Нептун (работа 2)

Министерство образования

Украины

(секция астрономия)

РЕФЕРАТ

на тему:

Нептун

Писал: Котиков В.И. ученик 11- А класса

Проверил: Реуцой Ф.И. учитель физики и астрономии

ООШ № 3 2004г. г. Рени

Открытие Нептуна

Нептун - это предпоследняя планета в солнечной системе. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Комета Галилея еще пересекает ее орбиту, в отличие от Плутона. Ее экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя расположена на 1627 млн. км дальше от Урана (Уран расположен в 2869 млн. км от Солнца). Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не смогли заметить в XVII веке

Одним из ярких достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений - "на кончике пера"

Уран - планета, следующая за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию.

Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невооруженным глазом. Так, разногласие между теорией и практикой, казалось, подрывавшее авторитет материалистической науки, привело к ее триумфу

После открытия Урана было обращено внимание на то, что орбита его не соответствовала закону Ньютона, претерпевая постоянные отклонения. Это и навело на мысль о существовании еще одной планеты за Ураном, которая могла бы своим гравитационным притяжением искажать траекторию движения 7-й планеты. Нептун впервые наблюдался астрономами Галле и д'Аррестом 23-го сентября 1846-го года недалеко от тех положений, которые независимо друг от друга предсказывали англичанин Адамс и француз Леверрье. Вычисления их базировались на результатах наблюдений Юпитера, Сатурна и самого Урана. Открытие это было триумфом расчетной астрономии

Нептун - 8 планета

Обычно в небесной механике приходится вычислять возмущения по уже известному расположению других планет. При изучении движения Урана нужно было решить обратную задачу: зная возмущения, найти место вызывающей их неизвестной планеты. Эту трудную задачу, как уже ранее было сказано, решили французский астроном Леверье и английский ученый Адаме. Только одними расчетами, совсем не глядя на небо, они указали место на небе, где должна находиться неизвестная планета. И действительно, когда на это место астроном Галле направил телескоп, то обнаружил новую планету. Так была открыта восьмая планета солнечной системы - Нептун. У нее оказалось два спутника.

Это открытие было великим торжеством науки: оно ясно показывало, что система мира Коперника правильна, что верны те законы движения и притяжения, которые дал великий Ньютон и на которых основаны все расчеты, выполняемые в небесной механике.

После того как открыли Уран, было отмечено, что его орбита не согласуется с законами Ньютона. Таким образом было предсказано существование другой более отдаленной планеты, которая должна была воздействовать на орбиту Урана. Нептун первыми наблюдали Galle и d'Arrest 23 сентября 1846 года очень близко к местонахождению, независимо предсказанному Adams и Verrier из вычислений, основанных на наблюемых положениях Юпитера, Сатурна и Урана.

Нептун был посещен только одним космическим кораблем, Вояджером 2, 25 августа 1989 года. Почти все, что мы знаем об этой планете, мы знаем благодаря этой экспедиции.

То, что орбита Плутона настолько эксцентрическая, что иногда пересекает орбиту Нептуна, делает Нептун наиболее отдаленной от Солнца планетой в течение нескольких лет.

По своему составу Нептун подобен Урану: различные "льды" и горная порода с небольшим количеством гелия и приблизительно 15% водорода. Как и Уран, Нептун не имеет отчетливого внутреннего иерархического строения, а скорее более или менее однороден по составу. Но, вероятно, внутри него находится малое ядро из скалистого материала. Его атмосфера по большей части состоит из водорода и гелия с небольшим количеством метана.

Синий цвет Нептуна - результат поглощения красного света метаном в верхних слоях атмосферы.

Как на любой газовой планете, на Нептуне дуют ветры с очень высокими скоростями. Ветры Нептуна самые быстрые в солнечной системе, их скорость достигает 2000 км/час.

Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник теплоты - он излучает вдвое больше энергии, чем получает от Солнца.

Во время полета Вояджера наиболее выдающейся особенностью Нептуна было Большое Темное Пятно в южном полушарии. Его размер составлял приблизительно половину размера Большого Красного Пятна Юпитера (размер диаметра Земли). Ветер, дующий на поверхности Нептуна, перемещал Большое Темное Пятно в западном направлении со скоростью 300 метров в секунду (700 миль в час). Вояджер 2 также обнаружил меньшее темное пятно в южном полушарии и малое неправильное белое облако, которое проносилось вокруг Нептуна каждые 16 часов, известное сейчас под названием "Скутер". Природа его остается загадкой.

Однако наблюдения Нептуна 1994 года показывают, что Большое Темное Пятно исчезло! Оно или просто рассеялось, или постоянно скрыто под атмосферой. Несколькими месяцами позже было обнаружено новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за небольших изменений в разностях температур между верхними и нижними слоями облаков

Большое Темное Пятно

После пролета "Вояджера 2" мимо планеты, наиболее известной деталью на Нептуне стало Большое Темное Пятно в южном полушарии. Оно в два раза меньше чем Большое Красное Пятно Юпитера (т.е. в диаметре примерно равное Земле). Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. "Вояджер 2" также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно могло быть потоком, восходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается пока тайной

Любопытно, что наблюдения на HST в 1994-м году показали, что Большое Темное Пятно исчезло. Оно или просто рассеялось или, к настоящему времени, закрыто другими частями атмосферы. Несколько месяцев спустя, HST обнаружил новое темное пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков.

Пять новых лун планеты Нептун

Открыто пять новых спутников Нептуна. Эти новые луны, вероятно, захваченные Нептуном астероиды. Теперь известно 13 спутников Нептуна. Два открытых спутника обращаются в том же направлении, что и планета. Другие спутники обращаются в обратном направлении.

Новые луны назвали S/2002 N1 - N4 и S/2003 N1. Все они обращаются по сильно наклоненным орбитам с большим эксцентриситетом. Размеры спутников находятся в пределах 30 – 50 км в диаметре.

Спутники открыты Международной группой астрономов, занимающейся поиском астероидов и спутников планет с использованием 4-х метрового телескопа обсерватории Сьерро-Тололо и 3,6-метрового Канадско-Французского телескопа на Гавайях.

Исследователи использовали специальную технику, чтобы найти новые луны, которая первоначально была разработана, чтобы обнаружить очень слабые объекты во внешнем поясе астероидов – поясе Койпера.

Они также наблюдали шестую возможную луну, которую они назвали 02N4. Спутник был обнаружен 14 августа 2002 года и наблюдался снова на Очень Большом Телескопе (VLT) 3 сентября 2002 года. Но дальнейшие попытки найти этот объект потерпели неудачу. Исследователи думают, это тело могло быть Кентавром - объектом, которые мигрируют из пояса Койпера.

Магнитосфера

Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно. Оно, вероятно, создается движениями проводящего вещества (возможно, воды), расположенной в средних слоях планеты, выше ядра. Магнитная ось наклонена на 47 градусов к оси вращения, что на Земле бы могло отразиться в интересном поведении магнитной стрелки: по ее мнению, "Северный полюс" мог бы находиться южнее Москвы… Кроме того, ось симметрии магнитного поля Нептуна не проходит через центр планеты, а отстоит от него более, чем на полрадиуса, что очень похоже на обстоятельства существования магнитного поля вокруг Урана. Соответственно, и напряжение поля непостоянно на поверхности в разных ее местах и меняется от трети земного до утроенного. В какой-либо одной точке поверхности поле также непостоянно, как положение и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, "Вояждер" двигался почти точно в направлении южного магнитного полюса планеты, что дало возможность ученым провести ряд уникальных исследований, многие результаты которых до сих пор не лишены таинственности и непонятности. Были сделаны предположения о строении Нептуна. Были обнаружены явления в атмосфере, схожие с земными полярными сияниями. Исследуя магнитные явления, "Вояджеру" удалось точно установить период вращения Нептуна вокруг своей оси - 16 часов 7 минут.

Атмосфера Нептуна

Температура атмосферы Нептуна выше, чем у Урана, и составляет около 60 К. Следовательно, Нептун имеет собственный внутренний источник тепла – он излучает в 2,7 раза больше энергии, нежели получает от Солнца.

Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, почти такие же, как на Уране: различные «льды» и отвердевшие газы с содержанием около 15 % водорода и небольшого количества гелия. В отличие от Юпитера с Сатурном Уран и Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но скорее всего, у Нептуна есть небольшое твердое ядро, равное по массе Земле.

Атмосфера Нептуна – это, по большей части, водород и гелий с небольшой примесью метана (1 %). Синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом – как и на Уране.

На Нептуне наблюдаются сильнейшие ветры, параллельные экватору планеты, большие бури и вихри. На планете самые быстрые в Солнечной системе ветры, достигающие 700 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Замечено, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения.

Одним их первых открытий «Вояджера-2» было Большое Темное Пятно в южном полушарии, размером с Землю. Ветры Нептуна несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 м/с. Время кругооборота вещества в нем – 16 дней. «Вояджер-2» также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако. Оно может быть потоком, восходящим от нижних слоев атмосферы к верхним, но истинная природа его остается тайной. Наблюдения на космическом телескопе им. Хаббла в 1994 году показали: Большое Темное Пятно исчезло! Оно или просто рассеялось, или было закрыто чем-то в атмосфере. А несколько месяцев спустя космический телескоп им. Хаббла вторично обнаружил новое темное Пятно в северном полушарии Нептуна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется очень быстро.

«Вояджер-2» зарегистрировал магнитное поле Нептуна. Магнитный полюс планеты отстоит на 47° от географического. Предполагается, что магнитное поле Нептуна возбуждается в жидкой проводящей среде, в слое, находящемся на расстоянии 13 тысяч км от центра планеты. А под жидким слоем находится твердое ядро Нептуна. Магнитосфера Нептуна сильно вытянута

Нептун был посещен только одним космическим кораблем: "Вояджером 2" 25 августа 1989-го года. Почти все, что мы знаем о Нептуне, мы знаем благодаря этой встрече

С 1994-го года проводятся исследования планеты с помощью телескопа имени Хаббла. На этой паре полученных им изображений представлены два полушария Нептуна. Еще четыре снимка этого телескопа спрятано в фотоаппарате

Только одному космическому аппарату "Вояджер 2" удалось достичь столь удаленной планеты, как Нептун. Другие проекты пока… еще только проекты. Вы видите один из необработанных снимков "Вояджера 2".

Химический состав, физические условия и строение Нептуна

Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные "льды" или отвердевшие газы с одержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия

Как и Уран, и в отличие от Юпитера с Сатурном, Нептун, возможно, не имеет четкого внутреннего расслоения. Но наиболее вероятно, у него есть небольшое твердое ядро (равное по массе Земле). Атмосфера Нептуна - это, по большей части, метан: синий цвет Нептуна является результатом поглощения красного света в атмосфере этим газом, как на Уране

Подобно типичной газовой планете, Нептун славен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2 200 км/час. Ветры дуют на Нептуне в западном направлении, против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках Вы видите облака в атмосфере Нептуна

Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла - он излучает более чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца