Neptun

Neptun to gazowy olbrzym, ósma, najdalsza od Słońca planeta w Układzie Słonecznym. Wśród planet Układu Słonecznego jest czwartą pod względem średnicy i trzecią pod względem masy. Neptun jest ponad 17 razy masywniejszy od Ziemi i trochę masywniejszy od swojego bliźniaka, Urana, który ma masę prawie 15 razy większą od masy Ziemi. Krąży wokół Słońca w odległości około 30 razy większej niż dystans Ziemia-Słońce.

Odkryty 23 września 1846 Neptun jest jedyną planetą Układu Słonecznego, której istnienie wykazano nie na podstawie obserwacji nieba, ale na drodze obliczeń matematycznych.

Zdjęcie wykonane przez sondę kosmiczną Voyager 2 w roku 1989.

Neptun ma układ pierścieni, choć jest on mniej spektakularny niż otaczający Saturna. Pierścienie mogą składać się z cząsteczek lodów pokrytych krzemianami lub materiałami na bazie węgla, które to najprawdopodobniej dają im czerwony odcień. Trzy główne pierścienie są wąskie i noszą nazwy: Pierścień Adamsa (63 000 km od centrum Neptuna), Pierścień Le Verriera (53 000 km) i Pierścień Galle (szerszy i słabszy 42 000 km). Słabe zewnętrzne rozszerzenie Pierścienia Le Verriera zostało nazwane Lassell i jest ograniczone w jego zewnętrznej krawędzi przez Pierścień Arago na wysokości 57 000 km.

Porównanie wielkości Neptuna i Ziemi.

Struktura wewnętrzna

Struktura wewnętrzna Neptuna przypomina strukturę Urana. Jego atmosfera stanowi od 5 do 10 procent jego masy, zajmując 10 do 20 procent drogi do jądra, osiągając ciśnienie 10 GPa. Zwiększone stężenie metanu, amoniaku i wody wykryto w dolnych warstwach atmosfery.

Wewnętrzna struktura Neptuna:
1. Górna atmosfera, wierzchołki chmur
2. Atmosfera składająca się z wodoru, helu i metanu
3. Płaszcz złożony z wody, amoniaku i metanu w postaci lodu
4. Jądro składające się ze skał i lodu

Stopniowo ten sprężony i gorętszy gaz (ciemniejszy na schemacie) przechodzi w stan nadkrytyczny, tworząc ciekły lub lodowy płaszcz, gdzie temperatura sięga od 2000 K do 5000 K. Płaszcz ten ma masę od 10 do 15 mas Ziemi.

Jądro Neptuna jest zbudowane z żelaza, niklu i krzemianów, modele określają jego masę na około 1,2 masy Ziemi. Ciśnienie w centrum wynosi 7 Mbar (700 GPa) i jest miliony razy większe niż ciśnienie na powierzchni Ziemi, zaś temperatura może sięgać 5400 K.

Możliwe, że na Neptunie, podobnie jak na Uranie, występują deszcze diamentów i oceany z roztopionych diamentów.

Atmosfera i klimat

Na dużych wysokościach atmosfera Neptuna składa się w 80% z wodoru i 19% z helu. Obecne są również śladowe ilości metanu. Metan silnie absorbuje fale o długości powyżej 600 nm, w czerwonej i podczerwonej części widma. Podobnie jak w przypadku Urana, absorpcja czerwonego światła przez metan znajdujący się w atmosferze nadaje Neptunowi niebieskawy odcień, choć intensywna lazurowa barwa Neptuna różni się od spokojniejszego cyjanu Urana. Ponieważ zawartości metanu w atmosferach Neptuna i Urana są podobne, jakiś dodatkowy składnik atmosferyczny musi wpływać na barwę Neptuna.

Atmosferę planety dzieli się na dwa główne obszary: troposferę, w której temperatura maleje z wysokością i stratosferę, w której temperatura z wysokością rośnie. Granica pomiędzy tymi obszarami – tropopauza – występuje przy ciśnieniu 0,1 bara (10 kPa). Wyżej, przy ciśnieniu pomiędzy 10−5 a 10−4 mikrobarów (1 do 10 Pa), stratosfera przechodzi w termosferę. Termosfera stopniowo przechodzi w egzosferę.

Wielka Ciemna Plama (góra), Scooter (środkowa biała chmura) i Mała Ciemna Plama (dół), z nierzeczywistym kontrastem.

Pogoda na Neptunie charakteryzuje się bardzo dynamicznymi burzami i wiatrem wiejącym z prędkością prawie 600 m/s – osiągającym niemal naddźwiękowy przepływ. Poprzez śledzenie ruchu chmur wykazano, że prędkości wiatru wynoszą od 20 m/s w kierunku wschodnim do 325 m/s w zachodnim. Prędkość wiatru w górnych warstwach chmur wynosi od 400 m/s na równiku do 250 m/s na biegunach. Większość wiatrów na Neptunie wieje w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu planety. Ogólny obraz wiatru pokazał stopniowanie obrotu na dużych szerokościach geograficznych i obrót wsteczny na niższych szerokościach geograficznych. Różnica w kierunku przepływu jest uważana za efekt powierzchniowy, a nie przejaw głębszych procesów atmosferycznych. Na 70° szerokości geograficznej południowej najszybsze strumienie gazów atmosferycznych poruszają się z prędkością 300 m/s.