приближении к поверхности температура падает, достигая своих экстремально холодных значений в нижних слоях тропосферы.


Строение Нептуна. Картинка из открытых источников.

Есть гипотеза, что на глубине около 7000 км из метана образуются алмазные кристаллы, которые выпадают на ядро в виде дождя:


Компьютерное моделирование показало выпадение алмазных дождей на ледяных гигантах. Картинка из открытых источников.

Алмазные дожди ученые предполагают и на Уране. Пока это – теория, которую подтвердить может только отправка зондов в атмосферу ледяных гигантов – спускаясь и проводя измерения, подобно «Галилео» на Юпитере, они могли бы «рассказать» нам точнее о природе Урана и Нептуна. А пока остается только представлять себе, каким необыкновенным зрелищем может быть дождь из алмазов.

Атмосфера и погода

В основном газовая оболочка Нептуна состоит из водорода (80%) и гелия (19%), а красивую синюю окраску ей придает метан – он поглощает лучи красного спектра и отражает сине-зеленые. Содержание метана – небольшое, всего 1,5%, и, что важно – оно почти такое же, как в атмосфере Урана. Однако Уран мы видим бледно-голубым, а Нептун – ярко-синим. Ученые предполагают, что, помимо метана, в атмосфере Нептуна содержится еще какой-то элемент, и именно его присутствие делает планету такой похожей на огромный океан.

Как и у всех крупных планет солнечной системы, атмосфера Нептуна имеет 4 основных слоя: тропосфера, стратосфера, термосфера и экзосфера. По мере удаления от поверхности, которой ученые условно считают область с давлением в одну земную атмосферу, температура сначала опускается до -213°С, а затем, в стратосфере, поднимается до -103°С. В нижних слоях формируются сероводородные и аммиачные облака.


Облака на Нептуне. Компьютерное моделирование. Картинка из открытых источников.

Термосфера планеты прогревается до аномальных +470°С.

Из-за огромной разницы температур в глубине планеты и в нижних слоях атмосферы на Нептуне бушуют самые сильные ураганы во всей Солнечной системе, достигающие скорости 600 м/с, т.е. скорость ветра на Нептуне часто превышает скорость звука.

Для сравнения: скорость самых страшных, самых разрушительных ураганов на Земле составляет от 58 до 90 м/с.

На Нептуне были замечены крупные вихри, похожие на Большое Красное Пятно (БКП) на Юпитере. Первый такой Вихрь обнаружил «Вояждер-2», приблизившись к Нептуну в 1989 году. Пятно было темно-синим и походило на чернильную кляксу:


Большое Темное Пятно на Нептуне. запечатленное "Вояджером-2". Кадр с канала KOSMO.

Его размеры достигали 13х6,6 тыс. км, т.е. этот гигантский антициклон сопоставим по величине с Землей. Но, в отличие от БКП на Юпитере, которое сохраняется уже более трех столетий, вихри Нептуна сохраняются недолго: в 1994 году «Хаббл» обнаружил, что «клякса» исчезла:


Снимки "Хаббл": пятна уже нет. Источник: NASA.

Впоследствии обнаружены вихри в других областях планеты: например, в 2017 году было открыто еще одно пятно недалеко от экватора:


Новый вихрь на Нептуне. Источник: NASA.

Полагают, что пятна-вихри на Нептуне рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем заметные ярко-белые облака. Таким образом, пятна кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном слое.

Магнитное поле

Нептун обладает очень мощным магнитным полем, которое сильнее земного в 27 раз. Оно образуется в недрах мантии ледяного гиганта и кое в чем имеет сходство с магнитосферой Урана, а именно:

1. Магнитная ось сдвинута относительно центра планеты на 13500 километров в сторону.

2. Ось вращения планеты разбегается с магнитной осью на 47°.


Сходства магнитных полей Урана и Нептуна.

Необычные конфигурации магнитных полей Урана и Нептуна привели ученых к предположению, что эти поля могут генерироваться в процессах, происходящих в верхних слоях внутренних частей планет.

Силовые линии поля Нептуна имеют форму яблока. Солнечный ветер – то есть поток электрически заряженных частиц, идущий от Солнца – искажает эту правильную форму, сжимая ее на обращенной к светилу стороне планеты – здесь поле распространяется примерно на 600 тыс. км, - и вытягивая поле в длинный хвост в два миллиона километров – в направлении от Солнца:


Так выглядит магнитное поле Нептуна в космическом пространстве. Картинка из открытых источников.

Магнитное поле вращается вместе с планетой, делая оборот за 16 часов. По мере вращения магнитные линии, расположенные параллельно, начинают переплетаться между собой, скручиваются, а затем опять раскручиваются и становятся параллельными; цикл повторяется бесконечно. Это - уникальное свойство магнитосферы только одного Нептуна.

Кольца

Первое свидетельство о существовании колец Нептуна было впервые обнаружено в 1968 году группой астрономов во главе с Эдвардом Гвинаном: они наблюдали покрытие планетой звезды и, как и с Ураном, заметили «мигание». В 1984 году, когда кольца затмили звезду во время её входа в тень, а не по выходе из неё, астрономы выдвинули предположение, что кольца Нептуна имеют разрывы. Точку в этом вопросе поставил «Вояджер», прислав в 1989 году снимки тонких и темных колец с близкого расстояния:


Снимки колец Нептуна "Вояджером-2", 1989 год. Источник: NASA.

На сегодня получили имена пять колец планеты – они названы в четь ученых, внесших вклад в открытие Нептуна и его спутника Тритона:

· Галле;

· Леверье;

· Лассела;

· Араго;

· Адамса.

Они располагаются на расстоянии от 42 до 63 тысяч километров от ледяного гиганта и состоят из кристаллов водяного льда и кремниевых солей. Красноватый оттенок колец заставляет предполагать в них наличие органики.


Схема колец Нептуна. Дуги - это кольцо Адамса. Картинка из открытых источников.

Внутреннее кольцо – Галле – очень слабое и тусклое, состоит из пыли на 40 – 70%. Его ширина – 2000 км.

Следующее кольцо – Леверье – кружится на расстоянии 53200 км от планеты и гораздо светлее кольца Галле, но тоньше: его ширина всего 113 км.

Кольцо Лассела занимает пространство между кольцами Леверье и Араго – это еще одно слабое и плохо различимое скопление пыли и мелких частиц материала.

Следующее кольцо – Араго – самое узкое, всего в 100 км шириной. Оно похоже на яркую окантовку кольца Лассела на расстоянии 57200 км от Нептуна.

Кольцо Адамса является самым изученным. Оно состоит из пяти дуг, которые таинственным образом сгруппированы вместе. Их устойчивое положение не объясняется законами механики: дуги давно должны были объединиться в одно сплошное кольцо. Возможно, их объединению мешает гравитация нептунианской луны Галатеи, орбита которой находится совсем рядом, либо ее и еще одного местного спутника, миниатюрного, размером до 6 км, до сих пор не открытого из-за недостаточного уровня развития астрономического наблюдательного оборудования.

Дуги получили свои названия:

· Братство (самая яркая и длинная);

· Равенство 1;

· Равенство 2;

· Свобода;

· Храбрость.

Интересно, что с момента обнаружения дуги потеряли свою яркость, «Братство» и обе дуги «Равенство» периодически мерцают, а от «Свободы» к 2003 г. почти ничего не осталось.

В 2000 км от внешнего края кольца Арго находится очень блеклое кольцо шириной в 500 км, которое даже не получило имени. Это – шестое известное кольцо планеты. Из-за того, что оно осталось безымянным, часто можно встретить утверждение, что у Нептуна всего пять колец. Возможно, со временем кольцо изменит яркость и получит имя.

А в 2022 году космический телескоп «Джеймс Уэбб» запечатлел Нептун с кольцами в инфракрасном диапазоне:


Нептун и его кольца. Снимок с космического телескопа "Джеймс Уэбб". Источник: NASA.

Кроме нескольких узких ярких колец на снимках видны более тусклые пылевые кольца, многие из которых удалось заснять впервые со времени посещения окрестностей Нептуна зондом «Вояджер-2» в 1989 году, поскольку они плохо различимы в диапазоне видимого света.

Если к Нептуну будет отправлена АМС для подробного изучения планеты - очень может быть, что мы узнаем о системе его колец много нового.

Исследования

Пока близко к Нептуну приближался только «Вояджер-2»: 24 августа 1989 года он пролетел в 48 тысяч км от поверхности планеты. Огромное расстояние, отделяющее нас от ледяных гигантов, делает их труднодоступными для изучения. Все наши знания об этих планетах – от «Вояджера-2» и наблюдений с Земли.

Но наука не стоит на месте: ведь к более далекому Плутону еще в 2006 году был отправлен аппарат «Новые горизонты». В начале 30-х годов будет благоприятное время для отправки зондов к ледяным гигантам, и на 2031 год NASA планирует запуск миссии Neptune Odyssey. Если старт состоится, то новая экспедиция поможет найти ответы на многие вопросы, которые сегодня остаются неразрешимыми загадками.

В следующий раз мы отправимся на спутники Нептуна.

Источник

Серия сообщений "АСТРОлогия":
Часть 1 - ЦВЕТЫ ПО ЗНАКАМ ЗОДИАКА
Часть 2 - СООТВЕТСТВИЯ ПЛАНЕТ
...
Часть 34 - УРАН: самая холодная и самая голубая планета Солнечной системы
Часть 35 - КРУПНЕЙШИЕ ПЯТЬ СПУТНИКОВ УРАНА
Часть 36 - НЕПТУН: далекий и таинственный