Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Neptun:En isgigant med diamantregn

Dette fotografi af den fjerne planet Neptun blev rekonstrueret ud fra to billeder taget af NASAs Voyager 2 i 1998 Øverst til venstre er Great Dark Spot, et ovalt stormsystem, der er 13.000 kilometer bredt. NASA/JPL

Medmindre du er pilot - eller medlem af Justice League - kan alt, der kan rejse med 770 miles i timen (1.238 kilometer i timen), virke temmelig hurtigt. På en lunken dag, når det er 70 grader Fahrenheit (21 grader Celsius) udenfor og atmosfæriske forhold er normale, er det den omtrentlige lydhastighed ved jordens havoverflade.

Men vinden sætter fart på den gigantiske jovianske planet Neptun kan gøre dette tal til skamme. Nogle vinde på Neptun er blevet målt til hurtigere end 1.200 miles i timen (2.000 kilometer i timen). Til dato er det de hurtigste vindhastigheder, der er registreret noget sted i solsystemet.

Neptuns placering gør dem endnu mere interessante. Her på Jorden er det solens energi, der driver vores vinde. Alligevel er Neptun den ottende planet i solsystemet, omkring 30 gange længere væk fra solen end Jorden. Afstanden mellem Neptun og dens moderstjerne er svimlende 2,8 milliarder miles (4,5 milliarder kilometer), hvilket gør den til den fjerneste planet fra solen.

På grund af den store kløft får Neptun relativt lidt solenergi. Så man kan forvente, at det har svage eller ikke-eksisterende vinde. Det faktum, at det modsatte er sandt afspejler den dynamiske og mystiske sammensætning af den fjerdestørste planet i solsystemet.

Indhold
  1. Neptun er isgiganternes yderste planet
  2. Neptun er stor og blå
  3. Neptuns mærkelige stormsystem
  4. Neptuns måner og ringe
  5. Neptuns bane
  6. Neptun:Den eneste planet forudsagt af matematik

Neptun er isgiganternes yderste planet

Neptun og Uranus er de to isgigantiske planeter. NASA og ESA

Astronomer plejede at opdele planeterne i to brede kategorier. Den første, kaldet de jordiske planeter, omfattede Merkur, Jorden, Venus og Mars. Disse fire planeter består for det meste af metaller eller silikatsten, og de har solide ydre overflader.

Før 1990'erne blev Uranus og Neptun klumpet sammen med de andre kæmpeplaneter Jupiter og Saturn i den anden gruppe:gasgiganterne. "Kæmpe" er en passende etiket.

Jupiter er let den største planet i vores solsystem, men Neptun er ikke noget lort. Den har en radius på 15.299,4 miles (24.622 kilometer), hvilket gør den fire gange bredere end Jorden og den fjerdestørste planet i solsystemet.

Ved årtusindets udgang indså forskerne dog, at halvdelen af ​​"gasgiganterne" var fundamentalt forskellige fra den anden halvdel. Sandt nok mangler alle fire planeter solidt ydre. Men Jupiter og Saturn er overvejende lavet af brint og heliumgas. Det samme kan ikke siges om Uranus eller Neptun. Disse to ydre planeter består faktisk af mere tungere elementer.

Neptuns ydre atmosfære (såvel som Uranus') er lavet af helium, brint og metan, men under den har Neptun en tyk kappe. Dette lag er fyldt med slushy methan-is - sammen med de faste, krystalliserede former for ammoniak og vand. Neptuns indre omfatter en indre kerne, der kan være stenet og på størrelse med jorden.

I dag betragtes Uranus og Neptun ikke længere som gasgiganter. I stedet er de blevet henvist til en tredje kategori af planeter, astronomer kalder isgiganter.

Neptun er stor og blå

Mens Uranus (venstre) og Neptun (højre) ligner hinanden i farve, er Neptun en dybere blå nuance. VENSTRE:NASA/JPL-CALTECH, HØJRE:NASA

Du vil ikke forveksle den ene isgigant med den anden. Uranus ser blågrøn ud for vores øjne, hvorimod Neptun har en mere azurblå teint. Begge planeter indeholder atmosfæriske metanskyer, som samtidigt absorberer røde lysbølger og reflekterer blå.

Det er det, der giver de to isgiganter deres blålige farveskemaer - men det forklarer ikke, hvorfor Neptun er synligt mørkere i nuancen. (Måske hænger der en mystisk ingrediens ud i Neptuns atmosfære.)

Her er en anden vigtig skelnen. Uranus frigiver ikke meget overskydende varme til rummet, men alligevel udsender Neptun - ligesom Jupiter og Saturn - mere energi, end den modtager fra solen. Alligevel betragtes Neptun som den koldeste planet i solsystemet.

I nogle dele af Neptuns ydre atmosfære kan temperaturerne ramme minus 218 grader Celsius (minus 360 grader Fahrenheit). Måske er det med til at forklare Neptuns ultrahurtige vindhastigheder:Den atmosfæriske kulde menes at reducere friktionen, så vindhastighederne kan glide mere frit rundt.

Neptuns mærkelige stormsystem

Apropos vejrmønstre, da Voyager 2-rumfartøjet besøgte Neptun i 1989, fotograferede det et ovalt stormsystem 8.000 miles (13.000 kilometer) på tværs. Med tilnavnet "den store mørke plet" forsvandt det, da Hubble-rumteleskopet tog en ny runde billeder i 1994.

Hubble opdagede en anden massiv hvirvel på Neptuns nordlige halvkugle i 2018 bredere end Atlanterhavet. Et år senere registrerede videnskabsmænd igen, at den drev sydpå mod Neptuns sydlige halvkugle, hvor disse storme typisk forsvinder.

Men i august 2020 bekræftede Hubble, at stormsystemet havde ændret retning igen og bevægede sig nordpå, hvilket overraskede forskere. I alt er et halvt dusin neptunske stormsystemer af denne art blevet dokumenteret over 30 år.

Neptuns måner og ringe

Dette billede af Neptun og syv af dens måner blev fanget af James Webb-teleskopet. NASAs Voyager 2-rumfartøj gav menneskeheden sit første glimt af Neptun og dens måne Triton, lyspunktet øverst til venstre, i 1989. NASA, ESA, CSA, STScI

Der sker også mange interessante ting over Neptun. Isgiganten har 14 kendte måner, inklusive en, der først blev opdaget i 2013. Denne nykommer fik navnet Hippocamp til ære for et vanddyr fra græsk mytologi.

Neptun låner sit eget navn fra den romerske havgud. Af den grund opkalder astronomer gerne planetens måner efter mindre havguder og nymfer i græsk mytologi, inklusive Poseidon.

En af Neptuns måner er opkaldt efter Poseidons søn Triton. Triton er også Neptuns største måne. Med en diameter på 1.680 miles (2.700 kilometer) er den større end dværgplaneten Pluto.

Triton er også den eneste store måne i hele solsystemet, der kredser om sin planet i den modsatte retning af planetens rotation (en retrograd kredsløb). Temperaturerne på Triton er ekstremt kolde og svæver omkring minus 391 grader Fahrenheit (minus 235 grader Celsius). Disse frosne temperaturer gør det usædvanligt, at Triton har aktive gejsere, hvilket er en sjældenhed i vores solsystem.

Neptuns tyngdekraft trækker faktisk Triton tættere på planeten, hvilket betyder, at Triton om millioner af år vil være så tæt på, at Neptuns tyngdekraft vil rive den fra hinanden og muligvis efterlade en ring.

Vi ved, at Neptun har fem planetringe og fire fremtrædende ringbuer. Neptuns ringe er de seneste, der er blevet opdaget af alle ringe omkring store planeter i solsystemet.

Mørke og svage, Neptuns ringe - Galle, Leverrier, Lassell, Arago og Adams - formodes at være unge. Ifølge Universe Today kan de være resterne af en måne, der på en eller anden måde blev ødelagt.

De fire ringbuer - Liberté, Egalité, Fraternité og Courage - er i den yderste ring. Forskere mener, at gravitationseffekterne af Galatea, en måne lige indad fra ringen, stabiliserer disse ringbuer.

Neptuns bane

Neptuns bane er meget usædvanlig på grund af dens forhold til dværgplaneten Pluto. For det første tager Neptun omkring 16 timer at rotere én gang (en neptunsk dag). Men det tager Neptun omkring 165 jordår at lave et komplet kredsløb om solen (et neptunsk år).

Planeten Neptun hælder også 28 grader på sit plan i sin bane omkring solen. Det betyder, at Neptun har årstider som Jorden; men da et år er så lang tid på Neptun, varer hver af de fire årstider i over 40 jordår.

Et andet interessant aspekt ved Neptuns bane:Dværgplaneten Plutos elliptiske bane bringer Pluto ind i Neptuns bane hvert 248. jordår. Pluto forbliver inde i Neptuns kredsløb i 20 år, men vil aldrig styrte ind i Neptun. Hvorfor? For hver tredje gang Neptun kredser om solen, kredser Pluto den to gange.

Sidste gang Plutos elliptiske bane var inde i Neptuns var fra 1979 til 1999. Det vil ikke forekomme igen før 2227.

Neptun og Pluto har en meget interessant orbital dynamik mellem dem. Planetary.org

Neptun:Den eneste planet forudsagt af matematik

I modsætning til andre planeter i vores solsystem er Neptun den eneste planet, der aldrig er synlig for det blotte øje. Men da den første gang blev opdaget via teleskop i år 1846, kom opdagelsen ikke som en overraskelse.

Ivrigt observatører havde bemærket visse uregelmæssigheder i Uranus' kredsløb. Da den syvende planet bevægede sig rundt om solen, afveg Uranus fra sin forventede vej.

Så i det tidlige 18. århundrede ræsonnerede matematikere, at en fjern planet måtte trække gravitationsmæssigt på Uranus. Og de havde ret:Det var Neptun.

Eksistensen af ​​denne azurblå verden - med dens vilde vinde og forsvindende storme - er stadig den eneste planet forudsagt af matematik før dens opdagelse. Universitetsbørn, lad den kendsgerning inspirere dig, når finaleugen ruller rundt.

Nu er det genialt

Uranus og Neptun kan være ædelstensfabrikker. Under deres respektive atmosfærer teoretiserer forskere, at høj varme og tryk skaber diamanter - hvilket formentlig betyder, at diamantregn forekommer på Neptun og Uranus - ud fra metanmolekyler.

Ofte stillede spørgsmål om Neptune

Hvor mange måner har Neptun?
Isgiganten har 14 kendte måner, inklusive en, der først blev opdaget i 2013.
Hvad er temperaturen på Neptun?
Neptun betragtes som solsystemets koldeste planet. I nogle dele af den ydre atmosfære kan temperaturerne nå minus 360 grader Fahrenheit (minus 218 grader Celsius).
Er Neptun lavet af diamanter?
Uranus og Neptun kan være ædelstensfabrikker. Ifølge American Scientist teoretiserer videnskabsmænd, at under deres respektive atmosfærer danner høj varme og tryk diamanter - som formentlig kommer regnende - ud af metanmolekyler.
Kan du se Neptun?
I modsætning til alle andre planeter i vores solsystem er Neptun aldrig synlig for det blotte øje. Det er kun synligt med et teleskop.
Hvorfor er Neptun blå?
Uranus og Neptun indeholder atmosfæriske metanskyer, som samtidig absorberer røde lysbølger og reflekterer blå. Det er det, der giver de to isgiganter deres blålige farveskemaer - men det forklarer ikke, hvorfor Neptun er synligt mørkere i nuancen.