Нептун

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. Леверʼє роз­міще­н­ня «планети Х». Тому вважають, що саме У. Леверʼє від­крив Н. «кінчиком пера». Як зʼясували 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 зʼявляється 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 зʼяв­ляються 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 пʼять кілець, на­званих іменами астрономів-від­кривачів: Й. Ґалле, У. Леверʼє, 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