Нептун

Визначення і загальна характеристика

НЕПТУ́Н  — восьма за віддаленістю від Сонця планета Сонячної системи. Названа на честь давньорим. бога морів Нептуна. Належить до типу планет-гігантів і підкласу «крижаних гігантів». Їхньою особливістю є знач. розмір (екваторіал. радіус 24 764 км) і низька середня густина (1,638 г/см³), маса 1,0243⋅10²⁶ кг. Сидерич. період Н. становить 164,78 земних років при періоді осьового обертання 16 год. 06,6 хв. та куті нахилу між площинами екватора й орбіти 28,32°. Для таких планет розмір відносять до верхньої границі шару хмар із тиском в 1 бар. Н. — перша планета у Соняч. системі, яку відкрито завдяки матем. розрахункам (і лише потім її знайшли на небі за допомогою телескопа). Після відкриття Урана, наступні спостереження його показали значні відхилення реал. руху планети від розрахунків, це могло свідчити про наявність невідомої зауран. «планети Х». Нім. астроном Й. Ґалле 1846 за допомогою телескопа виявив цю зауран. планету на небес. сфері неподалік від передбаченого на основі розрахунків франц. математиком У. Левер’є розміщення «планети Х». Тому вважають, що саме У. Левер’є відкрив Н. «кінчиком пера». Як з’ясували згодом, задовго до цього Н. спостерігав Ґ. Ґалілей (1612, 1613), однак він прийняв цю планету за зорю. Зоряна величина Н. +(7,78–8,02)^m, його кутовий діаметр змінюється в межах 2,2–2,4". Спостереження за Н. у радіодіапазоні показують, що планета є джерелом неперерв. випромінювання і нерегуляр. спалахів. Це пояснюють обертанням магніт. поля планети. Воно у Н. слабке (на екваторі ≈ 1,42 μTл) при магніт. моменті ≈ 2∙10²⁵ Тл∙см³. Причиною утворення магніт. поля Н. вважають струмопровідну рідку мантію. Зсув магніт. осі відносно геогр. на 47° і зміщення на 0,55 її радіуса (≈ 13 500 км) змушує магнітосферу змінювати свою форму внаслідок обертання планети. Таке поле з’являється внаслідок конвектив. перемішування рідини у тонкому сферич. шарі електропровід. рідини (комбінації води, аміаку й метану), що й задіює гідромагнітне динамо. Найближче до Н. 1989 підійшов косміч. апарат (КА) «Вояджер-2». Високодисперсна спектроскопія дала змогу виявити коливал.-оберт. структуру низки смуг поглинання з розщепленими оберт. лініями аміаку і метану та квадрупольних ліній поглинання молекули водню S(0), S(1) і Q(1) переходів 3-0 та 4-0. Відносну концентрацію цих газів визначають за інтенсивністю смуг і ліній поглинання, а концентрацію гелію — за даними лаборатор. експериментів в оптич. та радіо­діапазонах. У тепловій ділянці спектра виявлено смуги поглинання і емісії фосфіну РН₃, ацетилену С₂Н₂, водяної пари, етану С₂Н₆ і GeH₄, а також лінії СО в смугах поглинання 1-0 при λ=5 мкм, та ціановодню НСN R6, R7 і R11 в інтервалі довжин хвиль 1,35–1,37 мкм. У центрі фраунгоферової лінії Н_α виявлено емісійне ядро, яке приписали полярному сяйву. Також знайдено емісійні лінії і смуги водневих серій Вернера і Лаймана, світіння яких залежить від довготи центр. меридіана. Під верх. шаром хмар розміщена осн. частина атмосфери, що складається із водню (80 %), гелію (19 %), метану (1 %); у нижніх шарах атмосфери знайдено чималі концентрації метану, аміаку й води; там само помічено хмари, утвор. кристалами метану, сірководнем, аміаком, сульфідом амонію. Серед таких слідів вуглеводнів та, можливо, азоту, міститься висока частка льоду — метан., аміач. та водяного. Саме ці шматочки льоду створюють синювате світіння планети. Поступово все гарячіша область ущільнюється і переходить у перегріту рідку мантію, з т-рою 2000–5000 К, яка є багатою, знову ж таки, метаном, аміаком, водою та ін. сполуками. Ще глибше міститься ядро із заліза, нікелю й силікатів. Уважають, що маса ядра Н. в 1,2 рази перевищує масу земного ядра. Тиск у центрі ядра Н. сягає 10 ГПа при т-рі ≈ 5400 К. Відстежуючи рух хмар Н., зафіксували зміни швидкостей вітру від 25 м/сек. в сх. напрямі до 330 м/сек. у зх., з поривами до 680 м/сек. Такі відмінності напрямків повітр. потоків є поверхн. ефектом, а не проявом глибин. атмосфер. процесів; зафіксовано посилення вітрів при зростанні відстані між Н. і Сонцем. Атмо­сферу Н. поділено на області: у тропосфері температура знижується з висотою; у стратосфері температура з висотою зростає; межа між ними (тропопауза) лежить там, де тиск становить 0,1 бар. Вище страто­сфера змінюється термосферою при тиску <10^-10 бар, що поступово переходить в екзосферу. Тропосфера Н. містить хмари змін. складу. Хмари найвищого рівня розміщені при тиску до 1 бар, при якому температура сприятиме конденсації метану. При величині тиску 1–5 бар формуються хмари із аміаку та сірководню; при величині тиску понад 5 бар хмари, можливо, складаються із аміаку, сірководню, сульфіду амонію та води; глибше, за тиску ≈ 50 бар, хмари можуть утворюватися із сірководню, аміаку, водяного льоду при т-рі бл. 0 °C. У стратосфері також виявлено сліди ціановодню і чадного газу. Через малий кутовий розмір при назем. спостереженнях виявити деталі диска Н., що являють собою локал. хмар. утворення, вдалося лише при спостереженні на обсерваторіях із достатньо високою якістю зображень за допомогою телескопів із адаптив. оптикою, за допомогою Косміч. телескопа (КТ) ім. Е. Габбла та за переданими з борту КА зображеннями. Термосфера Н. виявилася аномально гарячою (≈ 750 К), адже для такої високої температури ця планета надто віддалена від Сонця, щоб воно змогло настільки розігріти термосферу ультрафіолет. випромінюванням. 1989 під час прольоту КА «Вояджер-2» і за допомогою КТ ім. Е. Габбла в пд. півкулі виявлено т. зв. Велику темну пляму розміром 13 000×6600 км. Проте вже 1994 апаратура КТ ім. Е. Габбла не знайшла її на тому місці. Зате в пн. півкулі виявлено нове утворення, Малу темну пляму. Часто поряд з темними плямами з’яв­ляються яскравіші хмари з метану, що формуються близько до тропопаузи. 2017 за допомогою КТ ім. Кека (Гавай. о-ви) сфотографовано ще один ураган побл. екватора з розміром ~ 9000 км. Ефективна температура у верхній області тропосфери Н. оцінена в ≈ 47 К. Значення яскравісної температури змінюється із довжиною хвилі, а ще уздовж центр. меридіана та з часом. Оцінки рівноваж. температури (51–60 К) вказують на внутр. джерела тепла, при відношенні випроміненого планетою тепла до отримуваного від Сонця, котре приблизно становить 2,6. Запропоновано кілька можливих пояснень такого факту. Серед них — радіо­генне нагрівання у ядрі планети, утворення ін. вуглеводнів із метану з дальшим виділенням водню; конвекція у нижній частині планет. атмосфери може викликати над тропопаузою гальмування гравітац. хвиль. Н. має п’ять кілець, названих іменами астрономів-відкривачів: Й. Ґалле, У. Левер’є, В. Ласселла, Ф. Араґо та Дж. Адамса. Незабаром після відкриття Н. виявлено і його найбільший супутник Тритон. Ін., нині відомі 13 супутників, відкрито за допомогою «Вояджера-2» у 1989, їх названо іменами не гол. мор. богів із антич. пантеону.

Завантажити статтю