Планета Нептун. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Планета Нептун - восьмая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы, относящаяся к группе планет-гигантов. Нептун был открыта в 1846 И. Г. Галле (J. G. Gallе) по теоретическим предсказаниям её положения, блеска и собственного движения, сделанным У. Ж. Леверье (U. J. Le Verrier) и Дж. К. Адамсом (J. С. Adams) на основе законов небесной механики.

Планета Нептун обращается вокруг Солнца по орбите, находящейся на ср. гелиоцентрич. расстоянии 30,058 а. е. (4497 млн. км), имеющей эксцентриситет 0,086 и наклон к плоскости эклиптики 1°46,4'. Ср. скорость движения по орбите 5,4 км/с, один полный оборот (сидерич. период обращения, или нептунианский год) составляет 164,788 земного года, Экваториальный радиус планеты Нептун 24800 км (3,88

), сжатие 1:50 (0,020), объём F = 6,38^.10¹³ км³ (58

), масса М = 1,0243^.10²⁶ кг (17,2

). Ср.плотность 1,64 г/см³, ускорение силы тяжести на экваторе 11,238 м/с², вторая космич. скорость 23,585 км/с. Ось вращения планеты Нептун отклонена на 29° от нормали к плоскости орбиты. Период осевого вращения, оценённый по данным спектроскопич. измерений и подтверждённый данными космич. аппарата "Вояджер-2", равен 16,1b b 0,08 ч. Направление вращения прямое. Количество солнечной энергии (на ед. поверхности), поступающей к планете Нептун, составляет 1,5 Вт/м² (для Земли 1370 Вт/м²), интегральное сферич. альбедо 0,31. Эффективная температура, определяемая излучаемой планетой тепловой энергией, составляет 59 К, что значительно больше равновесной (38 К), вычисленной из условия баланса с поступающей солнечной энергией. Это объясняется наличием теплового источника в недрах Нептуна, благодаря чему тепловой поток из недр втрое превышает поглощаемую планетой солнечную радиацию.

Макс. угл. диаметр планеты Нептун при его наблюдениях с Земли достигает всего 2,4'', и детали на диске разрешаются плохо. На телевизионных изображениях, переданных "Вояджером-2", выявлена сложная структура облачного покрова и наличие неоднородностей, обусловленных мощными динамич. процессами в атмосфере. Наиболее характерным вихревым образованием циклонич. типа является Большое тёмное пятно в южном полушарии, но своим размерам и конфигурации напоминающее Большое красное пятно Юпитера. Наблюдается также ряд вихрей меньших размеров, дрейфующих в атмосфере с разными скоростями вдоль широты в направлении, совпадающем с направлением вращения планеты Нептун.

Атмосфера Нептуна в целом близка по своим свойствам и химическому составу к атмосфере Урана, но гораздо более динамична. Она в основном состоит из водорода и гелия с относит. содержанием, близким к солнечному. Важной составляющей является метан, относительное содержание к-рого значительно выше, чем на Юпитере и Сатурне. Метаном обусловлен зеленоватый цвет планеты Нептун, поскольку метан интенсивно поглощает солнечное излучение в красной части спектра, и в отражённом свете преобладают сине-зелёные лучи. Наблюдаемые протяжённые облака планеты Нептун в основном состоят из метана. Под ними предполагаются водно-ледяные облака, а в надоблачной атмосфере присутствуют др., более сложные углеводороды.

Низкая ср. плотность планеты Нептун свидетельствует о том, что водорода и гелия много и в составе слагающего планеты Нептун вещества. Однако содержание водорода на планете Нептун (как и на Уране) в несвязанном состоянии значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Водород на планете Нептун в основном входит в состав т. н. ледяной компоненты, к к-рой относят соединения водорода в виде метана, аммиака, воды. Большое содержание метана свидетельствует о существенном (в неск. раз) превышении отношения углерода к водороду по сравнению с их ср. космич. распространённостью. Это можно естественным образом объяснить накоплением углерода в холодных периферийных областях протопланетной туманности, из материала к-рой сформировался Нептун. Согласно моделям внутр. строения планет-гигантов (см. в ст. Планеты и спутники ), на планете Нептун протяжённый слой твёрдого вещества состоит из смеси льдов с тяжёлой (скальной) компонентой, причём скальной компоненты несколько больше, чем ледяной. По существу это массивное ядро, к-рое окружено мантией, состоящей из смеси газов (в основном водорода и гелия) и льдов, а выше неё находится протяжённый слой водяных облаков. Здесь начинается атмосфера. Т. о., твёрдой поверхности в привычном смысле планета Нептун не имеет (как и др. планеты-гиганты). Согласно представляющейся наиб. реальной адиабатич. модели недр планеты Нептун (при допущении, что исходный состав элементов соответствует их ср. космич. распространённости, а относит. содержание водорода и гелия в несвязанной форме составляет прибл. 5-8% по массе), темп-pa в центре планеты Нептун (12 -14)^.10³К, а давление 7-8 Мбар. Граница протяжённой ледяной оболочки (ниже газожидкого слоя) начинается при давлении ок. 0,1 Мбар.

Недра планеты Нептун, вероятно, находятся в состоянии интенсивного конвективного перемешивания. С конвекцией связан продолжающийся в современную эпоху вынос тепла из глубины и поток ИК-излучения. Его источник, видимо, сохраняется с аккреционной стадии эволюции планеты и, возможно, порождён мощными ударными процессами на её завершающем этапе. Отражением конвективного переноса являются наблюдаемые вихревые движения в атмосфере планеты Нептун, в чём усматривается аналогия с Юпитером.

Планета Нептун имеет восемь спутников: к известным до полёта "Вояджера-2" Тритону и Нереиде добавилось ещё шесть. Наибольший интерес представляет Тритон, к-рый принадлежит к числу самых крупных спутников планет: его радиус 1200 км (

2/3 лунного). Тритон обращается по орбите, составляющей с плоскостью экватора планеты Нептун угол 2,8°, на расстоянии 15,85 радиуса планеты с периодом 5,84 земных суток, причём в обратном направлении (по часовой стрелке, если смотреть с северного полюса мира). Морфология поверхности Тритона, как показали изображения "Вояджера-2", имеет сложный характер, несущий на себе следы вулкано-тектонич. процессов. Не исключено, что эти процессы продолжаются в современную эпоху, свидетелями чего служат сравнительно свежие отложения извергаемого на поверхность из глубины материала. Наиболее вероятно, что таким материалом является азот. Азотные и метановые льды образуют полярные шапки, испытывающие сезонные изменения с периодом в несколько сотен лет, что обусловлено спецификой пространственного расположения Тритона относительно Солнца при совокупном орбитальном движении Тритона и планеты Нептун.

Нереида - небольшой спутник, его радиус немногим более 100 км. Радиус орбиты Нереиды составляет 249,5 радиуса планеты, плоскость орбиты отклонена от плоскости экватора всего на 0,5°, движение происходит с периодом 358,4 земных суток в прямом направлении. Из вновь открытых "Вояджером-2" спутников наибольший - Протей-имеет размер 400 км, остальные - размером в десятки километров. Все они располагаются внутри орбиты Тритона. Спутники планеты Нептун, по-видимому, состоят из смеси водяного, метанового и аммиачного льдов и/или соответствующих клатратгидратов. У планеты Нептун есть 3 кольца. Их особенностью является неоднородное распределение плотности (вдоль кольца) составляющего их очень тёмного материала.

Литература по планете Нептун

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.