Нептун

История изучения

Вскоре после открытия Урана в 1781 году обнаружилось, что существуют загадочные аномалии в движении этой планеты - она то "отставала" от расчетного положения, то опережала его. Первым эти отклонения от расчетной траектории заметил петербургский академик Андрей Лексель в 1783 году. Изучив особенности движения Урана, Лексель предположил, что на нее воздействует притяжение неизвестного космического тела, расположенного еще дальше. В 1831 году, молодой английский студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: "В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию". Адамс не публиковал своих расчетов, и сведения о его работе держались в секрете между кембриджскими астрономами.

Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции астроном-теоретик У. Ж. Леверье. 10 ноября 1845 года Леверье представил Французской Академии Наук результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: "Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате". Такие оценки были проведены в первой половине 1846 года. 31 августа 1846 года Леверье закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Однако парижские астрономы не проявили интереса к таким поискам, полагая, что это невозможно - пытаться вычислить расположение планеты, не зная о ней почти ничего. Леверье решил направить письмо своему другу, немецкому астроному Галле. Письмо было направленно 18 сентября 1846 года и доставлено в Берлинскую обсерваторию 23 сентября. Прочитав письмо, Иоганн Галле тут же отправился к директору обсерватории, профессору Иоганну Энке. Он разрешил своему ассистенту Иоганну Галле выполнить просьбу парижского коллеги. Правда, Энке не преминул заметить, что занятие это весьма сомнительное и будет лишь пустой тратой времени. Живший при обсерватории студент Генрих д'Арре попросил разрешения поучаствовать в наблюдениях, на что Энке также согласился. Именно благодаря д'Арре наблюдениям суждено было стать успешными. Как только стемнело, Галле навел телескоп на участок неба, координаты которого были указаны в письме, и попытался увидеть там новую планету, которая должна была отличаться от звезд наличием заметного диска. Такого объекта в поле зрения телескопа не оказалось. Это означало, что для поиска планеты предстоит записать координаты множества звезд на этом участке неба, а на следующий день повторить наблюдения, чтобы обнаружить объект, положение которого изменилось. Работа предстояла долгая и кропотливая. Однако Генриху д'Арре пришла мысль ускорить и облегчить ее, воспользовавшись подробной картой звездного неба. И вот Галле вновь смотрит в телескоп, произнося вслух координаты каждой звезды, а д'Арре сличает их с картой, отвечая: "Есть, есть…" Полчаса спустя, в начале первого ночи, в башне обсерватории раздался радостный возглас: "Этой звезды нет на карте!" Расхождение с координатами, указанными Леверье, было менее 1°. Но с сообщением об открытии берлинские астрономы торопиться не стали - нужно было абсолютно точно убедиться, что это планета, а не звезда. На следующий день небо было совершенно ясным, поэтому, как только стемнело, все трое продолжили наблюдения и увидели, что за прошедшие сутки "звездоподобный" объект 8-ой звездной величины сместился относительно неподвижных звезд. Теперь стало ясно, что планета, предвычисленная Леверье, обнаружена! На следующее утро в Париж полетело письмо с радостной вестью и предложением назвать планету Янусом, а оттуда в скором времени пришли поздравление и благодарность, а также предложение Леверье назвать новую планету Нептуном. Сам же факт открытия стал крупнейшим событием - найдена еще одна, восьмая, планета Солнечной системы. Причем найдена не случайно, а путем научных расчетов, безукоризненность которых получила полное подтверждение. По указанным координатам новую планету отыскали астрономы разных стран.

За открытие Нептуна Франция награждает Леверье и Галле орденом Почетного легиона. Лондонское королевское общество (Британская академия наук) присуждает Леверье высшую награду - медаль Копли. Петербургская академия наук избирает его почетным членом. И еще никто не подозревает, что вот-вот дело об открытии новой планеты получит совсем иной оборот - на бесспорный приоритет Леверье будет брошена незаслуженная тень. Сделают это коллеги по профессии - астрономы из соседней Англии. Полтора месяца спустя после триумфального открытия Нептуна миру было поведано о том, что Англия претендует на приоритет в открытии этой планеты. 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. 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. Сам же Адамс вел себя в высшей степени корректно. Он отказался и от дворянского титула, который ему хотела присвоить королева Виктория, и от должности в Гринвичской обсерватории, предпочтя остаться профессором геометрии в Кембридже. Несмотря на спор за приоритет открытия между Францией и Англией, который продолжался больше года, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни. В последующие годы Нептун был найден на более ранних звездных картах датированных до его открытия. Однако самое раннее наблюдение, по-видимому, было проведено Галилео Галилеем в 1612 году. В 1979 году Стивен Ольберс (США) опубликовал исследование о взаимных покрытиях планет Солнечной системы за несколько сотен лет. Одно из них было покрытие Юпитера Нептуном 4 января 1613 года. А затем через год астрономы С. Дрейк и Ч. Ковал пришли к выводу, что на зарисовках Юпитера и его спутников сделанных рукой Галилеем датированных декабрем и январем 1612-1613 годов есть звезда 8 звездной величины, которой нет на современных звездных картах. Скорее всего, это и был Нептун!

Общая характеристика

Интересные факты о Нептуне

• Нептун вращается вокруг нашего Солнца. Нептун – восьмая планета от Солнца, находящаяся на расстоянии около 4,5 млрд. км (2,8 млрд. миль) от Солнца.
• День на Нептуне длится около 16 часов.
• Нептун, как и Уран, является ледяным гигантом. Нептун в основном состоит из очень толстой, очень холодной комбинации воды (H2O), аммиака (NH3) и метана (CH4) покрывающей тяжелое, размером с Землю, твердое ядро.
• Состав атмосферы: водород — 80 процентов; Гелий — 19,0 процента; Метан — 1,5 процента.
• Нептун имеет 14 известных спутников, названные в честь меньших морских божеств и нимф из греческой мифологии, так же, как сам Нептун был назван в честь римского бога морей. Крупнейший на сегодняшний день является Тритон, который был открыт 10 октября 1846 года в некотором смысле благодаря пиву, так как известный астроном Уильям Лассел заработал свое состояние, занимаясь пивоварением, и вкладывал заработанные деньги в свое увлечение.
• Вояджер-2 является единственным космическим кораблем, посетившим Нептун.
• Нептун имеет необычные кольца, которые не являются одинаковыми, но имеют толстые яркие сгустки пыли, называемые дугами. Кольца, как считается, относительно молодые и недолгие. Наземные наблюдения, сделанные в 2005 году, показали, что кольца Нептуна более нестабильны, чем считалось ранее.
• Нептун не может поддерживать жизнь в том виде, в которой мы ее знаем.
• Каждые 248 лет, Плутон движется внутри орбиты Нептуна в течение 20 лет или около того, во время которого он ближе к Солнцу, чем Нептун. Тем не менее, Нептун остается самой далекой планетой от Солнца, так как Плутон был классифицирован как карликовая планета в 2006 году.
• Несмотря на большое расстояние от Солнца, означающее, что Нептун получает очень мало солнечного света для того чтобы управлять его атмосферой, ветры Нептуна могут достигать 1500 миль в час (2400 километров в час). Это самые быстрые ветра в Солнечной системе. Эти ветры были сопряжены с большим темным штормом, который отслеживал Вояджер-2 в южном полушарии Нептуна в 1989 году. Он имеет овальную форму и вращается против часовой стрелки.
• Магнитные полюсы Нептуна наклонены примерно на 47 градусов по отношению к плоскости оси, по которой он вращается. Таким образом, магнитное поле планеты Нептун, которое в 27 раз мощнее, чем у Земли, совершает дикие колебания в течение каждого поворота.

Спутники Непутна

Нептун имеет 14 естественных спутников. Крупнейший спутник Нептуна Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом в 1846 году, всего через 17 дней после открытия планеты. Название Тритон было предложено Камиллем Фламмарионом в 1880, однако вплоть до середины XX века более употребительным было просто «спутник Нептуна» (второй спутник Нептуна был открыт только в 1949). Тритон — бог моря в греческой мифологии. В 1949 году американско-голландский астроном Джерард Койпер открыл второй спутник Нептуна — Нереиду. В 1989 «Вояджер-2» открыл шесть спутников Нептуна. Все они движутся по круговым орбитам в прямом направлении практически в плоскости экватора планеты. Пять из них имеют периоды обращения меньше периода вращения планеты и поэтому на нептунианском небе восходят на западе и заходят на востоке; это также означает, что из-за гравитационного трения они рано или поздно упадут на Нептун. Самый крупный из этих спутников — Протей — неправильной формы со средним диаметром около 420 км. Он темнее Нереиды, и отражает всего 6 % падающего света. Протей имеет серый цвет; на его поверхности видны кратероподобные образования и трещины. Ещё один спутник, Ларисса, тёмный объект неправильной формы размером 210·180 км, отражающий 5 % света. На нем видны несколько кратеров размерами 30—50 км. Неправильная форма Протея и Лариссы указывает на то, что на протяжении всей своей истории они оставались холодными глыбами льда. Радиусы орбит спутников 117,6 тыс. км и 74 тыс. км соответственно. Об остальных спутниках известно ещё меньше. Деспина и Галатея обращаются на расстояниях 62 тыс. км и 52 тыс. км, соответственно. Таласса обращается вокруг Нептуна за 7,5 часа на расстоянии 50 тыс. км. Наяда, с периодом обращения 7,1 часа, имеет орбиту, заметно наклонённую к плоскости экватора Нептуна — на 4,5°. В 2002—2003 годах открыты ещё пять спутников Нептуна. Каждый из новооткрытых объектов имеет диаметр 30-60 км и нерегулярную, вытянутую орбиту с большим наклоном. Период их обращения вокруг Нептуна составляет от 5 до 26 земных лет. В 2013 году был открыт четырнадцатый спутник Нептуна — S/2004 N 1, который пока не имеет индивидуального названия. Обращается вокруг Нептуна между орбитами Лариссы и Протея. Большая полуось его орбиты составляет 105,3 тыс. км. Период обращения вокруг планеты составляет около 23 часов.

Я расскажу о крупнейшем спутнике.

Тритон

Карта спутников

Исследование Нептуна межпланетными станциями

Нептун был последней планетой, которую посетил Вояджер-2. Космический корабль пролетел всего в 3000 км над северным полюсом планеты. Ближе всего к Нептуну «Вояджер-2» подошёл 25 августа 1989 года. Так как Нептун был последней крупной планетой, которую мог посетить космический аппарат, было решено совершить близкий пролёт вблизи Тритона, не считаясь с последствиями для траектории полёта. Изображения Нептуна, переданные на Землю «Вояджером-2», стали основой для появления в 1989 году в Публичной телевещательной службе (PBS) программы на всю ночь под названием «Нептун всю ночь». Во время сближения сигналы с аппарата шли до Земли 246 минут. Поэтому, по большей части, миссия «Вояджера-2» опиралась на предварительно загруженные команды для сближения с Нептуном и Тритоном, а не на команды с Земли. Было проведено изучение атмосферы, магнитосферы (подтвердил существование магнитного поля планеты и установил, что оно наклонено, как и поле Урана), колец и спутников. Также удалось сделать несколько открытий, таких как Большое Темное Пятно, похожее на открытые Джованни Кассини на Юпитере Большое Красное Пятно и Малое Красное Пятно, а также Тритон с гейзерами. Вояджер-2 показал, что в атмосфере Нептуна происходят очень динамичные процессы, хотя она получает лишь 3 % солнечного света получаемого Юпитером. Во время приближения к планете Вояджер-2 обнаружил четыре кольца и дуги (или неполные кольца) над Нептуном. Радиолокаторы станции обнаружили, что день на Нептуне длится шестнадцать часов семь минут. На полюсах были замечены полярные сияния, как и на Земле, но гораздо более сильные. Аппарат обнаружил шесть лун Нептуна, но только три были сфотографированы в деталях: Протеус, Нереида, и Тритон.

Переспективные исследования

Neptune orbiter — предложенная НАСА миссия для изучения Нептуна, его атмосферы, колец и спутников, в частности, Тритона. Аппарат может быть запущен в 2016 году. Полет, предположительно, займет от 8 до 12 лет. Основная задача миссии — изучение планеты с орбитальной траектории. Для запуска предполагается использовать РН Delta IV или Atlas V. Для дополнительного разгона аппарат выполнит гравитационные манёвры у Венеры и Юпитера. При приближении к планете от орбитального аппарата отделятся два атмосферных зонда, которые будут передавать данные во время спуска, пока не будут разрушены атмосферным давлением. Подобный сценарий использовался в миссии Галилео. Орбитальный аппарат будет изучать Нептун, его спутники и кольца в течение нескольких лет, как орбитальные аппараты Магеллан, Галилео и Кассини.