Ученые объяснили, почему уран и нептун окрашены в разные оттенки синего

Состав

Как и у других планет-гигантов, внешняя атмосфера Нептуна состоит преимущественно из водорода и гелия. Вблизи уровня давления в один бар в атмосфере эти два газа составляют почти 98 процентов атмосферных молекул.

Большая часть оставшихся молекул состоит из газа метана. Водород и гелий почти невидимы, а метан сильно поглощает красный свет.

Хотя сине-зеленый цвет Урана также является результатом атмосферного метана, цвет Нептуна более яркий, предположительно, из-за присутствия неопознанного атмосферного газа.

Состав атмосферы по объему:

• Молекулярный водород: 80%;
• Гелий: 19%;
• Метан 1,5%;
• Дейтерид водорода: 192 части на миллион;
• Этан: 1,5 части на миллион.

Аммиачный лед, ледяная вода, гидросульфид аммиака и метановый лед также составляют атмосферу Нептуна.

Тайные поиски англичан

Полтора месяца спустя после триумфального открытия Нептуна миру было поведано о том, что Англия претендует на приоритет в открытии этой планеты, которую даже предлагалось переименовать в Океан. На собрании Королевского астрономического общества было объявлено, что английский астроном-теоретик из Кембриджа Джон Адамс еще осенью 1845 года (за год до открытия Нептуна) вычислил положение новой планеты, о чем он сообщил краткой запиской Королевскому астроному директору Гринвичской обсерватории Джорджу Эри. Начали англичане с разбирательства между собой, задавая вопрос, почему Эри не организовал поисков новой планеты, в результате чего Британия упустила приоритет. Тут вскрылась целая цепь невезений, прямо-таки злой рок преследовал английских астрономов. Отвечая на записку Адамса, Королевский астроном задал в своем письме вопрос об особенностях вычислений. Самое странное, что Адамс не дал никакого ответа и дело продолжало стоять на месте. Вскоре он обратился к астроному-наблюдателю Джеймсу Чаллису, работавшему в том же Кембриджском университете, с просьбой организовать поиски. Чаллис после долгих проволочек приступил к поискам в июле 1846 года. Но ему невероятным образом не повезло. Самым обидным оказалось то, что Чаллис неоднократно наблюдал планету, записывал ее координаты, но все никак не удосуживался сравнить результаты наблюдений, проведенных в разные дни. А ведь это позволило бы ему распознать планету за два месяца до того, как ее обнаружили берлинские астрономы. Защищаясь от нападок коллег, Чаллис обвинил в своей неудаче немецких астрономов, которые, экономя на почтовых расходах, рассылали свои звездные карты только попарно, а к тому листу, на котором немцы обнаружили в сентябре новую планету, еще не было пары, поэтому карта имелась только в Берлинской обсерватории. Впоследствии обнаружилось, что Чаллис лукавил, поскольку новая планета в период, когда он проводил наблюдения, была на соседнем участке неба, карта которого в Кембриджской обсерватории имелась, но он ею не воспользовался.

Адамс, в отличие от Леверье, не публиковал своих расчетов, и сведения о его работе держались в секрете между кембриджскими астрономами. Поскольку дело не двигалось, пришлось обратиться к обладателю самого крупного телескопа того времени, ливерпульскому пивовару и любителю астрономии Уильяму Ласселлу, надеясь, что в его мощный телескоп удастся разглядеть диск новой планеты без долгой работы по сравнению положений сотен звезд. И тут очередное невезение. Когда письмо пришло в Ливерпуль, Ласселл лежал в постели, у него было растяжение сустава ноги, и он не мог дойти до телескопа. День спустя, почувствовав себя лучше, он хотел провести наблюдения, но не смог найти письма с координатами. Выяснилось, что скорее всего горничная случайно выкинула его вместе с мусором. Ласселлу было очень стыдно за такую нелепость, и он так никогда и не рассказал Адамсу, почему не смог открыть новую планету.

Один из руководителей Королевского астрономического общества, Джон Гершель, развернул кампанию по пропаганде выполненных Адамсом вычислений, хотя они и не были опубликованы и не привели к открытию новой планеты. Кампания велась настолько агрессивно, что последствия ее обнаруживаются до сих пор во многих справочниках указано, что Нептун открыт по вычислениям, которые независимо друг от друга сделали Адамс и Леверье. Причем фамилия Адамса, как правило, стоит первой, хотя его труды оказались безрезультатны. Сам же Адамс вел себя в высшей степени корректно, будучи очень скромным человеком. Он отказался и от дворянского титула, который ему хотела присвоить королева Виктория, и от должности в Гринвичской обсерватории, предпочтя остаться профессором геометрии в Кембридже.

Самым ярким проявлением английского негодования в связи с утратой приоритета в открытии Нептуна стало изменение правил присуждения золотой медали Королевского астрономического общества, причем сроком всего на один год. Когда еще славящиеся соблюдением вековых традиций британцы таким странным образом меняли правила? Было совершенно ясно, что крупнейшим мировым достижением в астрономии в 1846 году является открытие Нептуна и медаль следует присудить Леверье. На это англичане не пошли, заявив, что ежегодно вручается лишь одна медаль, а «бесспорных» претендентов двое Адамс и Леверье. Поэтому было принято мудрое решение: в этом году медаль не присуждать вовсе, а вот в следующем изменить правила и присудить сразу 12 медалей, поскольку накопилось много достойных работ. Так достижение Леверье было «завуалировано» групповым награждением.

Георгий Бурба, кандидат географических наук

Плутон интересные факты. 50 интересных фактов о Плутоне

1. Плутон — небесное тело, открытое в 20 веке, в 1930 году, но он долгое время оставался практически неизученным из-за огромной удалённости от Земли.

И и в наши дни ситуация не сильно изменилась, но хотя бы появились первые фотографии его поверхности и известно о Плутоне много мелочей.

2. Впрочем, благодаря исследовательскому космическому зонду «Новые горизонты» человечество получило массу ценной информации об этом небесном теле, а полученные в результате этой миссии данные будут обрабатываться и анализироваться ещё очень, очень долго.

3. Первое его название – Планета Х. Название Плутон придумала школьница из Оксфорда (Англия) в честь древнеримского бога, повелевающего подземным миром.

4.Раньше Плутон считался планетой, но впоследствии был переквалифицирован в карликовые планеты.

5.За время, прошедшее с момента его открытия и «дисквалификации», он не успел сделать ни одного оборота вокруг Солнца.

6. Из всех открытых карликовых планет Плутон — самая крупная, но не самая массивная — пальма первенства в этой номинации принадлежит Эриде.

7. У Плутона пять спутника — Харон, Никта, Гидра, Стикс и Кербер. Последние четыре обращаются вокруг Плутона, а сам Плутон вращается вместе с Хароном вокруг их общего центра масс, что и послужило причиной его разжалования в карликовые планеты.

8. По размерам Плутон меньше многих спутников в Солнечной системе. Семь спутников планет в Солнечной системе крупнее, чем Плутон.

9.Плутон находится дальше всех от Солнца. Примерное расстояние от 4730 до 7375 миллионов километров.

10. Несмотря на такую удалённость от Солнца, на Плутоне не так холодно, как на некоторых газовых гигантах, например, на Нептуне и Уране — средняя температура его поверхности составляет около минус 200 градусов.

11.Но ему достаётся в 1600 раз меньше солнечного света, чем Земле.

12. Если бы Плутон оказался ближе к Солнцу, он обзавёлся бы хвостом, подобно комете.

13. Из-за недостатка солнечного света даже днём с поверхности Плутона можно увидеть звёзды.

14.Лёд на поверхности Плутона крепче, чем закалённая сталь.

15. Предполагается, что Плутон имеет систему орбитальных колец.

16. Плутон никогда нельзя не увидеть с Земли невооруженным глазом.

17. Эту планету можно разглядеть только в 200-миллиметровый телескоп, а наблюдать придется несколько ночей, так как она очень медленно движется.

18.С поверхности Плутона Солнце будет казаться всего лишь маленькой точкой.

19. Если Плутон приблизится к Солнцу, то он превратится в комету, так как в основном состоит изо льда.

20. Некоторые ученые считают, что если бы Плутон находился ближе к Солнцу, то его не разжаловали бы в разряд карликовых планет.

21. Солнечный свет доходит до Плутона за 5 часов. До земли — за восемь минут.

22. День на Плутоне длится чуть меньше земной недели.

23.Днём на поверхности Плутона примерно так же темно, как ночью на Земле.

24. Один год на Плутоне равен двухсот сорока восьми земным годам.

25. Средняя температура на поверхности Плутона составляет около -229 градусов Цельсия.

ПЛУТОН И ЕГО СПУТНИК — ХАРОН

26. Один из спутников Плутона, Харон, не сильно уступает Плутону по размерам.

27.Спутник Плутона, Харон, не вращается вокруг него — оба этих небесных тела вращаются вокруг общего центра масс.

28.При этом остальные три спутника Плутона вращаются вокруг него по обычным орбитам. Такая вот небесная механика.

29. Единственная карликовая планета, обладающая атмосферой — Плутон. Впрочем, открытие других карликовых планет с атмосферами в поясе Койпера не исключено.

30. Да, атмосфера тут есть, пусть и очень тонкая. Атмосфера Плутона состоит из азота с примесью окиси углерода и метана.

31. Иногда Плутон оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.

32.Гравитация на Плутоне в 155 раз слабее, чем на Земле.

33. Плутон и Харон постоянно обращены друг к другу одними и теми же сторонами.

34.По причине того, что размеры Харона лишь не намного меньше размеров самого Плутона, некоторые астрономы предлагают рассматривать их, как двойную планетную систему.

Состав

Планета имеет скалистое ядро, окруженное ледяной оболочкой, и все это находится под плотной и толстой атмосферой, занимающей треть ее радиуса. Он похож на планету-близнец Уран.

На следующем рисунке более подробно показана структура Нептуна.

Нептун имеет структуру с хорошо дифференцированными слоями:

–Верхний слой: он состоит из облаков, состоящих в основном из водорода и гелия, и в меньшей степени из метана и других газов. Это соответствует примерно 5-10% массы планеты.

–Атмосфера: водород, гелий и метан.

–Мантия: под атмосферой находится большая мантия планеты, жидкая область, где температура может достигать от 1727 до 4727 ° C. Она состоит из воды, метана и аммиака в жидком состоянии.

Мантия колеблется от 10 до 15 масс суши и богата водой, аммиаком и метаном. Эта смесь называется «лед», несмотря на то, что она горячая и плотная жидкость, ее также называют океаном воды и аммиака.

Сама мантия имеет очень высокие температуры, от 1700 ° C до 4700 ° C, и ее электропроводность также высока.

–Ядро:Он состоит из кремнезема, железа и никеля, похож на Уран, другого гиганта льда и газа. Масса ядра в 1,2 раза больше массы Земли. Давление в центре оценивается в 700 ГПа, что примерно вдвое больше, чем в центре Земли, с температурами до 5670 ºC.

Изучение

На самых лучших фотографиях, сделанных с Земли, можно различить отдельные яркие облака и яркую дымку над южным полюсом планеты. Космический аппарат «Вояджер-2» подтвердил эти наблюдения, когда прошёл всего в 5000 км над верхушками облаков планеты 25 августа . Кроме того, он обнаружил много новых деталей, в том числе обширную циклоническую систему в южном полушарии — Большое тёмное пятно. К г. эта система распалась, а космический телескоп им. Хаббла обнаружил новое Большое тёмное пятно в северном полушарии.

«Вояджер-2» также обнаружил меньшую циклоническую систему с ярким ядром из перистых облаков, хорошо различимую систему полос, и многочисленные тонкие перистые облака. Также было обнаружено маленькое яркое облачко неправильной формы, совершающее один оборот за 16 часов. Оно получило название «Скутер», и может быть верхушкой выброса из нижних слоев атмосферы. Некоторые из этих деталей отбрасывают тени на более глубокие слои облаков, что дало первые данные о вертикальном расслоении атмосферы Нептуна. Высокие облака, находящиеся на 50—100 км выше основного слоя, вероятно, состоят из кристаллов метана, а более низкий и непрерывный уровень образован кристаллами аммиака или сульфида водорода. Перистые облака быстро изменяются, часто образуясь и исчезая всего за несколько часов. Таким образом, погода на Нептуне динамична и изменчива, как и на Земле.

История открытия[править]

Ночью 23 сентября 1846 Иоганн Галле и Гейнрих д’Арре (Heinrich Louis d’Arrest), проводя наблюдения в обсерватории в Берлине, обнаружили планету всего в одном градусе от положения, вычисленного в 1846 году французским астрономом Урбеном Леверье на основании данных о небольших возмущениях в движении Урана. Немного менее точное предсказание английского астронома Джона Адамса, сделанное на год раньше, встретило в Англии необоснованный скептицизм, и было опубликовано только после открытия планеты. Несмотря на это, англичане развернули ожесточенные споры о национальном приоритете и о том, как следует назвать планету. В конечном итоге планета получила название Нептун по имени бога моря римской мифологии, которое предложил Леверье сразу же после открытия. Интересно, что вычисленная Леверье и Адамсом орбита Нептуна очень быстро отклонялась от действительной орбиты планеты, и если бы поиски затянулись на несколько лет, то по этим данным найти планету уже было бы нельзя.

Кольца Нептуна

Кольцевая система планеты оставалась не обнаруженной более 120 лет с момента ее открытия. В 1968 году было выдвинуто предположение о наличии у колец Нептуна, что сумел подтвердить межпланетный зонд Вояджер-2 в 1989 году.

кольца

Всего восьмая планета имеет 5 колец. Самым близким к ее поверхности является кольцо Галле, расположенное на расстоянии 42 тыс. км. Далее последовательно идут кольца Леверье, Ласселла и Араго. Последнее кольцо Нептуна, названное в честь британского математика Адамса, удалено от планеты на 63 тыс. км. Оно имеет пять дуг, называющихся Храбрость, Свобода, Равенство 1, Равенство 2 и Братство.

Состоят кольца Нептуна из водяного льда и кремниевых солей. Предположительно, в их состав также входят органические вещества, предающие кольцевой системе красный оттенок.

«Морской бог» в космическом пространстве

Благодаря удивительно синему цвету эту планету назвали именем древнеримского повелителя морей и океанов – Нептун. Космическое тело является восьмой в нашей Галактике, оно дальше других планет расположено от Солнца.

Нептун сопровождает множество спутников. Но выделяют всего два основных – Тритон и Нереида. Первый как главный спутник имеет свои отличительные особенности:

• Тритон – спутник-гигант, в прошлом – самостоятельная планета;
• диаметр составляет 2 700 км;
• является единственным внутренним спутником с обратным ходом, т.е. движется не против часовой стрелки, а по ней;
• находится относительно близко к своей планете – всего в 335 000 км;
• имеет свою атмосферу и облака, состоящие из метана и азота;
• поверхность окутана замёрзшими газами, в основном, азотом;
• на поверхности бьют азотные фонтаны, высота которых достигает 10 км.

Астрономы предполагают, что через 3,6 млрд. лет Тритон исчезнет навсегда. Его погубит гравитационное поле Нептуна, превратив в очередное околопланетное кольцо.

Нереида также имеет неординарные качества:

• отличается неправильной формой;
• является обладательницей сильно вытянутой орбиты;
• диаметр составляет 340 км;
• удалённость от Нептуна равна 6,2 млн. км;
• один оборот по своей орбите проходит за 360 дней.

Существует мнение, что Нереида в прошлом была астероидом, но попав в ловушку притяжения Нептуна, осталась на его орбите.

Особенности планеты

Визуальная модель Урана

Планета превосходит Землю в 14,5 раз по размерам. Самой холодной планетой Солнечной системы является именно Уран. У объекта нет привычной землянам твердой поверхности. Состав планеты — каменное твердое ядро, которое покрыто льдом. В верхнем слое есть атмосфера.

Оболочка Урана не твердая, она состоит из:

• аммиака;
• метана;
• воды

Отсутствие твердого слоя негативно отражается на исследованиях состава атмосферы планеты (под ней подразумевают газовый внешний слой). Из-за существенного процентного содержания в атмосфере метана, «атмосферой» поглощаются красные лучи, планета имеет зеленовато-синий цвет.  Помимо метана (около 2 %) на Уране обнаружены:

• водород (83%);
• гелий (15%)

У Урана (аналогично Сатурну) существуют кольца, которые появились у планеты относительно недавно. Есть гипотеза, согласно которой у планеты 13 колец. Внешнее имеет синюю окраску, потом обнаружено красное, а далее следуют серые цвета.

Температура

Температура атмосферы Нептуна меняется с высотой. Минимальная температура около 50 кельвинов (К; -370 ° F, -223 ° C) происходит при давлении около 0,1 бар.

Температура увеличивается с уменьшением давления, то есть с увеличением высоты, примерно до 750 К (890 °F, 480 °C) при давлении в сто миллиардную долю бара, что соответствует высоте 2000 км (1240 миль). При измерении от уровня в одну полосу, и остается однородным выше этой высоты.

Температура также увеличивается с увеличением глубины ниже уровня 0,1 бара примерно до 7000 К (12000 ° F, 6700 ° C) вблизи центра планеты, где давление может достигать пяти мегабар.

Общее количество энергии, излучаемой Нептуном, эквивалентно энергии не отражающей сферы того же размера с однородной температурой 59,3 К (-353 ° F, -214 ° C). Эта температура называется эффективной.

Нептун находится более чем на 50 процентов дальше от Солнца, чем Уран и поэтому получает менее половины солнечного света. Тем не менее эффективные температуры этих двух планет-гигантов почти равны. Уран и Нептун отражают и, следовательно, также должны поглощать примерно одинаковую долю доходящего до них солнечного света.

Мнение эксперта
Савин Александр Васильевич
Астроном с 20 летним стажем

В результате не до конца изученных процессов, Нептун излучает более чем в два раза больше энергии, которую он получает от Солнца. Дополнительная энергия генерируется внутри Нептуна. У Урана, напротив, из недр уходит мало энергии.

На уровне отсчета в один бар средняя температура атмосферы Нептуна составляет примерно 74 К (-326 ° F, -199 ° C). Температура воздуха на экваторе и полюсах на несколько градусов выше, чем в средних широтах. Вероятно, это указывает на то, что воздушные потоки восходят вблизи средних широт и опускаются около экватора и полюсов.

Кольца и спутники

Планета имеет кольцевую систему, которая значительно меньше, чем у Сатурна. Каждое из них названо в честь их открывателей. Некоторые кольца включают ледяные частицы, покрытые силикатами. Другие состоят из материала, основанного на углероде. Всего в систему тёмных и слабых колец голубого гиганта входят 5 компонентов.

На сегодня известно 14 спутников Нептуна. Список небесных тел, вращающихся вокруг планеты:

1. Тритон. Открыт британским астрономом У. Ласселом. Самый крупный спутник Нептуна. Тритон характеризуется ретроградной орбитой. Учёные считают, что он был захвачен из пояса Койпера. Находится достаточно близко к планете и отличается синхронным вращением. Это один из немногих спутников во всей Солнечной системе, который имеет атмосферу. Возможно, что под ледяной корой объекта находится водяной океан, как и у Европы (Юпитера II).
2. Нереида. Спутник имеет неправильную форму и расположен от Нептуна дальше остальных его лун.
3. Протей. Когда «Вояджер-2» летел около планеты в 1989 году, он обнаружил 6 спутников. Самым интересным оказался Протей, также имеющий необычную форму. Это второй по массе спутник ледяного гиганта.
4. Наяда. Внутренний спутник планеты обладает несферической формой. Орбита объекта регулярно снижается из-за влияния приливных сил.
5. Таласса. Форма небесного тела выглядит как диск. Была образована из обломков разрушенных спутников Нептуна.
6. Галатея. Небольшой спутник не позволяет крайним частицам кольца Адамса уходить от него в стороны.
7. Деспина. Орбита спутника находится ниже кольца Леверье.
8. Ларисса. Была открыта случайно при наблюдениях звёзд с Земли. Объект имеет несферическую форму. На его поверхности имеется множество ударных кратеров.

Строение Нептуна, ядро и магнитное поле

Внутреннее строение Нептуна имеет плотную сердцевину, состоящую из металла, льда и камня. Она находится в раскаленном состоянии, температура в центре составляет 5500 градусов Цельсия. Ядро окружает ледяная мантия, имеющая вид кипящей массы, которую называют горячим льдом. По своему состоянию ядро не похоже на замерзшую воду, но из-за высокой плотности его называют так.

Химический состав Нептуна сложный. В атмосфере присутствуют гелий, метан и водород. Благодаря использованию космической техники ученые хорошо изучили строение Нептуна.

Известно, что масса Нептуна в кг составляет 1,0234х1026. Согласно полученной информации и проведенным расчетам масса Нептуна больше массы Земли в 17,2 раза. По данному показателю этот газовый гигант занимает третье место в Солнечной системе.

Средняя плотность Нептуна равна 1,638 г/см3. Радиус Нептуна по экватору равняется 24764 км. Это значение в 4 раза превышает аналогичные показатели Земли.

Строение Нептуна

Магнитное поле Нептуна имеет плотную оболочку, проводящую электрический ток. Из-за того, что магнитная ось смещена на 47 градусов по отношению к оси вращения, на планете случаются мощнейшие ураганы. Высокая плотность магнитосферы не дает солнечному ветру менять атмосферу, благодаря чему ее характеристики остаются неизменными.

Приходящие с космических зондов сообщения о Нептуне позволяют заключить, что несмотря на то, что эта планета находится от Солнца на самом большом расстоянии, на ней присутствует очень высокая температура в несколько тысяч градусов. Загадочные физические характеристики Нептуна не позволяют ученым дать логическое объяснение того, откуда на Нептуне столько энергии. Она получает солнечного света на 60% меньше, чем находящийся рядом с ней Уран. В пространство он выделяет в 2,61 раза больше энергии, чем получает ее от Солнце. Ученые предположили, что высокие температуры на поверхности этой планеты – результат химических реакций, идущих в нижних слоях атмосферы, в которой много метана, и радиоактивное ядро, в котором идет термоядерная реакция.

Наблюдение Нептуна

Лучшие условия для наблюдений Нептуна складываются в августе-сентябре. Тогда он проходит точку противостояния и оказывается на наименьшем удалении от Земли. Яркость его в это время составляет около 7.7m, то есть невооружённым глазом его всё равно не видно.

Обнаружить Нептун можно уже в бинокль 7х50, но выглядеть он будет как тусклая звездочка в созвездии Водолея.

Какой телескоп нужен, чтобы увидеть Нептун не как звезду, а в виде диска? Мнения расходятся. Есть любители, которые утверждают, что различали диск в 80-мм телескоп. Но есть и такие, которые не смогли его различить и в 150-мм рефлектор.

Угловой размер диска Нептуна на небе – от 2 до 2.3”, что очень немного, и гораздо меньше, чем у прочих планет Солнечной системы. Поэтому для уверенного наблюдения диска планеты рекомендуется вооружиться телескопом с апертурой минимум в 200-250 мм, а увеличение использовать от 200х.

Не стоит надеяться увидеть какие-то детали на этой планете, даже если вы сможете рассмотреть эту синюю горошину. Даже в телескопы с апертурой от 400 мм можно увидеть разве что некоторые колебания яркости по поверхности и потемнение диска к краям.

В телескоп от 200 мм можно попробовать отыскать Тритон – крупнейший спутник Нептуна. Он имеет яркость 13.5m и может отстоять от планеты до 17”. При спокойной атмосфере можно попытаться его найти.

Спутник Тритон

Нептун имеет несколько лун или спутников. Крупнейшим из них считается Тритон. Все луны планеты образовались рядом на месте и движутся по похожим траекториям.

Тритон же движется относительно них задом наперед или по, так называемой, ретроградной орбите. Такое направление движения позволило ученым выдвинуть гипотезу, что Нептун захватил эту луну, она оказалась притянутой мощным полем и как бы запертой в едином синхронном вращении с планетой. Этот спутник постепенно приближается к поверхности Нептуна по спиралевидной орбите.

Астрономы выдвинули предположение, что спустя миллиарды лет этот спутник все же войдет в атмосферу Нептуна, под воздействием гравитационных сил планеты он разорвется, превратившись в еще одно кольцо.