Нептун — восьмая по удаленностью от Солнца и четвертая по размеру и третья по массе планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Также орбиту Нептуна пересекает комета Галлея.
Параметры планеты
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой орбите (эксцентриситет 0,009); его среднее расстояние от Солнца в 30 раз больше, чем у Земли, и составляет примерно 4497 млн км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна чуть больше 4 часов. Продолжительность «нептунианского года», то есть время одного полного оборота вокруг Солнца — 164,8 земных лет. Экваториальный диаметр планеты 49 500 км, что почти в четыре раза превышает диаметр Земли, к тому же собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длится всего 16 часов. Хотя средняя плотность Нептуна (1,66 г / см3) почти втрое меньше Земной, его масса (из-за больших размеров планеты) в 17,23 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины; при сильном увеличении он имеет вид зеленоватого диска, лишенного всяких деталей. Подробнее про исследования планеты Нептун читайте на страницах нашего специализированного сайта.
Нептун имеет магнитное поле, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Эффективная температура поверхности планеты составляет около 38 К. В центре ядра Нептуна температура достигает 7000 К при давлении 7-8 мегабар.
Химический состав, физические условия и строение
Нептун имеет химический состав, видимо, подобен Урану: различные «льды» или отвержденные газы, которые содержат около 15% водорода и небольшое количество гелия. Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, что у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна-это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана: синий цвет Нептуна является результатом поглощения этим газом красного света в атмосфере, как на Уране. В атмосфере Нептуна были обнаружены явления, схожие с земными полярными сияниями.
Подобно типовых газовых планет, Нептун известен сильными бурями и вихрями, быстрыми ветрами, что дуют на ограниченных полосах, рядом с экватором. На Нептуне самые быстрые ветры в Солнечной системе, они разгоняются до 1000 км/ч. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. В низких широтах ветер дует параллельно экватору в обратном направлении, его скорость составляет около 100 м/сек. Следует заметить, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность пока не имеет объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла — он излучает более чем в два раза энергии, чем получает от Солнца. Такое интенсивное инфракрасное излучение свидетельствует о нагреве, предположительно вызванном гравитационным сжатием планеты.
Атмосфера
Атмосфера Нептуна состоит из водорода (примерно 67%), гелия (31%) и метана (2%). Кроме этих основных компонентов, она содержит также незначительные примеси веществ, что является результатом фотолізу метана: ацетилен C2H2, діацетилен C4H2, этилен C2H4 и этан C2H6, а также угарный газ CO и молекулярный азот N2.
Основной слой облаков находится на уровне давления около 3 атмосфер, он состоит из замерзшего сероводорода H2S, возможно, с небольшой примесью аммиака NH3. Температура в этой области составляет около 100 К (-173 °C). Выше основного слоя, в холодной прозрачной атмосфере конденсируются редкие белые облака из замерзшего метана CH4. Эти облака поднимаются на высоту 50-150 км и отбрасывают тени на основной облачный покров, как это видно на снимках Вояджера-2.
Ниже первого слоя облаков, на уровне давления около 20 атмосфер и температуры около 200 К (-70 °C), расположен второй слой облаков из гидросульфида аммония NH4SH. Еще глубже расположены облака из водяного льда.
Температурный минимум (тропопауза) в атмосфере Нептуна составляет 50 К (-223 °C) и достигается при давлении 0,1 атмосферы. При такой низкой температуре конденсируются пары продуктов фотолиза метана (ацетилен, диацетилен и др.), образуя тонкую облачную дымку. Выше тропопаузы лежит стратосфера — область атмосферы, где температура растет с высотой. На уровне давления 10-8-10-7 атмосфер при температуре 160 К (-110 °C) расположена мезопауза — область постоянной температуры, выше которой находится термосфера. Температура термосферы достигает 750 К.
Большое Темное Пятно
После пролета «Вояджера-2» 1989 года мимо планеты, наиболее известной деталью на Нептуне стало большое темное пятно в Южном полушарии. Она вдвое меньше Большого красного пятна Юпитера (то есть в диаметре примерно равна Земле). Располагаясь на 20 ° к югу от экватора, она вращалась против часовой стрелки с периодом около 16 дней. Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно на запад со скоростью 300 метров в секунду. «Вояджер-2» также увидел меньшее темное пятно в Южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, отходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока неизвестной.
Интересно, что наблюдения 1994 года показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Она либо просто рассеялась, либо до определенного времени ее закрыли другие части атмосферы. Через несколько месяцев было обнаружено новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна меняется быстро, возможно из-за небольших изменений в температурах верхних и нижних облаков.
Кольца Нептуна
Нептун также имеет кольца — два широких и два узких. Они были открыты во время затмения Нептуном одной из звезд 1981 года. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но фотографии «Вояджера-2» в августе 1989-го года показали их полностью. Одно из колец имеет сложную искривленную структуру. Подобно урановым и Юпитеровым, кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. Но это не помешало дать им названия: внешнее — Адамс (содержащее три дуги выделяющиеся, которые почему-то окрестили Свободой, Равенством и Братством), затем — безымянное кольцо, совпадающее с орбитой спутника Нептуна Галатеи, следом — ле веррьер (чьи внешние расширения названы Ласель и Араго), и, наконец, слабое, но широкое кольцо Галле. Как видно, названия колец увековечили тех, кто участвовал в открытии Нептуна.
Магнитосфера
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, ориентировано необычно и, по-видимому, создается течением проводящего вещества (возможно, воды), расположенного в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, к тому же, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отклонена от него более чем на піврадіуса, что напоминает свойства магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряженность поля на поверхности в разных ее местах и меняется от трети до утроенного значения земной. Даже в какой-то одной точке поверхности поле также изменчиво, как и положение и интенсивность источника в недрах планеты.
По случайности, при подлете к Нептуну, «Вояджер» двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. В атмосфере были обнаружены явления, подобные земным полярным сияниям и сделаны предположения о здании Нептуна. Исследуя магнитные явления, «Вояджеру» удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси — 16 часов 7 минут.