Доклад на тему «Сообщение о планете Нептун»

Введение

Нептун — единственная планета Солнечной системы, которую сначала нашли на бумаге, а уже потом увидели в телескоп. В 1840-х годах астрономы заметили, что Уран движется по орбите не совсем так, как предсказывали расчёты. Французский математик Урбен Леверье предположил, что Уран притягивает неизвестная планета, и вычислил, где её следует искать. 23 сентября 1846 года берлинский астроном Иоганн Галле направил телескоп в указанную точку и нашёл новую планету меньше чем в одном градусе от предсказанного места.

Любопытно, что Нептун видели и раньше, просто не узнали. В декабре 1612 и январе 1613 года Галилео Галилей, наблюдая Юпитер, отметил рядом слабую звёздочку и даже заметил, что она слегка сместилась. Однако он счёл её обычной звездой. Если бы Галилей уделил ей больше внимания, история открытия могла бы начаться на два с лишним века раньше.

Это открытие стало одним из главных триумфов небесной механики. Независимо от Леверье похожие расчёты выполнил англичанин Джон Адамс, и спор о приоритете между Англией и Францией длился ещё долго. Сегодня историки астрономии обычно отдают должное обоим учёным, а кольца Нептуна названы в честь и Адамса, и Леверье, и Галле.

Нептун интересен не только историей открытия. Это самая далёкая от Солнца планета, на которой дуют самые быстрые ветры в Солнечной системе. Его крупнейший спутник Тритон вращается в обратную сторону и выбрасывает струи азота, похожие на гейзеры. При этом вблизи Нептун видел только один космический аппарат, «Вояджер-2», пролетевший мимо него в августе 1989 года.

Цель доклада — рассказать об основных характеристиках Нептуна: его размерах, движении, составе и строении. Для этого нужно сравнить планету с Землёй, описать её атмосферу и внутреннее устройство, а также кратко рассказать о спутниках и кольцах.

Удобнее всего начать со сравнения. В таблице приведены основные параметры Нептуна рядом с земными; данные взяты из справочных материалов NASA.

Таблица 1 — Нептун и Земля: основные параметры

Самое наглядное различие — расстояние. Нептун в тридцать раз дальше от Солнца, чем Земля, и свет доходит до него примерно за четыре часа, тогда как до Земли — за восемь минут. На диаграмме показано, как далеко расположены планеты от Солнца в астрономических единицах; одна единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца.

Глава 1. Основные характеристики планеты Нептун

1.1 Физические параметры

Нептун — четвёртая по размеру планета Солнечной системы после Юпитера, Сатурна и Урана. Его диаметр почти в четыре раза больше земного, а объём больше примерно в шестьдесят раз. При этом по массе Нептун немного тяжелее Урана, хотя и уступает ему в размере. Это означает, что вещество Нептуна в среднем плотнее.

Год на Нептуне длится почти 165 земных лет. С момента открытия в 1846 году планета успела совершить вокруг Солнца лишь один полный оборот, завершив его в 2011 году. Для сравнения: за то же время Земля обошла Солнце больше полутора сотен раз. Медленное движение объясняется большим расстоянием, ведь чем дальше планета от Солнца, тем длиннее её путь и тем меньше скорость.

Сутки, напротив, короткие, около шестнадцати часов. Определить их длину оказалось непросто, потому что у Нептуна нет твёрдой поверхности, по которой можно следить за вращением. Учёные измеряли период вращения по изменениям магнитного поля и по движению облаков, а облака на разных широтах вращаются с разной скоростью.

Ось вращения Нептуна наклонена примерно на 28 градусов, почти как у Земли. Поэтому на планете есть смена времён года, но каждое из них продолжается около сорока лет. Наблюдения с телескопа «Хаббл» и наземных обсерваторий за последние десятилетия показывают, как постепенно меняется яркость южного полушария, где сейчас длится лето.

Солнце с Нептуна выглядит не диском, а очень яркой звездой. Освещённость там примерно в девятьсот раз слабее, чем на Земле, хотя этого света всё же хватает, чтобы различать предметы, как в пасмурный день в сумерках. Отсюда и низкие температуры: энергии от Солнца планета получает совсем немного.

Температура верхних слоёв атмосферы около минус двухсот градусов Цельсия и ниже. Интересно, что Нептун излучает в космос примерно в два с половиной раза больше энергии, чем получает от Солнца. Значит, внутри планеты есть собственный источник тепла, природа которого до конца не выяснена.

1.2 Состав и структура

Нептун относят к ледяным гигантам. Этим он отличается от Юпитера и Сатурна, которые называют газовыми гигантами: те состоят в основном из водорода и гелия, а у Нептуна значительную часть массы составляют более тяжёлые вещества. Учёные называют их «льдами», хотя речь идёт о воде, аммиаке и метане в горячем и сжатом состоянии.

Внешняя атмосфера состоит примерно на 80 процентов из водорода и на 19 процентов из гелия. Около полутора процентов приходится на метан. Именно метан поглощает красную часть солнечного света, поэтому планета выглядит синей. Насыщенный оттенок Нептуна на старых снимках «Вояджера» был отчасти усилен обработкой, а на снимках с более точной цветопередачей он ближе к цвету Урана.

В атмосфере дуют самые сильные ветры в Солнечной системе, скорость которых достигает примерно 2000 километров в час. Во время пролёта «Вояджера-2» в 1989 году на Нептуне было видно Большое тёмное пятно — огромный вихрь размером с Землю. Когда в 1994 году на планету навели телескоп «Хаббл», пятна уже не было, зато позже появились новые вихри в другом полушарии.

Под атмосферой находится мантия, которую часто описывают как горячий и плотный океан из воды, аммиака и метана. Твёрдой поверхности, на которую можно было бы встать, у Нептуна нет: газ постепенно переходит в жидкость. В центре, по расчётам, расположено небольшое каменно-железное ядро с массой порядка массы Земли.

Вокруг Нептуна вращаются 16 известных спутников. Самый крупный, Тритон, открыл английский астроном Уильям Ласселл всего через семнадцать дней после открытия самой планеты. Тритон обращается в сторону, противоположную вращению Нептуна, и поэтому многие учёные считают его захваченным телом из пояса Койпера. «Вояджер-2» сфотографировал на Тритоне тёмные полосы, которые оставляют струи азота, вырывающиеся из-под поверхности.

У Нептуна есть и система тонких тёмных колец. Пять основных колец названы в честь учёных, связанных с открытием планеты и её спутника: Галле, Леверье, Ласселла, Араго и Адамса. В кольце Адамса есть более плотные участки, так называемые арки, которые долго оставались загадкой для специалистов по небесной механике.

Изучение Нептуна важно не только само по себе. За последние десятилетия астрономы нашли у других звёзд множество планет, и значительная часть из них по размеру близка к Нептуну. Понимая, как устроен «наш» ледяной гигант, учёные лучше представляют себе, какими могут быть эти далёкие миры и как они сформировались.

Существует и загадка происхождения. Многие модели формирования Солнечной системы показывают, что Нептун не мог образоваться там, где находится сейчас: вещества на таком расстоянии слишком мало. Поэтому популярна гипотеза, по которой Нептун и Уран родились ближе к Солнцу, а затем постепенно переместились наружу под действием притяжения Юпитера и Сатурна.

Новых полётов к Нептуну пока не запланировано, хотя проекты таких миссий обсуждаются. Поэтому большая часть современных сведений получена благодаря «Вояджеру-2» и наблюдениям с Земли и околоземной орбиты, в том числе с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», который в 2022 году получил чёткие инфракрасные снимки колец планеты.