Нептун

Нептун — восьмая по счету планета Солнечной системы. Из-за слабого блеска ее невозможно разглядеть без помощи оптических приборов, так что она была единственной в Солнечной системе, которую открыли благодаря математическим вычислениям по влиянию на движение Урана.

Орбита Нептуна наклонена к эклиптике под углом 1,77°. Она более круглая, чем у Сатурна, и разница минимального и максимального расстояний до Солнца чуть больше 101 млн км. Находясь в среднем на расстоянии 4,5 млрд км от Солнца (в 30 раз дальше Земли), Нептун совершает один оборот вокруг него за 60 190 дней, т. е. за 164,79 земных года.

Изображение Нептуна
Изображение Нептуна, полученное Voyager-2 в августе 1989 г. В центре фото видно Большое темное пятно.

Ось вращения Нептуна наклонена к плоскости его орбиты под углом 28,32°, и один оборот вокруг нее планета совершает за 16 ч 6 мин и 36 с. Масса Нептуна в 17 раз превышает массу Земли, она равна 1,03 × 1026 кг. В то же время средняя плотность планеты — 1,64 г/см3 (в 3,4 раза меньше земной), а это означает, что планета в основном состоит из легких элементов. Экваториальный радиус Нептуна равен 24 764 км, а полярный — всего на 423 км меньше. Из-за большого размера и низкой плотности Нептун относят к газовым гигантам.

Атмосфера Нептуна состоит в основном из водорода (80%), гелия (19%) и метана (1%), окрашивающего ее в голубой цвет. В ней формируются облака из аммиака и сероводорода, а в нижних слоях, кроме того, еще из сульфида аммония и воды. В атмосфере заключено 10–20% от общей массы планеты. Она уходит вглубь на 10–20% радиуса и там постепенно уплотняется в перегретую жидкую мантию, температура которой равна 2000–5000 К. Эта горячая, очень плотная, обладающая высокой электропроводностью субстанция богата водой, аммиаком и метаном. На ее границе с ядром давление может достигать 104 атм. Под мантией расположено тяжелое ядро, состоящее из железа, никеля и соединений кремния — силикатов. Предположительно, оно в 1,2 раза тяжелее Земли и сравнимо с ней по размеру. Вполне вероятно, что давление в самом центре гиганта доходит до значений 7 ⋅ 106 атм, а температура — до 5400 К.

Магнитная ось Нептуна отклонена от оси вращения на целых 47°, а магнитное поле, которое в 27 раз мощнее земного, подвергается во время вращения планеты мощным изменениям. «Хвост» магнитосферы Нептуна тянется не меньше чем на 72 его радиуса. У Нептуна, как и у Урана, помимо двух магнитных полюсов наблюдаются две магнитные аномалии, такие сильные, что по мощности они сравнимы с «основными» полюсами.

Предполагается, что механизм генерации магнитного поля на Уране и Нептуне особый и сильно отличается от механизма образования магнитных полей на других планетах и их спутниках.

Магнитные поля Урана и Нептуна, в отличие от всех остальных планет Солнечной системы, являются не дипольными, а квадрупольными, т. е. они имеют по два северных и два южных полюса. В их ядрах провод никами тока являются ионы; в целом природа их полей до конца не ясна. Возможно, они формируются на относительно малых глубинах, например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке, окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру. Объяснений внутреннего магнетизма планет предлагалось множество, и сейчас общепринятой является теория магнитогидродинамического динамо. Необходимым условием генерации магнитного поля является наличие жидкого ядра, проводящего ток, причем в нем должны иметь место потоки. Наиболее вероятной причиной таких потоков является термохимическая конвекция.

Магнитное поле Нептуна
Магнитное поле Нептуна

В атмосфере Нептуна наблюдается повышенная активность, механизм которой неизвестен. Там образуются гигантские шторма и самые быстрые в Солнечной системе ветры, которые дуют вдоль экватора планеты в направлении, противоположном ее вращению. Они в три раза мощнее юпитерианских и в девять раз превосходят земные. Кроме того, на Нептуне замечены гигантские антициклоны — аналоги Большого Красного Пятна на Юпитере, которые сравнимы с ним по размеру, но живут гораздо меньше. Планета излучает в космос в 2,6 раза больше энергии, чем получает от Солнца, и, следовательно, имеет внутренний источник тепла неизвестной природы.

У Нептуна обнаружено 14 спутников и шесть слабых полупрозрачных колец, которые очень непостоянны. Скорее всего, они молоды и просуществуют недолго. Самое удаленное от планеты кольцо расположено на расстоянии 63 000 км от ее центра. Оно состоит из пяти ярких дуг (арок), представляющих собой сложные вихри, существование которых трудно объяснить, ведь по законам механики они должны были разрушиться или превратиться в одно сплошное кольцо. Может быть, их поддерживает гравитация Галатеи — одного из спутников Нептуна, находящегося внутри кольца.

Тритон — самый большой спутник Нептуна
Тритон — самый большой спутник Нептуна. 10 октября 1846 г. его открыл Уильям Лассел. Это седьмой по величине спутник Солнечной системы и единственный крупный спутник с ретроград ным движением по орбите