по астрономии на тему: «Планеты гиганты» (стр. 7 из 8)
По расчетам, в центре Нептуна должно находиться каменное или железокаменное ядро диаметром в 1,5-2 раза больше нашей 3емли. Основную часть Нептуна составляет расположенный вокруг этого плотного ядра слой толщиной около 8 000 км, состоящий главным образом из водных, аммиачных и метановых льдов, к которым, возможно, примешан и каменный материал. По расчетам, температура в этом слое должна с глубиной увеличиваться от +2 500 до +5 500°С. Однако лед при этом не испаряется, поскольку он находится в недрах Нептуна, где давление в несколько миллионов раз выше, чем атмосферное давление на Земле. Такие чудовищные «объятия» прижимают молекулы друг к другу, удерживая их от разлетания в стороны и испарения. Вероятно, вещество там находится в ионном состоянии, когда атомы и молекулы «раздавлены» на отдельные заряженные частицы - ионы и электроны. Конечно, трудно вообразить себе подобный «лед», поэтому иногда этот слой Нептуна называют «ионным океаном», хотя представить его в виде обычной жидкости также весьма затруднительно.
Нептун – самая ветряная планета Солнечной системы. Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий. Атмосфера планеты состоит из молекулярного водорода (H2) - 80,0%; Гелия (He) - 19,0%; Метана (CH4) - 1,5%. Внешняя газовая оболочка имеет толщину около 5 000 км. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. Крупномасштабные атмосферные образования в экваториальной области планеты движутся с востока на запад со скоростью около 325 м/сек. относительно ядра планеты, а более мелкие детали перемещаются почти вдвое быстрее. Это означает, что скорости потоков выбросов у экватора Нептуна приближаются к сверхзвуковым. Скорость звука в атмосфере Нептуна составляет примерно 600 м/сек. Сильные ветры наблюдаются на всех гигантских планетах, но не ясно, почему самое быстрое движение атмосферы имеется именно на Нептуне. Возможно, это связано с влиянием внутренних источников тепла у Нептуна. Выше основного атмосферного слоя, в холодной прозрачной атмосфере конденсируются редкие белые облака из замерзшего метана (CH4). Эти белые облака поднимаются на высоту 50-150 км и отбрасывают тени на основной облачный покров. Ниже первого слоя облаков, на уровне давления около 20 атмосфер и температуры около 200К (-70С), расположен второй облачный слой из гидросульфида аммония NH4SH. Еще глубже расположены облака из водяного льда.
Температурный минимум (тропопауза) в атмосфере Нептуна составляет 50К (-223С) и достигается при давлении 0,1 атмосферы. При такой низкой температуре конденсируются пары продуктов фотолиза метана (ацетилен, диацетилен и др.), образуя тонкую надоблачную дымку. Выше тропопаузы лежит стратосфера - область атмосферы, где температура растет с высотой. На уровне давления 10-8 - 10-7 атмосфер при температуре 160К (-110С) расположена мезопауза - область постоянной температуры, выше которой простирается термосфера. Температура термосферы достигает 750К.
На изображениях, полученных АМС "Вояджер-2" в 1989г наблюдалось на планете овальное Большое Темное Пятно (13 тысяч км в длину и 6.6 тысяч км в ширину). Это была грозовая система (вихрь) в облачных слоях Нептуна, подобная Большому красному пятну на Юпитере, но она просуществовала не так долго. Ветры несли Большое Темное Пятно к западу со скоростью 300 метров в секунду. Время кругооборота вещества в нем – 16 дней. "Вояджер 2" также видел меньшее темное пятно в южном полушарии и небольшое непостоянное белое облако, которое проносилось вокруг Нептуна за 16 часов и сопровождало вихрь, названным "Скутер". Проведенное недавно компьютерное моделирование показало, что "скутеры" - это облака метана, которые часто могут находится около темных пятен.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. Наибольший размер пятна почти равнялся диаметру Земли (около 12000 км), достигая почти половины размера Большого красного пятна. Это указывает на то, что атмосфера Нептуна изменяется быстро, возможно, из-за легких изменений в температурах верхних и нижних облаков.
Наблюдения за Нептуном, которые в течение шести лет проводились с помощью космического телескопа Hubble, показали, что эта планета стала за эти годы заметно ярче. Причем самые заметные изменения произошли в южном полушарии: полосы облаков
стали выделяться очень четко, они стали и шире и ярче. По мнению ученых, это говорит о том, что на Нептуне происходят сезонные изменения климата, подобные тем, что мы наблюдаем у себя на Земле. Когда в сторону Солнца обращено южное полушарие Нептуна, то над районом южного полюса 41 год длится полярный день, и в южном полушарии все это время - лето. Оно началось там в 2005 году и продлится до 2046 года. В этот период вокруг северного полюса Нептуна будет царить полярная ночь.Правда, астрономы не ожидали обнаружить на Нептуне сезонные изменения, потому что Солнце на этой планете по причине своей удаленности выглядит в 900 раз менее ярким, чем на Земле. Тем не менее, изменения освещенности даже от такого "слабого" источника света приводят к определенным изменениям в атмосфере Нептуна и, следовательно, к изменениям климата. Но на этот процесс оказывает еще влияние и внутренний источник тепла Нептуна. А вообще-то, эта планета очень слабо изучена из-за своей сильной удаленности.
Кольца
| Название | Расстояние от центра планеты в радиусах (км) планеты | Ширина (км) | Толщина (км) | Оптическая глубина | Общая масса (г) | Альбедо | |
| Галле | 1,692-1,733 | 41900-43900 | ~2,000 | ? | ~8×10-5 | ? | ~0.015 |
| Леверье | 2,148 | 53200 | ~110 | ? | ~0.002 | ? | ~0.015 |
| Ласселл | 2,148-2,310 | 53200-57200 | ~4,000 | ? | 1.5×10-4 | ? | ~0.015 |
| Арго | 2,310 | 57200 | <~100 | ? | ? | ? | ? |
| Безымянное | 2,501 | 61950 | ? | ? | ? | ? | ? |
| Адамс | 2,541 | 62933 | ~50 | ? | ~4.5×10-3 | ? | ~0.015 |
Кольца открыты в 1984г во время покрытия звездой.
Нептун имеет два основных кольца (Леверье и Адамса), причем от внутреннего кольца вовне простирается разреженный слой вещества (Плато). Ближе к планете расположено тонкое третье кольцо (Галле). Слабое направленное наружу расширение кольца Леверье, которому присвоено имя Ласселла, ограничено с внешней стороны кольцом Араго. Внешнее кольцо - кольцо Адамса - содержит три ярких дуги протяженностью около 8°, в которых, кажется, преобладают частицы пыли. Эти дуги получили названия Свобода, Равенство и Братство. Не исключено, что размеры этих дуг ограничены гравитационным влиянием спутника Галатеи с орбитой внутри кольца Адамса. «Вояджер-2» сфотографировал это уникальное образование. Внутри арок видна цепь отдельных сгустков на расстоянии нескольких сот километров друг от друга. Исследование арок показывает, что в середине они содержат уплотнение шириной 15 км, окруженное прозрачным пылевым шлейфом шириной 50 км. Сложные расчеты позволили сделать вывод о том, что арки Нептуна представляют собой цепочки ранее неизвестных науке эллиптических вихрей антициклонического типа, состоящих из твердых частиц. Размеры самых крупных частиц, видимо, достигают нескольких сот метров. Эти уникальные вихри названы эпитонами; они сложным образом взаимодействуют с ближайшим спутником (Галатеей), между собой и с непрерывным пылевым кольцом. Кольца темные, альбедо всех колец очень низкое (меньше 3%). Кольца не отражают радиоволны и выглядят значительно ярче в рассеянном, нежели в отраженном свете, а значит, состоят преимущественно из мелких пылевых частиц.
Магнитное поле
Магнитное поле Нептуна, как и поле Урана, странно ориентированно и, вероятно, создается движениями проводящего вещества (вероятно, 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, ведь 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 и положение, и интенсивность источника в недрах планеты. По случайности, при подлете к Нептуну, "Вояджер" 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.