Neptuns (planet) egenskaper, sammansättning, omlopp, rörelse, struktur

1872
David Holt

Neptun det är den åttonde planeten i solsystemet när det gäller orbitalavstånd, en isjätte och den yttersta av allt. Detta är fallet eftersom Pluto upphörde att betraktas som en planet 2006 och blev en dvärgplanet som är en del av Kuiper-bältet.

På natthimlen ser Neptunus ut som en liten blåaktig prick om vilken väldigt lite var känt, tills rymduppdrag i slutet av åttiotalet, som Voyager 2, gav data om planeten och dess satelliter..

Figur 1. Neptunus fotograferad av Voyager 2 1989, bilden visar mörka fläckar 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 fläckar. De liknar mycket Jupiters, men inte lika permanenta i tid som dessa.

Neptuns atmosfär är rik på metan och har ett mycket svagt ringsystem. Planeten har en magnetosfär, så det antas att den har en metallkärna.

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

Artikelindex

  • 1 Upptäckt och historia
  • 2 Allmänna egenskaper
    • 2.1 Sammanfattning av de viktigaste fysiska egenskaperna hos Neptun
  • 3 Translationsrörelse
  • 4 roliga fakta om Neptunus
  • 5 Rotationsrörelse
    • 5.1 Rotationshastighet och magnetfält
  • 6 Sammansättning
  • 7 Struktur
  • 8 Atmosfär
  • 9 satelliter av Neptun
    • 9.1 Triton
    • 9.2 Nereid
    • 9.3 Proteus
  • 10 ringar av Neptun
  • 11 När och hur man observerar Neptun
  • 12 Neptuns magnetosfär
  • 13 Uppdrag till Neptunus
    • 13.1 Voyager 2
  • 14 Referenser

Upptäckt och historia

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

Mycket senare, 1846, studerade den franska matematikern som specialiserat sig på himmelmekanik Urbain Le Verrier vissa störningar i Saturnus och Uranus banor. Den bästa förklaringen var att föreslå existensen av en ny planet, av vilken han förutspådde banan 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 några dagar senare uppträdde Triton, dess största satellit..

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

Neptunus är skyldig havets gud i romersk mytologi (motsvarande den grekiska guden Poseidon), enligt traditionen att namnge planeterna efter gudarna i den romerska panteonen.

Generella egenskaper

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

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

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

Sammanfattning av de viktigaste fysiska egenskaperna hos Neptun

-Massa: 1 024 × 1026 kg (17147 gånger jordens)

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

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

-Medelradien för banan: 4498 x 109 km motsvarande 30,07 U.A.

-Lutning av rotationsaxel: 30º med avseende på banplanet.

-Temperatur: -220ºC (moln)

-Allvar: 11.15 m / stvå (1,14 g)

-Självmagnetiskt fält: Ja, 14 mikrotesla i ekvatorn .

-Atmosfär: Väte 84%, Helium 12%, Metan 2%, Ammoniak 0,01%.

-Densitet: 1.640 kg / m3

-Satelliter: 15 kända hittills.

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

Översättningsrörelse

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

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

Det betyder att radien på Neptuns väg är 30 gånger större än jordens, så det tar 165 år att slutföra en revolution runt solen..

Roliga fakta om Neptunus

-Det är den planet som ligger längst bort från solen, eftersom Pluto, som är efter Neptuns bana, nu är en dvärgplanet.

-Neptunus är den minsta av de fyra jätteplaneterna (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus).

-Neptuns allvar är mycket lik jordens.

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

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

-Neptun är den tätaste av de jätte planeterna.

-Det har orkaner med de snabbaste vindarna i solsystemet, som kan nå förvånande 2100 km / h.

-Neptunus har en stor mörk fläck, en bubbelpool på storleken av planeten Jorden. Denna plats, fotograferad 1989, försvann 1994, men gav upphov till en ny Dark Spot.

-Triton, den största satelliten i Neptunus, roterar i motsatt riktning till sina andra satelliter, varför man tror att den var fångad av planeten och inte bildades i nivå med den..

-Triton (Neptuns största satellit) har vulkaner och kvävegeisrar, men det är en av de kallaste stjärnorna i solsystemet (-235ºC).

-Voyager 2-uppdraget passerade 3000 kilometer från nordpolen på planeten Neptun 1989.

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

Roterande rörelse

Figur 4. Neptunus tar nästan 16 timmar att göra en fullständig revolution runt sin 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 dess atmosfär och som också rör sig. Det är mycket lättare att bestämma rotationshastigheten för steniga planeter.

När Voyager 2 nådde Neptun 1989 beräknades 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 av pulserna som avges av magnetfältet. Denna metod gäller dock inte för Neptun, eftersom varken axeln eller centrum för den magnetiska dipolen sammanfaller med planetens rotationsaxel, som vi ser i följande jämförande bild:

Figur 5. Magnetfältet på jätteplaneterna. Källa: Seeds, M. 2011. Solsystemet. Sjunde upplagan. Cengage Learning.

Bilden visar modellen av magnetfältet som produceras av en dipol (en magnet), som ligger mer eller mindre i mitten av planeten. Denna modell är också lämplig för jordens magnetfält.

Men Neptunfältet är avvikande, i den meningen att kvadrupol och ingångar av högre ordning 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 karakteristiska drag på planeten som han kallade: South Polar-funktion Y South Polar Wave. 

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

Figur 6. I denna bild av Neptunus 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 de atmosfäriska egenskaperna på planeten..

Som vi har sagt överstiger vindarna i Neptuns atmosfär ofta ljudets hastighet..

Således varierar den stora mörka fläcken i Neptunus sin relativa position med tiden, medan Dark Spot 2 och South Polar Feature behåller sina relativa positioner. Detta antyder att de är bundna till planetens rotation, vilket gjorde att Karkoschka kunde bestämma exakt längden på en dag på Neptun..

Sammansättning

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

Ökande koncentrationer av metan, ammoniak och vatten finns i de nedre delarna av atmosfären. Till skillnad från Uranus, tvillingplaneten, har Neptuns sammansättning en större havsvolym.

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 det för tvillingplaneten Uranus.

Följande bild visar Neptuns struktur med mer detaljer.

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

Neptunus har en väl differentierad lagerstruktur:

-Toppskikt: Den består av moln som mestadels är väte och helium, och i mindre utsträckning metan och andra gaser. Motsvarar ungefär 5-10% av planetens massa.

-Atmosfär: väte, helium och metan.

-Mantel: Under atmosfären finns den stora manteln på planeten, en flytande region där temperaturen kan nå mellan 1727 och 4727 ° 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 havet av vatten och ammoniak.

Manteln själv har mycket höga temperaturer, mellan 1700 ° C och 4700 ° C, och dess elektriska ledningsförmåga är också hög..

-Kärna: består av sten av kiseldioxid, järn och nickel, som liknar Uranus, den andra jätten av is och gas. Kärnans massa är 1,2 gånger jordens massa. Trycket i mitten uppskattas till 700 GPa, ungefär dubbelt så högt som i mitten av jorden, med temperaturer upp till 5670 ºC.

Atmosfär

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

Men Neptun har en intern värmekälla, troligtvis på grund av kollisionerna mellan 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 inträffar de största stormarna och orkanerna i solsystemet, vilket framgår av bildandet av stora fläckar av anticykloniska strömmar, på grund av motsatta vindar på olika breddgrader.

Bland alla de anticykloniska systemen i Neptunus sticker den stora mörka fläcken ut, fotograferad för första gången av Voyager 2-sonden 1989, när den passerade 3000 kilometer från planeten..

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

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

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

Neptunsatelliter

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, dess omloppstid var 23 timmar.

Låt oss se några detaljer om Neptuns huvudmånar:

Triton

Det är den största av Neptuns satelliter, med en diameter på 2700 km, cirka 18 gånger mindre än värdplaneten och nästan 5 gånger mindre än jorden..

Dess omloppsperiod är nästan 6 dagar, men märkligt nog roterar den i motsatt riktning till rotationen av Neptunus och dess andra satelliter. Dessutom lutar dess bana 30 grader i förhållande till planetens omloppsplan..

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

Figur 8. Neptuns huvudsatelliter; Triton, Proteus, Nereida och Larisa. Källa: Wikimedia Commons.

Nereid

Det upptäcktes av Gerard Kuiper 1949 tack vare det faktum att det reflekterar 14% av solljuset det får.

Dess storlek är en åttondel av Triton och den har en mycket excentrisk bana, närmaste tillvägagångssätt till Neptunus är 1 354 000 km och det längsta avståndet är 9 624 000 km, vilket tar 360 dagar att fullborda.. 

Proteus

Denna oregelbundna satellit upptäcktes 1989 av Voyager 2-uppdraget och i storlek ligger den på andra plats bland satelliterna i Neptun. Det är en låg densitet och mycket porös satellit.

Trots sin stora storlek kunde den inte upptäckas av teleskop eftersom den är väldigt mörk och reflekterar lite solljus. Dess genomsnittliga diameter är i storleksordningen 400 km och är 6,7 gånger mindre än Triton. 

Neptunusringar

Figur 9. Broderskap, jämlikhet, frihet är namnet på Adams-ringen (den yttersta). Den inre ringen är Le Verrier. (Källa: wikimedia commons)

Neptunus har fem tunna och svaga ringar, som huvudsakligen består av damm och ispartiklar. Man tror att dess ursprung är i skräp som lämnats av kollisioner mellan meteorer och planetens naturliga satelliter.

Ringarna är uppkallade efter efternamnen på de forskare 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:

Figur 10. Diagram över Neptuns fem ringar och deras namn. Banan för vissa satelliter visas också. (Källa: NASA).

När och hur man observerar Neptun

Neptunus kan inte ses med blotta ögat, även med ett amatörteleskop ser det så litet ut att det kan förväxlas med en stjärna.

För detta är det bästa att använda ett datorprogram eller ett program som fungerar som ett planetarium. För Android-operativsystemet sticker Sky Maps-applikationen ut, vilket gör att du snabbt kan hitta planeter och andra himmelska föremål med stor precision.

Den bästa tiden att observera är när planeten är i opposition, det vill säga jorden ligger 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 syns på andra tider av året..

Med ett bra teleskop kan Neptunus särskiljas från bakgrundsstjärnorna, eftersom det ser ut som en blågrön skiva. 

Neptuns magnetosfär

Tidigare kommenterades det på Neptuns magnetfälts särdrag. Planetens magnetiska poler lutas med 47 ° i förhållande till rotationsaxeln..

Magnetfältet genereras av rörelsen av ledande vätskor som bildar ett tunt sfäriskt lager inuti planeten. Men på Neptunus förskjuts de magnetiska polerna från centrum med cirka 0,5 radier från planeten..

Fältets intensitet vid den magnetiska ekvatorn är i storleksordningen 15 mikrotesla och är 27 gånger mer intensiv än jordens.

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

Figur 11. Neptuns speciella magnetfält. (Källa: emaze.com)

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

De magnetopaus, som är den plats där det magnetiska trycket är lika med trycket från de laddade partiklarna från solen, det är mellan 23 och 27 radier från planeten.

Uppdrag till Neptun

Voyager 2

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

Vid denna tid var bara två satelliter kända: Triton och Nereida. Men tack vare Voyager 2-uppdraget upptäcktes ytterligare sex: 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 efter en kollision med en gammal satellit som kolliderade med Triton när den senare fångades av Neptuns tyngdkraft..

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

Rymdfarkosten närmaste planeten inträffade den 25 augusti 1989, som ägde rum på ett avstånd av 4800 km ovanför Neptuns nordpol..

Eftersom detta var den sista stora planeten rymdfarkosten kunde besöka, beslutades det 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 gick rymdfarkosten mot ett nära möte med månen Nereid innan den nådde 4400 km från Neptuns atmosfär och passerade samma dag nära Triton, planetens största måne..

Rymdfarkosten verifierade förekomsten av magnetfältet som omger Neptunus och fann att fältet förflyttades från centrum och lutades, 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. Planetary ring. Återställd från: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Återställd från: fr.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Utforskning av Neptunus. Återställd från: en.wikipedia.org.
  7. Wikipedia. Neptunus (planet). Återställd från: es.wikipedia.org.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.