Fysiek

Neptunus (planeet)

Digitale illustratie van Neptunus

Neptunus Het is de achtste planeet van het zonnestelsel op orbitale afstand, een ijsgigant en de buitenste van allemaal. Dit is zo omdat Pluto in 2006 niet meer als planeet werd beschouwd en een dwergplaneet die deel uitmaakt van de Kuiper -riem.

In de Neptune Night Sky ziet het eruit als een klein blauwachtig punt waarvan heel weinig bekend was, totdat de ruimtemissies van de jaren tachtig, zoals Voyager 2, gegevens op de planeet en zijn satellieten verstrekt.

De beelden van Voyager 2 toonden voor het eerst een planeet met een groenachtig blauw oppervlak, met sterke stormen en snelle windstromen, die donkere anticyclonische vlekken produceren. Ze lijken erg op die van Jupiter, hoewel niet zo permanent in de tijd als deze.

De atmosfeer van Neptune is rijk aan methaan en heeft een zeer vaag ringensysteem. De planeet heeft een magnetosfeer, dus er wordt aangenomen dat hij een metalen kern heeft.

Tot nu toe zijn 15 Neptune -satellieten geteld, waaronder Triton en Nereida als hoofdsatellieten.

[TOC]

Ontdekking en geschiedenis

De ontdekking van Neptune was het resultaat van een wiskundige voorspelling, gebaseerd op de observaties van verstoringen in de banen van de uranus- en Saturn -planeten. Eerder in 1610 had Galileo Neptunus al gezien met dezelfde telescoop die hij gebruikte om Jupiter's manen te ontdekken, maar verwarde hem met een ster.

Lang later, in 1846, specialiseerde de Franse wiskundige gespecialiseerd in Celestial Mechanics Urbain Le Verrier, bepaalde verstoringen in de banen van Saturnus en Uranus. De beste verklaring was om het bestaan van een nieuwe planeet voor te stellen, die een baan en positie in de hemel voorspelde. De volgende stap was om de planeet te vinden, dus Verrier overtuigde de Duitse astronoom Johann Gottfried Galle om hem te zoeken.

Tijdens de nacht van 23 september 1846 bevestigde Galle uit zijn observatorium in Berlijn, het bestaan van de nieuwe planeet, en een paar dagen later verscheen Triton, zijn grootste satelliet.

Bijna gelijktijdig in Cambridge, Engeland, de jonge wiskundige John Couch Adams, die al geruime tijd aan het probleem had gewerkt, deed vergelijkbare voorspellingen.

Neptunus is zijn naam verschuldigd aan de God van de Zee van de Romeinse mythologie (gelijkwaardig aan de Griekse god Poseidon), volgens de traditie van het verlenen van de planetennamen van de goden van het Romeinse pantheon.

Neptune -kenmerken

Neptunus vergeleken met de aarde. (Bron: Wikimedia Commons)

Neptune -diameter is bijna 4 keer groter dan de diameter van de aarde, maar ongeveer een derde van de gigantische Jupiter.

De massa is 17 keer die van de aarde en het volume is 57 keer groter. Wat zijn massa betreft, het neemt de derde plaats in van de planeten van het zonnestelsel en de vierde plaats in grootte.

Samenvatting van de belangrijkste fysieke kenmerken van Neptunus

-Massa: 1.024 × 10²⁶ kg (17.147 keer de aarde)

-Gemiddelde radio: 24.622 km, gelijk aan 3,87 keer de straal van de aarde.

-Vorm: gefactureerd op de Polen in een 0.983 -factor.

-Gemiddelde radio van de baan: 4.498 x 10⁹ km gelijkwaardig aan 30.07 u.NAAR.

-Rotatieas helling: 30º ten opzichte van het orbitale vlak.

-Temperatuur: -220ºC (wolken)

-Zwaartekracht: 11.15 m/s² (1.14G)

-Eigen magnetisch veld: Ja, 14 microtesla in Ecuador .

-Atmosfeer: 84%waterstof, 12%helium, 2%methaan, 0,01%ammoniak.

-Dikte: 1.640 kg/m³

-Satellieten: 15 tot op heden bekend.

-Ringen: Ja, het zijn vage en verbindingen van ijsdeeltjes en silicaten.

Vertaalbeweging

Neptunus, de achtste planeet van het zonnestelsel, is een gasvormige reus wiens baan rond de zon een gemiddelde straal van 30 UA heeft. Een astronomische UA -eenheid is gelijk aan 150 miljoen kilometer en is de gemiddelde afstand tussen de zon en de aarde.

Animatie die de baan van Neptunus in het rood toont, samen met die van Uranus, dat is het blauwe punt. Bron: Wikimedia Commons.

Dit wil zeggen dat de straal van het traject van Neptune 30 keer groter is dan die van de aarde, dus het duurt 165 jaar om een terugkeer rond de zon te voltooien.

Nieuwsgierige gegevens over Neptunus

-Het is de planeet verder van de zon, omdat Pluto, na de baan van Neptunus, nu een dwergplaneet is.

-Neptunus is de kleinste van de vier gigantische planeten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptunus).

-Neptune's ernst lijkt erg op die van de aarde.

-Het is de koudste planeet in het zonnestelsel, met een gemiddelde temperatuur van -221,4ºC.

-Het heeft een ringensysteem, maar in tegenstelling tot Saturnus zijn ze niet continu, maar vormen ze bogen in zijn orbitale route.

Kan u van dienst zijn: longitudinale golven: kenmerken, verschillen, voorbeelden

-Neptunus is de dichtste van de gigantische planeten.

-Het heeft orkanen met de snelste winden van het zonnestelsel, die een aantal geweldige 2 kunnen bereiken.100 km/h.

-Neptunus heeft een grote donkere vlek, een wervelwind van planeet Aarde grootte. Deze vlek, gefotografeerd in 1989, verdween in 1994, maar gaf aanleiding tot een nieuwe donkere plek.

-Triton, de grootste satelliet van Neptunus, draait in de tegenovergestelde richting van zijn andere satellieten, daarom wordt gedacht.

-Triton (de grootste Neptune-satelliet) heeft stikstofvulkanen en geisers, maar het is een van de koudste sterren in het zonnestelsel (-235ºC).

-De Voyager 2 -missie ging in 1989 op 3 duizend kilometer van de noordelijke pool van de planeet Neptunus.

-Op 12 juli 2011 voltooide Neptunus zijn eerste volledige baan sinds zijn ontdekking op 23 september 1846.

Roterende beweging

Neptunus duurt bijna 16 uur om zijn as om te draaien. Bron: NASA.

Neptune -rotatie is 15 uur, 57 minuten en 59 seconden, volgens de meest nauwkeurige meting tot nu toe.

Het is geen gemakkelijke taak om de rotatiesnelheid van een planeet te bepalen dat alleen het oppervlak van zijn atmosfeer wordt gewaardeerd en ook beweegt. Het is veel gemakkelijker om de rotatiesnelheid van de rotsachtige planeten te bepalen.

Toen Voyager 2 in 1989 in 1989 arriveerde, werd een rotatieperiode van 16 uur met 6,5 seconden geschat. Tegenwoordig is het bekend dat deze maatregel niet nauwkeurig is, dankzij de grondige metingen van planetaire wetenschapper Erich Karkoschka van Arizona University.

Rotatiesnelheid en magnetisch veld

De rotatiesnelheid van de andere gigantische planeten wordt gemeten door de pulsen die door het magnetische veld worden uitgezonden. Deze methode is echter niet van toepassing op Neptunus, omdat noch de as noch het midden van de magnetische dipool samenvallen met de rotatieas van de planeet, zoals we zien in het volgende vergelijkende beeld:

Magnetisch veld van gigantische planeten. Bron: zaden, m. 2011.Het zonnestelsel. Zevende editie. Cengage leren.

De afbeelding toont het magnetische veldmodel geproduceerd door een dipool (een magneet), min of meer in het midden van de planeet gelegen. Dit model is ook geschikt voor het magnetische veld van de aarde.

Maar het Neptune -veld is abnormaal, in die zin dat de bijdragen van vierkante en hogere orde groter kunnen zijn dan het dipoolveld. En zoals we in de bovenste figuur zien, wordt de dipool uit het midden verplaatst.

Toen bedacht Karkoschka een andere methode, met behulp van meer dan vijfhonderd afbeeldingen van de Hubble -telescoop. Hij vond twee karakteristieke kenmerken van de planeet die hij noemde: South Polar -functie En South Polar Wave.

Deze zijn sinds de jaren negentig met dezelfde snelheid gedraaid en bevestigt dat dit de ware snelheid van de planeet is.

In deze afbeelding van Neptune worden gekleurde filters gebruikt om de Dark Spot 2 en de Southern Polar -functie te benadrukken, die naar de planeet lijken te zijn verankerd. Bron: Erich Karkoschka.

Winden in Neptune -atmosfeer overschrijden vaak de snelheid van het geluid. De grote donkere plek van Neptunus varieert dus in de loop van de tijd zijn relatieve positie, in plaats daarvan behouden de donkere spot 2 en het zuidelijke polaire kenmerk zijn relatieve posities. Dit suggereert dat ze gekoppeld zijn aan de rotatie van de planeet, waardoor Karkoschka de duur van één dag in Neptunus kon bepalen.

Samenstelling

In de atmosfeer van Neptunus zijn er elementen zoals waterstof (84%), helium (12%), methaan (2%) en andere gassen zoals ammoniak, ethaan en acetyleen. Onder deze atmosfeer is er een mengsel van water, ammoniak in vloeibare toestand, methaan en gesmolten gesteente, met silica, ijzer en nikkel.

In de lage gebieden van de atmosfeer zijn er toenemende concentraties methaan, ammoniak en water. In tegenstelling tot Uranus, de tweelingplaneet, heeft de compositie van Neptune een groter volume oceaan.

Structuur

De planeet heeft een rotsachtige kern omringd door een ijzige schaal, allemaal onder een dichte sfeer en een grote dikte, die het derde deel van zijn radio bezet. Het is vergelijkbaar met die van de uranus tweelingplaneet.

In de volgende afbeelding kunt u de structuur van Neptunus zien met meer details.

Interne structuur van Neptunus. Bron: Wikimedia Commons. Chocofrito/cc by-s (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0).

Neptunus heeft een structuur met goed gedifferentieerde lagen:

-Bovenste laag: Het wordt gevormd door wolken die meestal van waterstof en helium zijn, en in mindere mate methaan en andere gassen. Het komt overeen met ongeveer 5-10% van de massa van de planeet.

-Atmosfeer: Waterstof, helium en methaan.

-Mantel: Onder de atmosfeer is de grote mantel van de planeet, een vloeibaar gebied waar temperaturen tussen 1 kunnen bereiken.727 tot 4.727 ° C. Het is samengesteld uit water, methaan en ammoniak in vloeistofstaat.

Kan u van dienst zijn: belangrijke cijfers: regels, voorbeelden, opgeloste oefeningen

De mantel heeft tussen de 10 en 15 landmassa's en is rijk aan water, ammoniak en methaan. Dit mengsel wordt "ijs" genoemd, ondanks dat het een hete en dichte vloeistof is, en het wordt ook wel water en ammoniak oceaan genoemd.

De mantel zelf heeft zeer hoge temperaturen, tussen 1.700ºC en 4.700ºC, bovendien is de elektrische geleidbaarheid ook hoog.

-Kern: Geïntegreerd door silica, ijzer en nikkelrots, vergelijkbaar met Uranus, de andere ijs en gasreus. De massa van de kern is 1,2 keer die van de aarde. De druk in het midden wordt geschat op 700 GPa, ongeveer het dubbele van die in het midden van de aarde, met temperaturen tot 5.670 ºC.

Atmosfeer

De sfeer van Neptune is erg interessant en verdient een speciaal gedeelte. Het is extreem koud om te beginnen, omdat het de meest verre planeet in de zon is en zeer weinig zonnestraling krijgt. Daarom is de temperatuur aan de bovenkant van de atmosfeer in de volgorde van -220 ºC.

Maar Neptunus heeft een interne warmtebron, waarschijnlijk als gevolg van botsingen van rijelektronen in de vloeistofmantel en ook de resterende warmte tijdens hun formatie.

Vanwege deze enorme temperatuurgradiënt zijn er enorme convectiestromen, waardoor het klimaatsysteem van de planeet zeer extreem is.

En dus worden de grootste stormen en orkanen van het zonnestelsel geproduceerd, zoals blijkt uit de vorming van enorme plekken van Anticyclonische stromingen, Vanwege winden tegenover verschillende breedtegraden.

Onder alle anticyclonische systemen van Neptunus vallen op de grote donkere vlek, voor het eerst gefotografeerd door de Voyager 2 -sonde in 1989, toen het naar 3 ging.000 kilometer van de planeet.

Wat de kleur betreft, is Neptune's nog meer blauwachtig dan uranus, juist vanwege de grotere concentratie van methaan, die de rode golflengte absorbeert en het blauw reflecteert. Maar er zijn ook andere moleculen die bijdragen aan de kleur.

In het onderste gebied van de atmosfeer (troposfeer) neemt de temperatuur af met hoogte, maar in het bovenste gebied (stratosfeer) komt het tegenovergestelde voor. Onder deze lagen is de druk 10 duizend pascals (PA).

Boven de stratosfeer is de termosphere, die geleidelijk verandert in de exosfeer, waarbij de druk afneemt van 10 Pa tot 1 Pa.

Neptune -satellieten

Tot op heden zijn 15 natuurlijke satellieten van de planeet geteld. De grootste van zijn satellieten en de eerste die in 1846 werd ontdekt, is Triton. In 1949 werd een tweede satelliet ontdekt, genaamd Nereida.

In 1989 ontdekte de Voyager 2 -missie nog zes satellieten: Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa en Proteo.

Later in 2003 worden Halimedes, Sao, Lameeia, Psámate en Neso ontdekt. Little Satellite 14 werd in 2013 ontdekt door het Seti Institute, als de orbitale periode van 23 jaar.

Laten we enkele details bekijken over de belangrijkste manen van Neptunus:

Triton

Het is de grootste van de satellieten van Neptune, met een diameter van 2.700 km, ongeveer 18 keer minder dan zijn gastplaneet en bijna 5 keer minder dan de aarde.

De orbitale periode is bijna 6 dagen, maar verandert nieuwsgierig de rotatie van Neptunus en zijn andere satellieten. Bovendien is de baan de baan 30 graden ten opzichte van het orbitale vlak van de planeet.

Het is het koudste object van het zonnestelsel, met een gemiddelde temperatuur van -235 ºC en wordt gevormd door driekwart deel van rots en een kwart van ijs. Op het oppervlak zijn er geyers, met donkere emanaties naar de atmosfeer, terwijl het oppervlak vlaktes en sommige vulkanen met kraters van 200 km presenteren.

De belangrijkste satellieten van Neptunus; Triton, Proteo, Nereida en Larisa

Nereid

Het werd ontdekt door Gerard Kuiper in 1949, waarmee het 14% van het zonlicht weerspiegelt dat het ontvangt.

De grootte is het achtste deel van Triton en heeft een zeer excentrieke baan, de afstand van lagere benadering van Neptunus is 1.354.000 km en de grootste verwijdering van 9.624.000 km, die 360 dagen duurt om het te voltooien.

Proteus

Deze onregelmatige satelliet werd in 1989 ontdekt door de Voyager 2 -missie en in omvang neemt het de tweede plaats in onder de satellieten van Neptunus. Het is een lage dichtheid en zeer poreuze satelliet.

Ondanks het grote formaat kon het niet door telescopen worden ontdekt omdat het erg donker is en weinig zonlicht weerspiegelt. De gemiddelde diameter is in de orde van de 400 km, is 6,7 keer minder dan Triton.

Kan u van dienst zijn: thermische balans: vergelijkingen, toepassingen, oefeningen

Neptune ringen

Broederschap, gelijkheid, vrijheid is de naam die de bogen van de Adams -ring (de buitenste) ring ontvangt. De binnenring is de le verrier. (Bron: Wikimedia Commons)

Neptunus heeft vijf dunne en vage ringen, voornamelijk samengesteld uit stof- en ijsdeeltjes. Er wordt aangenomen dat zijn oorsprong in het puin is dat wordt achtergelaten door botsingen tussen de meteoren en natuurlijke satellieten van de planeet.

De ringen zijn genoemd met de achternaam van wetenschappers die het meest hebben bijgedragen aan hun ontdekking en studie. Van de binnenste tot de buitenste zijn Galle, Le Verrier, Lassell, Arago en Adams.

Er is ook een ring waarvan de baan deelt met de Galatea -satelliet, die we in de volgende afbeelding kunnen zien:

Schema van de vijf ringen van Neptunus en hun namen. De baan van sommige satellieten wordt ook getoond. (Bron: NASA).

Wanneer en hoe u Neptune kunt observeren

Het is niet mogelijk om Neptunus met het blote oog te zien, zelfs met een amateur -telescoop ziet er zo klein uit dat het kan worden verward met een ster.

Hiervoor is het het beste om een computerprogramma of applicatie te gebruiken die werkt als een planetarium. Voor het Android -besturingssysteem valt de Sky Maps -applicatie op, waardoor u snel planeten en andere hemelse objecten kunt vinden met voldoende precisie.

De beste tijd om te observeren is wanneer de planeet in oppositie is, dat wil zeggen dat de aarde zich tussen de lijn bevindt die de zon verenigt met Neptunus.

Dit fenomeen vindt elke 368 dagen plaats en tegen 2020 zal het plaatsvinden op 11 september. Natuurlijk is het niet de enige gelegenheid om Neptunus te observeren, die ook op andere momenten van het jaar zichtbaar is.

Met een goede telescoop kan Neptunus worden onderscheiden van de achtergrondsterren, omdat het eruit ziet als een blauwgroen album.

Neptune -magnetosfeer

Eerder commentaar over de eigenaardigheden van het magnetische veld van Neptune. De magnetische polen van de planeet zijn hellend in 47 º ten opzichte van de rotatieas.

Het magnetische veld wordt gegenereerd door de beweging van de geleiders die een dunne sferische laag vormen in de planeet. Maar in Neptunus worden de magnetische polen uit het midden verplaatst met ongeveer 0,5 radio's op de planeet.

De intensiteit van het veld in de magnetische Ecuador is in de orde van de 15 microtesla, is 27 keer intenser dan die van de aarde.

De geometrie van het veld is complex, omdat vierkante bijdragen de dipoolbijdrage kunnen overschrijden, in tegenstelling tot het land waarin de meest relevante bijdrage dipool is.

Neptune's eigenaardige magnetische veld. (Bron: emaze.com)

De magnetosfeer Neptunus strekt zich uit tot 35 keer zijn straal op het schokfront en 72 radio's in de staart.

De Magnetopauze, dat is de plaats waar de magnetische druk wordt geëgaliseerd met de druk van de geladen deeltjes van de zon, deze is tussen 23 en 27 radio's op de planeet.

Missies naar Neptunus

Voyager 2

De enige ruimtemissie die om de orbit van de planeet Neptunus kwam, was de Voyager 2, die in 1982 op de planeet aankwam.

Op dit moment waren slechts twee satellieten bekend: Triton en Nereida. Maar dankzij de Voyager 2 -missie werden er nog zes ontdekt: Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa en Proteo. Deze satellieten zijn veel minder dan Triton, met onregelmatige vorm en mindere radioprientjes.

Er wordt vermoed dat deze zes satellieten de overblijfselen zijn van een botsing met een oude satelliet die met Triton crashte toen deze werd gevangen door de zwaartekracht van Neptunus.

De Voyager 2 ontdekte ook nieuwe ringen in Neptunus. Hoewel de eerste van de ringen in 1968 werd ontdekt, was het bestaan ervan en de ontdekking van nieuwe niet mogelijk tot de komst van die sonde in 1989.

De dichtstbijzijnde benadering van het ruimtevaartuig aan de planeet vond plaats op 25 augustus 1989, die plaatsvond op een afstand van 4.800 km over de noordpool van Neptunus.

Omdat dit de laatste belangrijke planeet was die het ruimtevaartuig kon bezoeken, werd besloten.

Op 25 augustus 1989 ging het schip in een nauwe wedstrijd met de Nereida Moon voordat hij 4 bereikte.400 km van de atmosfeer van Neptune en dezelfde dag ging het in de buurt van Triton, de grootste maan op de planeet.

Het ruimtevaartuig verifieerde het bestaan van het magnetische veld dat Neptunus omringt en ontdekte dat het veld uit het midden werd verplaatst en hellend, vergelijkbaar met het veld rond Uranus.