В суматохата на дните светът за обикновения човек понякога се свежда до размера на работа и дом. Междувременно, ако погледнете небето, можете да видите колко незначително е то в мащаба на Вселената. Може би затова младите романтици мечтаят да се посветят на завладяването на космоса и изучаването на звездите. Учените-астрономи нито за миг не забравят, че освен Земята с нейните проблеми и радости има много други далечни и мистериозни обекти. Една от тях е планетата Нептун, осмата по разстояние от Слънцето, недостъпна за пряко наблюдение и поради това двойно привлекателна за изследователите.
Как започна всичко
Дори в средата на 19-ти век Слънчевата система, според учените, съдържаше само седем планети. Съседите на Земята, близки и далечни, са изследвани с помощта на всички налични постижения в технологиите и компютрите. Много характеристики първо бяха описани теоретично и едва след това намериха практическо потвърждение. При изчисляването на орбитата на Уран ситуацията беше малко по-различна. Томас Джон Хъси, астроном исвещеникът, открил несъответствие между реалната траектория на предполагаемото движение на планетата. Може да има само едно заключение: има обект, който влияе върху орбитата на Уран. Всъщност това беше първият доклад за планетата Нептун.
След почти десет години (през 1843 г.), двама изследователи едновременно изчисляват в каква орбита може да се движи планетата, принуждавайки газовия гигант да направи място. Те бяха англичанинът Джон Адамс и французинът Урбен Жан Жозеф Льо Верие. Независимо един от друг, но с различна точност, те определят пътя на тялото.
Откриване и обозначение
Нептун беше намерен в нощното небе от астронома Йохан Готфрид Гале, при когото Льо Верие дойде със своите изчисления. Френският учен, който по-късно сподели славата на откривателя с Гале и Адамс, допусна грешка в изчисленията само с градус. Нептун се появява официално в научни статии на 23 септември 1846 г.
Първоначално беше предложено планетата да бъде кръстена на двуликия Янус, но това обозначение не се вкорени. Астрономите бяха по-вдъхновени от сравнението на новия обект с царя на моретата и океаните, толкова чужд на земния свод, както очевидно и откритата планета. Името на Нептун е предложено от Льо Верие и подкрепено от В. Я. Струве, който ръководи Пулковската обсерватория. Името беше дадено, оставаше само да се разбере какъв е съставът на атмосферата на Нептун, дали изобщо съществува, какво се крие в неговите дълбини и т.н.
В сравнение със Земята
Много време измина от откриването. Днес е около осмияпланетата на Слънчевата система знаем много повече. Нептун е много по-голям от Земята: диаметърът му е почти 4 пъти по-голям, а масата му е 17 пъти. Значителното разстояние от Слънцето не оставя никакво съмнение, че времето на планетата Нептун също е значително различно от земното. Тук няма и не може да има живот. Дори не става дума за вятър или някакви необичайни явления. Атмосферата и повърхността на Нептун са почти еднакви по структура. Това е характерна черта на всички газови гиганти, включително тази планета.
Въображаема повърхност
Планетата е значително по-ниска по плътност от Земята (1,64 g/cm³), което затруднява стъпването на нейната повърхност. Да, и като такъв не е така. Нивото на повърхността беше прието да се идентифицира по големината на налягането: гъвкаво и доста подобно на течност "твърдо вещество" се намира в долните слоеве на атмосферата, където налягането е равно на един бар и всъщност, е част от него. Всеки доклад за планетата Нептун като космически обект със специфичен размер се основава на това определение за въображаемата повърхност на гигант.
Параметрите, получени с тази функция, са както следва:
- диаметър близо до екватора е 49,5 хиляди км;
- размерът му в равнината на полюсите е почти 48,7 хиляди км.
Съотношението на тези характеристики прави Нептун далеч от кръг по форма. Тя, подобно на Синята планета, е донякъде сплескана на полюсите.
Състав на атмосферата на Нептун
Смес от газове, обгръщащи планетата,съдържанието е много различно от земното. Преобладаващото мнозинство е водород (80%), втората позиция е заета от хелий. Този инертен газ има значителен принос за състава на атмосферата на Нептун - 19%. Метанът е по-малко от процент, тук се среща и амоняк, но в малки количества.
Колкото и да е странно, един процент метан в състава силно влияе на това каква атмосфера има Нептун и как изглежда целият газов гигант от гледна точка на външен наблюдател. Това химично съединение изгражда облаците на планетата и не отразява светлинни вълни, съответстващи на червеното. В резултат на това Нептун се оказва наситено синьо за преминаващи космически кораби. Този цвят е една от мистериите на планетата. Учените все още не знаят напълно какво точно води до поглъщането на червената част от спектъра.
Всички газови гиганти имат атмосфера. Това е цветът, който отличава Нептун сред тях. Поради тези характеристики се нарича ледена планета. Замразеният метан, който със своето съществуване добавя тежест към сравнението на Нептун с айсберг, също е част от мантията, обграждаща ядрото на планетата.
Вътрешна структура
Ядрото на космически обект съдържа съединения на желязо, никел, магнезий и силиций. По отношение на масата ядрото е приблизително равно на цялата Земя. В същото време, за разлика от други елементи на вътрешната структура, тя има плътност, която е два пъти по-висока от тази на Синята планета.
Ядрото е покрито, както вече споменахме, от мантията. Съставът му в много отношения е подобен на атмосферния: тукприсъстват амоняк, метан, вода. Масата на слоя е равна на петнадесет земни, докато е силно нагрят (до 5000 K). Мантията няма ясна граница и атмосферата на планетата Нептун плавно се влива в нея. Смес от хелий и водород съставлява горната част в структурата. Плавното преобразуване на един елемент в друг и замъглените граници между тях са свойства, характерни за всички газови гиганти.
Трудности в изследването
Изводите за атмосферата на Нептун, която е типична за неговата структура, до голяма степен се основават на вече получените данни за Уран, Юпитер и Сатурн. Отдалечеността на планетата от Земята прави много по-трудно изучаването й.
През 1989 г. космическият кораб Вояджър 2 лети близо до Нептун. Това беше единствената среща на ледения гигант със земния пратеник. Плодотворността му обаче е очевидна: именно този кораб е предоставил по-голямата част от информацията за Нептун на науката. По-специално, Voyager 2 открива Големите и Малките тъмни петна. И двете почернели зони се виждаха ясно на фона на синята атмосфера. Към днешна дата не е ясно каква е природата на тези образувания, но се предполага, че това са вихрови течения или циклони. Те се появяват в горните слоеве на атмосферата и обикалят планетата с голяма скорост.
Перпетуално движение
Много параметри определят наличието на атмосферата. Нептун се характеризира не само с необичайния си цвят, но и с постоянното движение, създадено от вятъра. Скоростта, с която облаците обикалят планетата около екватора, надвишава хиляда километра в час. В същото време те се движат в посока, противоположна на въртенето на самия Нептун около оста. В същото време планетата се върти още по-бързо: пълното завъртане отнема само 16 часа и 7 минути. За сравнение: една революция около Слънцето отнема почти 165 години.
Още една мистерия: скоростта на вятъра в атмосферата на газовите гиганти се увеличава с разстоянието от Слънцето и достига връх на Нептун. Това явление все още не е обосновано, както и някои от температурните характеристики на планетата.
Разпределение на топлината
Времето на планетата Нептун се характеризира с постепенна промяна на температурата в зависимост от надморската височина. Този слой на атмосферата, където се намира условната повърхност, напълно съответства на второто име на космическото тяло (ледена планета). Температурата тук пада почти до -200 ºC. Ако се движите от повърхността по-високо, тогава ще има забележимо увеличение на топлината до 475º. Учените все още не са намерили достойно обяснение за подобни различия. Предполага се, че Нептун има вътрешен източник на топлина. Такъв "нагревател" трябва да произвежда два пъти повече енергия, отколкото идва на планетата от Слънцето. Топлината от този източник, комбинирана с енергията, идваща тук от нашата звезда, вероятно е причината за силните ветрове.
Въпреки това, нито слънчевата светлина, нито вътрешният "нагревател" могат да повишат температурата на повърхността, така че смяната на сезоните да се усети тук. И въпреки че са изпълнени други условия за това, е невъзможно да се различи зимата от лятото на Нептун.
Магнитосфера
Изследванията на Voyager 2 помогнаха на учените да научат много за магнитното поле на Нептун. Той е много различен от този на Земята: източникът се намира не в ядрото, а в мантията, поради което магнитната ос на планетата е силно изместена от нейния център.
Една от функциите на полето е защита от слънчевия вятър. Формата на магнитосферата на Нептун е силно удължена: защитните линии в тази част на планетата, която е осветена, се намират на разстояние 600 хиляди км от повърхността, а от противоположната страна - повече от 2 милиона км.
Voyager записа несъответствието на силата на полето и местоположението на магнитните линии. Подобни свойства на планетата също все още не са напълно обяснени от науката.
Пръстени
В края на 19-ти век, когато учените вече не търсят отговор на въпроса има ли атмосфера на Нептун, пред тях изниква друга задача. Трябваше да се обясни защо по пътя на осмата планета звездите започнаха да избледняват за наблюдателя малко по-рано, отколкото Нептун се приближаваше към тях.
Проблемът беше решен едва след почти век. През 1984 г. с помощта на мощен телескоп беше възможно да се разгледа най-яркият пръстен на планетата, по-късно кръстен на един от откривателите на Нептун - Джон Адамс.
По-нататъшни изследвания разкриха още няколко подобни образувания. Именно те затвориха звездите по пътя на планетата. Днес астрономите смятат, че Нептун има шест пръстена. Те съдържат друга загадка. Пръстенът на Адамс се състои от няколко арки, разположени върху някоиразстояние един от друг. Причината за това разположение е неясна. Някои изследователи са склонни да смятат, че силата на гравитационното поле на един от спътниците на Нептун, Галатея, ги държи в това положение. Други дават тежък контрааргумент: размерът му е толкова малък, че едва ли би се справил със задачата. Може би наблизо има още няколко неизвестни сателита, които помагат на Галатея.
Като цяло пръстените на планетата са гледка, отстъпваща по внушителност и красота на подобни формации на Сатурн. Не последната роля в малко скучния външен вид играе композицията. Пръстените съдържат предимно парчета метанов лед, покрити със силициеви съединения, които абсорбират добре светлината.
Сателити
Нептун е собственик (по последни данни) на 13 спътника. Повечето от тях са малки по размер. Само Тритон има изключителни параметри, който е само малко по-нисък по диаметър от Луната. Съставът на атмосферата на Нептун и Тритон е различен: спътникът има газова обвивка от смес от азот и метан. Тези вещества придават много интересен вид на планетата: замръзнал азот с включвания от метанов лед създава истински бунт от цветове на повърхността близо до Южния полюс: преливания от жълто се комбинират с бяло и розово.
Съдбата на красивия Тритон междувременно не е толкова розова. Учените прогнозират, че ще се сблъска с Нептун и ще бъде погълнат от него. В резултат на това осмата планета ще стане собственик на нов пръстен, сравним по яркост с формациите на Сатурн и дори пред тях. Останалите спътници на Нептун са значително по-ниски от Тритон, някои от тяхвсе още дори няма име.
Осмата планета от Слънчевата система до голяма степен съответства на името си, изборът на което е повлиян и от присъствието на атмосферата - Нептун. Съставът му допринася за появата на характерен син цвят. Нептун се втурва през неразбираемото за нас пространство, като богът на моретата. И подобно на океанските дълбини, тази част от космоса, която започва отвъд Нептун, пази много тайни от човека. Учените на бъдещето все още не са ги открили.
