Атмосфера нептуна: Состав атмосферы Нептуна. Общие сведения о планете Нептун

Состав атмосферы Нептуна. Общие сведения о планете Нептун

В суете дней мир для обычного человека порой уменьшается до размеров работы и дома. Меж тем, если взглянуть на небо, можно убедиться, сколь ничтожно это в масштабах Вселенной. Может быть, поэтому юные романтики мечтают посвятить себя покорению космоса и изучению звезд. Ученые-астрономы ни на секунду не забывают, что, помимо Земли с ее проблемами и радостями, есть множество других далеких и загадочных объектов. Один из них — планета Нептун, восьмая по степени удаленности от Солнца, недоступная для непосредственного наблюдения и потому вдвойне притягательная для исследователей.

Как все начиналось

Еще в середине XIX века Солнечная система, по мнению ученых, содержала всего семь планет. Соседи Земли, ближайшие и удаленные, изучались с использованием всех доступных достижений в области техники и вычислений. Многие характеристики вначале описывались теоретически, а уже затем находили практические подтверждения. С расчетом орбиты Урана дело обстояло несколько иначе. Томас Джон Хасси, астроном и священник, обнаружил несоответствие реальной траектории движения планеты предполагаемой. Вывод мог быть только один: существует объект, влияющий на орбиту Урана. По сути, это было первое сообщение о планете Нептун.

Спустя почти десять лет (в 1843 г.) одновременно двое исследователей рассчитали, по какой орбите может двигаться планета, вынуждающая газового гиганта потесниться. Это были англичанин Джон Адамс и француз Урбен Жан Жозеф Леверье. Независимо друг от друга, но с разной точностью они определили путь движения тела.

Обнаружение и обозначение

Нептун был найден на ночном небе астрономом Иоганном Готтфридом Галле, к которому пришел Леверье со своими расчетами. Французский ученый, впоследствии разделивший с Галле и Адамсом славу первооткрывателя, ошибся в вычислениях лишь на градус. Официально Нептун появился в научных трудах 23 сентября 1846 года.

Первоначально планету предлагалось назвать именем двуликого Януса, но такое обозначение не прижилось. Астрономы больше вдохновились сравнением нового объекта с царем морей и океанов, столь же чуждого земной тверди, как, судя по всему, и открытая планета. Имя Нептуна предложил Леверье и поддержал В. Я. Струве, возглавлявший Пулковскую обсерваторию. Название было дано, оставалось только понять, каков состав атмосферы Нептуна, есть ли она вообще, что скрывается в его недрах и так далее.

В сравнении с Землей

С момента открытия прошло немало времени. Сегодня о восьмой планете Солнечной системы мы знаем гораздо больше. Нептун значительно превосходит Землю по размерам: его диаметр больше почти в 4 раза, а масса — в 17 раз. Значительная удаленность от Солнца не оставляет сомнений, что погода на планете Нептун также ощутимо отличается от земной. Здесь нет и не может быть жизни. Дело даже не в ветре или каких-то необычных явлениях. Атмосфера и поверхность Нептуна представляют собой практически одну структуру. Это характерная особенность всех газовых гигантов, к числу которых относится и данная планета.

Мнимая поверхность

Планета по плотности значительно уступает Земле (1,64 г/см³), благодаря чему ступить на ее поверхность непросто. Да и как таковой ее нет. Уровень поверхности условились опознавать по величине давления: податливая и скорее похожая на жидкость «твердь» находится в низших слоях атмосферы, где давление равняется одному бару, и, по сути, является ее частью. Любое сообщение о планете Нептун как о космическом объекте конкретного размера основывается на таком определении мнимой поверхности гиганта.

Полученные с учетом этой особенности параметры выглядят следующим образом:

  • диаметр в районе экватора составляет 49,5 тыс. км;

  • размер его в плоскости полюсов — почти 48,7 тыс. км.

Соотношение этих характеристик делает Нептун по форме далеким от круга. Он, подобно Голубой планете, несколько уплощен с полюсов.

Состав атмосферы Нептуна

Смесь газов, окутывающая планету, по содержанию сильно отлична от земной. Подавляющую часть составляет водород (80%), вторую позицию занимает гелий. Этот инертный газ вносит значительный вклад в состав атмосферы Нептуна — 19%. Метан составляет менее процента, также здесь встречается аммиак, но в незначительной количестве.

Как ни странно, один процент метана в составе сильно сказывается на том, какая атмосфера у Нептуна и каков весь газовый гигант с точки зрения внешнего наблюдателя. Это химическое соединение составляет облака планеты и не отражает световые волны, соответствующие красному цвету. В результате для пролетающих мимо космических аппаратов Нептун оказывается окрашенным в насыщенный голубой. Этот цвет — одна из загадок планеты. Ученым пока до конца не известно, что точно приводит к поглощению красной части спектра.

Всем газовым гигантам свойственно наличие атмосферы. Нептуна среди них выделяет именно цвет. Благодаря подобным характеристикам его называют ледяной планетой. Замерший метан, своим существованием добавляющий вес сравнению Нептуна с айсбергом, входит и в состав мантии, окружающей ядро планеты.

Внутреннее строение

Сердцевина космического объекта содержит железо, никель, соединения магния и кремния. По своей массе ядро примерно равно всей Земле. При этом, в отличие от других элементов внутренней структуры, оно обладает плотностью, превосходящей аналогичный параметр Голубой планеты в два раза.

Ядро покрыто, как уже говорилось, мантией. Ее состав во многом схож с атмосферным: здесь присутствуют аммиак, метан, вода. Масса слоя равна пятнадцати земным, при этом он сильно нагрет (до 5000 К). Мантия не имеет четкой границы, и атмосфера планеты Нептун плавно перетекает в нее. Смесь гелия и водорода составляет верхнюю часть в структуре. Плавное превращение одного элемента в другой и размытые границы между ними — свойства, характерные для всех газовых гигантов.

Трудности исследования

Выводы о том, какая атмосфера у Нептуна, что характерно для его структуры, делаются во многом на основе уже полученных данных об Уране, Юпитере и Сатурне. Удаленность планеты от Земли значительно затрудняет ее изучение.

В 1989 году вблизи Нептуна пролетал космический аппарат «Вояджер-2». Это была единственна встреча ледяного гиганта с земным посланником. Плодотворность ее, впрочем, очевидна: большую часть сведений о Нептуне науке предоставил именно этот корабль. В частности, «Вояджер-2» обнаружил Большое и Малое темные пятна. Оба зачерненных участка хорошо были видны на фоне голубой атмосферы. На сегодняшний день непонятно, какова природа этих образований, но предполагается, что это вихревые потоки или циклоны. Они появляются в верхних слоях атмосферы и на огромной скорости проносятся вокруг планеты.

Вечное движение

Многие параметры обуславливает наличие атмосферы. Нептуна характеризует не только необычный цвет, но и постоянное движение, создаваемое ветром. Скорость, с которой облака облетают планету в районе экватора, превышает тысячу километров в час. Двигаются они при этом в противоположном относительно вращения самого Нептуна вокруг оси направлении. При этом оборачивается планета еще быстрее: полный поворот занимает всего 16 часов и 7 минут. Для сравнения: один оборот вокруг Солнца занимает почти 165 лет.

Очередная загадка: скорость ветра в атмосфере у газовых гигантов увеличивается при удалении от Солнца и достигает пика на Нептуне. Это явление пока не получило обоснования, как и некоторые температурные особенности планеты.

Распределение тепла

Погода на планете Нептун характеризуется постепенным изменением температуры в зависимости от высоты. Тот слой атмосферы, где располагается условная поверхность, полностью соответствует второму названию космического тела (ледяная планета). Температура здесь опускается почти до -200 ºC. Если перемещаться от поверхности выше, то будет ощутимо увеличение тепла вплоть до 475º. Ученые до сих пор не нашли достойного объяснения таким перепадам. Как предполагается, Нептун обладает внутренним источником тепла. Такой «обогреватель» должен вырабатывать в два раза больше энергии, нежели приходит на планету от Солнца. Тепло от этого источника в сочетании с долетающей сюда от нашей звезды энергией, вероятно, и является причиной сильных ветров.

Однако ни солнечный свет, ни внутренний «обогреватель» не могут повысить температуру на поверхности так, чтобы здесь была ощутима смена времен года. И хотя другие условия для этого соблюдаются, отличить зиму от лета на Нептуне невозможно.

Магнитосфера

Исследования «Вояджера-2» помогли ученым узнать многое о магнитном поле Нептуна. Оно сильно отлично от земного: источник располагается не в ядре, а в мантии, благодаря чему магнитная ось планеты сильно смещена относительно ее центра.

Одна из функций поля — защита от солнечного ветра. Форма магнитосферы Нептуна сильно вытянута: защитные линии в той части планеты, которая освещена, располагаются на расстоянии в 600 тыс. км от поверхности, а с противоположной стороны — более чем в 2 млн км.

Вояджер зафиксировал непостоянность напряжения поля и расположения магнитных линий. Такие свойства планеты также еще не объяснены до конца наукой.

Кольца

В конце XIX века, когда ученые уже не искали ответ на вопрос о том, есть ли атмосфера на Нептуне, перед ними возникла другая задача. Необходимо было объяснить, почему по пути следования восьмой планеты звезды начинали гаснуть для наблюдателя несколько раньше, чем к ним приближался Нептун.

Решить проблему получилось только спустя почти век. В 1984 году с помощью мощного телескопа удалось рассмотреть самое яркое кольцо планеты, впоследствии названное именем одного из первооткрывателей Нептуна — Джона Адамса.

Дальнейшие исследования обнаружили еще несколько подобных образований. Именно они закрывали звезды на пути следования планеты. Сегодня астрономы считают Нептуна обладателем шести колец. В них кроется еще одна загадка. Кольцо Адамса состоит из нескольких дужек, располагающихся на некотором расстоянии друг от друга. Причина такого размещения неясна. Часть исследователей склоняются к мысли, что удерживает их в таком положении сила гравитационного поля одного из спутников Нептуна — Галатеи. Другие приводят весомый контраргумент: размеры ее столь малы, что вряд ли она справилась бы с задачей. Возможно, рядом существует еще несколько неизвестных спутников, помогающих Галатее.

В целом кольца планеты — зрелище, уступающее по внушительности и красоте подобным формированиям Сатурна. Не последнюю роль в несколько тусклом внешнем виде играет состав. Кольца в основном содержат глыбы метанового льда, покрытого соединениями кремния, которые хорошо поглощают свет.

Спутники

Нептун — обладатель (по последним данным) 13 спутников. Большинство из них имеют небольшие размеры. Выдающиеся параметры только у Тритона, лишь немного уступающего в диаметре Луне. Состав атмосферы Нептуна и Тритона различен: спутник имеет газовую оболочку из смеси азота и метана. Эти вещества придают очень интересный вид планете: замерзший азот с включениями из метанового льда создает на поверхности в районе Южного полюса настоящее буйство красок: переливы желтого сочетаются с белым и розовым.

Судьба красавца Тритона, меж тем, не такая радужная. Ученые предрекают ему столкновение с Нептуном и поглощение им. В результате восьмая планета станет обладательницей нового кольца, по яркости сравнимого с образованиями Сатурна и даже опережающего их. Остальные спутники Нептуна значительно уступают Тритону, часть из них даже не имеет пока названия.

Восьмая планета Солнечной системы во многом соответствует своему названию, на выборе которого сказалось и наличие атмосферы, — Нептун. Ее состав способствует появлению характерного голубого цвета. Нептун несется сквозь непонятное нам пространство, подобно богу морей. И аналогично океанским глубинам та часть космоса, которая начинается за Нептуном, хранит массу тайн от человека. Ученым будущего лишь предстоит их открыть.

Астрономы объяснили, почему Уран и Нептун разного цвета — Газета.Ru

Астрономы объяснили, почему Уран и Нептун разного цвета — Газета.Ru | Новости

close

100%

Международная группа европейских и американских астрономов выяснила, почему похожие друг на друга по массе и внутреннему строению планеты Уран и Нептун имеют столь заметные внешние отличия в цвете своих облаков. Используя наблюдения космического телескопа Hubble, Инфракрасного телескопа NASA и наземного телескопа Gemini North, исследователи разработали модель атмосферы для обеих планет, которая показала, что более светлый оттенок Урану придает избыточная дымка, а на Нептуне проглядывают более глубокие слои атмосферы, содержащие темные полосы и пятна вроде Большого темного пятна, наблюдаемого Voyager 2 в 1989 году. Соответствующая статья опубликована в Journal of Geophysical Research: Planets.

У Нептуна и Урана много общего — у них схожие массы, размеры и состав атмосферы, — но их внешний вид заметно различается. В видимом диапазоне длин волн Нептун имеет отчетливо более глубокий синий цвет, чем Уран. Новое исследование, проведенное под руководством Патрика Ирвина, профессора планетарной физики Оксфордского университета, предполагает, что внешний слой дымки, присутствующий на обеих планетах, на Уране заметно толще, чем на Нептуне, и таким образом заметно «отбеливает» его внешний вид. Новая модель, рассматривающая разное поведение нескольких атмосферных слоев, соответствует наблюдениям обеих планет одновременно в разных диапазонах длин волн и включает рассмотрение поведения частиц дымки в более глубоких слоях, которые ранее считались содержащими лишь метановые, сероводородные, аммиачные и водные облака. «Это первая модель, которая соответствует наблюдениям отраженного от облаков солнечного света во всех диапазонах — от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного, — утверждает профессор Ирвин. — Дано также первое объяснение разницы в оптическом диапазоне между Ураном и Нептуном».

Поскольку у Нептуна более активная и турбулентная атмосфера, чем у Урана, потревоженные частицы метана в его слое дымки производят больше выпадающего снега, который удаляет часть дымки, ее слой становится значительно тоньше, чем на Уране. Это и делает Нептун более темным, чем Уран.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Юлия Меламед

Обмануть генетику

О национальных особенностях генетического тестирования и исторической памяти

Георгий Бовт

Почти как в кино

О том, что методы и нравы дипломатии времен Тегеранской конференции уже не вернуть

Яков Пеер

Гамбургер по-русски

О новом российском фастфуде

Владимир Трегубов

Кто вы, мистер Маск?

О бизнес-пути создателя Tesla

Мария Дегтерева

Абракадабра

О новой деловой лексике в русском языке

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

Нептун — Исследование Солнечной системы НАСА

БОЛЕЕ

Темный, холодный и обдуваемый сверхзвуковыми ветрами ледяной гигант Нептун — восьмая и самая удаленная планета в нашей Солнечной системе.

Более чем в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, Нептун — единственная планета в нашей Солнечной системе, не видимая невооруженным глазом, и первая, предсказанная математикой до ее открытия. В 2011 году Нептун завершил свою первую орбиту за 165 лет с момента своего открытия в 1846 году.

Космический аппарат НАСА «Вояджер-2» — единственный космический корабль, посетивший Нептун с близкого расстояния. Он пролетел в 1989 на пути из Солнечной системы.

Иди дальше:

Исследуй Нептун в глубине ›

Десять вещей, которые нужно знать о Нептуне

10 вещей, которые нужно знать о Нептуне

1

Гигант

Нептун примерно в четыре раза шире Земли. Если бы Земля была большим яблоком, Нептун был бы размером с баскетбольный мяч.

2

Восьмой Странник

Нептун вращается вокруг нашего Солнца, звезды и является восьмой планетой от Солнца на расстоянии около 2,8 миллиарда миль (4,5 миллиарда километров).

3

Короткий день, длинный год

Нептуну требуется около 16 часов, чтобы совершить один оборот (нептуновый день), и около 165 земных лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца (нептуновый год).

Глобальная цветная мозаика Тритона

4

Ледяной великан

Нептун — ледяной гигант. Большая часть его массы представляет собой горячую плотную жидкость из «ледяных» материалов — воды, метана и аммиака — над небольшим каменным ядром.

5

Гасси

Атмосфера Нептуна состоит в основном из молекулярного водорода, атомарного гелия и метана.

6

Луны

Нептун имеет 14 известных спутников, названных в честь морских богов и нимф в греческой мифологии.

7

Слабые кольца

Нептун имеет по крайней мере пять основных колец и еще четыре дуги колец, которые представляют собой сгустки пыли и обломков, вероятно, образованные гравитацией ближайшей луны.

8

Одно путешествие туда

«Вояджер-2» — единственный космический корабль, посетивший Нептун. Ни один космический корабль не облетел эту далекую планету, чтобы изучить ее подробно и подробно.

9

Безжизненный

Нептун не может поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

10

Один крутой факт

Из-за эллиптической орбиты карликовой планеты Плутон Плутон иногда оказывается ближе к Солнцу (и к нам), чем Нептун.

Первый взгляд: кольца Нептуна

Поп-культура

Поп-культура

Несмотря на то, что Нептун — самая дальняя планета от нашего Солнца, он часто встречается в поп-культуре и художественной литературе. Планета послужила фоном для 1997 научно-фантастическом фильме ужасов «Горизонт событий», а в мультсериале «Футурама» персонаж Робот Санта-Клаус имеет свою домашнюю базу на северном полюсе Нептуна. Поклонники «Доктора Кто» помнят, что действие эпизода под названием «Больше не спать» происходит на космической станции, вращающейся вокруг Нептуна. А в пилотном эпизоде ​​«Звездный путь: Энтерпрайз» «Сломанный лук» зрители узнают, что при скорости варпа 4,5 можно долететь до Нептуна и обратно на Землю за шесть минут

Подходит для детей Нептун

Подходит для детей Нептун

На Нептуне темно, холодно и очень ветрено. Это последняя из планет в нашей Солнечной системе. Это более чем в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля.

Нептун очень похож на Уран. Он состоит из густого супа из воды, аммиака и метана над твердым центром размером с Землю. Его атмосфера состоит из водорода, гелия и метана. Метан придает Нептуну тот же синий цвет, что и Урану.

У Нептуна шесть колец, но их очень трудно увидеть.

Посетите NASA Space Place, чтобы узнать больше интересных для детей фактов.

NASA Space Place: Все о Нептуне ›

Подробнее

Подробнее

  • NASA Planetary Photojournal: Neptune
  • Национальный центр данных космической науки Фотогалерея: Нептун​

Связанные новости

Атмосфера Нептуна: состав, климат и погода

Восьмая и последняя планета Солнечной системы, Нептун имеет атмосферу, более сравнимую с Ураном, чем с Сатурном и Юпитером. Две самые далекие планеты могут похвастаться атмосферами, в которых преобладают льды. Но даже с холодным воздухом Нептун все же умудряется принимать одни из самых экстремальных и жестоких погодных условий в Солнечной системе.

Большое темное пятно Нептуна, окруженное белыми высотными облаками, снимок с космического корабля «Вояджер». (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

Состав атмосферы

Атмосфера Нептуна состоит преимущественно из водорода и гелия с небольшим количеством метана. Метан является частью того, что придает Нептуну ярко-синий оттенок, поскольку он поглощает красный свет и отражает более синие цвета. В атмосфере Урана также есть метан, но он имеет более тусклый оттенок. Что-то еще должно влиять на оттенок Нептуна, но ученые не уверены, что именно.

На экваторе планеты содержится в десять-сотню раз больше метана, этана и этина, чем на полюсах. Как и другие газовые гиганты, Нептун по-прежнему имеет ту же атмосферу, что и при его формировании.

Объемный состав атмосферы:

  • Молекулярный водород: 80 процентов
  • Гелий: 19 процентов
  • Метан 1,5 процента
  • Дейтерид водорода: 192 части на миллион0002 Аммиачный лед, водяной лед, гидросульфид аммиака и метановый лед также составляют атмосферу Нептуна.

    Расслоение атмосферы

    Атмосфера Нептуна состоит из двух основных областей. Как и у трех других газовых гигантов, у планеты нет твердой поверхности, поэтому ученые установили, что «поверхность» — это место, где давление равно давлению на уровне моря на Земле.

    Прямо над поверхностью лежит тропосфера. С увеличением высоты температура в тропосфере снижается. Но в следующем слое, стратосфере, температура увеличивается с высотой. Это связано с движением внутри ядра планеты, которое нагревает Нептун больше, чем лучи далекого солнца. Следующий слой — термосфера, где давление ниже. Самый внешний край атмосферы известен как экзосфера.

    Облака на Нептуне

    Облака на Нептуне меняются в зависимости от высоты. Низкие температуры позволяют облакам метана конденсироваться в самых высоких слоях атмосферы. Ученые считают, что облака, состоящие из аммиака и сероводорода, существуют при более высоком давлении. Ниже могут существовать облака сероводорода, сульфида аммония, аммиака и воды. Облака водяного льда можно найти при давлении 50 бар с облаками сероводорода и аммиака под ними.

    Самые высокие слои содержат перистые облака, состоящие из замороженного метана, которые отбрасывают тени на другие облака на расстоянии 35 миль (56 километров) под ними.

    Нептун также содержит дымку на очень больших высотах. Эти облака, похожие на смог, состоят из углеводородов, как смог над крупными городами на Земле.

    Сильные штормы

    При скорости ветра 1305 миль в час (2100 км в час) на Нептуне одни из самых экстремальных погодных условий в Солнечной системе. Эти ветры движутся в три раза быстрее, чем на Юпитере, и в девять раз быстрее, чем ветры на Земле.

    Такие ветры вызывают сильные бури. Когда «Вояджер-2» наблюдал за планетой в 1989 году, он отследил темную овальную бурю, которая напоминала Большое Красное Пятно Юпитера. Огромная картина погоды была размером с Землю. Однако, в то время как знаменитая особенность Юпитера сохранялась в течение сотен лет, первое наблюдаемое пятно Нептуна исчезло, когда его снова сфотографировали несколько лет спустя. Вместо этого планета, кажется, может похвастаться аналогичным антициклоническим штормом, когда ветры движутся в обратном направлении в системах с высоким давлением каждые несколько лет. Облака образуются в области тропопаузы или чуть ниже нее, которая находится между тропосферой и стратосферой.

    Погода на Нептуне частично определяется нагревом его ядра. Планета имеет температуру, подобную температуре Урана, несмотря на то, что находится в два раза дальше от Солнца, потому что у Урана есть некоторые особенности внутреннего нагрева, которые могут быть результатом столкновения в начале его жизни.

    — Нола Тейлор Редд, автор SPACE.