Загадочная планета Нептун
23 сентября 1846 г. произошло крупнейшее в 19 в. астрономическое открытие - была обнаружена восьмая, самая дальняя планета Солнечной системы - Нептун.
Причем случилось это не в результате регулярных наблюдений за звездным небом, как бывало прежде, а благодаря точным математическим расчетам.
Заинтересовавшись необъяснимыми отклонениями в движении Урана, двое астрономов - француз и британец - выдвинули гипотезу о том, что эти отклонения вызваны влиянием гравитации неизвестной еще планеты и предсказали, каким должно быть ее положение на небосклоне.
Вскоре гипотеза блестяще подтвердилась - в указанной области была обнаружена планета с массой в 17 раз больше земной, получившая имя Нептун.
Сводная информация о Нептуне
Получивший имя в честь римского бога морей, Нептун - восьмая и самая далекая от Солнца планета. Расстояние между ним и центральным светилом составляет около 30 астрономических единиц.
Как и Уран, Нептун относится к «ледяным гигантам», диаметр его экватора в 3,9 раза больше земного, а масса в 17 раз превышает массу Земли.
Полный оборот вокруг Солнца Нептун совершает за 165 земных лет, посещая самые отдаленные окраины околосолнечного мира.
Внутреннее строение Нептуна напоминает Уран - с той разницей, что Нептун несколько плотнее, хотя диаметры обеих планет почти одинаковы.
Атмосфера составляет примерно 15 % общей массы планеты. В нее входят в основном водород, гелий, метан, водный, аммиачный и метановый льды, небольшое количество азота.
Недра Нептуна состоят главным образом из горных пород и льдов, которые при давлениях в 10 млн атмосфер находятся в горячем и полужидком состоянии. Это такой же «океан водного аммиака», как и на Уране, обладающий высокой электропроводностью и порождающий магнитное поле планеты.
Ядро Нептуна состоит из железа, никеля и силикатов. По массе оно в 1,2 раза превосходит Землю.
В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы - их скорости могут достигать до 2 600 км/ч! Температура в верхних слоях атмосферы Нептуна примерно -220 °С, тогда как температуры в центре планеты почти такие же, как и на поверхности Солнца.
Как был открыт Нептун
Иоганн Готтфрид Галле (1812-1910 гг.) еще в возрасте 23 лет начал работать в Берлинской обсерватории, которая стала для него вторым домом.
На протяжении всей своей долгой жизни он изучал движение комет и в конце 19 в. благодаря его усилиям, ученым-современникам стали известны орбиты 178 этих небесных тел.
Ему также принадлежит честь открытия трех новых комет и внутреннего кольца Сатурна.
Письмо Урбена Леверье попало к Галле 23 сентября 1846 г. - в нем, помимо результатов вычислений, содержалась просьба провести поиск новой планеты за пределами орбиты Урана и прилагались ее предположительные координаты.
Едва стемнело, Галле отправился к своему телескопу - одному из самых мощных в Европе в то время - и Нептун оказался на предсказанном Леверье месте!
Так совершилось первое в истории астрономии открытие «на кончике пера». Точность вычислений была поразительной - Леверье определил положение еще неоткрытой планеты с точностью до одного градуса, а Адамс ошибся всего на 12 °.
Вслед за открытием разгорелся жаркий спор между англичанами и французами за право считать вновь открытую планету «своей». В конечном счете согласие было достигнуто - астрономы обеих стран решили отныне считать Джона Адамса и Урбена Леверье «сооткрывателями» Нептуна.
Нептун: торжество математики
О том, как двое ученых - англичанин Джон Адамс и француз Урбен Леверье - в 1846 г. открыли «на бумаге» новую планету Солнечной системы, мы рассказали выше.
Приведем только текст записки, которую Леверье отправил в Берлин, где в то время над составлением точных карт звездного неба работал замечательный астроном-наблюдатель Иоганн Галле: «Направьте Ваш телескоп в созвездие Водолея в точку эклиптики с долготой 326 градусов, и в пределах одного градуса от этого места Вы найдете новую планету. Она девятой звездной величины и имеет различимый диск».
Этот вывод Леверье и Адамс сделали, в разное время наблюдая за отклонениями в движении Урана по орбите.
Вечером 23 сентября, немало удивленный Галле, выполнил просьбу Леверье - и обнаружил слабую звездочку, которой не было ни на одной звездной карте. Это и был Нептун.
Когда Урбену Леверье предложили взглянуть на вновь открытую планету в телескоп, он отказался, заметив, что не нуждается в этом, так как уже видел ее в своих вычислениях.
Имена астрономов Леверье, Адамса и Галле увековечены в названиях колец Нептуна, открытых спустя 140 лет.
Опоздавший Адамс
Английский математик и астроном Джон Кауч Адамс (1819-1892 гг.) к моменту открытия Нептуна был еще совсем молодым ученым, только что выдержавшим экзамен на магистерскую степень.
В это же время занялся исследованием неправильностей в движение планеты Уран и к 1846 г. понял, что причина этих явлений - существование еще одной планеты, более отдаленной от Солнца.
О своих расчетах Адамс сообщил королевскому астроному Айри, но тот не придал особого значения выводам молодого ученого.
Лишь в 1847 г. работа Адамса, посвященная странному поведению Урана, была опубликована. В ней приводились все необходимые расчеты, но Адамс... опоздал.
К этому времени Нептун был уже обнаружен, определено его точное положение и основные элементы орбиты. И сделали это французский математик и специалист по небесной механике Урбен Леверье и немецкий астроном Иоганн Галле.
Спутники Нептуна
В настоящее время известны 13 спутников Нептуна, и все они, начиная с Тритона и заканчивая Несо, носят имена мифических существ, связанных с водной стихией.
Правда, среди спутников бога морей господствует неравенство - Тритону, названному по имени сына Нептуна, досталось 99,5 % массы всех остальных спутников, и только он имеет форму сфероида. Все прочие представляют собой мелкие космические тела неправильной формы, чей диаметр не превышает 400 км.
Хотя у каждого из них есть своя «изюминка»,- так, например, орбита Несо, крохотной «луны» диаметром всего 60 км, пролегает на расстоянии 48 млн км от Нептуна - примерно на таком же удалении от Солнца располагается Меркурий.
А Нереида, имеющая диаметр в 340 км, имеет настолько вытянутую орбиту, что расстояние от нее до Нептуна изменяется от 1,4 до 9,7 млн км.
Большинство мелких спутников были обнаружены в 1989 г. во время пролета «Вояджера-2» мимо Нептуна.
Кольца Нептуна
Нептун, как и другие планеты его группы, имеет кольца. Правда, они гораздо менее массивные и яркие, чем у Урана и Сатурна. Состоят они из ледяных частиц, покрытых силикатной пылью или соединениями углерода, и носят имена первооткрывателей и исследователей планеты.
Кольцо Адамса, самое дальнее, отстоит на 63 тыс. км от центра Нептуна, кольцо Леверье, более широкое, удалено на 53 тыс. км, еще ближе к планете находятся кольца Галле и Адамса.
Самым необычным оказалось кольцо Адамса - оно не сплошное, а состоит из пяти «дужек», каждая из которых имеет свое название: «Храбрость», «Свобода», «Равенство-1», «Равенство-2» и «Братство».
Согласно законам механики, «дужки» на орбите должны были быстро соединиться в сплошное кольцо, но этого не происходит. Что удерживает кольцо Адамса в таком состоянии - пока загадка.
Почему нужно следить за погодой на Нептуне?
Вас не интересует погода на Нептуне? И напрасно. Ученые считают, что, следя за погодными явлениями на «ледяных гигантах», можно лучше понять погодные процессы, происходящие на Земле.
Такие наблюдения велись в течение пяти последних лет.
15 сентября 2009 г. на Нептуне возник мощный шторм, получивший имя «Аннабель». Практически в то же самое время на Земле в Карибском море зародился и начал движение к побережью США ураган «Изабель».
Ученым удалось связать оба этих явления с отклонениями в «поведении» Солнца, которые воздействуют как на земную, так и «нептунианскую» атмосферы.
Эта планета, имеющая 13 спутников, очень похожа на Уран, но имеет твердое ядро. На Нептуне есть Большое Темное Пятно, подобное Большому Красному Пятну на Юпитере. Это значит, что в его атмосфере тоже бушуют сильные ветры.
Какая планета самая ветреная? Хотя есть и другие ветреные планеты (например, Уран), самые сильные ветры дуют на Нептуне. Их скорость достигает 2600 км/ч. Чудовищные ураганы Нептуна могли бы уничтожить всю планету Земля!
Космические исследования Нептуна
Окрестности Нептуна в 1989 г. посетил один-единственный космический аппарат - «Вояджер-2». Исследователи, помня о «невыразительном» облике Урана, не ожидали каких-либо неожиданностей, но ошиблись.
Диск Нептуна действительно оказался сине-голубым из-за примесей метана, но на его поверхности были хорошо заметны различные образования и детали, в том числе гряды облаков и мощное естественное образование - Большое Темное Пятно.
Этот устойчивый многотысячекилометровый вихрь, подобный Большому Красному Пятну на Юпитере, вращался, совершая полный оборот за 16 земных дней.
В середине 90-х годов прошлого Большое Темное Пятно исчезло, но вместо него образовался и начал набирать силу новый вихрь в Северном полушарии планеты, получивший название Скутер.
Наблюдения с помощью телескопа «Хаббл» показали, что некоторые группы облаков перемещаются в атмосфере Нептуна со скоростью сверхзвукового самолета-истребителя, а темные пятна являются своего рода «дырами» в облачном слое, сквозь которые открывается картина нижних слоев атмосферы.
|