Neptunusz (bolygó)

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
(Neptunusz szócikkből átirányítva)
Neptunusz A Neptunusz csillagászati jele
A Neptunusz
A Voyager–2 képe a Neptunuszról
Felfedezése
Felfedező: Urbain Le Verrier
John Couch Adams
Johann Galle
Felfedezés ideje: 1846. szeptember 23.
Pályaadatok
Aphélium távolsága: 4 536 874 325 km
30,32713169 CsE
Perihélium távolsága: 4 459 631 496 km
29,81079527 CsE
Fél nagytengely: 4 498 252 900 km
30,06896348 CsE
Pálya kerülete: 28,263 Tm
188,925 CsE
Pálya excentricitása: 0,00858587
Sziderikus keringési idő: 60 223,3528 nap
(164,88 év)
Szinodikus periódus: 367,49 nap
Min. pályamenti sebesség: 5,385 km/s
Átl. pályamenti sebesség: 5,432 km/s
Max. pályamenti sebesség: 5,479 km/s
Inklináció: 1,76917°
(6,43° a Nap egyenlítőjéhez képest)
Felszálló csomó hossza: 131,72169°
Holdak: 14[1][2]
Fizikai tulajdonságok
Egyenlítői sugár: 24 764 km [8]
(a földi 3,883-szerese)
Poláris sugár: 24 341 km
(a földi 3,829-szerese)
Lapultság: 0,0171
Felszín területe: 7,619×109 km2
(a földi 14,94-szerese)
Térfogat: 6,254×1013 km3
(a földi 57,74-szerese)
Tömeg: 1,0243×1026 kg
(a földi 17,147-szerese)
Átlagos sűrűség: 1,638 g/cm3
Felszíni gravitáció: 11,15 m/s2
(1,14 g) (1 baron)
Szökési sebesség: 23,5 km/s
Sziderikus forgásidő: 15,9663 óra (15 h 57 min 59 s) [9]
Forgási sebesség: 2,71 km/s
9750 km/h
(az egyenlítőnél)
Tengelyferdeség: 28,32°
Az északi pólus rektaszcenziója: 299,33° (19 h 57 min 20 s)
Deklináció: 42,95°
Albedó: 0,41
Felszíni hőm.:
   Kelvin
min átl. max
50 K 53 K  
Atmoszféra
Összetevők: 80% ±3,2% hidrogén
19% ±3.2% hélium
1,5% ±0.5% metán
192 ppm hidrogén-deutérium
1,5 ppm etán

A Neptunusz a Naptól számítva a nyolcadik, legkülső bolygó a Naprendszerben. A negyedik legnagyobb átmérőjű, és a harmadik legnagyobb tömegű, de a legkisebb méretű óriásbolygó. Színe miatt Neptunusról, a tengerek római istenéről nevezték el. Jele az isten háromágú szigonyát jelképezi (Unicode: ♆). 14 ismert holdja van, ezek közül a két ismertebb a Nereida és a Triton.

Felfedezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az első ember, aki egyértelmű utalást tett egy Uránuszon túli bolygó létezésére, egy amatőr csillagász, Hussey tiszteletes, kenti rektor volt. 1834-ben írt erről G. B. Airy cambridge-i professzornak, aki 1835-től királyi csillagász lett. Airy azonban szkeptikus volt, és ebbe Hussey is belenyugodott. John Couch Adams tehetséges angol matematikus 1841-ben határozta el, hogy az Uránusz pályaháborgásait felhasználva kiszámítja egy lehetséges új bolygó koordinátáit. 1845-ben számításai eredményeit elküldte Airy királyi csillagásznak, de megfigyelés nem történt. A francia Urbain Le Verrier hasonló számításokat végzett. Adams és Le Verrier számításai egy fokon belül megegyeztek. De Le Verrier se járt jobban a francia csillagászokkal, ezért írt Johann Gallénak a berlini obszervatóriumba. Így a Neptunuszt az Uránusz mozgásából levezetett perturbációk alapján Galle fedezte fel 1846-ban.

Galileo Galilei már 1613 januárjában észlelte a bolygót, amikor az a Jupiterhez igen közel látszott, és sikerült két egymást követő éjszakán is megfigyelnie. Jegyzeteiből kitűnik, hogy január 28-án észrevette a Neptunusz elmozdulását egy háttércsillaghoz képest, és január 6-án is utólag bejelölt egy pontot a Neptunusz akkori pozíciójában, azaz korábbi jegyzeteiben valószínűleg átnézte a környezetre vonatkozó korábbi észleléseit. Nem ismert viszont olyan bejelentése, amelyben kortársait értesítette volna a felfedezéséről.[3] Galilei Neptunusz megfigyelései 1980-óta ismeretesek, amikor is C. T. Kowal és S. Drake kutatásaik közben felfedezték azokat.

Keringése és forgása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunusz keringése animáción

A Neptunusz átlagos keringési távolsága 4,5 milliárd km (30,1 CsE), egy teljes fordulatot 164,79 év alatt tesz meg a Nap körül.[4] Pályájának excentricitása 0,00858587, keringési síkja 1,77°-os szöget zár be az ekliptikával. Tengelyferdesége 28,32°, ami hasonló a Föld, vagy a Mars tengelyferdeségéhez, így a két bolygóhoz hasonló évszakai is vannak, habár ezek a hosszú keringési idő miatt jóval hosszabbak, mint a Földön vagy a Marson. Sziderikus forgási periódusa 15,97 óra, de a többi gázbolygóhoz hasonlóan a különböző szélességi körökön eltérő idő alatt fordul meg. Az egyenlítői régiókban 18 óráig tart egy nap, míg a sarkvidékeken csak 12 óráig. Keringési rezonanciában van a Pluto törpebolygóval: Míg a Neptunusz háromszor kerüli meg a Napot, addig a Pluto kétszer.

Szerkezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az óriásbolygó típusú bolygók közé tartozik, szerkezetét tekintve az Uránuszhoz hasonlít. Tömege 1,0243 ·1026 kg, amivel átmenetet képez a Föld-típusú bolygók és a nagyobb gázóriások között: a tömege a Földének 17-szerese, a Jupiterének pedig 1/19-ed része. Felszíni gravitációja a Jupiter kivételével minden más naprendszerbeli bolygónál nagyobb, noha az csak 20%-al nagyobb a földinél. Egyenlítői sugara 24 764 km, ami majdnem négyszerese a Földének.

Belső szerkezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunusz belső szerkezete: 1. Felső légkör felhőkkel 2. Hidrogénből, héliumból és metánból álló légkör 3. Víz- ammónia- és metánjég alkotta köpeny 4. Vasból, nikkelből és szilikátokból álló mag

A Neptunusz belső felépítése hasonló az Uránuszéhoz. Légköre a bolygó teljes tömegének 5-10%-át teszi ki, vastagsága pedig 10-20%-a lehet a bolygó sugarának. A légkörtől mélyebben egy vízben, ammóniában és metánban gazdag köpeny helyezkedik el, aminek tömege 10-15-szöröse a Föld tömegének.[5] Itt a hőmérséklet 2000-5000 K, a nyomás pedig a föld felszíni nyomásának több tízmilliószorosa. Ilyen körülmények közt a molekulák atomokra szakadnak és a szén gyémánttá áll össze, ami ekkora nyomáson és hőmérsékleten megolvad. Ez magyarázattal szolgálhat a Neptunusz szokatlan mágneses terére.[6][7] A bolygó belsejében egy viszonylag kicsi, vasból, nikkelből és szilikátokból álló mag található, amelynek tömege körülbelül megegyezik a Földével. Itt a nyomás eléri a 700 GPa-t, a hőmérséklet pedig az 5400 kelvint.

Légköre[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Nagy magasságú felhők a Neptunusz légkörében. Jól megfigyelhető a felhők árnyéka a bolygókorongon

A Neptunusz légköre 80% hidrogénből és 19% héliumból áll, emellett tartalmaz még egy százaléknyi metánt. Ez utóbbi okozza a bolygó jellegzetes kék színét, mivel elnyeli a fényt a vörös és infravörös tartományban. A légkör két fő részre bontható, az alacsonyabban elhelyezkedő troposzférára, ahol a hőmérséklet csökken a magassággal, és a magasabban elhelyezkedő sztratoszférára, ahol a hőmérséklet növekszik a magassággal.[8] A két réteg határán, a tropopauzában a nyomás 10 kPa (a földi nyomás tizede). A sztratoszféra fölött található a termoszféra, afölött pedig a legkülső réteg, az exoszféra.

A Neptunusz légkörében többfajta felhő is található a magasságtól függően. A legmagasabbak 1 bar nyomáson helyezkednek el és fagyott metánból állnak. 1 és 5 bar között ammóniából és hidrogén szulfidból álló felhők találhatók. Mélyebb rétegekben ammónia-, ammónium-szulfid-, hidrogén-szulfid- és vízfelhők helyezkednek el. A bolygó rendelkezik továbbá egy ködréteggel. Ez nagy magasságban helyezkedik el, és hasonlóan a városi szmoghoz, szénhidrogének építik fel.[8] Ez a szmogréteg sokkal ritkább, mint az Uránusz légkörében található, ez okozza a Neptunusz élénkebb színét. A szmog hiányát feltehetőleg az erős függőleges légáramlások okozzák: az emelkedő gáztömegek lehűlnek, jég kondenzálódik ki belőlük a környezetükben található anyagokra, és azokat a mélybe húzzák.[9]

Magnetoszférája[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunusz magnetoszféra tekintetében is hasonló az Uránuszhoz. Mágneses tengelye 47°-os szöget zár be a forgástengelyével és nem a bolygó centrumán, hanem attól 13500 km-re halad át. Léte a bolygó belsejében található vezető anyag áramlásának köszönhető.[10]

Gyűrűi[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunusz gyűrűrendszere

A többi gázóriáshoz hasonlóan a Neptunusz is rendelkezik gyűrűkkel, habár kevésbé látványosak azoknál. Összesen öt különálló gyűrűje van, és egy úgynevezett "platója", ami egy roppant kis részecskékből felépülő halvány anyagsáv. A három fényesebbet a bolygó felfedezésében szerepet játszó csillagászokról (Galle, Adams és Leverrier) nevezték el. A gyűrűk nagyon keskenyek: a Galle 15 km széles, a legszélesebb Adams keskenyebb, mint 50 km. A Neptunusz gyűrűrendszerének sajátos megjelenése van. A gyűrűk összefüggő objektumoknak tűnnek, mint a többi óriásbolygónál, azonban feltűnő csomók, vastagabb és vékonyabb szakaszok váltakoznak bennük. A csomókat valószínűleg a gyűrűk közt keringő Galatea nevű apró hold gravitációja terelte össze. A gyűrűk portartalma rendkívül magas, így hátsó megvilágításban látszanak a legjobban. (A sok por valójában egy lapos korongot formál a bolygó körül, amely túlterjed a gyűrűrendszer határain.) A sok por magyarázata a gyűrűt alkotó testek egymással történő ütközésében keresendő, ami legjobban az Adams-gyűrűnél figyelhető meg. Ennél a gyűrűnél nem sokkal beljebb kering a Galatea nevű hold. A kis égitestnek gravitációs hatása hullámokat kelt a gyűrűben, amelyek a Galatea pályamenti sebességével haladnak körbe. Mivel a hold közelebb van a Neptunuszhoz, mint a gyűrűk, ezért gyorsabban kering azoknál. A hullámok így előre haladnak a gyűrűben az anyagot megmozgatva, gyakori ütközéseket kiváltva. A többi óriásbolygóhoz hasonlóan is találhatunk terelőholdakat: a hat belső hold közül négy a gyűrűk között kering. A gyűrűk anyagában megfigyelt további szabálytalanságok még ismeretlen, az eddigieknél kisebb terelőholdak, vagy nagyobb törmelékdarabok létére utalnak.

Éghajlata[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Nagy Sötét Folt (felül), a ,,Robogó'' (középen), és a 2. Sötét Folt (alul)

A Neptunusz légkörében az egyenlítővel párhuzamos sávokban erős szelek fújnak, továbbá nagy viharok és örvények is előfordulnak. A Neptunuszon fújó szelek sebessége elérheti a 2000 km/h-t is, így ezek a legerősebbek a naprendszerbeli bolygókon uralkodó szelek között. Egyenlítői vidékei a legszelesebbek, itt másodpercenkénti 450 méteres sebességet is elérő nyugati szél fúj. Dél felé a szél sebessége csökken, majd az 50. szélességi foknál megfordul és 300 m/s-os keleti áramlattá erősödik. A pólusok felé haladva a szélsebesség ismét csökken.[11]

A Neptunusz több energiát sugároz, mint amennyit a Naptól kap, ami azt jelenti, hogy a bolygó belsejében valamilyen belső hőforrásnak kell lennie.[10]

A Voyager szonda látogatásának idején a Neptunusz legszembetűnőbb jellegzetessége a déli féltekén lévő, Föld-méretű Nagy Sötét Folt volt. A Neptunuszon uralkodó szél a Nagy Sötét Foltot 300 m/s sebességgel nyugat felé fújta. A Voyager ugyancsak a bolygó déli féltekén látott egy kis, szabálytalan alakú - robogónak nevezett - fehér felhőt, mely a bolygót mindössze 16 óra alatt kerülte meg. Ettől délebbre egy második, kisebb sötét folt volt látható. Nagy meglepetésre a Hubble űrtávcső 1994-ben készített képei szerint a Nagy Sötét Folt eltűnt. Néhány hónappal később a HST egy újabb sötét foltot észlelt a bolygó északi féltekén. Mindezek azt mutatják, hogy a Neptunusz légköre igen gyorsan változik.

Holdjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunusz és a Triton
A Neptunusz és három holdja: A Próteusz (fent), a Larissza (jobbra lent) és a Despina (balra)
A Triton

A Neptunusznak jelenleg 14 holdját ismerjük. A legnagyobb és legelsőként felfedezett holdja a Triton, ami a holdak össztömegének 99,5%-át teszi ki. Pályája retrográd, ami azt valószínűsíti, hogy nem a Neptunusszal együtt alakult ki, hanem a Kuiper-övben keletkezett és a bolygó csak később foghatta be. A Triton a leghidegebb égitest, amit valaha űrszondával megvizsgáltak (mindössze 38 K), ez a nagy fényvisszaverő-képességének tudható be. A másodjára felfedezett hold a Nereida, aminek pályája a legexcentrikusabb a Naprendszerben. Excentricitása 0,7512, így amikor távolpontban van hétszer messzebb van a Neptunusztól, mint amikor közelpontban. A Voyager–2 hat újabb holdat fedezett fel, 2002 és 2003 között földi távcsövekkel pedig 5 újabb holdra bukkantak. A holdak közül több retrográd mozgású, ezek a Triton, a Halimede, a Psamathe és a Neso. A Hubble űrtávcső felvételei alapján 2013-ban egy 20 km  átmérőjű apró holdat fedeztek fel.

A Neptunusz holdjai a bolygótól való távolság sorrendjében
Név Fél nagytengely Keringési idő (nap) Méret/átmérő (km) Tömeg (kg) Pályahajlás (°) Excentricitás Felfedezés
Najád 48 227 0,294 96x60x52 1,9 ·1017 4,691 0,0003 1989
Thalassza 50 074 0,311 108 × 100 × 52 3,5 ·1017 0,135 0,0002 1989
Despina 52 526 0,335 180 × 148 × 128 2,1 ·1018 0,068 0,0002 1989
Galatea 61 953 0,429 204 × 184 × 144 3,75 ·1018 0,034 0,0001 1989
Larissza 73 548 0,555 216 × 204 × 168 4,95 ·1018 0,205 0,0014 1981
Próteusz 117 646 1,122 436 × 416 × 402 5,035 ·1019 0,075 0,0005 1989
Triton 354 759 5,877 2709 × 2706 × 2705 2,14 ·1022 156,865 0,000016 1846
Nereida 5 513 818 360,13 340 ± 50 2,7 ·1019 7,09 0,7507 1949
Halimédesz 16 611 000 1879,08 ~62 1,6 ·1017 112,712 0,2646 2002
Szaó 22 228 000 2912,72 ~44 6 ·1016 53,483 0,1365 2002
Laomédeia 23 567 000 3171,33 ~42 5 ·1016 37,874 0,3969 2002
Pszamathé 48 096 000 9074,30 ~40 4 ·1016 126,312 0,3809 2003
Nészó 49 285 000 9740,73 ~60 1,5 ·1017 136,439 0,5714 2002

Megfigyelés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunuszt nem lehet szabad szemmel megfigyelni, látszólagos fényessége +7,7 és +8 magnitúdó közötti. Teleszkópon vagy erősebb binokuláron keresztül kis kék korongnak fog látszódni, de felszíni részleteket csak a legnagyobb távcsövek segítségével láthatók.

Kutatás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Neptunuszt eddig csak a Voyager–2 látogatta meg 1989-ben.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Known populations of solar system objects. (Hozzáférés: 2008. november 7.)
  2. Új Neptunusz-holdat fedeztek fel a Hubble felvételei alapján - Szerző: Kovács József - 2013. július 16.
  3. Britt, Robert Roy: New Theory: Galileo Discovered Neptune (angol nyelven). Space.com, 2009. július 9. (Hozzáférés: 2009. július 10.)
  4. [1]
  5. [2]
  6. [3]
  7. [4]
  8. ^ a b [5]
  9. [6]
  10. ^ a b [7]
  11. Sir Patrick Moore: A világegyetem atlasza Pécs, Alexandra kiadó, 2006 ISBN 963 370 018 3

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Lábjegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]