Планеты гиганты: система Нептуна

Нептун – восьмая планета от Солнца – относится к планетам-гигантам. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах.
Обнаруженный в 1846 г., Нептун был первой планетой, найденной в соответствии с математическими расчетами, а не способом регулярных наблюдений в телескоп. Его вычислили по возмущениям в движении Урана по своей орбите.

Планета Нептун. Видны облака и субширотное расслоение атмосферы, связанное с тем, что на разных широтах скорость вращения атмосферы разная. Фото с сайта: http://ru.m.wikipedia.org/wiki/Википедия:ХОР

Нептун на горизонте Тритона – самого большого спутника в этой планетной системе. Фото с сайта: http://www.astrolab.ru/cgi-bin/galery.cgi?id=13&no=2191

Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой орбите; его среднее расстояние от Солнца составляет примерно 4500 млн. км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца, составляет у него 164,8 земных года. Экваториальный радиус планеты равен 24 750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, при этом собственное вращение у Нептуна настолько быстрое, что его сутки длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см³, почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда седьмой звездной величины (недоступен для невооруженного глаза). При сильном увеличении в телескоп имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей. Эффективная температура поверхностных областей около 38° К, но по мере приближения к центру планеты она возрастает до 103° К при давлении 7–8 мегабар.

В системе Нептуна 8 спутников, из них крупный один – Тритон, 5 других имеют средние для спутников размеры, из средних спутников Нереида имеет сильно вытянутую орбиту. Этот объект в систему Нептуна попал явно недавно (по астрономическим меркам, конечно) из облака Койпера.

Атмосфера Нептуна очень бурная, чем он похож на Юпитер. Вояджер сфотографировал пояса и вихри, очень похожие на юпитерианские. Энергия, которая расходуется на столь бурную циркуляцию атмосферы, на Нептуне явно больше той, которую эта планета получает от Солнца. Следовательно, у Нептуна есть дополнительный и весьма существенный свой источник энергии. По всей вероятности, это эндогенное тепло планеты. Фото с сайта: http://www.powerwriter.ru/cosmos051.htm

В мощной атмосфере Нептуна бушуют сильные бури с вихрями. Быстрые потоки воздуха движутся на отграниченных друг от друга полосах, параллельных экватору. Ветры здесь разгоняются до 2200 км/час, они дуют в западном направлении – против вращения планеты. Заметьте, что у планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. На снимках можно увидеть облака в атмосфере Нептуна. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла – он излучает энергии более чем в два с половиной раза больше, чем получает от Солнца. Скорее всего, это гравитационная энергия, которая в ядре и атмосфере планеты превращается в тепловую. Планеты на орбитах являются своеобразными преобразователями гравитационной энергии в тепловую и электрическую (энергию электромагнитного поля).

Внутреннее строение Нептуна. Рисунок с сайта: http://altfast.ru/1000061907-god-neptuna.html

Спутники Нептуна. Правильную шарообразную форму имеет только самый крупный из них – Тритон, близка к шару форма Лариссы. Все остальные спутники Нептуна неправильной формы.

Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле. У него, как и у других планет гигантов, имеются кольца. Они были открыты при затмении Нептуном одной из звезд в 1981 г. Наблюдения с Земли позволили увидеть только слабые дуги вместо полных колец, но на фотографиях, сделанных "Вояджером-2" в августе 1989 г., виден их полный размер. Одно из колец обладает любопытной искривленной структурой. Подобно кольцам Урана и Юпитера, кольца Нептуна очень темны, и строение их неизвестно. В настоящее время у Нептуна известно 13 спутников. Но все они, кроме Тритона, имеют неправильную форму астероидов.

 

Тритон

Тритон – спутник Нептуна – является одним из самых холодных объектов в Солнечной системе. Его поверхность не нагревается выше –235° С. Тем не менее, даже на таком холодном космическом теле есть жидкий океан и своеобразный круговорот воды, движимый эндогенным теплом этого спутника.

Поверхность Тритона представляет собой в основном ледяные горы, овраги, криовулканические ямы и потоки замерзшей воды, включающей и другие примеси. Поверхность Тритона является очень молодой, и потому на ней совсем мало ударных кратеров. NASA смонтировало фильм из отснятых "Вояджером" фотографий. Короткое видео показывает зрителям Тритон так, как его видели бы наблюдатели с борта космического корабля, пролетающего мимо Тритона. Посмотреть кино можно на этом сайте: http://www.nasa.gov/mov/381305main_triton20090825-640.mov

Этот обзор вулканических равнин Тритона был сконструирован на основе полученных изображений с космического аппарата "Вояджер-2" в 1989 г. Изображение показывает крупный план: цепочки вулканических образований, окруженных гладкими вулканическими плоскостями, сформированными лавой, состоящей из воды, водяного льда, а также льда из метана и (или) аммиака. Куполообразные образования достигают в длину 10 километров, а в высоту выступают всего на несколько сотен метров.

Спутник Нептуна Тритон. Темные пятна – это тени от гейзеров.

На Тритоне бьют мощные гейзеры. Вырывающаяся из них вода замерзает и белым снегом выпадает на поверхность. На фотографиях видны тени от гейзеров. Похоже, что извержения воды на Тритоне – вполне обычное явление. Значит, под толстым слоем льда имеется океан жидкой воды. Следовательно, у Тритона хватает эндогенного тепла для того, чтобы поддерживать воду под слоем льда в жидком состоянии.

Наверняка вода в толще Тритона с большим содержанием веществ антифризов, но ее там очень много. Судя по высоте, на которую бьют фонтаны, эндогенного тепла на этом спутнике достаточно, чтобы заливать водой поверхность и создавать ледяные горы.

Можно представить круговорот воды на этом спутнике так: жидкая вода выбрасывается из гейзеров, быстро охлаждается и замерзает, а вырывающийся пар тоже замерзает и снегом падает на поверхность. За счет этого слой льда, покрывающего океан, увеличивается. Но эндогенное тепло внутри растопляет лед, создает давление воды, и она в жидком состоянии выбрасывается гейзерами на поверхность. На фотографии справа на поверхности Тритона видны высокие ледяные конусы. Из этих конусов периодически бьют фонтаны воды. Замерзая, эта вода и образовала эти конусы. Следовательно, поверхность Тритона – это наледи и ледяные горы. А под этими многочисленными слоями наледей находится жидкий океан. Вверху на фотографии этого спутника видны длинные трещины в ледяной корке, покрывающей океан. По всей вероятности, бывают периоды, когда океан Тритона разогревается больше обычного, расширяется и разрывает ледяные оковы. В эти трещины на верх устремляется вода, которая, замерзая, "запаивает" эти трещины молодым льдом. Когда жидкий океан остывает, его объем уменьшается и в местах трещин (а по сути, разломов в ледяной коре) происходит образование ледяных гор и ледяных горных цепей.

Поверхность Тритона. Ландшафт на переднем плане сформирован из многочисленных наледей, достигающих в высоту несколько сотен метров.

Плоские обширные равнины, по всей вероятности, имеют вулканическое происхождение. Только вулканы извергались водяные, вода заливала впадины рельефа и замерзала, образуя огромные по площади наледные поля. Эти плоские равнины в ширину достигают 200–250 километров, а в глубину, относительно прочего ландшафта Тритона, 150 м и более.

Протей – второй по величине спутник Нептуна. Он был открыт в 1982 году космическим аппаратом «Вояджер-2». Это космическое тело имеет форму громадного астероида.

Вероятно, так выглядит поверхность Тритона. Разломы в ледяной коре, бьющие водяные гейзеры, разреженная атмосфера и жуткий холод. Желтая точка на небе – это Солнце. Таким маленьким его увидят космонавты, высадившиеся на поверхность Тритона.

Вот мы и достигли самой дальней планеты Солнечной системы. Побывали на спутниках Нептуна, убедились, насколько там холодно и темно. Температура на поверхности этих тел близка к абсолютному нулю. Но удивительно то, что на самом дальнем спутнике Тритоне в такую лютую стужу бьют фонтаны воды из внутренних океанов, подогреваемых эндогенным теплом этого космического тела. Почти на всех крупных спутниках видны отчетливые следы не только экзогенной метеоритной бомбардировки, но и эндогенной работы. Эндогенные силы разрывают кору этих спутников, и на их поверхности возникают глубокие каньоны и трещины. Даже при температуре ниже –200°С на поверхности спутников спутников Урана и Нептуна осуществляется круговорот воды, происходит образование и распад сложных химических соединений, есть в больших количествах углеводороды – метан, бутан и, по-видимому, нефть.

Но мы летим еще дальше. Впереди у нас встреча с плутоноидами – планетами и астероидами, еще плохо освоившимися в Солнечной системе и находящимися отчасти еще в поясе Койпера. Наши сообщения, переданные оттуда с помощью электромагнитных сигналов, идут до Земли 4 часа, и 4 часа идут сообщения до нас с Земли. Все же на такие расстояния лучше посылать роботов и автоматические станции, а самим наблюдать эти миры глазами, ушами и носами роботов!