NEPTUNE (PLANET): EGENSKAPER, SAMMANSÄTTNING, OMLOPPSBANA, RÖRELSE, STRUKTUR - ARTE - 2025

Neptun är den åttonde planeten i solsystemet när det gäller omloppsavstånd, en isjätte och den yttersta av alla. Detta är fallet sedan Pluto slutade betraktas som en planet 2006 och blev en dvärgplanet som är en del av Kuiper-bältet.

På natthimlen ser Neptune ut som en liten blåaktig prick om vilken mycket lite var känd, tills rymdsuppdragen i slutet av 1980-talet, som Voyager 2, gav information om planeten och dess satelliter.

Bild 1. Neptun fotograferat av Voyager 2 1989, bilden visar de mörka fläckarna på grund av atmosfäriska stormar. (Källa: NASA)

Voyager 2-bilder visade för första gången en planet med en blågrön yta, med starka stormar och snabba vindströmmar, vilket gav mörka anticykloniska lappar. De liknar mycket Jupiters, även om de inte är så permanenta i tid som dessa.

Neptuns atmosfär är rik på metan och har ett mycket svagt ringsystem. Planeten har en magnetosfär, varför den antas ha en metallisk kärna.

Hittills har 15 satelliter i Neptune räknats, bland vilka Triton och Nereida är de viktigaste satelliterna.

Upptäckt och historia

Upptäckten av Neptune var resultatet av en matematisk förutsägelse, baserad på observationer av störningar i banorna till planeterna Uranus och Saturnus. Tidigare 1610 hade Galileo redan sett Neptunus med samma teleskop som han använde för att upptäcka Jupiters månar, men han misstog det för en stjärna.

Mycket senare, 1846, studerade den franska matematikern som specialiserade sig på himmelmekanik Urbain Le Verrier, vissa störningar i banorna i Saturnus och Uranus. Den bästa förklaringen var att föreslå existensen av en ny planet, av vilken han förutsåg bana och positionen på himlen. Nästa steg var att hitta planeten, så Le Verrier övertygade den tyska astronomen Johann Gottfried Galle att leta efter den.

Under natten den 23 september 1846 bekräftade Galle från sitt observatorium i Berlin existensen av den nya planeten, och inom några dagar dök Triton, dess största satellit.

Nästan samtidigt i Cambridge, England, gjorde den unga matematikern John Couch Adams, som också arbetat med problemet under en tid, liknande förutsägelser.

Neptunus har sitt namn till havsguden i den romerska mytologin (motsvarande den grekiska guden Poseidon) efter traditionen att namnge planeterna efter gudarna i den romerska panteon.

Generella egenskaper

Neptuns diameter är nästan fyra gånger jordens diameter, men ungefär en tredjedel av den gigantiska Jupiter.

Bild 2. Neptun jämfört med jorden. (Källa: wikimedia commons)

Dess massa är 17 gånger jorden och dess volym är 57 gånger större. När det gäller massa rankas den tredje bland planeterna i solsystemet och fjärde i storlek.

Sammanfattning av de viktigaste fysiska egenskaperna hos Neptune

-Mass: 1 024 × 10 ²⁶ kg (17 147 gånger jorden)

- Genomsnittlig radie : 24 622 km, motsvarande 3,87 gånger jordens radie.

-Form: platta vid polerna med en faktor 0,983.

-Mean radie för omloppsbana: 4.498 x 10 ⁹ km motsvarande 30.07 AU

- Lutning av rotationsaxeln : 30º med avseende på kretsplanet.

-Temperatur: -220ºC (moln)

-Gravitet: 11,15 m / s ² (1,14 g)

-Eget magnetfält: Ja, 14 mikrotesla vid ekvatorn.

-Atmosfär: väte 84%, helium 12%, metan 2%, ammoniak 0,01%.

-Densitet: 1 640 kg / m ³

-Satelliter: 15 hittills kända.

-Ringar: Ja, de är tunna och består av partiklar av is och silikater.

Översättning rörelse

Neptunus, den åttonde planeten i solsystemet, är en gasgigant vars bana runt solen har en genomsnittlig radie på 30 AU. En astronomisk enhet AU motsvarar 150 miljoner kilometer och är det genomsnittliga avståndet mellan solen och jorden.

Bild 3. Animering som visar Neptuns bana i rött, tillsammans med Uranus 'som är den blå punkten. Källa: Wikimedia Commons.

Detta betyder att radien för Neptunes väg är 30 gånger jorden, så det tar 165 år att genomföra en revolution runt solen.

Roliga fakta om Neptune

-Det är planeten längst från solen, eftersom Pluto, som är efter Neptuns omloppsbana, nu är en dvärgplanet.

-Neptun är den minsta av de fyra jätteplaneterna (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun).

-Neptuns gravitation liknar jorden.

-Det är den kallaste planeten i solsystemet, med en medeltemperatur på -221,4 ºC.

-Det har ett system av ringar, men till skillnad från Saturnus är de inte kontinuerliga, utan bildar istället bågar längs dess bana.

-Neptun är den tätaste av de jätteplaneterna.

-Det har orkaner med de snabbaste vindarna i solsystemet, som kan nå en häpnadsväckande 2.100 km / h.

-Neptun har en Great Dark Spot, en bubbelpool på planeten Jorden. Denna plats, fotograferad 1989, försvann 1994, men gav upphov till en ny Dark Spot.

-Triton, den största satelliten i Neptune, roterar i motsatt riktning som dess andra satelliter, varför det tros att den fångades av planeten och inte bildades samtidigt som den.

-Triton (den största satelliten i Neptun) har vulkaner och kvävegejsrar, men det är en av de kallaste stjärnorna i solsystemet (-235 ºC).

-Voyager 2-uppdraget passerade 3000 kilometer från norra polen av planeten Neptun 1989.

- Den 12 juli 2011 slutförde Neptune sin första fulla bana sedan upptäckten den 23 september 1846.

Rotationsrörelse

Bild 4. Neptunus tar nästan 16 timmar att göra en komplett revolution runt dess axel. Källa: NASA.

Neptuns rotation är 15 timmar, 57 minuter och 59 sekunder, enligt den mest exakta mätningen hittills.

Det är inte en lätt uppgift att bestämma rotationshastigheten för en planet som bara visar ytan på sin atmosfär och som också rör sig. Det är mycket lättare att bestämma rotationshastigheten för steniga planeter.

När Voyager 2 nådde Neptune 1989 uppskattades en rotationsperiod på 16 timmar 6,5 sekunder. Idag är denna mätning känd för att vara felaktig, tack vare de noggranna mätningarna av planetforskaren Erich Karkoschka vid University of Arizona.

Rotationshastighet och magnetfält

Rotationshastigheten för de andra jätteplaneterna mäts med de pulser som utsänds av magnetfältet. Denna metod gäller dock inte Neptune, eftersom varken axeln eller mitten av den magnetiska dipolen sammanfaller med planetens rotationsaxel, som vi ser i följande jämförande bild:

Bild 5. Magnetfält för jätteplaneterna. Källa: Seeds, M. 2011. Solar System. Sjunde upplagan. Cengage Learning.

Bilden visar modellen av det magnetiska fältet som produceras av en dipol (en magnet), som ligger mer eller mindre i planetens centrum. Denna modell är också lämplig för jordens magnetfält.

Men Neptune-fältet är anomalt, i den meningen att kvadrupol- och högre ordningsingångar kan vara större än dipolfältet. Och som vi ser i figuren förskjuts dipolen från mitten.

Så Karkoschka utvecklade en annan metod med mer än femhundra bilder från Hubble-teleskopet. Han hittade två karaktäristiska drag på planeten som han kallade: South Polar Feature och South Polar Wave.

Dessa har roterat med samma hastighet sedan 1990-talet, vilket bekräftar att detta är den verkliga hastigheten på planeten.

Bild 6. I den här bilden av Neptune används färgade filter för att markera Dark Spot 2 och South Polar Feature, som verkar vara förankrade på planeten. Källa: Erich Karkoschka.

Bilden i figur 5 (ovan) visar färger och kontraster modifierade av filter för att betona planetens atmosfäriska egenskaper.

Som sagt har vindar i Neptunes atmosfär ofta överskridit ljudets hastighet.

Således varierar Great Dark Spot of Neptune sin relativa position över tid, medan Dark Spot 2 och South Polar Feature behåller sina relativa positioner. Detta antyder att de är knutna till planetens rotation, vilket tillät Karkoschka att exakt bestämma längden på en dag på Neptun.

Sammansättning

Element såsom väte (84%), helium (12%), metan (2%) och andra gaser såsom ammoniak, etan och acetylen finns i Neptuns atmosfär. Under denna atmosfär finns en blandning av vatten, flytande ammoniak, metan och smält sten, innehållande kiseldioxid, järn och nickel.

Ökande koncentrationer av metan, ammoniak och vatten finns i de nedre områdena av atmosfären. Till skillnad från Uranus, tvillingplaneten, har Neptunes sammansättning en större volym hav.

Strukturera

Planeten har en stenig kärna omgiven av ett isigt skal, allt under en tät och tjock atmosfär och upptar en tredjedel av sin radie. Det liknar den på tvillingplaneten Uranus.

Följande bild visar strukturen för Neptune mer detaljerat.

Figur 7. Neptuns interna struktur. Källa: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptune har en struktur med väl differentierade lager:

- Övre skiktet: det består av moln som mestadels är väte och helium, och i mindre utsträckning metan och andra gaser. Det motsvarar cirka 5-10% av planetens massa.

- Atmosfär : väte, helium och metan.

- Mantel: under atmosfären är planetens stora mantel, en flytande region där temperaturen kan nå mellan 1 727 och 4 727 ° C. Den består av vatten, metan och ammoniak i flytande tillstånd.

Manteln sträcker sig från 10 till 15 landmassor och är rik på vatten, ammoniak och metan. Denna blandning kallas "is", trots att den är en varm och tät vätska, och den kallas också havets vatten och ammoniak.

Manteln i sig har mycket höga temperaturer, mellan 1 700 ° C och 4 700 ° C, och dess elektriska konduktivitet är också hög.

- Kärna: består av kiseldioxid, järn och nickelsten, liknande Uranus, den andra jätten med is och gas. Kärnans massa är 1,2 gånger jorden. Trycket i mitten beräknas till 700 GPa, ungefär dubbelt så mycket som vid mitten av jorden, med temperaturer upp till 5 670 ºC.

Atmosfär

Atmosfären i Neptune är mycket intressant och förtjänar ett speciellt avsnitt. Till att börja med är det extremt kallt, eftersom det är den mest avlägsna planeten från solen och får mycket lite solstrålning. På grund av detta är temperaturen i den övre delen av atmosfären i storleksordningen -220 ºC.

Men Neptune har en inre värmekälla, antagligen på grund av kollisionerna i ledningselektronerna i vätskemanteln och även på den återstående värmen under dess bildning.

På grund av denna enorma temperaturgradient uppstår enorma konvektionsströmmar, vilket gör planetens klimatsystem mycket extremt.

Och så produceras de största stormarna och orkanerna i solsystemet, vilket framgår av bildandet av enorma fläckar av anticykloniska strömmar på grund av motsatta vindar på olika breddegrader.

Bland alla Neptuns anticyklonsystem skiljer sig Great Dark Spot ut, fotograferad för första gången av Voyager 2-sonden 1989, då den passerade 3000 kilometer från planeten.

När det gäller färg är Neptunes ännu mer blåaktig än Uranus, just på grund av dess högre koncentration av metan, som absorberar den röda våglängden och återspeglar den blå våglängden. Men det finns också andra molekyler som bidrar till dess färg.

I den nedre regionen av atmosfären (troposfären) sjunker temperaturen med höjden, men i den övre regionen (stratosfären) inträffar det motsatta. Mellan dessa lager är trycket 10 tusen pascaler (Pa).

Ovanför stratosfären är termosfären, som gradvis förvandlas till exosfären, där trycket minskar från 10 Pa till 1 Pa.

Neptunusatelliter

Hittills har 15 naturliga satelliter på planeten räknats. Den största av dess satelliter och den första som upptäcktes, 1846, är Triton. 1949 upptäcktes en andra satellit med namnet Nereida.

1989 upptäckte Voyager 2-uppdraget ytterligare sex satelliter: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa och Proteus.

Senare 2003 upptäcks Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate och Neso. Den lilla satelliten 14 upptäcktes 2013 av SETI-institutet, och dess omloppsperiod var 23 timmar.

Låt oss se några detaljer om de viktigaste månarna i Neptune:

Triton

Det är den största av Neptunes satelliter, med en diameter på 2 700 km, ungefär 18 gånger mindre än värdplaneten och nästan 5 gånger mindre än jorden.

Dess omloppsperiod är nästan 6 dagar, men märkligt roterar den i motsatt riktning till rotationen av Neptunus och dess andra satelliter. Dessutom är dess bana lutande 30 grader med avseende på planets omloppsplan.

Det är det kallaste föremålet i solsystemet, med en medeltemperatur på -235 ºC och består av tre fjärdedelar av berg och en fjärdedel is. På ytan finns gejsrar, med mörka utstrålningar mot atmosfären, medan ytan presenterar slättar och några vulkaner med kratrar på 200 km.

Figur 8. Huvudsatelliterna i Neptune; Triton, Proteus, Nereida och Larisa. Källa: Wikimedia Commons.

Nereid

Det upptäcktes av Gerard Kuiper 1949 tack vare det att det återspeglar 14% av solljuset.

Dess storlek är en åttonde av Triton och har en mycket excentrisk bana, närmaste till Neptune är 1 354 000 km och det längsta avståndet är 9 624 000 km, vilket tar 360 dagar att slutföra.

Proteus

Bild 9. Brödraskap, jämlikhet, frihet är namnet som ges till bågarna i Adams-ringen (den yttersta). Den inre ringen är Le Verrier. (Källa: wikimedia commons)

Neptun har fem tunna och svaga ringar, som huvudsakligen består av damm- och ispartiklar. Det tros att dess ursprung är i skräp som lämnats av kollisioner mellan meteorer och planetens naturliga satelliter.

Ringarna har fått sitt namn efter de efternamn på forskarna som har bidragit mest till deras upptäckt och studier. Från det innersta till det yttersta är de Galle, Le Verrier, Lassell, Arago och Adams.

Det finns också en ring vars bana den delar med Galatea-satelliten, som vi kan se i följande bild:

Bild 10. Diagram över de fem ringarna i Neptune och deras namn. Banan för vissa satelliter visas också. (Källa: NASA).

När och hur man observerar Neptune

Neptun kan inte ses med blotta ögat, även med ett amatörsteleskop ser det så litet ut att det kan misstas av en stjärna.

För att göra detta är det bäst att använda ett datorprogram eller applikation som fungerar som ett planetarium. För Android-operativsystemet skiljer sig Sky Maps-applikationen ut, vilket gör att du snabbt kan hitta planeter och andra himmelsföremål med stor precision.

Den bästa tiden att observera är när planeten är i opposition, det vill säga jorden är mellan linjen som förenar solen med Neptun.

Detta fenomen inträffar var 368 dagar och 2020 kommer det att inträffa den 11 september. Det är verkligen inte det enda tillfället att observera Neptunus, som också är synlig vid andra tider på året.

Med ett bra teleskop kan Neptune skiljas från bakgrundstjärnorna, eftersom det ser ut som en blågrön skiva.

Neptuns magnetosfär

Tidigare kommenterades det speciella i Neptuns magnetfält. Planetens magnetiska poler lutar 47º med avseende på rotationsaxeln.

Magnetfältet genereras genom rörelse av ledande vätskor som bildar ett tunt sfäriskt lager inuti planeten. Men på Neptune förskjuts magnetpolarna från mitten med cirka 0,5 radier från planeten.

Fältets intensitet vid den magnetiska ekvatorn är i storleksordningen 15 mikrotesla och är 27 gånger intensivare än jorden.

Fältets geometri är komplex eftersom kvadrupolbidraget kan överstiga dipolbidraget, till skillnad från jorden där det mest relevanta bidraget är dipolen.

Bild 11. Det speciella magnetfältet i Neptune. (Källa: emaze.com)

Neptuns magnetosfär sträcker sig upp till 35 gånger sin radie vid chockfronten och 72 radier vid svansen.

Magnetopausen, som är platsen där magnettrycket är lika med trycket för de laddade partiklarna från solen, är mellan 23 och 27 radier från planeten.

Uppdrag till Neptune

Voyager 2

Det enda rymduppdraget som kretsade runt planeten Neptun var Voyager 2, som anlände till planeten 1982.

Vid denna tidpunkt var bara två satelliter kända: Triton och Nereida. Men tack vare Voyager 2-uppdraget upptäcktes sex till: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa och Proteus. Dessa satelliter är ganska mindre än Triton, med oregelbunden form och mindre radiebanor.

Dessa sex satelliter misstänks vara resterna av en kollision med en gammal satellit som kolliderade med Triton när den senare fångades av Neptunes gravitationskraft.

Voyager 2 upptäckte också nya ringar på Neptune. Även om de första av ringarna upptäcktes 1968 var dess existens och upptäckten av nya inte möjliga förrän sonden ankom 1989.

Den närmaste tillvägagångssätten för rymdskeppet till planeten inträffade den 25 augusti 1989, som ägde rum på ett avstånd av 4 800 km över Neptuns nordpol.

Eftersom detta var den sista stora planeten som rymdskeppet kunde besöka, beslutades att göra en nära flyby av månen Triton, liknande det som hade gjorts med Voyager 1, som flög av Saturnus och dess måne Titan.

Den 25 augusti 1989 gjorde rymdskeppet ett nära möte med månen Nereid innan de nådde 4 400 km från Neptuns atmosfär och passerade samma dag nära Triton, planetens största måne.

Rymdskeppet verifierade förekomsten av magnetfältet som omger Neptunus och fann att fältet var förskjutet från mitten och lutade, liknande fältet runt Uranus.

referenser

1. N + 1. 200 kilogram diamanter regnar ner på Uranus och Neptun. Återställd från: nmas1.org.
2. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (och hur man identifierar dem). Återställd från: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Sjunde upplagan. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planeten ring. Återställd från: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux Neptune. Återställd från: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Utforskning av Neptunus. Återställd från: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Neptune (planet). Återställd från: es.wikipedia.org.