סיפור על נפטון. האם לנפטון יש משטח? יש טבעות דקות

מבנה נפטון, לפי נאס"א. מחברים ואישה: נאס"א.

בהיותו ענק גז (או ענק קרח), לנפטון אין משטח מוצק. כפי שאתם יודעים, הדיסק הכחול-ירוק שכולנו ראינו בצילומי נאס"א אינו פני השטח של כוכב הלכת. מה שאנו רואים הם למעשה צמרות של ענני גז עמוקים מאוד, ואם אדם ניסה לעמוד על אחת מהפסגות הללו, הוא פשוט היה מתחיל ליפול דרך שכבות הגז של כוכב הלכת. במהלך הסתיו הזה, הוא יחווה עלייה מתמשכת בטמפרטורה ובלחץ עד שלבסוף יגיע לליבה ה"מוצקה". זה יהיה המשטח, אשר (כמו במקרה של ענקי גז אחרים) מוגדר באסטרונומיה כנקודה באטמוספירה שבה הלחץ מגיע לבר אחד. פני השטח של נפטון הם אחד המקומות הפעילים והדינמיים ביותר בכל מערכת השמש שלנו.

הרדיוס הממוצע של כוכב הלכת הוא 24,622 ± 19 קילומטרים, מה שהופך את נפטון לכוכב הלכת הרביעי בגודלו במערכת השמש. אבל עם מסה של 1.0243*10 26 קילוגרם - שזה בערך פי 17 מהמסה של כדור הארץ - זהו כוכב הלכת השלישי בגודלו במערכת שלנו. בשל גודלו הקטן יותר וריכוז גבוה יותר של חומרים נדיפים ביחס לצדק ושבתאי, נפטון (כמו אורנוס) נקרא לעתים קרובות ענק קרח, תת-מעמד של כוכבי לכת גז ענקיים.

כמו באורנוס, קליטת האור האדום על ידי המתאן באטמוספירה גורמת לנפטון להיראות כחול. מכיוון שכמות המתאן באטמוספירה של נפטון כמעט דומה לזו של אורנוס, סביר להניח שיש איזה מרכיב לא ידוע שאחראי לצבעו הבהיר יותר של נפטון.

ניתן לחלק את האטמוספירה של נפטון לשני אזורים עיקריים: הטרופוספירה, שבה הטמפרטורה יורדת עם הגובה; והסטרטוספירה, שבה הטמפרטורה עולה עם הגובה. בטרופוספירה, הלחץ נע בין בר אחד לחמישה בר (100 ו-500 קילו-פאס), לכן, "פני השטח" של נפטון נמצאים באזור זה. לכן, אנו יכולים לומר ש"פני השטח" של נפטון מורכבים מ-80% מימן ו-19% הליום. לשכבה העליונה של האטמוספירה חודרות פסים נעים של עננים בעלי הרכבים שונים בהתאם לגובה וללחץ. במפלס העליון, הטמפרטורות מתאימות למתאן להתעבות העננים כאן מורכבים מאמוניה, אמוניום גופרתי, מימן גופרתי ומים.

התמונה של נפטון משמאל צולמה במהלך בדיקה של מכשיר האופטיקה האדפטיבית MUSE המותקן על ה-VLT. התמונה מימין היא מטלסקופ החלל האבל. שימו לב ששתי התמונות נרכשו בזמנים שונים. קרדיט: ESO/P Weilbacher, AIP/NASA/ESA/MH Wong & J. Tollefson, UC Berkeley.

ברמות נמוכות יותר, מאמינים שעשויים להתקיים גם עננים של אמוניה ומימן גופרתי. באזורים התחתונים של הטרופוספירה, שבהם הלחץ הוא כ-50 בר (5 MPa) והטמפרטורה היא 273 K (0 מעלות צלזיוס), יש לאתר עננים המורכבים מקרח מים.

מכיוון שנפטון אינו גוף מוצק, האטמוספירה שלו עוברת סיבוב דיפרנציאלי. לפיכך, אזור המשווה מסתובב בפרק זמן של כ-18 שעות, ותקופת הסיבוב של אזורי הקוטב אינה עולה על 12 שעות. סיבוב דיפרנציאלי זה בולט יותר מזה של כל כוכב לכת אחר במערכת השמש, והתוצאה היא נוכחות של רוחות וסערות חזקות מאוד. שלושת המרשימים שבהם אותרו בשנת 1989 על ידי גשושית החלל וויאג'ר 2. הסופה הגדולה ביותר הגיעה לאורכה של 13,000 קילומטרים ולרוחבה של 6,600 קילומטרים, אשר ניתן להשוות לגודלה של הכתם האדום הגדול בצדק. לרוע המזל, המכונה הנקודה האפלה הגדולה, הסופה הזו לא נצפתה חמש שנים מאוחר יותר כאשר חוקרים חיפשו אותה באמצעות טלסקופ החלל האבל.

מסיבות שעדיין לא ידועות לאסטרונומים, נפטון חם בצורה יוצאת דופן. למרות העובדה שכוכב הלכת הזה נמצא הרבה יותר רחוק מהשמש מאוראנוס ומקבל 40% פחות אור שמש, הטמפרטורה על פני השטח שלו שווה בערך לזו של אורנוס. למעשה, נפטון פולט פי 2.6 יותר אנרגיה ממה שהוא מקבל מהשמש.

כמות כה גדולה של חום פנימי, הגובלת בקור של החלל החיצון, יוצרת הפרש טמפרטורות עצום. וזה גורם לרוחות סופר מהירות להופיע על נפטון. מהירות הרוח המרבית על צדק יכולה להגיע ל-500 קמ"ש. זוהי מהירות כפולה מההוריקנים החזקים ביותר על פני כדור הארץ. אבל זה כלום לעומת נפטון. אסטרונומים חישבו כי הרוחות על נפטון יכולות להגיע ל-2,100 קמ"ש.

עמוק בתוך נפטון אולי עדיין יש משטח ממש קשה, אבל הטמפרטורה באזור זה תהיה אלפי מעלות, וזה מספיק כדי להמיס את הסלע. לפיכך, לא ניתן לעמוד על "פני השטח" של נפטון, שלא לדבר על ללכת עליו.

נתונים בסיסיים על נפטון

נפטון הוא בעיקר ענק של גז וקרח.

נפטון הוא כוכב הלכת השמיני של מערכת השמש.

נפטון הוא כוכב הלכת הרחוק ביותר מהשמש מאז ירד פלוטו לדרגת כוכב לכת ננסי.

מדענים לא יודעים איך עננים יכולים לנוע כל כך מהר על כוכב לכת קר וקפוא כמו נפטון. הם מציעים שטמפרטורות קרות וזרימת גזים נוזליים באטמוספירה של כוכב הלכת עשויים להפחית את החיכוך מספיק כדי לאפשר לרוחות לתפוס מהירויות משמעותיות.

מכל כוכבי הלכת במערכת שלנו, נפטון הוא הקר ביותר.

לשכבות העליונות של האטמוספירה של כוכב הלכת יש טמפרטורה של -223 מעלות צלזיוס.

נפטון מייצר יותר חום ממה שהוא מקבל מהשמש.

האטמוספירה של נפטון נשלטת על ידי יסודות כימיים כמו מימן, מתאן והליום.

האטמוספירה של נפטון עוברת בצורה חלקה לאוקיינוס ​​נוזלי, וזה למעטה קפוא. לכוכב הזה אין משטח ככזה.

יש להניח שלנפטון יש ליבה סלעית שהמסה שלה שווה בערך למסת כדור הארץ. הליבה של נפטון מורכבת ממגנזיום סיליקט וברזל.

השדה המגנטי של נפטון חזק פי 27 מזה של כדור הארץ.

כוח הכבידה של נפטון חזק רק ב-17% מזה של כדור הארץ.

נפטון הוא כוכב לכת קפוא העשוי מאמוניה, מים ומתאן.

עובדה מעניינת היא שכוכב הלכת עצמו מסתובב בכיוון ההפוך מסיבוב העננים.

כתם אפל גדול התגלה על פני כדור הארץ בשנת 1989.

לוויינים של נפטון

לנפטון מספר רשום רשמי של 14 לוויינים. הירחים של נפטון נקראים על שם האלים והגיבורים היוונים: פרוטאוס, טאלאס, נאיאד, גלאטאה, טריטון ואחרים.

הלוויין הגדול ביותר של נפטון הוא טריטון.

טריטון נע סביב נפטון במסלול לאחור. המשמעות היא שהמסלול שלו סביב כוכב הלכת הוא אחורה בהשוואה לירחים האחרים של נפטון.

סביר להניח שנפטון כבש פעם את טריטון - כלומר הירח לא נוצר במקום, כמו שאר הירחים של נפטון. טריטון נעול בסיבוב סינכרוני עם נפטון ומסתחרר באיטיות לעבר כוכב הלכת.

טריטון, בעוד כשלושה וחצי מיליארד שנים, ייקרע על ידי כוח המשיכה שלו, ולאחר מכן הפסולת שלו תיצור טבעת נוספת מסביב לכוכב הלכת. טבעת זו עשויה להיות חזקה יותר מהטבעות של שבתאי.

המסה של טריטון היא יותר מ-99.5% מהמסה הכוללת של כל שאר לווייני נפטון

סביר להניח שטריטון היה פעם כוכב לכת ננסי בחגורת קויפר.

טבעות נפטון

לנפטון שש טבעות, אבל הן קטנות בהרבה משל שבתאי ולא קל לראות אותן.

הטבעות של נפטון עשויות בעיקר ממים קפואים.

מאמינים שהטבעות של כוכב הלכת הן שרידים של לוויין שנקרע פעם.

ביקור בנפטון

כדי שהספינה תגיע לנפטון, היא צריכה לנסוע בנתיב שייקח כ-14 שנים.

החללית היחידה לבקר את נפטון היא.

בשנת 1989 חלפה וויאג'ר 2 בטווח של 3,000 קילומטרים מהקוטב הצפוני של נפטון. הוא הקיף את הגוף השמימי פעם אחת.

במהלך הטיסה שלו, וויאג'ר 2 חקרה את האטמוספירה של נפטון, הטבעות שלו, המגנטוספירה ופגשה את טריטון. וויאג'ר 2 גם הסתכל על הנקודה האפלה הגדולה של נפטון, מערכת סערה מסתובבת שנעלמה, על פי תצפיות טלסקופ החלל האבל.

התצלומים היפים של וויאג'ר 2 של נפטון יישארו עוד זמן רב הדבר היחיד שיש לנו

לרוע המזל, אף אחד לא מתכנן לחקור שוב את כוכב הלכת נפטון בשנים הקרובות.

בפאתי מערכת השמש נמצא כוכב הלכת הכחול נפטון. עד לאחרונה, לכוכב הלכת הזה היה המספר הסידורי השמיני בסדרה הפלנטרית, מה שסגר את קבוצת כוכבי הלכת ענקי הגז. כיום, כאשר פלוטו סווג מחדש ככוכב לכת ננסי, נפטון היה כוכב הלכת הידוע האחרון במערכת השמש. איך העולם הרחוק הזה? מהו כוכב הלכת האחרון במערכת הכוכב שלנו?

השמש, הממוקמת במרחק של 4.5 מיליארד ק"מ מכוכב הלכת, נראית כמו כוכב גדול ובהיר

ההיסטוריה של גילוי הכוכב השמיני

בשנת 1846 התרחש אירוע משמעותי בהיסטוריה של האסטרונומיה. בפעם הראשונה התגלה עצם שמימי גדול שלא כתוצאה מתצפית חזותית בכדור השמימי. כוכב הלכת התגלה באמצעות חישובים מתמטיים, שאפשרו לחשב את מיקומו של העצם. מדענים התבקשו לנקוט בפעולות כאלה על ידי התנהגות יוצאת דופן של אורנוס, כוכב הלכת השביעי של מערכת השמש. עוד בשנת 1781, אסטרונומים, שצפו בענק הגז השלישי, גילו תנודות תקופתיות במסלול המסלול של אורנוס, מה שהצביע על כך שכוכב הלכת מושפע מכוחות כבידה חיצוניים. עובדה זו נתנה סיבה להניח שיש איזה גוף שמימי גדול מעבר למסלולו של אורנוס.

בשל הקרבה הקרובה של אורנוס ונפטון (המרחק בין העצמים הוא 10.876 AU), כוכבי הלכת מקיימים אינטראקציה הדוקה זה עם זה, ומשפיעים זה על הפרמטרים המסלוליים של זה.

עם זאת, ההנחות הראשונות נותרו רק השערות במשך זמן רב, עד שבשנים 1845-46 ישב האסטרונום והמתמטיקאי האנגלי ג'ון קוץ' אדמס לעשות חישובים מתמטיים. למרות העובדה שעבודתו המדעית, שהוכיחה את קיומו של כוכב לכת אחר, לא עוררה סערה בקהילה המדעית, מאמציו של אדמס לא היו לשווא. שנה לאחר מכן, פשוטו כמשמעו, Laverrier הצרפתי, בעבודה דומה, אישר את נכונות החישובים של אדמס, והוסיף ראיות לטובת קיומו של כוכב לכת חדש. רק לאחר שהתקבלו שני חישובים עצמאיים, החלה הקהילה המדעית לחפש בטירוף בשמי הלילה עצם מסתורי באזור מערכת השמש שנקבע על ידי החישובים. יוהאן האל הגרמני הצליח לשים קץ לסוגיה זו, שב-23 בספטמבר 1846 גילה למעשה כוכב לכת חדש בפאתי מערכת השמש.

לא היו קשיים מיוחדים עם השם. לדיסק הפלנטרי היה גוון כחול מובהק כאשר נצפתה באמצעות טלסקופ. זה הוליד את השם שניתן לכוכב הלכת החדש לכבודו של נפטון, אל הימים הרומי העתיק. כך, לאחר יופיטר, שבתאי ואוראנוס, הרקיע התחדש באל אחר. הקרדיט לכך מגיע למנהל מצפה הכוכבים בפולקובו, וסילי סטרוב, שהיה הראשון שהציע שם כזה.

דיאגרמת מרחק: נפטון - כדור הארץ ונפטון - שמש. כדי לציין מרחקים עצומים כאלה באסטרופיזיקה, נהוג לפעול עם יחידות אסטרונומיות - A.E.

התברר שהגוף השמימי שהתגלה היה גדול למדי, מה שיכול באמת להשפיע על מיקומו של אורנוס במסלול. כוכב הלכת החדש שהתגלה ממוקם בפאתי מערכת השמש, במרחק של 4.5 מיליארד קילומטרים מהשמש. כדור הארץ שלנו מופרד מכוכב הלכת השמיני במרחק לא פחות - 4.3 מיליארד קילומטרים.

פרמטרים אסטרופיזיים של כוכב הלכת השמיני

בהיותו במרחק כה גדול, נפטון בקושי נראה למכשירים אופטיים. זה מוסבר על ידי העובדה שכוכב הלכת בקושי זוחל על פני הרקיע וניתן בקלות לבלבל אותו עם כוכב מנצנץ עמום. מסלול ההקפה של אל הים נמשך 60 אלף שנה. במילים אחרות, כשנפטון יחזור למקום בו התגלה ב-1846, יעברו 60 אלף שנה על פני כדור הארץ.

סידור כוכבי הלכת של מערכת השמש לפי הסדר. אחרי ארבעת כוכבי הלכת הארציים מגיעים ארבעה כוכבי לכת ענקיים בגז, שאת דרגתם משלים נפטון.

הפרמטרים האסטרופיזיים של מסלול כוכב הלכת השמיני חושבו בשלב מוקדם. נמצא כי לנפטון יש את המאפיינים המסלוליים הבאים:

• בפריהליון כוכב הלכת נמצא במרחק של 4,452,940,833 ק"מ מהשמש;
• באפליון, נפטון מתקרב לגוף הראשי במרחק של 4,553,946,490 ק"מ;
• האקסצנטריות המסלולית היא רק 0.011214269;
• נפטון נע במסלול במהירות של 5.43 קמ"ש;
• ימים נפטוניים נמשכים 15 שעות ו-8 דקות;
• הטיה הצירית של נפטון היא 28.32 מעלות.

מהנתונים לעיל ברור שכוכב הלכת מתנהג בצורה מרשימה למדי בחלל, למעט המהירות הגבוהה שבה נפטון מסתובב סביב הציר שלו. זווית הנטייה של העצם ביחס למישור האקליפטי מאפשרת לשמש להאיר באופן שווה את פני השטח של העולם הרחוק והקר הזה. מיקום זה של החפץ מבטיח את חילופי העונות, שמשך הזמן הוא כ-40 שנה.

באשר לפרמטרים הפיזיים, נתונים מדויקים התקבלו רק בסוף המאה ה-20. נפטון התברר ככוכב הלכת הרביעי בגודלו במערכת השמש, מאחורי אחיו הגדולים צדק, שבתאי ואורנוס. קוטרו של עצם מרוחק זה הוא 49,244 ק"מ. זה אופייני שהפערים בין הדחיסה הקוטבית והמשוונית של נפטון אינם משמעותיים. כוכב הלכת הוא כדור כמעט מושלם, שגודלו כמעט פי 4 מכוכב הלכת שלנו. המסה של נפטון היא 1.0243·10²⁶ ק"ג. זה פחות מזה של צדק ושבתאי, אבל פי 17 מהמסה של כדור הארץ.

השוואה בין גודלו של כוכב הלכת נפטון לכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. אורנוס ונפטון בולטים בבירור ביחס לגודלם של ענקי הגז צדק ושבתאי.

חישובים שהתקבלו במועד מאוחר יותר מחשכת החלל וויאג'ר 2 אפשרו לקבל רעיונות לגבי הצפיפות של כוכב הלכת השמיני, שהיא 1.638 גרם/ס"מ³. זה פי שלושה פחות מאותו פרמטר עבור כדור הארץ. בגלל זה, כוכב הלכת סווג ככוכב הלכת ענק גז. למרות זאת, מדענים מחשיבים את נפטון ככוכב מעבר מכוכבי לכת יבשתיים לעצמים פלנטריים בעלי מבנה גזי וקפוא. למרות שהוא מסיבי פי 17 מכדור הארץ, נפטון נחות משמעותית במסה מצדק - רק 1/19 מהמסה של כוכב הלכת הגדול ביותר. כוח הכבידה של כוכב הלכת הכחול הוא שני רק לזה של צדק.

מאפיינים עיקריים של נפטון

לאחר תצפיות ממושכות, התברר כי לנפטון אין משטח מוצק. כמו כוכבי לכת ענקיים אחרים, כוכב הלכת השמיני מאופיין בהיעדר גבול ברור בין האטמוספירה למשטח הדמיוני. האטמוספירה של נפטון נמצאת בתנועה מתמדת, עוברת סיבוב דיפרנציאלי. באזור המשווה, תקופת הסיבוב של הפלנטה ארוכה ב-5 שעות מאשר בקטבים. בגלל ההבדל הזה באטמוספירה של הענק הכחול, מתרחשת תזוזה אווירית עצומה, התורמת להופעת רוחות חזקות. בכוכב הלכת השמיני נושבות כל הזמן רוחות, שמהירותן היא מהירות קוסמית - 600 שניות. שינוי חד בכיוון זרימת האוויר גורם לסערות, שרובן דומות בקנה מידה לגודל הכתם האדום של צדק.

כתם חשוך באווירה של נפטון. אובייקט שמזכיר מאוד במבנה ובדינמיקה את הכתם האדום - אזור סערה ענקית על צדק.

ההרכב הכימי של האטמוספירה של כוכב לכת מרוחק דומה למבנה של חומר כוכבי. מעטפת האוויר של נפטון נשלטת על ידי מימן, שכמותו משתנה בין 50-80% בהתאם לגובה השכבות. שאר שכבת פני האוויר היא 19% הליום, מעט פחות מ-1.5% הוא מתאן. הצבע הכחול של האל הקוסמי מוסבר על ידי נוכחות מתאן באטמוספירה, אשר בטווח הספקטרלי סופג לחלוטין גלים אדומים. בניגוד לאורנוס, המופיע ככתם חיוור בעדשת טלסקופ, לנפטון יש צבע כחול עמוק. זה מוביל את המדענים לחשוב על הנוכחות באטמוספירה של כוכב הלכת, בנוסף למתאן, ומרכיבים אחרים המשפיעים על ספקטרום הצבעים. אלה יכולים להיות אירוסולים, המוצגים בצורה של גבישי אמוניה וקרח מים.

העומק המדויק של השכבה האטמוספרית עדיין לא ידוע. יש מידע על נוכחותן של שתי שכבות - הטרופוספירה והסטרטוספירה. הודות לנתונים שהתקבלו מוויאג'ר 2, ניתן היה לחשב את הלחץ האטמוספרי בטרופופוזה, שהוא 0.1 בר בלבד. באשר לאיזון הטמפרטורה, בשל המרחק העצום מהשמש, ממלכת הקור שולטת על נפטון. הטמפרטורות מגיעות ל-200 מעלות צלזיוס עם סימן מינוס. תעלומה עבור מדענים היא הטמפרטורה הגבוהה שנרשמה בתרמוספירה. באזור זה נרשמה קפיצה משמעותית בטמפרטורה, שהגיעה לערכים של 476 מעלות צלזיוס עם סימן פלוס.

האטמוספירה של נפטון היא 80% מימן (H₂). הליום במעטפת האוויר של הפלנטה הוא 15%. בהרכבו הכימי, ענק הגז דומה לכוכב בשלבי היווצרותו הראשונים.

נוכחותן של טמפרטורות גבוהות בתרמוספירה של כוכב הלכת מצביעה על נוכחותם של תהליכי יינון באטמוספירה של נפטון. לפי גרסה אחרת, כוחות הכבידה של כוכב הלכת עצמו פועלים באינטראקציה עם האטמוספירה, ומייצרים אנרגיה קינטית בתהליך החיכוך.

באשר לכוכב הלכת עצמו, ייתכן שלנפטון יש ליבה מוצקה. עדות לכך היא השדה המגנטי החזק של הפלנטה. מסביב הליבה שכבה עבה של מעטפת, שהיא חומר נוזלי לוהט ומלבין. יש להניח שהמעטפת הנפטונית מורכבת מאמוניה, מתאן ומים. המשטח הדמיוני של כוכב הלכת הוא קרח חם. בשל הגורם האחרון, כוכב הלכת נחשב לענק קרח, שבו מרבית הגזים קפואים.

במבנה שלו, נפטון דומה מאוד למבנה של כוכבי לכת ענקיים אחרים, אולם בניגוד לצדק ואורנוס, הרכיבים הגזים מיוצגים על ידי קרח קפוא

מחקר אחרון על נפטון ותגליות מפורסמות

המרחק העצום המפריד בין העולמות שלנו אינו מאפשר מחקרים אינטנסיביים ומפורטים של נפטון. אור השמש לוקח ארבע שעות לגעת במשטח האטמוספירה של כוכב הלכת השמיני. עד כה, רק חללית אחת ששוגרה מכדור הארץ הצליחה להגיע לקרבת נפטון. זה קרה ב-1989, 12 שנים לאחר שיגור החלל וויאג'ר 2. עם גילוי נפטון, גודלה של מערכת השמש כמעט הוכפל. עוד בזמן גילוי כוכב הלכת ניתן היה לגלות את הלוויין הגדול ביותר שלו, שקיבל את השם הקודר טריטון. ללווין זה יש צורה פלנטרית כדורית. לאחר מכן, ניתן היה לזהות 12 ירחים נוספים בעלי צורה לא סדירה.

לנפטון יש 13 לוויינים טבעיים. הגדולים שבהם הם טריטון, נריד, פרוטאוס ותאלסה.

לאחר הטיסה של וויאג'ר התברר שטריטון הוא המקום הקר ביותר במערכת השמש. טמפרטורה של -235⁰ C נרשמה על פני הלוויין.

מדענים מניחים שעצמים אלה נלכדו על ידי כוכב לכת ענק מחגורת קויפר. אופי הטבעות של נפטון דומה. עד כה התגלו שלוש טבעות עיקריות של כוכב הלכת: טבעות אדמס, לאוורייר והאלי.

מחקרים שנערכו לאחר מכן על כוכב הלכת הרחוק ביותר במערכת השמש היו קשורים למעוף המסלול של נפטון. השיגור תוכנן ל-2016, אך נאלץ לדחות את שיגור הגשושית. ככל הנראה, מתבצעת כעת עבודה להרחבת המשימות למחקר עתידי, שיכלול את פעולת הגשושית באזורים החיצוניים של מערכת השמש.

נפטון הוא כוכב הלכת השמיני הכלול במערכת השמש שלנו. מדענים גילו אותו תחילה, בהתבסס על תצפיות קבועות בשמים ומחקר מתמטי מעמיק. אורבן ג'וזף לה ורייר, לאחר דיונים ארוכים, שיתף את תצפיותיו עם מצפה הכוכבים של ברלין, שם הם נחקרו על ידי יוהאן גוטפריד האלי. שם התגלה נפטון ב-23 בספטמבר 1846. 17 ימים לאחר מכן, נמצא בן לוויתו, טריטון.

כוכב הלכת נפטון נמצא במרחק של 4.5 מיליארד ק"מ מהשמש. לוקח 165 שנים להשלים את מסלולו. לא ניתן לראותו בעין בלתי מזוינת, מכיוון שהוא ממוקם במרחק משמעותי מכדור הארץ.

הרוחות החזקות ביותר שולטות באטמוספירה של נפטון, על פי כמה מדענים, הן יכולות להגיע למהירויות של 2100 קמ"ש. ב-1989, במהלך טיסה של וויאג'ר 2, התגלה כתם אפל גדול בחצי הכדור הדרומי של כוכב הלכת, בדיוק כמו הכתם האדום הגדול בכוכב הלכת צדק. באטמוספירה העליונה, הטמפרטורה של נפטון קרובה ל-220 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה במרכז נפטון נעה בין 5400°K ל-7000-7100°C, התואמת את הטמפרטורה על פני השמש ולטמפרטורה הפנימית של רוב כוכבי הלכת. לנפטון מערכת טבעות מקוטעת וחלשה שהתגלתה עוד בשנות ה-60 אך אושרה רשמית ב-1989 על ידי וויאג'ר 2.

ההיסטוריה של גילוי כוכב הלכת נפטון

ב-28 בדצמבר 1612 חקר גלילאו גליליי את נפטון, ולאחר מכן ב-29 בינואר 1613. אבל בשני המקרים, הוא חשב שנפטון הוא כוכב קבוע שנמצא בצמוד לצדק בשמים. לכן גלילאו לא קיבל קרדיט על גילוי נפטון.

בדצמבר 1612, במהלך התצפית הראשונה, היה נפטון בנקודה נייחת, וביום התצפית הוא החל לנוע אחורה. תנועה לאחור נצפית כאשר כוכב הלכת שלנו עוקף את כוכב הלכת החיצוני לאורך צירו. מכיוון שנפטון היה קרוב לתחנה, התנועה שלו הייתה חלשה מכדי שגלילאו יוכל לראות אותה עם הטלסקופ הקטן שלו.

אלכסיס בווארד הדגים טבלאות אסטרונומיות של מסלול כוכב הלכת אורנוס בשנת 1821. תצפיות מאוחרות יותר הראו סטיות חזקות מהטבלאות שיצר. בהתחשב בנסיבות אלו, המדען הציע שהגוף הלא ידוע עם כוח המשיכה שלו משבש את מסלולו של אורנוס. הוא שלח את החישובים שלו לאסטרונום המלכותי סר ג'ורג' איירי, שביקש מקו הבהרות. הוא כבר התחיל לנסח תשובה, אך משום מה לא שלח אותה ולא התעקש לעבוד בנושא זה.

בשנים 1845-1846, אורבן לה ורייר, ללא תלות באדמס, ביצע במהירות את חישוביו, אך בני ארצו לא חלקו את התלהבותו. לאחר שסקר את האומדן הראשון של לה ורייר לגבי קו האורך של נפטון והדמיון שלו לאומדן של אדמס, הצליח איירי לשכנע את ג'יימס צ'ילס, מנהל מצפה הכוכבים של קיימברידג', להתחיל בחיפוש שנמשך מאוגוסט עד ספטמבר. צ'ילס למעשה צפה בנפטון פעמיים, אך מכיוון שהוא עיכב את עיבוד התוצאות למועד מאוחר יותר, הוא לא הצליח לזהות את כוכב הלכת בזמן.

בשלב זה, לה ורייר שכנע את האסטרונום יוהאן גוטפריד האלי, שעבד במצפה הכוכבים של ברלין, להתחיל בחיפושים. תלמיד מצפה הכוכבים היינריך ד'ארה הציע להאלי להשוות מפה מצוירת של השמים באזור מיקומו החזוי של לה ורייר עם נוף השמיים כרגע כדי לצפות בתנועת כוכב הלכת ביחס לנקודת המבט הקבועה. כוכבים. בלילה הראשון, כוכב הלכת התגלה לאחר כשעה של חיפושים. יוהאן אנקה, יחד עם מנהל המצפה, המשיכו לצפות בחלק של השמים שבו נמצא כוכב הלכת במשך 2 לילות, כתוצאה מכך הם גילו את תנועתו ביחס לכוכבים והצליחו לוודא שהוא נמצא ב למעשה כוכב לכת חדש. ב-23 בספטמבר 1846 התגלה נפטון. זה נמצא בטווח של 1° מהקואורדינטות של לה ורייר וכ-12° מהקואורדינטות שנחזה על ידי אדמס.

מיד לאחר הגילוי, התפתח מחלוקת בין הצרפתים והבריטים על הזכות לשקול את גילוי כוכב הלכת שלהם. כתוצאה מכך, הם הגיעו לקונצנזוס והחליטו לשקול את לה ורייר ואדמס כמגלים משותפים. בשנת 1998, שוב נמצאו "ניירות נפטון", אשר נוכסו באופן בלתי חוקי על ידי האסטרונום אולין ג'יי אגן ונשמרו על ידו במשך שלושים שנה. לאחר מותו הם נמצאו ברשותו. כמה היסטוריונים, לאחר עיון במסמכים, מאמינים כי לאדמס לא מגיעות זכויות שוות לגלות את כוכב הלכת עם לה ורייר. באופן עקרוני, זה הוטל בספק בעבר, למשל, מאז 1966 על ידי דניס רולינס. במגזין "Dio" הוא פרסם מאמר שדרש להכיר בזכותו השווה של אדמס לגילוי כגניבה. "כן, אדמס עשה כמה חישובים, אבל הוא היה קצת לא בטוח איפה נפטון נמצא", אמר ניקולס קולסטרום ב-2003.

מקור השם נפטון

במשך זמן מסוים לאחר גילויו, כוכב הלכת נפטון הוגדר כ"כוכב הלכת של לה ורייר" או כ"כוכב הלכת החיצוני של אורנוס". הרעיון של שם רשמי הועלה לראשונה על ידי האלי, שהציע את השם "יאנוס". צ'ילי באנגליה הציעו את השם "אוקיינוס".

לה ורייר, שטען כי יש לו את הזכות לקרוא לו, הציע לקרוא לו נפטון, תוך שהוא האמין בטעות ששם זה מוכר על ידי לשכת קווי האורך הצרפתית. המדען ניסה לקרוא לכוכב הלכת באוקטובר על שמו שלו, לה ורייר, ונתמך על ידי מנהל המצפה, אך היוזמה נתקלה בהתנגדות מחוץ לצרפת. אלמנקים החזירו במהירות את השם הרשל (על שם ויליאם הרשל, המגלה) עבור אורנוס ולה ורייר עבור כוכב הלכת החדש.

אבל, למרות זאת, וסילי סטרוב, מנהל מצפה הכוכבים בפולקובו, יסתפק בשם "נפטון". הוא הכריז על החלטתו בקונגרס של האקדמיה האימפריאלית למדעים ב-29 בדצמבר 1846, שהתקיים בסנט פטרבורג. שם זה זכה לתמיכה מעבר לגבולות רוסיה ומהר מאוד הפך לשם הבינלאומי המקובל לכדור הארץ.

מאפיינים פיזיים

לנפטון מסה של 1.0243 × 1026 ק"ג והוא משמש כמקשר ביניים בין ענקי הגז הגדולים לכדור הארץ. משקלו גדול פי שבעה עשר מכדור הארץ ו-1/19 ממשקלו של צדק. באשר לרדיוס המשווני של נפטון, הוא מתאים ל-24,764 ק"מ, שגדול כמעט פי ארבעה מזה של כדור הארץ. אורנוס ונפטון מסווגים לעתים קרובות כענקיות גזים ("ענקי קרח") בשל הריכוז הגבוה של חומרים נדיפים וגודלם הקטן יותר.

מבנה פנימי

מיד ראוי לציין שהמבנה הפנימי של כוכב הלכת נפטון דומה למבנה של אורנוס. האטמוספירה מהווה כ-10-20% מהמסה הכוללת של כוכב הלכת, המרחק מפני השטח לאטמוספירה הוא 10-20% מהמרחק משטח כוכב הלכת לליבה. הלחץ ליד הליבה יכול להיות 10 GPa. באטמוספרה התחתונה נמצאו ריכוזים של אמוניה, מתאן ומים.

אזור חם וחשוך זה מתעבה בהדרגה למעטפת נוזלית מחוממת, שהטמפרטורה שלה מגיעה ל-2000 - 5000 K. משקל מעטפת כוכב הלכת פי עשרה עד חמישה עשר משל כדור הארץ, לפי הערכות שונות, והוא עשיר באמוניה, מים, מתאן ותרכובות אחרות. עניין זה, לפי המינוח המקובל, נקרא קרח, למרות שהוא נוזל צפוף וחם מאוד. נוזל זה, בעל מוליכות חשמלית גבוהה, נקרא לעתים קרובות אוקיינוס ​​של אמוניה מימית. מתאן בעומק של 7,000 ק"מ מתפרק לגבישי יהלומים ש"נופלים" על הליבה. מדענים שיערו שיש אוקיינוס ​​שלם של "נוזל יהלומים". ליבת כוכב הלכת עשויה מניקל, ברזל וסיליקטים ושוקלת פי 1.2 מהכוכב שלנו. במרכז הלחץ מגיע ל-7 מגה-בר, שהוא גבוה פי מיליוני מאשר בכדור הארץ. במרכז הטמפרטורה מגיעה ל-5400 K.

האטמוספירה של נפטון

מדענים גילו הליום ומפל באטמוספרה העליונה. בגובה זה הם 19% ו-80%. בנוסף, ניתן לאתר עקבות של מתאן. ניתן לאתר פסי ספיגת מתאן באורכי גל העולים על 600 ננומטר בחלקים האינפרא אדום והאדום של הספקטרום. כמו באורנוס, קליטת האור האדום של מתאן היא גורם מפתח במתן הגוון הכחול לנפטון, אם כי התכלת הבהירה שונה מהצבע התרשיש המתון של אורנוס. מכיוון שאחוז המתאן באטמוספירה אינו שונה בהרבה מזה של אורנוס, מדענים משערים שיש מרכיב אטמוספרי לא ידוע שתורם להיווצרות הצבע הכחול. האטמוספרה מחולקת לשני אזורים עיקריים, כלומר הטרופוספירה התחתונה, בה יש ירידה בטמפרטורה עם הגובה, והסטרטוספירה, שבה ניתן לראות תבנית נוספת - הטמפרטורה עולה עם הגובה. גבול הטרופופוזה (הנמצא ביניהם) ממוקם ברמת לחץ של 0.1 בר. ברמות לחץ מתחת ל-10-4 - 10-5 מיקרובר, הסטרטוספירה מפנה את מקומה לתרמוספירה. בהדרגה התרמוספירה הופכת לאקסוספירה. מודלים של הטרופוספירה מצביעים על כך שבהתחשב בגובה, היא מורכבת מעננים בעלי הרכבים משוערים. באזור הלחץ מתחת ל-1 בר ישנם עננים ברמה העליונה, כאשר הטמפרטורה תורמת לעיבוי מתאן.

עננים של מימן גופרתי ואמוניה נוצרים בלחצים שבין 1 ל-5 בר. בלחצים גבוהים יותר, עננים עשויים להיות מורכבים מאמוניום גופרתי, אמוניה, מים ומימן גופרתי. עמוק יותר, בלחץ של כ-50 בר, יכולים להיווצר ענני קרח מים במקרה של טמפרטורות של 0 מעלות צלזיוס. מדענים מציעים שאזור זה עשוי להכיל ענני מימן גופרתי ואמוניה. בנוסף, ייתכן כי באזור זה עשויים להימצא ענני מימן גופרתי ואמוניה.

עבור טמפרטורה כה נמוכה, נפטון רחוק מדי מהשמש מכדי שהוא יוכל לחמם את התרמוספירה בקרינת UV. יתכן שתופעה זו היא תוצאה של אינטראקציה אטמוספרית עם יונים הנמצאים בשדה המגנטי של כוכב הלכת. תיאוריה אחרת אומרת שמנגנון החימום העיקרי הוא גלי כבידה מהאזורים הפנימיים של נפטון, שמתפזרים לאחר מכן באטמוספירה. התרמוספירה מכילה עקבות של פחמן חד חמצני ומים המובאים ממקורות חיצוניים (אבק ומטאוריטים).

אקלים נפטון

זה מההבדלים בין אורנוס לנפטון - רמת הפעילות המטאורולוגית. וויאג'ר 2, שטס ליד אורניום ב-1986, רשם פעילות אטמוספרית חלשה. נפטון, בניגוד לאורנוס, הציג שינויי מזג אוויר ברורים במהלך הסקר של 1989.

מזג האוויר של כדור הארץ מאופיין במערכת דינמית רצינית של סופות. יתרה מכך, מהירות הרוח יכולה להגיע לפעמים לכ-600 מ' לשנייה (מהירות על-סאונית). תוך כדי מעקב אחר תנועת העננים, הבחינו בשינוי במהירות הרוח. מזרחה מ-20 מ' לשנייה; במערב - עד 325 מ'/ש'. באשר לשכבת הענן העליונה, גם כאן מהירות הרוח משתנה: לאורך קו המשווה מ-400 מ' לשנייה; בקטבים – עד 250 מ"ש. יתרה מכך, רוב הרוחות נותנות כיוון המנוגד לסיבוב של נפטון סביב צירו. תבנית הרוחות מראה שכיוונן בקווי רוחב גבוהים עולה בקנה אחד עם כיוון הסיבוב של כוכב הלכת, ובקווי רוחב נמוכים הוא מנוגד לו לחלוטין. ההבדל בכיוון הרוחות, כפי שמאמינים מדענים, הוא תוצאה של "אפקט המסך" ואינו קשור לתהליכים אטמוספריים עמוקים. תכולת האתאן, המתאן והאצטילן באטמוספרה באזור קו המשווה גבוהה בעשרות ואף מאות מונים מתכולת החומרים הללו באזור הקוטב. תצפית זו נותנת סיבה להאמין שהעלייה קיימת בקו המשווה של נפטון וקרוב יותר לקטבים. בשנת 2007, מדענים שמו לב שהטרופוספירה העליונה של הקוטב הדרומי של כוכב הלכת חם ב-10 מעלות צלזיוס בהשוואה לחלקו האחר של נפטון, שבו הטמפרטורה הממוצעת היא 200 מעלות צלזיוס. יתרה מכך, הבדל כזה מספיק כדי שמתאן באזורים אחרים באטמוספרה העליונה יקפא ויחלחל בהדרגה לחלל בקוטב הדרומי.

עקב שינויים עונתיים, רצועות העננים בחצי הכדור הדרומי של כוכב הלכת גדלו באלבדו ובגודלם. מגמה זו נצפתה עוד בשנת 1980, לדברי מומחים, היא תימשך עד 2020 עם תחילתה של עונה חדשה על הפלנטה, המשתנה כל ארבעים שנה.

ירחי נפטון

נכון לעכשיו, לנפטון יש שלושה עשר ירחים ידועים. הגדול שבהם שוקל יותר מ-99.5% מהמסה הכוללת של כל לווייני כוכב הלכת. זהו טריטון, אשר התגלה על ידי ויליאם לאסל שבעה עשר ימים לאחר גילוי הכוכב עצמו. לטריטון, בניגוד לירחים גדולים אחרים במערכת השמש שלנו, יש מסלול לאחור. ייתכן שהוא נלכד על ידי כוח המשיכה של נפטון, ואולי היה כוכב לכת ננסי בעבר. הוא נמצא במרחק קטן מנפטון כדי להיות נעול בסיבוב סינכרוני. טריטון, עקב האצת גאות ושפל, נע אט אט בספירלה לעבר כוכב הלכת וכתוצאה מכך, כאשר יגיע לגבול רוש, הוא ייהרס. כתוצאה מכך, תיווצר טבעת שתהיה חזקה יותר מהטבעות של שבתאי. זה צפוי לקרות בתוך 10 עד 100 מיליון שנה.

טריטון הוא אחד מ-3 ירחים שיש להם אטמוספירה (יחד עם טיטאן ואיו). מצוינת האפשרות לקיומו של אוקיינוס ​​נוזלי מתחת לקרום הקפוא של טריטון, בדומה לאוקיאנוס של אירופה.

הלוויין הבא שהתגלה של נפטון היה נריד. יש לו צורה לא סדירה והוא בין האקסצנטריות המסלוליות הגבוהות ביותר.

בין יולי לספטמבר 1989 התגלו שישה לוויינים חדשים נוספים. ביניהם ראוי לציין את פרוטאוס, בעל צורה לא סדירה וצפיפות גבוהה.

ארבעת הלוויינים הפנימיים הם Thalassa, Naiad, Galatea ו-Despina. המסלולים שלהם כל כך קרובים לכוכב הלכת שהם נמצאים בתוך הטבעות שלו. לריסה, הבאה בתור, נפתחה לראשונה ב-1981.

בין 2002 ל-2003 התגלו עוד חמישה ירחים בעלי צורה לא סדירה של נפטון. מאחר שנפטון נחשב לאל הרומי של הים, הירחים שלו נקראו על שם יצורי ים אחרים.

התבוננות בנפטון

זה לא סוד שנפטון אינו נראה מכדור הארץ בעין בלתי מזוינת. כוכב הלכת הננסי קרס, הירחים הגליליים של צדק והאסטרואידים 2 פאלאס, 4 וסטה, 3 ג'ונו, 7 איריס ו-6 הבה נראים בהירים יותר בשמים. כדי לצפות בכוכב הלכת, אתה צריך טלסקופ עם הגדלה של 200x ובקוטר של לפחות 200-250 מ"מ. במקרה זה, אתה יכול לראות את כוכב הלכת כדיסקה כחלחלה קטנה, המזכירה את אורנוס.

כל 367 ימים, עבור צופה ארצי, כוכב הלכת נפטון נכנס לתנועת נסיגה לכאורה, ויוצר לולאות דמיוניות מסוימות על רקע כוכבים אחרים במהלך כל התנגדות.

התבוננות בכוכב הלכת בגלי רדיו מראה כי נפטון הוא המקור להתלקחויות לא סדירות ולפליטה מתמשכת. שתי התופעות מוסברות על ידי שדה מגנטי מסתובב. הסערות של נפטון נראות בבירור בחלק האינפרא אדום של הספקטרום. אתה יכול לקבוע את הגודל והצורה שלהם, ולעקוב במדויק אחר תנועתם.

בשנת 2016, נאס"א מתכננת לשגר את החללית נפטון אורביטר לנפטון. עד כה, לא הוכרזו רשמית תאריכי השקה מדויקים התוכנית לחקר מערכת השמש אינה כוללת את המכשיר הזה.

בפאתי מערכת השמש נמצא כוכב הלכת הכחול נפטון. עד לאחרונה, לכוכב הלכת הזה היה המספר הסידורי השמיני בסדרה הפלנטרית, מה שסגר את קבוצת כוכבי הלכת ענקי הגז. כיום, כאשר פלוטו סווג מחדש ככוכב לכת ננסי, נפטון היה כוכב הלכת הידוע האחרון במערכת השמש. איך העולם הרחוק הזה? מהו כוכב הלכת האחרון במערכת הכוכב שלנו?

השמש, הממוקמת במרחק של 4.5 מיליארד ק"מ מכוכב הלכת, נראית כמו כוכב גדול ובהיר

ההיסטוריה של גילוי הכוכב השמיני

בשנת 1846 התרחש אירוע משמעותי בהיסטוריה של האסטרונומיה. בפעם הראשונה התגלה עצם שמימי גדול שלא כתוצאה מתצפית חזותית בכדור השמימי. כוכב הלכת התגלה באמצעות חישובים מתמטיים, שאפשרו לחשב את מיקומו של העצם. מדענים התבקשו לנקוט בפעולות כאלה על ידי התנהגות יוצאת דופן של אורנוס, כוכב הלכת השביעי של מערכת השמש. עוד בשנת 1781, אסטרונומים, שצפו בענק הגז השלישי, גילו תנודות תקופתיות במסלול המסלול של אורנוס, מה שהצביע על כך שכוכב הלכת מושפע מכוחות כבידה חיצוניים. עובדה זו נתנה סיבה להניח שיש איזה גוף שמימי גדול מעבר למסלולו של אורנוס.

בשל הקרבה הקרובה של אורנוס ונפטון (המרחק בין העצמים הוא 10.876 AU), כוכבי הלכת מקיימים אינטראקציה הדוקה זה עם זה, ומשפיעים זה על הפרמטרים המסלוליים של זה.

עם זאת, ההנחות הראשונות נותרו רק השערות במשך זמן רב, עד שבשנים 1845-46 ישב האסטרונום והמתמטיקאי האנגלי ג'ון קוץ' אדמס לעשות חישובים מתמטיים. למרות העובדה שעבודתו המדעית, שהוכיחה את קיומו של כוכב לכת אחר, לא עוררה סערה בקהילה המדעית, מאמציו של אדמס לא היו לשווא. שנה לאחר מכן, פשוטו כמשמעו, Laverrier הצרפתי, בעבודה דומה, אישר את נכונות החישובים של אדמס, והוסיף ראיות לטובת קיומו של כוכב לכת חדש. רק לאחר שהתקבלו שני חישובים עצמאיים, החלה הקהילה המדעית לחפש בטירוף בשמי הלילה עצם מסתורי באזור מערכת השמש שנקבע על ידי החישובים. יוהאן האל הגרמני הצליח לשים קץ לסוגיה זו, שב-23 בספטמבר 1846 גילה למעשה כוכב לכת חדש בפאתי מערכת השמש.

לא היו קשיים מיוחדים עם השם. לדיסק הפלנטרי היה גוון כחול מובהק כאשר נצפתה באמצעות טלסקופ. זה הוליד את השם שניתן לכוכב הלכת החדש לכבודו של נפטון, אל הימים הרומי העתיק. כך, לאחר יופיטר, שבתאי ואוראנוס, הרקיע התחדש באל אחר. הקרדיט לכך מגיע למנהל מצפה הכוכבים בפולקובו, וסילי סטרוב, שהיה הראשון שהציע שם כזה.

דיאגרמת מרחק: נפטון - כדור הארץ ונפטון - שמש. כדי לציין מרחקים עצומים כאלה באסטרופיזיקה, נהוג לפעול עם יחידות אסטרונומיות - A.E.

התברר שהגוף השמימי שהתגלה היה גדול למדי, מה שיכול באמת להשפיע על מיקומו של אורנוס במסלול. כוכב הלכת החדש שהתגלה ממוקם בפאתי מערכת השמש, במרחק של 4.5 מיליארד קילומטרים מהשמש. כדור הארץ שלנו מופרד מכוכב הלכת השמיני במרחק לא פחות - 4.3 מיליארד קילומטרים.

פרמטרים אסטרופיזיים של כוכב הלכת השמיני

בהיותו במרחק כה גדול, נפטון בקושי נראה למכשירים אופטיים. זה מוסבר על ידי העובדה שכוכב הלכת בקושי זוחל על פני הרקיע וניתן בקלות לבלבל אותו עם כוכב מנצנץ עמום. מסלול ההקפה של אל הים נמשך 60 אלף שנה. במילים אחרות, כשנפטון יחזור למקום בו התגלה ב-1846, יעברו 60 אלף שנה על פני כדור הארץ.

סידור כוכבי הלכת של מערכת השמש לפי הסדר. אחרי ארבעת כוכבי הלכת הארציים מגיעים ארבעה כוכבי לכת ענקיים בגז, שאת דרגתם משלים נפטון.

הפרמטרים האסטרופיזיים של מסלול כוכב הלכת השמיני חושבו בשלב מוקדם. נמצא כי לנפטון יש את המאפיינים המסלוליים הבאים:

• בפריהליון כוכב הלכת נמצא במרחק של 4,452,940,833 ק"מ מהשמש;
• באפליון, נפטון מתקרב לגוף הראשי במרחק של 4,553,946,490 ק"מ;
• האקסצנטריות המסלולית היא רק 0.011214269;
• נפטון נע במסלול במהירות של 5.43 קמ"ש;
• ימים נפטוניים נמשכים 15 שעות ו-8 דקות;
• הטיה הצירית של נפטון היא 28.32 מעלות.

מהנתונים לעיל ברור שכוכב הלכת מתנהג בצורה מרשימה למדי בחלל, למעט המהירות הגבוהה שבה נפטון מסתובב סביב הציר שלו. זווית הנטייה של העצם ביחס למישור האקליפטי מאפשרת לשמש להאיר באופן שווה את פני השטח של העולם הרחוק והקר הזה. מיקום זה של החפץ מבטיח את חילופי העונות, שמשך הזמן הוא כ-40 שנה.

באשר לפרמטרים הפיזיים, נתונים מדויקים התקבלו רק בסוף המאה ה-20. נפטון התברר ככוכב הלכת הרביעי בגודלו במערכת השמש, מאחורי אחיו הגדולים צדק, שבתאי ואורנוס. קוטרו של עצם מרוחק זה הוא 49,244 ק"מ. זה אופייני שהפערים בין הדחיסה הקוטבית והמשוונית של נפטון אינם משמעותיים. כוכב הלכת הוא כדור כמעט מושלם, שגודלו כמעט פי 4 מכוכב הלכת שלנו. המסה של נפטון היא 1.0243·10²⁶ ק"ג. זה פחות מזה של צדק ושבתאי, אבל פי 17 מהמסה של כדור הארץ.

השוואה בין גודלו של כוכב הלכת נפטון לכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. אורנוס ונפטון בולטים בבירור ביחס לגודלם של ענקי הגז צדק ושבתאי.

חישובים שהתקבלו במועד מאוחר יותר מחשכת החלל וויאג'ר 2 אפשרו לקבל רעיונות לגבי הצפיפות של כוכב הלכת השמיני, שהיא 1.638 גרם/ס"מ³. זה פי שלושה פחות מאותו פרמטר עבור כדור הארץ. בגלל זה, כוכב הלכת סווג ככוכב הלכת ענק גז. למרות זאת, מדענים מחשיבים את נפטון ככוכב מעבר מכוכבי לכת יבשתיים לעצמים פלנטריים בעלי מבנה גזי וקפוא. למרות שהוא מסיבי פי 17 מכדור הארץ, נפטון נחות משמעותית במסה מצדק - רק 1/19 מהמסה של כוכב הלכת הגדול ביותר. כוח הכבידה של כוכב הלכת הכחול הוא שני רק לזה של צדק.

מאפיינים עיקריים של נפטון

לאחר תצפיות ממושכות, התברר כי לנפטון אין משטח מוצק. כמו כוכבי לכת ענקיים אחרים, כוכב הלכת השמיני מאופיין בהיעדר גבול ברור בין האטמוספירה למשטח הדמיוני. האטמוספירה של נפטון נמצאת בתנועה מתמדת, עוברת סיבוב דיפרנציאלי. באזור המשווה, תקופת הסיבוב של הפלנטה ארוכה ב-5 שעות מאשר בקטבים. בגלל ההבדל הזה באטמוספירה של הענק הכחול, מתרחשת תזוזה אווירית עצומה, התורמת להופעת רוחות חזקות. בכוכב הלכת השמיני נושבות כל הזמן רוחות, שמהירותן היא מהירות קוסמית - 600 שניות. שינוי חד בכיוון זרימת האוויר גורם לסערות, שרובן דומות בקנה מידה לגודל הכתם האדום של צדק.

כתם חשוך באווירה של נפטון. אובייקט שמזכיר מאוד במבנה ובדינמיקה את הכתם האדום - אזור סערה ענקית על צדק.

ההרכב הכימי של האטמוספירה של כוכב לכת מרוחק דומה למבנה של חומר כוכבי. מעטפת האוויר של נפטון נשלטת על ידי מימן, שכמותו משתנה בין 50-80% בהתאם לגובה השכבות. שאר שכבת פני האוויר היא 19% הליום, מעט פחות מ-1.5% הוא מתאן. הצבע הכחול של האל הקוסמי מוסבר על ידי נוכחות מתאן באטמוספירה, אשר בטווח הספקטרלי סופג לחלוטין גלים אדומים. בניגוד לאורנוס, המופיע ככתם חיוור בעדשת טלסקופ, לנפטון יש צבע כחול עמוק. זה מוביל את המדענים לחשוב על הנוכחות באטמוספירה של כוכב הלכת, בנוסף למתאן, ומרכיבים אחרים המשפיעים על ספקטרום הצבעים. אלה יכולים להיות אירוסולים, המוצגים בצורה של גבישי אמוניה וקרח מים.

העומק המדויק של השכבה האטמוספרית עדיין לא ידוע. יש מידע על נוכחותן של שתי שכבות - הטרופוספירה והסטרטוספירה. הודות לנתונים שהתקבלו מוויאג'ר 2, ניתן היה לחשב את הלחץ האטמוספרי בטרופופוזה, שהוא 0.1 בר בלבד. באשר לאיזון הטמפרטורה, בשל המרחק העצום מהשמש, ממלכת הקור שולטת על נפטון. הטמפרטורות מגיעות ל-200 מעלות צלזיוס עם סימן מינוס. תעלומה עבור מדענים היא הטמפרטורה הגבוהה שנרשמה בתרמוספירה. באזור זה נרשמה קפיצה משמעותית בטמפרטורה, שהגיעה לערכים של 476 מעלות צלזיוס עם סימן פלוס.

האטמוספירה של נפטון היא 80% מימן (H₂). הליום במעטפת האוויר של הפלנטה הוא 15%. בהרכבו הכימי, ענק הגז דומה לכוכב בשלבי היווצרותו הראשונים.

נוכחותן של טמפרטורות גבוהות בתרמוספירה של כוכב הלכת מצביעה על נוכחותם של תהליכי יינון באטמוספירה של נפטון. לפי גרסה אחרת, כוחות הכבידה של כוכב הלכת עצמו פועלים באינטראקציה עם האטמוספירה, ומייצרים אנרגיה קינטית בתהליך החיכוך.

באשר לכוכב הלכת עצמו, ייתכן שלנפטון יש ליבה מוצקה. עדות לכך היא השדה המגנטי החזק של הפלנטה. מסביב הליבה שכבה עבה של מעטפת, שהיא חומר נוזלי לוהט ומלבין. יש להניח שהמעטפת הנפטונית מורכבת מאמוניה, מתאן ומים. המשטח הדמיוני של כוכב הלכת הוא קרח חם. בשל הגורם האחרון, כוכב הלכת נחשב לענק קרח, שבו מרבית הגזים קפואים.

במבנה שלו, נפטון דומה מאוד למבנה של כוכבי לכת ענקיים אחרים, אולם בניגוד לצדק ואורנוס, הרכיבים הגזים מיוצגים על ידי קרח קפוא

מחקר אחרון על נפטון ותגליות מפורסמות

המרחק העצום המפריד בין העולמות שלנו אינו מאפשר מחקרים אינטנסיביים ומפורטים של נפטון. אור השמש לוקח ארבע שעות לגעת במשטח האטמוספירה של כוכב הלכת השמיני. עד כה, רק חללית אחת ששוגרה מכדור הארץ הצליחה להגיע לקרבת נפטון. זה קרה ב-1989, 12 שנים לאחר שיגור החלל וויאג'ר 2. עם גילוי נפטון, גודלה של מערכת השמש כמעט הוכפל. עוד בזמן גילוי כוכב הלכת ניתן היה לגלות את הלוויין הגדול ביותר שלו, שקיבל את השם הקודר טריטון. ללווין זה יש צורה פלנטרית כדורית. לאחר מכן, ניתן היה לזהות 12 ירחים נוספים בעלי צורה לא סדירה.

לנפטון יש 13 לוויינים טבעיים. הגדולים שבהם הם טריטון, נריד, פרוטאוס ותאלסה.

לאחר הטיסה של וויאג'ר התברר שטריטון הוא המקום הקר ביותר במערכת השמש. טמפרטורה של -235⁰ C נרשמה על פני הלוויין.

מדענים מניחים שעצמים אלה נלכדו על ידי כוכב לכת ענק מחגורת קויפר. אופי הטבעות של נפטון דומה. עד כה התגלו שלוש טבעות עיקריות של כוכב הלכת: טבעות אדמס, לאוורייר והאלי.

מחקרים שנערכו לאחר מכן על כוכב הלכת הרחוק ביותר במערכת השמש היו קשורים למעוף המסלול של נפטון. השיגור תוכנן ל-2016, אך נאלץ לדחות את שיגור הגשושית. ככל הנראה, מתבצעת כעת עבודה להרחבת המשימות למחקר עתידי, שיכלול את פעולת הגשושית באזורים החיצוניים של מערכת השמש.