Зміст
Введення
1. Історія відкриття
1.1. Назва
1.2. Статус
2. Фізичні характеристики
2.1. Внутрішня будова
2.2. Атмосфера
2.3. Магнітосфера
2.4. Кільця
3. Клімат
3.1. Шторми
3.2. Внутрішнє тепло
4. Орбіта і обертання
5. Освіта та міграція
6. Супутники
7. Спостереження
Висновок
Введення
Найчастіше доводиться обчислювати обурення гравітаційного поля за відомим розташуванню інших тіл. При дослідженні траєкторії Урана завдання стояло протилежна: знаючи обурення, необхідно було знайти місце викликає їх планети. Це завдання вирішили астроном Левер'є і вчений Адамс. Тільки одними математичними розрахунками, вони вказали місце на небі, де повинна знаходитися невідома планета. Коли на це місце астроном Галлі направив телескоп, то знайшов нову планету. Так відбулося відкриття людьми планети - Нептун.
Це відкриття ще раз доводило, що теорія будови Всесвіту створена Коперником вірна, факт виявлення Нептуна виключно за розрахунками підтвердив правильність ньютонівських формул, на яких були засновані всі розрахунки в астрономії.
Підозри на невірність цих законів виникли після того, як відкрили Уран, було відмічено, що його орбіта не узгоджується із законами Ньютона. Таким чином, було передбачене існування іншої, більш віддаленої планети, яка впливала на орбіту Урана. Нептун першими спостерігали Galle і d'Arrest 23 вересня 1846 дуже близько до місцезнаходження, незалежно передбаченого Adams і Verrier з обчислень, заснованих на спостережуваних положеннях Юпітера, Сатурна і Урана.
Нептун був відвіданий тільки одним космічним кораблем - "Вояджером 2", це сталося 25 серпня 1989 року. Майже все, що ми знаємо про цю планету, ми знаємо завдяки цій експедиції. У даній роботі я викладу даний відомий матеріал.
1. Історія відкриття
Замальовки Галілео Галілея показують, що 28 грудня 1612 року, а потім 29 січня 1613 він спостерігав Нептун. Проте в обох випадках Галілей прийняв планету за нерухому зірку в з'єднанні з Юпітером на нічному небі. Тому відкриття Нептуна не приписують Галілею.
Під час першого періоду спостережень у грудні 1612 Нептун був в точці стояння, якраз в день спостережень він перейшов до назадньому руху. Видиме зворотній рух спостерігається, коли Земля обганяє по своїй орбіті зовнішню планету. Оскільки Нептун був поблизу точки стояння, рух планети було занадто слабким, щоб бути поміченим за допомогою маленького телескопа Галілея.
У 1821 році Олексій бувардія опублікував астрономічні таблиці орбіти Урана. Пізніші спостереження показали істотні відхилення від таблиць. Це призвело бувардія до припущення, що невідома поки тіло обурює орбіту Урана своєю гравітацією. У 1843, Джон Кауч Адамс обчислив орбіту гіпотетичної восьмий планети, щоб пояснити зміни в орбіті Урана. Він послав свої обчислення серу Джорджу Ейрі, королівському астроному, а той у відповідь листі попросив у Купа Роз'яснення. Адамс почав накидати відповідь, але чомусь так і не відправив його і надалі не наполягав на серйозній роботі над проблемою Урана.
Урбен Левер'є незалежно від Адамса у 1845-1846 роки швидко провів свої власні розрахунки, але соотечественікі не поділяли його ентузіазму. У червні, ознайомившись з першої опублікованій Левер'є оцінкою довготи планети і її схожості з оцінкою Адамса, Ейрі переконав директора Кембриджської обсерваторії Джеймса Чайлза почати пошуки планети. Чайлз безуспішно обшукував небо в пошуках восьмий планети протягом серпня і вересня. На ділі Чайлз двічі спостерігав Нептун, але внаслідок того, що він відклав обробку результатів наблюденікй на більш пізній термін йому не вдалося вчасно ідентифікувати шукану планету.
Тим часом, Левер'є вдалося переконати астронома Берлінської обсерваторії Йоганна Готфріда Галле зайнятися пошуками планети. Гейнріх д'Арре, студент обсерваторії, запропонував Галле порівняти нещодавно намальовану карту неба в районі передбаченого Левер'є місця розташування з видом неба на поточний момент, щоб помітити пересування планети щодо нерухомих зірок. Планета була виявлена в першу ж ніч приблизно після однієї години пошуків. Разом з директором обсерваторії, Іоганном Енке, протягом двох ночей вони продовжили спостереження ділянки неба, де перебувала планета, в результаті чого їм вдалося виявити її пересування щодо зірок, і переконатися, що це дійсно нова планета. Нептун був виявлений 23 вересня 1846, в межах 1 ° від координат, передбачених Левер'є, і приблизно в 12 ° від координат, передбачених Адамсом.
Слідом за відкриттям пішла велика конкуренція між англійцями і французами за право вважати відкриття Нептуна своїм. У кінцевому рахунку консенсус був знайдений, і було прийнято рішення вважати Адамса і Левер'є сооткривателямі. У 1998 році були знову знайдені так звані «папери Нептуна» (що мають історичне значення папери з Грінвіцької обсерваторії), які були незаконно привласнені астрономом Олином Дж. Еггеном і зберігалися у нього протягом майже трьох десятиліть, і були знайдені в його володінні тільки після його смерті. Після перегляду документів деякі історики тепер вважають, що Адамс не заслуговує рівних з Левер'є прав на відкриття Нептуна. Це, втім, піддавалося сумнівам і раніше, наприклад, Деннісом Реулінсом, ще з 1966 року. У 1992 році в статті в журналі «Dio» він назвав вимоги британців визнати рівноправність Адамса на відкриття злодійством. «Адамс виконав деякі обчислення, але він був досить невпевнений у тому, де знаходиться Нептун» - сказав Ніколас Коллеструм з Університетського коледжу Лондона в 2003 році.
1.1 Назва
Деякий час після відкриття Нептун позначався просто як «зовнішня від Урана планета» або як «планета Левер'є». Першим, хто висунув ідею про офіційне найменування, був Галле, що запропонував назву Янус. В Англії Чайлз запропонував іншу назву: Океан.
Стверджуючи, що має право дати найменування відкритої ним планеті, Левер'є запропонував назвати її Нептуном, брехливо стверджуючи, що така назва схвалено французьким бюро довгот. У жовтні він намагався назвати планету по своєму імені, «Левер'є», і був підтриманий директором обсерваторії Франсуа Араго, проте ця ініціатива наразилася на істотний опір за межами Франції. Французькі альманахи дуже швидко повернули назву Гершель для Урану, на честь її першовідкривача Вільяма Гершеля, і Левер'є для нової планети.
Директор Пулковської обсерваторії Василь Струве віддав перевагу назві «Нептун». Про причини свого вибору він повідомив на з'їзді Імператорської Академії наук у Петербурзі 29 грудня 1846. Це назву отримало підтримку за межами Росії і незабаром стало загальноприйнятим міжнародним найменуванням планети.
У римській міфології Нептун - бог моря і відповідає грецькому Посейдону.
1.2 Статус
З моменту відкриття і до 1930 року Нептун був найдальшої від Сонця відомої планетою. Після відкриття Плутона Нептун став передостанній планетою, за винятком 1979-1999 років, коли Плутон перебував усередині орбіти Нептуна. Проте дослідження пояса Койпера в 1992 році призвело до того, що багато астрономів почали обговорювати питання про те, чи вважати Плутон планетою або частиною пояса Койпера. У 2006 році Міжнародний астрономічний союз ухвалив нове визначення терміну «планета» і класифікував Плутон як карликову планету, і, таким чином, знову зробив Нептун останньої планетою Сонячної системи.
2. Фізичні характеристики
З масою в 1,0243 × 1026 кг Нептун є проміжною ланкою між Землею і великими газовими гігантами. Його маса в 17 разів перевершує Земну, але становить лише 1 / 19 від маси Юпітера. Екваторіальний радіус Нептуна дорівнює 24,764 км, що майже в 4 рази більше земного. Нептун і Уран часто вважаються підкласом газових гігантів, який називають «крижаними гігантами» через їх меншого розміру і більшої концентрації летких речовин. При пошуку екзопланет Нептун використовується як Метона: виявлені екзопланети зі схожою масою часто називають «Нептуна», також часто астрономи використовують як Метона Юпітер: («Юпітери»).
2.1 Внутрішня будова
Внутрішня будова Нептуна нагадує внутрішню будову Урана. Атмосфера становить приблизно 10-20 відсотків від загальної маси планети, і відстань від поверхні до кінця атмосфери складає 10-20% відстані від поверхні до ядра. Поблизу ядра тиск може досягати 10 гігапаскалів. Об'ємні концентрації метану, аміаку і води знайдені в нижніх шарах атмосфери.
Поступово ця більш темна і більш гаряча область ущільнюється в перегріту рідку мантію, де температури досягають 2000-5000 кельвінів. Маса мантії Нептуна перевищує Земну в 10-15 разів, за різними оцінками, і багата водою, аміаком, метаном та іншими сполуками. Як є загальноприйнятим у планетології, цю матерію називають крижаний, навіть при тому, що це - гаряча, дуже щільна рідина. Цю рідину, яка має велику електропровідністю, іноді називають океаном водного аміаку.
Внутрішня будова Нептуна:
1. Верхня атмосфера, верхні хмари
2. Атмосфера, що складається з водню, гелію і метану
3. Мантія, що складається з води, аміаку та метанового льоду
4. Кам'яно-крижане ядро
На глибині 7000 кілометрів умови такі, що метан розкладається на алмазні кристали, які «падають» на ядро. Ядро Нептуна складається з заліза, нікелю і силікатів. Ядро, як вважають, важить в 1,2 рази більше за Землю. Тиск у центрі сягає 7 мегабар, що в мільйони разів більше, ніж на поверхні Землі. Температура в центрі, можливо, сягає 5400 кельвінів.
2.2 Атмосфера
У верхніх шарах атмосфери виявлений водень і гелій. Вони становлять 80 і 19% атмосфери на цій висоті, відповідно. Також спостерігаються сліди метану. Помітні смуги поглинання метану зустрічаються на довжинах хвиль вище 600 нм у червоній та інфрачервоній частині спектру. Як і у випадку з Ураном, поглинання червоного світла метаном - частина того, що додає атмосфері Нептуна синій відтінок, хоча яскрава блакить Нептуна відрізняється від більш помірного аквамариновою кольору Урана. Оскільки вміст метану в атмосфері Нептуна не сильно відрізняється від вмісту метану в атмосфері Урана, вважають, що все-таки якийсь поки невідомий компонент атмосфери сприяє синього кольору. Атмосфера Нептуна підрозділяється на 2 основних області: нижча тропосфера, де температура падає з висотою, і стратосфера, де температура з висотою збільшується. Кордон між ними, тропопауза, знаходиться на рівні тиску в 0,1 барів. Стратосфера заміщається термосферою на рівні тиску нижче, ніж 10-4 - 10-5 мікробаров. Термосфера поступово переходить в екзосферу. Моделі тропосфери Нептуна дозволяють вважати, що вона складається з хмар змінних складів, залежно від висоти. Хмари верхнього рівня знаходяться на рівні тиску нижче одного бару, де температура, що підходить для конденсації метану.
При тиску між одним і п'ятьма барами, як вважають, формуються хмари аміаку і сульфіду водню. При тиску понад 5 барів хмари можуть складатися з того ж аміаку, сульфіду амонію, сульфіду водню і води. Більш глибоко, при тиску в приблизно 50 бар, можуть бути хмари з водяного льоду, там температура дорівнює 0 C °, не виключено, що й там можуть бути знайдені хмари з аміаку і сульфіду водню. Висотні хмари Нептуна спостерігалися по відкидані ними тіням на непрозорий хмарний шар нижче рівнем. Серед них виділяються хмарні смуги, які «обертаються» навколо планети на постійній широті. У цих периферичних груп ширина досягає 50-150 кілометрів, і знаходяться вони на 50-110 км вище основного хмарного шару. Вивчення спектру Нептуна дозволяє припускати, що його більш низька стратосфера затьмарена через конденсацію продуктів ультрафіолетового фотолізу метану, таких, як етан і ацетилен. У стратосфері також виявлені сліди ціановодорода і чадного газу. Стратосфера Нептуна тепліша, ніж стратосфера Урана з-за більш високої концентрації вуглеводнів. З нез'ясованих причин, термосфера планети має аномально високу температуру в приблизно 750 кельвінів. Для такої високої температури планета занадто далека від Сонця, щоб воно могло так розігріти термосферу ультрафіолетовою радіацією. Можливо, це наслідок атмосферного взаємодії з іонами в магнітному полі планети. Інший кандидат на механізм розігрівання: хвилі гравітації з внутрішніх областей планети, які розсіюються в атмосфері. Термосфера містить сліди чадного газу і води, яка потрапила туди, можливо, із зовнішніх джерел, таких, як метеорити і пил.
2.3 Магнітосфера
І своєю магнітосферою, і магнітним полем, сильно нахиленим на 47 ° відносно його осі обертання, і поширюється на 0,55 від радіуса планети (приблизно 13500 км), Нептун нагадує Уран. До прибуття до Нептуна «Вояджера - 2» вчені вважали, що нахилена магнітосфера Урана була результатом його «бічного обертання». Однак після порівняння магнітних полів цих двох планет вчені тепер вважають, що така дивна орієнтація магнітосфери в просторі може бути викликана припливами у внутрішніх областях. Таке поле може з'явитися завдяки конвективним переміщенням рідини в тонкій сферичної прошарку електропровідних рідин цих двох планет (передбачувана комбінація з аміаку, метану та води), що приводить в дію гідромагнітной динамо. Магнітне поле на екваторіальній поверхні Нептуна оцінюється в 1,42 μ T протягом магнітного моменту 2,16 × 1017 Tm ³. Магнітне поле Нептуна має комплексну геометрію, яка включає відносно великі прівзноси від не біполярних компонентів, включаючи сильний квадрупольний момент, який за потужністю може перевищувати дипольний. У протилежність - у Землі, Юпітера і Сатурну відносно невеликий квадрупольний момент, і їх поля менш відхилені від полярної осі. Головний ударна хвиля Нептуна, де магнітосфера починає уповільнювати сонячний вітер, проходить на відстані в 34,9 планетарних радіусів. Магнітопауза, де тиск магнітосфери врівноважує сонячний вітер, знаходиться на відстані в 23-26,5 радіусів Нептуна. Хвіст магнітосфери триває приблизно до відстані в 72 радіусу Нептуна, і дуже ймовірно, що набагато далі.
2.4 Кільця
У Нептуна є кільцева система, хоча набагато менш суттєва, ніж, приміром, у Сатурна. Кільця можуть складатися з крижаних часток, покритих силікатами, або заснованим на вуглеці матеріалом, які найбільш імовірно надає їм червонуватий відтінок. У систему кілець Нептуна входить 5 компонентів. Щодо вузьке, саме зовнішнє, розташоване в 63 тисячах кілометрів від центру планети - кільце Адамса; кільце Левер'є на видаленні в 53000 кілометрів від центру та більш широке, більше слабке кільце Галі на відстані в 42000 кілометрів. Слабке продовження кільця Левер'є назовні називається Лассел, і воно обмежене своїм зовнішнім краєм - кільцем Араго - на відстані в 57000 кілометрів. Перше кільце Нептуна було виявлено в 1968 році командою астрономів на чолі з Едвардом Гайненом Але пізніше вважалося, що це кільце могло бути неповним, дефектним. Таку думку запанувало після спостереження за покриттям кілець зіркою в 1984 році, коли кільця затьмарили зірку під час її входу в тінь, а не по виходу з неї Зображення «Вояджера-2» від 1989 року владнали цю проблему, оскільки було виявлено ще кілька слабких кілець , але з досить масивної структурою. Причина цього так і не з'ясована до цих пір, але це могло статися через гравітаційної взаємодії з маленькими супутниками на орбіті поблизу від кілець. Найбільш віддалене кільце Адамс, як тепер відомо, містить 5 «дужок» під назвою: «Хоробрість», «Libert é», «Egalit é 1», «Egalit é 2», і «Fraternit é» (Свобода, рівність і братерство) . Існування цих дуг було важко пояснити, тому що закони механіки пророкують, що дуги повинні були б за досить короткий момент часу з'єднатися в однорідне кільце. Вважалося, що в такому положенні дуги утримує гравітаційний ефект супутника Нептуна - Галатеї, яка звертається навколо Нептуна поблизу від внутрішньої межі кільця Адамса. Проте нові дослідження показують, що вплив гравітації Галатеї недостатньо для того, щоб утримувати матеріал кілець в тому положенні, в якому він знаходиться зараз. Спостережувані результати можна пояснити присутністю ще одного супутника Нептуна, який може мати досить малий розмір (до 6 км), і внаслідок цього може бути ще не відкрито. Спостереження з поверхні Землі, опубліковані в 2005 році, показали, що кільця Нептуна набагато більше непостійні, ніж раніше планували. Зображення, отримані обсерваторією Кек (Гавайські острови) в 2002 і 2003 році показують значні зміни в порівнянні з ізоображеніямі «Вояджера-2». Зокрема, здається що дуга «Libert é» може зникнути всього через століття.
3. Клімат
Одне з відмінностей між Нептуном і Ураном - рівень метеорологічної активності. «Вояджер-2», що пролітав поблизу Урана у 1986 році, зафіксував вкрай слабку активність атмосфери. На противагу Урану, Нептун демонстрував помітні погодні зміни під час зйомки з «Вояджер-2» в 1989 році.
Погода на Нептуні характеризується надзвичайно динамічною системою штормів, з вітрами, що досягають деколи надзвукових швидкостей (близько 600 м / с). У ході відстеження руху постійних хмар була зафіксована зміна швидкості вітру від 20 м / с в східному напрямку до 325 м / с на західному. У верхньому шарі хмарному швидкості вітрів різняться від 400 м / с уздовж екватора до 250 м / с на полюсах. Більшість вітрів на Нептуні дмуть у напрямку, зворотному обертанню планети навколо своєї осі. Загальна схема вітрів показує, що на високих широтах напрямок вітрів збігається з напрямком обертання планети, а на низьких широтах протилежно йому. Відмінності в напрямку повітряних потоків, як вважають, слідство «скін-ефекту», а не будь-яких глибинних атмосферних процесів. Вміст в атмосфері метану, етану та ацетилену в області екватора перевищує в десятки і сотні разів вміст цих речовин в області полюсів. Це спостереження може вважатися свідченням на користь існування апвелінгу на екваторі Нептуна і його зниження ближче до полюсів. У 2007 році було відмічено, що верхня тропосфера південного полюса Нептуна була на 10 C ° тепліше, ніж інша частина Нептуна, де температура в середньому становить -200 C °. Така різниця в температурі достатня, щоб метан, який в інших областях верхній частині атмосфери Нептуна знаходиться в замороженому вигляді, просочувався в космос на південному полюсі. Ця «гаряча точка» - наслідок осьового нахилу Нептуна, південний полюс якого вже чверть Нептуніанского року, тобто приблизно 40 земних років, звернений до Сонця. У міру того, як Нептун буде повільно просуватися по орбіті до протилежної сторони Сонця, південний полюс поступово відійде в тінь, і Нептун підставить Сонцю північний полюс. Таким чином, вивільнення метану в космос переміститься з південного полюса на північний. З сезонних змін хмарні смуги в південній півкулі Нептуна, як спостерігалося, збільшилися в розмірі і альбедо. Ця тенденція була помічена ще в 1980 році, і, як очікується, триватиме до 2020 з наступом на Нептуні нового сезону. Сезони змінюються кожні 40 років.
3.1 Шторми
У 1989, Велика Темна пляма, стійкий шторм-антициклон розмірами 13,000 × 6,600 км, був відкритий апаратом НАСА «Вояджер-2». Цей атмосферне шторм нагадував Велика червона пляма Юпітера, однак 2 листопада 1994 космічний телескоп «Хаббл» не виявив його на колишньому місці. Замість нього нове схоже освіту було виявлено в північній півкулі планети. Скутер - це інший шторм, виявлений на південь від Великого темної плями. Його назва - наслідок того, що ще за декілька місяців до зближення «Вояджера-2» з Нептуном було ясно, що ця групка хмар переміщалася набагато швидше Великого темної плями. Наступні зображення дозволили виявити ще більш швидкі, ніж «скутер», групи хмар. Мале темна пляма, другий за інтенсивністю шторм, що спостерігався під час зближення «Вояджера-2» з планетою в 1989 році, розташовано ще південніше. Спочатку воно здавалося повністю темним, але при зближенні яскравий центр Малого темної плями став видніше, що можна помітити на більшості чітких фотографій з високою роздільною здатністю. «Темні плями» Нептуна, як вважають, народжуються в тропосфері на більш низьких висотах, чим більш яскраві й помітні хмари. Таким чином, вони здаються своєрідними дірками у верхньому хмарному шарі. Оскільки ці шторми носять стійкий характер і можуть існувати протягом декількох місяців, вони, як вважається, мають вихрову структуру. Часто зв'язуються з темними плямами більш яскраві, постійні хмари метану, які формуються в тропопаузе. Сталість супутніх хмар показує, що деякі колишні «темні плями» можуть продовжити своє існування як циклон, навіть при тому, що вони втрачають темне забарвлення. Темні плями можуть розсіятися, якщо вони рухаються занадто близько до екватора або через якийсь інший невідомий поки механізм.
3.2 Внутрішнє тепло
Більш різноманітна погода на Нептуні, в порівнянні з Ураном, як вважають, - наслідок більш високої внутрішньої температури. При цьому Нептун в два рази віддалені від Сонця, ніж Уран, і отримує лише 40% від сонячного світла, який отримує Уран. Поверхневі ж температури цих двох планет приблизно рівні. Верхні області тропосфери Нептуна досягають досить низьку температуру в -221,4 ° C. На глибині, де тиск дорівнює 1 бару, температура досягає -201,15 ° C. Глибше йдуть гази, однак температура стійко підвищується. Як і з Ураном, механізм нагріву невідомий, але невідповідність велике: Уран випромінює в 1,1 більше енергії, ніж отримує від Сонця. Нептун же випромінює в 2,61 рази більше, ніж отримує від Сонця. Незважаючи на те, що Нептун - найдальша планета від Сонця, його внутрішньої енергії достатньо для наявності найшвидших вітрів в Сонячній системі. Пропонується декілька можливих пояснень, включаючи радіогенний нагрів ядром планети (як Земля гріється калієм-40, наприклад), дисоціація метану в інші ланцюгові вуглеводні в умовах атмосфери Нептуна, а також конвекція в нижній частині атмосфери, яка призводить до гальмування хвиль гравітації над тропопаузою.
4. Орбіта і обертання
Середня відстань між Нептуном і Сонцем - 4,55 млрд. км (близько 30,1 середніх відстаней між Сонцем і Землею, або 30,1 а. Е.), і повний оборот навколо Сонця у нього займає 164,79 років. 12 липня 2011 Нептун завершить свій перший з моменту відкриття планети в 1846 році повний оборот. Із Землі він буде видний інакше, ніж у день відкриття, в результаті того, що період обертання Землі навколо Сонця (365,25 днів) не є кратним періоду обертання Нептуна. Еліптична орбіта планети нахилена на 1,77 ° щодо орбіти Землі. Внаслідок наявності ексцентриситету 0,011, відстань між Нептуном і Сонцем змінюється на 101 мільйон кілометрів - різниця між перигелієм і афелієм, тобто найближчій і найвіддаленішій точками положення планети уздовж орбітального шляху. Осьовий нахил Нептуна - 28,32 °, що схоже на нахил осі Землі та Марса. У результаті цього планета відчуває схожі сезонні зміни. Щоправда, з-за довгого орбітального періоду Нептуна сезони тривають протягом сорока років кожен.
Сидеричний період обертання для Нептуна дорівнює 16,11 годин. Внаслідок осьового нахилу, схожого з Земним (23 °), зміни в Сидеричний період обертання протягом його довгого року не є значимими. Оскільки Нептун не має твердої поверхні, його атмосфера схильна диференціальному обертанню. Широка екваторіальна зона обертається з періодом приблизно 18 годин, що повільніше, ніж 16,1-годинне обертання магнітного поля планети. На противагу екватора, полярні області обертаються за 12 годин. Це одна з відмінних рис Нептуна - серед всіх планет Сонячної системи таке обертання найбільш яскраво виражено саме в нього. І це призводить до сильного широтному зрушенню вітрів.
5. Освіта та міграція
Симуляція зовнішніх планет і пояса Койпера: а) До того як Юпітер і Сатурн вступили в резонанс 2:1; б) Розсіювання об'єктів пояса Койпера в Сонячній системі після зміни орбіти Нептуна; c) Після викидання тіл пояса Койпера Юпітером.
Для формування крижаних гігантів - Нептуна й Урана - виявилося важко створити точну модель. Сучасні моделі вважають, що щільність матерії у зовнішніх регіонах Сонячної системи була занадто низькою для формування таких великих тіл традиційно прийнятим методом акреції матерії на ядро. Щоб пояснити еволюцію Урана і Нептуна, було висунуто безліч гіпотез.
Одна з них вважає, що обидва крижаних гіганта не сформувалися методом акреції, а з'явилися через нестабільностей всередині початкового протопланетного диска, і пізніше їх атмосфери були «здути» випромінюванням масивної зірки класу O або B.
Інша концепція полягає в тому, що Уран і Нептун сформувалися близько до Сонця, де щільність матерії була вищою, і згодом перемістилися на поточні орбіти. Гіпотеза переміщення Нептуна користується популярністю, тому що дозволяє пояснити поточні резонанси в поясі Койпера, особливо, резонанс 2:5. Коли Нептун рухався назовні, він стикався з об'єктами прото-пояса Койпера, створюючи нові резонанси і хаотично міняючи існуючі орбіти. Вважається, що об'єкти рассеяного диска опинилися в поточному становищі через взаємодії з резонансами, створюваними міграцією Нептуна.
Запропонована в 2004 році комп'ютерна модель Алессандро Морбіделлі з обсерваторії Лазурного берега в Ніцці припустила, що переміщення Нептуна до поясу Койпера могло бути ініційовано формуванням резонансу 1:2 на орбітах Юпітера й Сатурна, який послужив, свого роду, гравітаційним зусиллям, які спонукали Уран і Нептун на більш високі орбіти і змусило їх поміняти місце розташування. Виштовхування об'єктів з поясу Койпера в результаті цієї міграції може також пояснити «пізнього важкого бомбардування", що відбулася через 600 мільйонів років після формування Сонячної системи, і поява у Юпітера троянських астероїдів.
6. Супутники
У Нептуна на даний момент відомо 13 супутників. Найбільший з них важить більше, ніж 99,5 відсотків від мас всіх супутників Нептуна, разом узятих, і лише він масивний настільки, щоб стати сфероидальним. Це Тритон, відкритий Вільямом Ласселом всього через 17 днів після відкриття Нептуна. На відміну від всіх інших великих супутників планет в Сонячній системі, Тритон володіє ретроградної орбітою. Можливо, він був захоплений гравітацією Нептуна, а не сформувався на місці, і, можливо, колись був карликовою планетою в поясі Койпера. Він досить близький до Нептуна, щоб бути зафіксованим у синхронному обертанні. Через приливну прискорення Тритон повільно рухається по спіралі до Нептуна, і, в кінцевому рахунку, буде зруйнований при досягненні межі Роша, в результаті чого утворюється кільце, яке може бути більш могутнім, ніж кільця Сатурна (це станеться через відносно невеликий в астрономічних масштабах період часу: від 10 до 100 мільйонів років). У 1989 році Тритон вважався найхолоднішим об'єктом у Сонячній системі, температура якого була виміряна, з передбачуваною температурою в -235 ° C (38 K). Тритон є одним з трьох супутників планет Сонячної системи, що мають атмосферу (поряд з Іо і Титаном). Вказується на можливість існування під крижаною корою Тритона рідкого океану, подібного океану Європи.
Другий (за часом відкриття) відомий супутник Нептуна - Нереїда, супутник неправильної форми з одним з найвищих ексцентриситетів орбіти серед інших супутників Сонячної системи. Ексцентриситет в 0,7512 дає їй апоапсіду, в 7 разів більшу її періапсіди.
З липня по вересень 1989 року «Вояджер-2» виявив 6 нових супутників Нептуна. Серед них примітний супутник Протей неправильної форми. Він примітний тим, яким великим може бути тіло його щільності, без стягування у сферичну форму власної гравітацією. Другий за масою супутник Нептуна складає лише чверть відсотка від маси Тритона.
Чотири самі внутрішні супутника Нептуна - Наяда, Таласса, Деспіна, і Галатея. Їх орбіти так близькі до Нептуна, що знаходяться в межах його кілець. Наступна за ними, Ларісса, була спочатку відкрита в 1981 році при покритті зірки. Спочатку покриття було приписано дугам кілець, але коли «Вояджер-2» відвідав Нептун у 1989 році, з'ясувалося, що покриття було вироблено супутником. Між 2002 і 2003 роком було відкрито ще 5 супутників Нептуна неправильної форми, що було анонсовано в 2004 році. Оскільки Нептун був римським богом морів, його супутники називають на честь менших морських божеств.
7. Спостереження
Нептун не видно неозброєним оком, так як його зоряна величина знаходиться між +7,7 і +8,0. Таким чином, Галілеєві супутники Юпітера, карликова планета Церера і астероїди 4 Веста, 2 Паллада, 7 Ірида, 3 Юнона і 6 Геба яскравіше його на небі. У телескоп або хороший бінокль можна побачити Нептун як невеликий блакитний диск, схожий на Уран.
З-за відстані між Нептуном і Землею кутовий діаметр планети міняється лише в межах 2,2-2,4 кутових секунд - найменше значення серед інших планет Сонячної системи. Його малий кутовий розмір створює великі труднощі для візуальних спостережень; більшість телескопічних даних про Нептуні були досить обмежені до появи Космічного телескопа «Хаббл» і великих наземних телескопів з адаптивною оптикою. У 1977, наприклад, навіть період обертання Нептуна був сумнівним.
Для земного спостерігача кожні 367 днів Нептун набирає позірна ретроградний рух, таким чином, створюючи своєрідні уявні петлі на тлі зірок під час кожного протистояння. У квітні та липні 2010 року і в жовтні і листопаді 2011 року ці орбітальні петлі приведуть його близько до тих координатах, де він був відкритий в 1846 році.
Спостереження за Нептуном в діапазоні радіохвиль показують, що планета є джерелом безперервного випромінювання і нерегулярних спалахів. І те й інше пояснюють обертовим магнітним полем планети. У інфрачервоній частині спектру на більш холодному тлі чітко видно шторми Нептуна, що дозволяє з високою часткою достовірності встановити їх форму і розмір, а також відслідковувати їх пересування.
Висновок
Найближче до Нептуна «Вояджер-2» підійшов 25 серпня 1989 року. Так як Нептун був останньою великою планетою, яку міг відвідати космічний апарат, було вирішено зробити близький проліт поблизу Тритона, не рахуючись з наслідками для траєкторії польоту. Схожа завдання стояло і перед «Вояджером-1» - проліт поблизу Сатурна і його найбільшого супутника - Титану. Зображення Нептуна, передані на Землю «Вояджером-2», стали основою для появи в 1989 році в Публічній телемовній службі (PBS) програми на всю ніч під назвою «Нептун всю ніч».
Під час зближення сигнали з апарату йшли до Землі 246 хвилин. Тому, по більшій частині, місія «Вояджера-2» спиралася на попередньо завантажені команди для зближення з Нептуном і Тритоном, ніж на команди з Землі. «Вояджер-2» здійснив досить близький прохід поблизу від Нереїди, перш ніж пройшов усього в 4400 кілометрах від атмосфери Нептуна 25 серпня. Пізніше в той же день Вояджер пролетів поблизу Тритона.
«Вояджер-2» підтвердив існування магнітного поля планети і встановив, що воно нахилене, як і поле Урану. Питання про період обертання планети було вирішено виміром радіовипромінювання. «Вояджер-2» також показав незвично активну погодну систему Нептуна. Було відкрито 6 нових супутників планети і кілець, яких, як виявилося, було кілька.
Близько 2016 НАСА планувала послати до Нептуна КА «Нептун Орбітер» (en: Neptune Orbiter). В даний час ніяких можливих дат старту не називається, і Стратегічний план дослідження Сонячної системи більше не включає цей апарат.