Путешествие по нашей вселенной: НЕПТУН
Внутреннее строение Нептуна в большей степени похоже на строение Урана, чем Юпитера и Сатурна. Масса атмосфера Нептуна равна примерно 15 % от общего веса планеты, для сравнения Земная атмосфера составляет лишь одну миллионную долю от общей массы Земли. Верхние и средние слои воздушной оболочки восьмой планеты, состоят, как и у всех гигантов из водорода (80 %) и гелия (19 %). Оставшийся один процент — вода, метан, аммиак, сероводород и другие элементы. В нижних слоях атмосферы увеличивается содержание ледяных частиц — в основном водяных и аммиачных. По мере погружения и приросте давления все газовые составляющие уплотняются и нагреваются, переходя в перегретую жидкую мантию, где температура достигает 2000-5000 °С. Ледяная мантия Нептуна, как и мантия Урана, богата содержанием воды, метана, аммиака и других соединений. Такая «горячая ледяная жидкость», подобно жидкому водородному океана Юпитера, обладает высокой электропроводностью и позволяет генерировать магнитную сферу вокруг планеты. Толщина мантии Нептуна около 7 000 км, давление в нижней ее части составляет около 10 ГПа или 100 тысяч земных атмосфер. При таких условиях, вся составляющая верхней мантии (аммиак, метан, вода) распадается на твердые частицы, их еще называют алмазные кристаллы, которые в свою очередь оседают на ядро. Ядро, в центре планеты, твердое и состоит из железа, никеля и различных силикатов. Его масса в 1,2 раза больше, чем у ядра Земли, а радиус предположительно от 9 000 до 13 000 км. Давление в центре Нептуна в 7-8 млн раз выше, чем давлении на поверхности Земли. а температура может подниматься до 5 200 °С (почти как на поверхности Солнца 5 500 °С).
Строение Нептуна:
1. Верхние, наиболее облачные слои атмосферы
2. Водородно-гелиевая атмосфера, с примесями метана.
Толщина всей атмосферы около 5 000 км
3. Жидкая мантия из льдинок аммиака, метана и воды — толщиной 7 000 км;
4. Внутреннее ледяное ядро из железа и камней и омывающийего алмазно-кристаллический океан — радиус 9-13 тыс. км
Снимок Большого Темного Пятна — гигантского вихря, в поперечной длине около 13 000 км.
Такой бушующий ураган был обнаружен аппаратом «Вояджер-2» В 1989 году. Из-за своего
передвижения вихрь исчез из видимой части планеты ориентировочно в 1994 году.
Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планетыНаблюдение и исследование Нептуна
Межпланетная станция «Вояджер-2» — единственный аппарат, который достиг крайних
планет Урана и Нептуна. Его вес 728 кг, а в космосе зонд провел 34 года и 5 месяцев
Орбитальные кольца Нептуна, состоящие из небольших ледяных
пород и заснятые станцией «Вояджер-2» в 1989 году
nashavselenaya.blogspot.com
КОСМОС: все обо всем. Нептун
Нептун — восьмая и последняя планета нашей системы. Нептун по своему строению
очень похож на Уран: радиус восьмой планеты Солнечной системы — 24 300 км,
масса — 1,03 • 1026 кг. Период вращения Нептуна вокруг своей оси — 16
часов 03 минуты, период обращения вокруг Солнца — 164,79 года. Расстояние от
нее до Солнца 4,5 млрд. км (30,06 а. е.). Эта планета не видна на небе
невооруженным глазом (ее блеск соответствует 8-й звездной величине), но ее
можно заметить в хороший бинокль. Подобно Урану, эта планета-гигант состоит
большей частью из водорода, в ее атмосфере, как и в атмосфере Урана, больше
метана и меньше водорода и гелия, чем в атмосферах Юпитера и Сатурна. Метан
поглощает красные лучи, и Нептун, подобно Урану, светится красивым синим
светом. Но есть и неожиданное сходство с Юпитером: на диске Нептуна можно заметить
пятна атмосферных вихрей. Одно из них, окруженное белыми облаками, получило
название Большого Темного Пятна. Нептун — последний из четырех представителей
группы планет-гигантов, или внешних планет. Больше в Солнечной системе огромных
массивных планет, представляющих собой скопление газа, нет. В продолжение
древней традиции планета получила название в честь Нептуна — римского морского
божества.
История открытия Нептуна
Открытие Нептуна стало знаменательным событием для астрономии XIX в. Дело в том, что честь обнаружения новой планеты принадлежит прежде всего кабинетным ученым: можно сказать, что Нептун открыли раньше, чем увидели. Историки науки любят говорить, что Нептун был открыт «на кончике пера». Произошло это так: после открытия Урана астрономы заметили, что эта планета ведет себя непредсказуемо: то «забегает» вперед, то «отстает» от вычисленной орбиты. Объяснить это можно было лишь влиянием еще одной планеты, которая находится за Ураном. Вычислить по изменению орбиты Урана положение этой неведомой планеты было задачей чрезвычайно сложной, но для математики XIX в. посильной. За ее решение взялись молодые ученые — англичанин Джон Адамс и француз Урбен Леверье. Примерно в одно и то же время независимо друг от друга они пришли к сходным результатам. Но Адамс послал свои вычисления директору Гринвичской обсерватории, который не обратил на работу ученого должного внимания. В свою очередь Леверье направил свои выкладки в Берлинскую обсерваторию. 23 сентября 1846 г. письмо Леверье получил немецкий астроном Иоганн Галле — и в тот же вечер, направив телескоп в указанное французом место, увидел на небе новую планету!
Спутники Нептуна
На данный момент у Нептуна известно 13 спутников, самый большой из которых — Тритон, который был обнаружен буквально через несколько недель после открытия самой планеты, следующим открытым спутником стал Нереиду, открытый только через сто лет, в 1949 г. В 1989 г. «Вояджер-2» сфотографировал еще шесть ранее неизвестных спутников Нептуна. Самый замечательный из спутников, конечно, Тритон, получивший свое название в честь морского божества, сына и спутника бога Нептуна. Тритон обращается вокруг Нептуна в направлении, противоположном (обратном) направлению вращения планеты вокруг своей оси. Обратные спутники есть еще у Юпитера и у Сатурна, но они очень маленькие и удалены от своих планет на миллионы километров, а Тритон— почти как наша Луна, к тому же радиус его орбиты — всего 355 000 км: он ближе к Нептуну, чем Луна к Земле! Стоит отметить еще одну замечательную особенность Тритона: у спутника есть атмосфера, что является довольно редким явлением небесных тел Солнечной системы. А пролетавшему мимо Тритона «Вояджеру» удалось сфотографировать и вовсе невероятное для холодной планеты (средняя температура на Тритоне -235 °С) природное явление — многокилометровые гейзеры. Весной Солнце нагревает полярную шапку Тритона, состоящую из застывшего азота, подо льдом образуются скопления жидкого азота, они-то и прорывают лед, «выстреливая» на высоту 8-10 км!
Странные кольца Нептуна
Обнаружив кольца у Урана и Юпитера, астрономы начали искать кольца и вокруг Нептуна. И кольца у этой планеты, в конце концов, были обнаружены, но такие странные, что их и кольцами-то назвать нельзя. Дело в том, что они были неполными, словно разорванными: на одних участках орбиты наблюдалось стабильное скопление частиц, а на других не было ничего. Астрономы назвали эти странные кольца Нептуна дугами или арками. Их исследование показало, что ученые столкнулись с совершенно новым, уникальным типом вихрей: частицы в дугах сложным образом взаимодействуют друг с другом, с непрерывным пылевым кольцом (и такое у Нептуна обнаружено, только очень слабое) и с ближайшим спутником планеты — Галатеей.
P.S. В заключении советую посмотреть видео, которое поможет закрепить материал и даст ответы на ваши вопросы, если таковые имеются.
Копирование материала возможно только при указании ссылки на данный сайт!
scope.3dn.ru
Охота на планету: Нептун
Алексей Левин
«Популярная механика» №5 2009
Борьба за обнаружение Нептуна — последней (восьмой) планеты Солнечной системы, единственной, которую нельзя увидеть с Земли невооруженным глазом, — это настоящий англо-французский детектив с интригующим сюжетом соперничества за научный приоритет.
Восьмая и последняя планета Солнечной системы впервые была зарегистрирована спустя 65 лет, 6 месяцев и 10 дней после седьмой (Урана, открытого Уильямом Гершелем в 1781 году). В стандартном изложении эта история выглядит приблизительно так. Существование трансурановой планеты предсказали независимо друг от друга двое специалистов по небесной механике, англичанин из Кембриджа и француз из Парижа, которые вычислили ее координаты на небесной сфере. Житель туманного Альбиона первым завершил расчеты и попросил астронома-соотечественника пройтись телескопом по указанному району. Однако тот не воспринял предсказание всерьез и воздержался от поисков. В результате пальма первенства и всемирная слава достались парижанину, который убедил немецкого телескописта немедленно приступить к поискам. Правда, современники вскоре во всем разобрались и признали заслуги талантливого британца, но его заслуженный приоритет был утерян.
Однако это лишь первая аппроксимация исторической истины. Здесь упущены конкретные факты, имена прочих (и отнюдь не второстепенных!) участников событий, хронологические детали, тонкие нюансы человеческих отношений и социальных связей — и много, много чего еще. Сейчас, в Международный год астрономии, стоит напомнить историю открытия восьмой планеты без каких-либо упрощений и пропусков.
Неуловимая планета
26 июня 1841 года 22-летний студент-математик кембриджского колледжа Святого Иоанна (St. John’s College
Эта проблема особенно обострилась благодаря работам французского астронома Алексиса Бувара. В 1821 году он опубликовал наиболее обоснованные (естественно, для того времени) таблицы будущих позиций Урана на небесной сфере. Уже через 4–5 лет австрийские наблюдатели обнаружили небольшие расхождения между реальным движением планеты и координатами Бувара. К 1830 году эти девиации достигли 30 угловых секунд, так что пренебречь ими оказалось невозможным. Поэтому Эри имел все основания указать на эту аномалию в своем докладе.
Астрономы первой половины XIX века пытались объяснить девиации Урана его столкновением с крупной кометой, сопротивлением межпланетной среды, неточностью ньютоновского закона тяготения и даже арифметическими ошибками составителя таблиц. Однако все эти гипотезы были не слишком убедительными. Поэтому в 1832–1841 годах как минимум шестеро астрономов (в их числе и сам Бувар) независимо друг от друга пришли к выводу, что аномалии в движении Урана, по всей вероятности, обусловлены притяжением еще одной дальней планеты (племянник Алексиса Бувара Эжен, тоже астроном, даже написал об этом Эри, но сочувствия не встретил). Так что мысль о существовании трансурановой планеты уже в 1830-х годах не то чтобы носилась в воздухе, но пробивалась на поверхность. Более того, директор Кенигсбергской обсерватории Фридрих Вильгельм Бессель с учеником Фридрихом Флеммингом даже приступили к вычислениям, которые могли стать основой для ее открытия. Но Флемминг скоропостижно скончался, а Бессель заболел раком и оставил эту задачу. Случись иначе, Нептун, вероятно, открыли бы в начале 1840-х.
Студент и преподаватель
Случайная встреча с книгой Эри стала для Адамса поистине судьбоносной. Судя по всему, он сразу предположил, что на движение Урана влияет неизвестная планета, расположенная еще дальше от Солнца. Во всяком случае, он решил после получения диплома заняться аномалиями Урана и выяснить их причину.
Пока Адамс учился в Кембридже, ему и в самом деле было не до Урана. В конце весны 1843 года он лучше всех соискателей сдал финальный экзамен по специальности (mathematical tripos, требуется для получения отличия). Это была нешуточная задача — выполнить 12 письменных работ, на каждую из которых полагалось три часа. Адамс в общей сложности набрал больше 4000 баллов и вдвое опередил ближайшего соперника. Столь блестящий результат вкупе с престижной премией Смита обеспечил ему академическую карьеру. Адамса без промедления избрали сочленом того самого кембриджского колледжа Святого Иоанна, где он проучился четыре года. Препятствий для изучения аномалий седьмой планеты больше не существовало.
На лето Адамс уехал в Корнуолл на родительскую ферму и там приступил к вычислениям. Осенью он возвратился в университет и занялся преподаванием математики. В свободное время (а его было не так и много) он упорно продолжал заниматься Ураном, лишь иногда отвлекаясь на определение кометных траекторий.
Адамс начал свои калькуляции с двух упрощающих допущений. Он предположил, что гипотетическая планета обращается вокруг Солнца по правильной окружности, радиус которой задан правилом Тициуса–Боде и посему ровно вдвое превышает радиус орбиты Урана.
Расчеты показали, что притяжение такой планеты по крайней мере качественно объясняет аномальное поведение Урана. Теперь предстояло главное — определить массу этого небесного тела и выяснить, где следует искать его на небесной сфере. Эти задачи Адамс смог решить в конце лета 1845 года. Он пришел к заключению, что новая планета в три раза тяжелее Урана и потому на земном небосводе всего лишь вдвое меньше его (отсюда следовало, что ее можно видеть в любой хороший телескоп). Он вычислил также, что ночью 1 октября она окажется в созвездии Водолея вблизи границы с созвездием Козерога.
Английская трагедия
А дальше начались странности. Адамс хорошо знал Джеймса Челлиса, преемника Эри на посту директора Кембриджской обсерватории (сам Эри в 1835 году был назначен королевским астрономом и автоматически возглавил национальную обсерваторию в Гринвиче). Челлис еще в феврале 1844 года письменно запросил у Эри все доступные сведения о положении Урана за несколько десятилетий, подчеркнув, что делает это по просьбе своего юного друга Адамса, который работает над теорией движения этой планеты (и Эри немедленно прислал требуемые сведения).
Казалось бы, Адамсу нужно было сразу убедить Челлиса заняться поисками новой планеты. Однако он лишь ознакомил коллегу со своими выводами, но от просьбы их использовать воздержался. По его признанию, он не питал ни малейших надежд, что астрономы-практики вот так сразу и поверят его выкладкам. Такой скептицизм был вполне оправдан — во всяком случае, по отношению к Челлису. Тот действительно не захотел (в чем позднее и признавался) искать на небосводе восьмую планету, однако дал Адамсу рекомендательное письмо к Эри, датированное 22 сентября. Спустя несколько дней Адамс сам завез его в Гринвич.
Здесь его постигло разочарование — королевский астроном пребывал в Париже на сессии Академии наук. Адамс оставил Эри письмо и уехал в родительскую усадьбу в Корнуолл. Эри по возвращении написал Челлису, что весьма заинтересован изысканиями Адамса и хочет с ним встретиться или же прочитать письменный отчет о его работе.
Узнав об этом, Адамс на обратном пути вновь заехал в Гринвич. 21 октября он пришел в обсерваторию, но опять не застал директора на месте. Оставив для Эри визитную карточку и краткое резюме своих результатов, написанное всего на одном листе бумаги, он пообещал зайти чуть позже. Вернувшись через час, Адамс обнаружил, что Эри, которому почему-то не сказали, что гость появится вновь, уже ушел обедать. В результате Адамс удостоился беседы с его дворецким, который дал понять, что королевского астронома не положено отвлекать от трапезы. Настаивать Адамс не стал и тут же отправился назад в Кембридж.
Неудачный визит мог бы и не иметь фатальных последствий. Хотя Эри был занят разборкой скандала, вызванного арестом одного из его сотрудников, он ответил Адамсу уже 5 ноября. Эри не скрыл, что не слишком верит в возможность вычислить траекторию планеты, предположительно возмущающей орбиту Урана, даже если таковая существует. Однако он вовсе не отмел заявку Адамса, а просто попросил разъяснений. Его особенно интересовало, может ли Адамс объяснить не только расхождения таблиц Бувара с реальным движением Урана по небосводу, но и ошибку в определении его радиус-вектора. Эри дал понять, что его отношение к работе Адамса будет зависеть от выяснения этого момента.
Наверное, Адамсу следовало немедленно ответить на это письмо, но он этого не сделал. Почему именно — история астрономии умалчивает. Возможно, он счел вопрос Эри тривиальным — коль скоро таблицы Бувара неверны в целом, то и радиус-вектор дают с ошибкой. Возможно, дело было в том, что он тогда корректировал свои вычисления и хотел подождать окончательных результатов. Как бы то ни было, ответа Эри не получил. Скорее всего, он счел, что юный кембриджский математик нашел серьезные дефекты в своих расчетах и не хочет в этом признаться. Эри убрал октябрьскую записку Адамса в свой личный архив и предал ее забвению. Он не только не пытался сам искать новую планету в предсказанной Адамсом зоне (поскольку уже много лет назад практически прекратил телескопические наблюдения), но и не препоручил этого никому из сотрудников обсерватории.
Тем временем на континенте
Тем временем аномалиями Урана заинтересовались французские астрономы. В конце лета 1845 года Эжен Бувар ознакомил Академию наук с новой версией таблиц своего скончавшегося двумя годами ранее дяди, над которой тот работал в течение десяти лет. Естественно, эти таблицы тоже расходились с данными наблюдений. Поэтому директор Парижской обсерватории, знаменитый астроном Франсуа Араго, решил, что с навязшей в зубах проблемой Урана пора покончить. По его мнению, для этой цели как никто иной подходил 34-летний преподаватель Политехнической школы Урбен Жан Жозеф Леверье, известный как блестящими работами по небесной механике, так и исключительно скверным (и даже склочным) характером.
Леверье принял вызов и уже 10 ноября представил Академии первую работу. Ни о какой трансурановой планете там еще не говорилось, а только было показано, что девиации орбиты Урана нельзя объяснить одним лишь гравитационным влиянием Сатурна и Юпитера. Стоит напомнить, что Адамс к этому времени вычислил движение новой планеты и уведомил о том Эри, Челлиса и нескольких кембриджских коллег. На континенте, однако, о его трудах никто не слышал.
1 июня 1846 года Леверье опубликовал вторую статью об Уране, где окончательно разделался со всеми интерпретациями его аномалий, которые не предполагали наличия заурановой планеты. Он также вычислил ее приближенную траекторию — по-другому, нежели Адамс, но не менее убедительно. Из его расчетов вытекало, что 1 января 1847 года эту планету следует искать на границе созвездий Водолея и Козерога (Адамс пришел к аналогичному выводу годом раньше!). Леверье признал, что его координаты нуждаются в корректировке, однако выразил уверенность, что не мог ошибиться более чем на 10 градусов долготы.
Статья Леверье произвела должное впечатление на астрономов всей Европы. Ее прочел и Эри, от которого отнюдь не укрылось, что выводы Леверье и Адамса практически совпадают. 26 июня Эри написал Леверье и попросил его, как в свое время и Адамса, прояснить проблему с радиусом-вектором Урана. Тем не менее он ни единым словом не упомянул о работе Адамса, хотя должен бы был это сделать по правилам научной и человеческой этики. Любопытно, что тогда же, на ежегодной конференции научных кураторов Гринвичской обсерватории, проходившей под председательством президента Королевского общества, он дал благоприятный отзыв на работы обоих ученых. Эри особо отметил почти полную идентичность выводов Адамса и Леверье и выразил уверенность, что трансурановая планета будет открыта в самое ближайшее время.
Ответное письмо Леверье добралось до Гринвича 1 июля. Он сообщал, что надеется вскоре уточнить позицию новой планеты и не сомневается, что таким образом автоматически в рабочем порядке будет разрешена и проблема радиуса-вектора Урана. Есть все основания полагать, что такого же мнения с самого начала придерживался и Адамс.
Неудачливые охотники
Итак, в конце июня 1846 года Джордж Биделл Эри наконец уверовал в правильность выводов Адамса. Казалось бы, как директор Гринвича он должен был озаботиться сохранением британского приоритета на великое астрономическое открытие и немедленно распорядиться приступить к поискам новой планеты. Но такого приказа Эри не отдал. Историки астрономии приводят этому несколько возможных причин. Возможно, Эри не хотел отвлекать персонал от рутинных обязанностей по мониторингу звезд и планет или же считал, что даже самый большой гринвичский телескоп-рефрактор с 17-сантиметровой апертурой чересчур слаб для такого поиска (Адамс мог бы его в этом разуверить, но ведь Эри с ним так и не встретился).
Как бы то ни было, Эри решил, что для охоты за новой планетой лучше всего подходит сохранившийся до наших дней 30-сантиметровый рефрактор Кембриджской обсерватории, построенный на средства герцога Нортумберленда и посему названный в его честь. Эту обсерваторию по-прежнему возглавлял Джеймс Челлис, и 9 июля Эри специальным письмом попросил его приступить к поискам. Не получив ответа от Челлиса (тот был в отпуске), он спустя четыре дня написал ему вторично. Тон письма не оставляет сомнений, что Эри старался побудить кембриджского коллегу не откладывать охоту на новую планету.
Челлис ответил Эри 18 июля и обещал немедленно исполнить его просьбу. Более того, он сообщил о своем намерении Адамсу, который сразу же вычислил таблицу положений трансурановой планеты с 20 июля по 8 октября. К сожалению, Челлис не счел нужным поделиться этими сведениями ни с кем из британских астрономов-любителей, хотя некоторые из них обладали первоклассными телескопами. Будь иначе, планету наверняка бы обнаружили до наступления осени. Возможно, Челлис просто хотел сохранить честь открытия за собой и своей обсерваторией.
Впрочем, сам он не терял времени. 29 и 30 июля и 4 августа он добросовестно обшарил указанный Адамсом участок небосвода. Поскольку условия для наблюдений ухудшились, следующий сеанс состоялся лишь 12 августа. Челлис и позже повторял свои попытки неоднократно — но безрезультатно. 2 сентября он информировал Эри, что для поисков Планеты (так он ее именовал в письме — с заглавной буквы!) требуется больше времени, нежели он может уделить до конца года.
Самое интересное (и самое печальное для престижа британской астрономии) обстоятельство заключается в том, что Планета шла прямо Челлису в руки. 12 августа он определил координаты звезд в центре поля зрения своего телескопа и сопоставил их с данными от 30 июля. Он повторил эту операцию для 39 парных позиций, но так и не обнаружил никаких расхождений. Если бы он взял большее число пар, то увидел бы, что светила, которому 12 августа был присвоен 49-й номер, две недели назад не было на положенном месте. Мораль стара как мир — всякое дело необходимо доводить до конца.
Новую планету этим же летом искали и наблюдатели Парижской обсерватории. Однако Араго 4 августа приказал не тратить время зря — скорее всего потому, что ожидал от Леверье более точных указаний. Нацеливался на Планету и Сирс Кук Уокер из вашингтонской обсерватории американского флота. Однако суперинтендант обсерватории отказал Уокеру в телескопическом времени вплоть до самого октября.
Величайший триумф
31 августа 1846 года Леверье представил на суд Академии свою третью работу. Там была вычислена новая позиция планеты на 1 января, сдвинутая относительно предыдущей на полтора градуса по долготе. Леверье оценил ее массу в две с половиной массы Урана, а видимый размер диска — в 3,3 угловой секунды. Более того, он решил, что пришло время перейти от вычислений к наблюдениям. Он обратился к нескольким астрономам, в том числе и к редактору немецкого журнала Astronomische Nachrichten Генриху Шумахеру. Тот посоветовал парижскому коллеге самому связаться с обсерваториями, обладающими хорошими телескопами. Тут-то Леверье вспомнил, что год назад ассистент Берлинской обсерватории Иоганн Готфрид Галле прислал ему копию своей диссертации. Зная, что обсерватория располагает превосходным девятидюймовым рефрактором, Леверье решил воспользоваться заочным знакомством. Галле получил его письмо 23 сентября и сразу же переговорил с директором обсерватории Иоганном Францем Энке, который санкционировал работу с телескопом. При этой беседе присутствовал студент-практикант Генрих д’Аррест, который попросился к Галле в помощники. Дождавшись темноты, они вскоре обнаружили не обозначенную в звездном атласе светящуюся точку, сдвинутую относительно предсказанной Леверье позиции примерно на один градус. Галле и д’Аррест немедленно известили Энке, который как раз отмечал свое 55-летие. Следующей ночью совместно с Энке они провели повторные наблюдения и убедились, что светило передвинулось в точном соответствии с предсказанием Леверье. На этот раз даже удалось измерить диаметр диска, который составил 2,6 угловой секунды.
Вот таким образом и состоялось открытие, с которым и Галле, и Энке тут же поздравили Леверье. Написал ему и Шумахер, который назвал открытие восьмой планеты величайшим из известных ему триумфов научной теории. Далее последовали споры о ее наименовании (восторжествовало предложенное Леверье имя «Нептун») и о приоритете открытия, которые велись как между астрономами, так и в прессе. Но это уже совсем другая история. Что до самих Адамса и Леверье, то они впервые встретились в июне 1847 года в Оксфорде и вполне дружественно обменялись рукопожатиями.
Что до вердикта потомков, то он вынесен давно, хоть иногда и оспаривается. Джон Кауч Адамс и Урбен Жан Жозеф Леверье предсказали существование восьмой планеты абсолютно независимо и неодинаковыми методами. Адамс проделал это раньше, зато Леверье вычислил ее движение точнее (точка, на которой Галле и д’Аррест впервые заметили Нептун, отстояла от предсказанной Адамсом позиции на 12 градусов). Поэтому перед нами классический пример научного открытия с различными равноправными авторами. В истории науки подобные события — отнюдь не редкость.
elementy.ru
Планеты СС. Нептун
Нептун.Общие сведения.
Нептун — восьмая по счету планета Солнечной системы. Средняя удаленность Нептуна от Солнца 30,1 а. е., период вращения по орбите — 164 года и 288 дней. Видимый угловой диаметр Нептуна составляет около 2°. При измерении столь малого диаметра угломерными приспособлениями с поверхности Земли относительная ошибка очень велика. Уточнить диаметр Нептуна удалось 7 апреля 1967 г., когда планета в своем движении на фоне звездного неба заслонила одну из далеких звезд. По результатам наблюдений с нескольких астрономических обсерваторий экваториальный диаметр Нептуна составляет 50200 км. Новые сведения о диаметре позволили уточнить величину средней плотности Нептуна: она оказалась равной 1,67 г/см3. Такие характеристики типичны для планет-гигантов, состоящих главным образом из водорода и гелия с примесью соединений других химических элементов.
История открытия планеты.
Нептун был открыт необычным образом. Было замечено, что Уран движется не совсем так, как ему полагается двигаться под действием притяжения Солнца и известных в то время планет. Тогда заподозрили существование еще одной массивной планеты и попытались предвычислить ее положение на небе. Эту чрезвычайно сложную задачу независимо друг от друга успешно решили английский астроном Дж. Адамс и француз У. Леверье. Получив данные Леверье, ассистент Берлинской обсерватории И. Галле 23 сентября 1846 г. обнаружил планету. Открытие Нептуна имело величайшее значение прежде всего потому, что оно послужило блестящим подтверждение закона всемирного тяготения, положенного в основу расчетов. Таким образом, с момента открытия Нептун даже не совершил полного оборота по своей орбите.
Строение планеты.
В центре Нептуна, согласно расчетам, имеется тяжелое ядро из силикатов, металлов и других элементов, входящих в состав земной группы. Изучение характера ослабления блеска звезды при ее затмении атмосферой Нептуна дало много дополнительной информации. В частности, был найден средний молекулярный вес надоблачных слоев атмосферы Нептуна. Он соответствует молекулярному водороду с небольшой примесью метана. Детали на поверхности Нептуна различить очень трудно. Поэтому параметры суточного вращения — положение оси, направление и период вращения — определить из наземных наблюдений очень сложно.
Спутники.
У Нептуна восемь спутников. Первый — Тритон — открытый в 1846 г., через две недели после открытия самого Нептуна. По размерам и массе он больше Луны. Имеет обратное направление орбитального движения. Второй спутник — Нереида — очень небольшой, обладает сильно вытянутой орбитой. Расстояние от спутника до планеты меняется в пределах от 1, 5 до 9, 6 млн. км. Направление орбитального движения — прямое. Остальные шесть спутников — Наяда, Таласса, Галатея, Деспина, Ларисса, Протей — были открыты в 1989 г.
Что поражает нас у Тритона, так это размеры. Светимость его составляет величину незначительную — всего около 13,6 звездной величины. Но это большая яркость, чем у Титании и Оберона, а ведь Тритон раза в полтора дальше от Земли, чем они, и солнечного света он получает вдвое меньше. Отсюда сразу последовало предположение, что Тритон должен быть велик.
Так оно и оказалось. Диаметр этого спутника явно намного превышает 4000 км, что больше поперечника нашей Луны. По всей Солнечной системе из спутников по размерам его превосходят только Ганимед, Титан и Каллисто.
В астрономических кругах открытие было признано очень важным. Действительно, это был первый случай обнаружения крупного спутника чуть ли не за двести лет, истекших после открытия Титана. Да и вообще это был всего седьмой известный науке спутник в Солнечной системе — ведь до открытия куда более близких к Земле Фобоса и Деймоса еще оставалось добрых три десятилетия. Поэтому к Тритону было привлечено внимание многих специалистов, долго не ослабевавшее. Среди тех, кто внес большой вклад в изучение Тритона уже в самом начале нашего века, нельзя не назвать члена-корр. АН СССР С. К. Костинского, который получил отличные (учитывая расстояния, конечно) фотографии этого небесного тела и первым определил, что блеск его должен быть не слабее 13-й звездной величины. Так или почти так считается и по сей день: нынешние астрономы числят Тритон среди объектов примерно четырнадцатой звездной величины.
Трудами ученых разных, стран «досье» Тритона медленно, но верно, пополнялось. Стало ясно, что орбита его представляет собой почти идеальную окружность с радиусом около 355000 км. Хотя длина пути Тритона вокруг Нептуна почти такая же, как у Луны вокруг нашей планеты, он обегает свою планету впятеро быстрее. Почему — это ясно: масса Нептуна в 17 с лишним раз больше земной, она и ускоряет стремление спутника.
Все другие спутники Юпитера и Сатурна обращаются в плоскости экватора своей планеты. А вот Тритон (как и Луна) не подчиняется такому правилу: его орбита на 20° наклонена к экватору Нептуна. И направление движения Тритона — противоположное тому, в котором вращается «хозяин». Помимо Тритона, во всей Солнечной системе движутся «вспять» только четыре внешних спутника Юпитера и сатурнова Феба; но ведь все они крошки по сравнению с ним. Тритон — единственный во всей Солнечной системе спутник, который со своей планеты выглядит крупнее, чем Луна представляется человеку. Крупнее, но отнюдь не ярче: даже, если Тритон покрыт льдом, хорошо отражающим свет, все равно, Солнце отсюда так далеко, что нептунскую ночь он освещает раз в 150 тусклее, чем Луна земную. И еще в одном Тритон уступает Луне (но только ей): в массе относительно своего центрального тела — Луна, как известно, весит в 81 раз меньше, чем Земля, а Тритон — в 750 раз меньше, чем Нептун. Но ведь даже гигант Титан уступает своему владыке Сатурну в массе в 4 тысячи раз, а Ганимед Юпитеру больше чем в 12 тысяч. Не так давно У. К. Хартман (США) пересчитал размеры Тритона. Диаметр его «вырос» до 6000 км, а Тритон по размерам сразу вышел на первое место среди всех спутников. Тогда, если верить этой оценке, средняя плотность его будет всего 1,2 г/см3.
По мнению Койпера, у Тритона может быть своя атмосфера, причем сравнительно плотная. Такое крупное тело, действительно, в состоянии удержать у себя газовую оболочку. Да и автору гипотезы верить можно: он же доказал существование атмосферы на Титане. В 1978 г. на конференции Американского астрономического союза выступил ученый с Гавайских островов Д. Крукшенк и сообщил о наблюдениях, выполненных при помощи 4-метрового телескопа обсерватории Китт-Пик. Полученный при этом спектр говорит, что на Тритоне есть метан. Только вот неясно в газовом ли он состоянии, то есть составляет атмосферу, или же в замороженном, и тогда лежит на поверхности спутника. Кажется; в последнее время весы склоняются в пользу газа; верхний же слой твердого тела Тритона, очевидно, каменный.
1 мая 1949 г. Койпер, за год перед тем «подаривший» людям Миранду, заметил на двух фотопластинках, снятых на обсерватории Мак Дональд, какое-то слабенькое пятнышко 19,5 звездной величины. Интервал времени между обоими снимками — всего минут двадцать, но такому опытному астроному и этого было достаточно, чтобы установить: тело перемещается относительно неподвижных звезд вместе с Нептуном. В ближайшие недели, прежде чем Нептун исчез за горизонтом, было сделано еще несколько снимков, а вывод подтвердился — спутник есть! Нарекли его Нереидой.
Трудно найти более несходную пару, чем Тритон и Нереида… Начнем с орбит. У Тритона она, как мы уже знаем, почти правильный круг. Нереида же то подходит к Нептуну на 1390000, то убегает от него на 9734000 км. В семь раз отличается расстояние ближайшей точки от самой удаленной! Такой эксцентричности в поведении не показывает ни один другой спутник во всей Солнечной системе. Направление, в котором Нереида обращается вокруг Нептуна, прямое; в этом она тоже «не согласна» с Тритоном. Наклон ее орбиты к плоскости экватора планеты составляет 29°. Она обегает Нептун почти за полный земной год, а ведь Тритону для этого нужно меньше недели. Когда Нереида находится от Нептуна в наибольшем удалении, ее орбитальная скорость составляет всего 840 м/с. Это на одну пятую медленнее, чем скорость нашей Луны, и, тем самым, Нереида становится чемпионкой Солнечной системы по медлительности. Точные размеры Нереиды определить трудно. Обычно называют диаметр что-то между 240 и 300 км, то есть раз в 20 меньший, чем у Тритона. Если глядеть на нее с поверхности Нептуна, то она представится всего лишь звездочкой, притом не слишком яркой. Даже в наибольшем приближении к планете Нереида светится примерно как Полярная звезда. А при максимальном удалении только очень глазастый нептунянин мог бы разглядеть ее невооруженным оком. Зато Нептун с поверхности Нереиды при ее наибольшем приближении будет выглядеть весьма внушительно: он займет видимую площадь раз в пятнадцать большую, чем у нас Луна. Правда, Нереиде это даст лишь одну восьмую того света, что озаряет Землю в полнолуние — слишком уж далеко отсюда Солнце. Судя по невероятно вытянутой орбите, ее наклонению, малым размерам тела, Нереида — пленница, а не родственница Нептуна, захваченный астероид, подобный Фебе или мелким спутникам Юпитера
astrogalaxy1.narod.ru
Планеты солнечной системы: Нептун
Поверхность планеты
| Средняя температура | -225°C  |
| Альбедо | 0.51  |
     Атмосферные компоненты: 74% водород, 25% гелий, 1% метан (в более низких слоях).
     Планета имеет систему узких колец.
Полный диск Нептуна
Это изображение четвертого, самого дальнего от солнца газового гиганта Нептуна было получено в 1989 году станцией Voyager 2. На изображении видно два из четырех овальных облачных образований. Большой темный овал неподалеку от левого края делает оборот вокруг юпитера за 18 часов. Яркие облака с южной и восточной стороны от овала существенно изменяют свой внешний вид за 4 часа. Второе темное пятно, на правом нижнем крае диска делает оборот вокруг Нептуна каждые 16 часов.
Прогноз погоды
Расположение облаков в атмосфере Нептуна использовалось для проверки точности предсказания погодных условий на Нептуне. Это необходимо в выборе целей для узконаправленной камеры. Три атмосферных образования из четырех выбранных для сьемки видны неподалеку от их прогнозируемого положения. Великое Темное Пятно со своим ярким компаньоном находятся чуть левее от центра. Небольшой яркий скутер ниже и левее и второе Темное Пятно с его светящимся ядром чуть ниже скутера. Сильные ветры восточного направления скоростью до 644 километра в час вынуждают меньшее пятно догонять и обгонять большое каждые пять дней.
Скутер и пятна
На этом изображении видны три образования, которые представляют наибольший интерес на Нептуне. Наверху находится Великое Темное Пятно вместе с яркими белыми облаками, быстро меняющими очертания. Ниже от пятна находится яркое образование, которое ученые прозвали «Скутер». Ниже от скутера видно Маленькое Темное Пятно. Все три образования движутся в восточном направлении на разных скоростях, поэтому их положение, когда их можно вместе сфотографировать, достаточно редкое.
Развитие облака
Яркие, похожие на перистые, облака Нептуна стремительно меняют свой внешний вид, часто возникая и рассеиваясь через несколько часов. Через промежутки, равные двум оборотам Нептуна (примерно 36 часов), Voyager 2 наблюдал развитие облака а районе около Великого Темного Пятна. Неожиданные стремительные изменения, которые происходили каждые 18 часов, показанные на секциях изображения, показывают что в этом районе Нептуна погодные условия, может быть, настолько-же динамичны и изменчивы, как и на Земле. Разве что масштабы огромны по нашим понятиям, поскольку Великое Темное Пятно и Земля примерно одинаковы по размеру.
Штрихи яркого облака
Это цветное изображение высокой четкости получено станцией Voyager 2 за два часа до прохождения ближайшей к Нептуну точки траектории. На изображении виден вертикальный рельеф линий яркого облака. Эти облака наблюдались на 29 градусах северной широты неподалеку от терминатора, находящегося на востоке. Линейные облака растянуты практически вдоль линий широт. Солнце находится слева сверху. Стороны облаков, направленные к солнцу освещены лучше, в то время как плоские слои облаков менее светлые, поскольку свет на них падает под более острым углом. Тени видны со стороны, противоположной солнцу.
Настоящие цвета планеты
Это изображение со станции Voyager 2 было специальным образом обработано, чтобы получить настоящий цветовой баланс. Обработка позволила воспроизвести и структуру облаков в темных областях около полюса и яркие облака восточнее Великого Темного Пятна. Эти и другие образования подсказывают о наличии волн в атмосфере и их большой роли формирования облаков подобного типа.
Небольшое Темное Пятно
Это изображение получено из данных инфракрасного спектрографа, составлявшего карту Нептуна. Это самое подробное изображение небольшого темного пятна (D2), полученное в течении полета космической станции. Окружение D2 показывает невидимые сильные ветра, в то время как структуры внутри пятна подсказывают наличие активный подьем облаков и вращение вокруг центра. V-образная структура неподалеку от правого края светлой области показывает, что пятно вращается по часовой стрелке.
Большой шторм
Это лучшее изображение Небольшого Темного Пятна, которое получено станцией Voyager. Считается, что небольшое пятно является штормом в атмосфере Нептуна, и скорее всего имеет одну природу с Великим Красным Пятном на Юпитере.
Великое Темное Пятно
Пушистые белые облака заполняют границу между темным и светлым регионами Великого Темного Пятна, имеющими слегка голубоватый оттенок . Спиральный вид темной границы и белых перистых облаков подсказывает систему шторма, вращающуюся против часовой стрелки. Периодические, небольшого размера узоры в белых облаках, являющиеся скорее всего волнами, имеют короткий срок жизни и не доживают до следующего оборота Нептуна. Это изображение — последний прямой вид Великого Темного Пятна, который станция Voyager 2 сделала при помощи узконаправленной камеры. Фотография сделана за 45 часов до самой близкой к Нептуну точки траектории полета.
Едва заметные кольца
Кольца вокруг Нептуна настолько слабые, что когда камера станции Voyager делала этот снимок, Нептун своим свечением делал невозможным обнаружить кольца. Черный прямоугольник в центре изображения закрыл Нептун, поскольку в этом месте не осталось никаких деталей из-за большого времени экспозиции, требуемой для сьемки практически невидимых колец. Свечение по краям прямоугольника — часть ореола Нептуна. Видны два тонких кольца Leverrier и Adams. Внутри этих колец расположено едва заметное кольцо Galle.
Свитые кольца
На этом изображении видна часть кольца Adams, которое кажется свитым. Ученые предполагают, что оно выглядит свитым вследствии того, что первичный материал колец содержал комки, которые со временем образовали полосы. Движение космической станции добавило ощущение свитости из-за легкого размытия изображения.
Луна со странной формой
Неправильная форма Протея подсказывает, что он был холодный и твердый всю свою историю и подвергался метеоритным бомбардировкам. Этот спутник имеет средний радиус примерно 200 километров и практически весь темный. Его альбедо составляет примерно 6 процентов. Это изображение получено с расстояния 870 000 километров.
Маленькая темная луна.
Этот наполовину освещенный спутник имеет средний радиус 200 километров и в видимом спектре выглядит серым. Его альбедо составляет 6 процентов. Видны намеки на кратерообразные образования и похожие на желоба линии. Некоторая нечеткость изображения вызвана слишком малым временем экспозиции, необходимым для устранения размытия вследствии движения. Изображение получено 25 августа 1989 года с расстояния 146 000 километров.
Пойманнная луна
Считается, что розовый оттенок Тритона, самого большого спутника Нептуна, является результатом медленного испарения слоя азотного льда. Тритон необычен среди остальных в том, что у него ретроградная орбита и ее плоскость сильно наклонена к плоскости экватора Нептуна. Эти факты подтолкнули ученых полагать, что Тритон сформировался независимо от Нептуна и позднее был пойман гравитацией Нептуна.
Регион Cantaloupe
Поперечник этого региона составлят примерно 1000 километров . Сложные тектонические и вулканические силы в этой местности создали хаотичный узор из вязких потоков льда. Этот вид получен в конце Августа 1989 года.
Южная полярная шапка
Поверхность Тритона покрыта азотным и метановым льдом. Температура его поверхности на 38 градусов цельсия выше абсолютного нуля. Темные линии поперек южной полярной шапки появились при сравнительно недавних, похожих на гейзеры, извержениях газа, пыли и льда, уходящих из под шапки в близкую к вакууму атмосферу спутника. Диаметр Тритона — 2700 километров.
Самый близкий вид
Похожие на озера образования вдоль терминатора отмечают время, когда эти регионы поверхности Тритона были жидкими. Этот 200×200 километровый вид получен в течении самого близкого к спутнику пролета космической станции Вояджер 2.
Прощальный взгляд
Этот взгляд на систему Нептуна показывает великолепный вид серпов Нептуна и его самого большого спутника Тритона.
www.asvcorp.ru