در شلوغی روزها، دنیا برای یک آدم معمولی گاهی به اندازه کار و خانه کوچک می شود. در ضمن اگر به آسمان نگاه کنید می بینید که چقدر در مقیاس کیهان بی اهمیت است. شاید به همین دلیل است که رمانتیک های جوان آرزو دارند خود را وقف تسخیر فضا و مطالعه ستارگان کنند. دانشمندان اخترشناسان لحظه ای فراموش نمی کنند که علاوه بر زمین با مشکلات و شادی هایش، بسیاری از اجرام دوردست و مرموز دیگر نیز وجود دارد. یکی از آنها سیاره نپتون است که هشتمین سیاره از نظر فاصله از خورشید است که برای رصد مستقیم غیرقابل دسترس است و بنابراین برای محققان جذابیت مضاعف دارد.
همه چیز چگونه شروع شد
حتی در اواسط قرن نوزدهم، به گفته دانشمندان، منظومه شمسی تنها دارای هفت سیاره بود. همسایگان زمین، نزدیک و دور، با استفاده از تمام پیشرفت های موجود در فناوری و محاسبات مورد مطالعه قرار گرفته اند. بسیاری از ویژگی ها ابتدا به صورت تئوری توصیف شدند و تنها پس از آن تأیید عملی یافتند. با محاسبه مدار اورانوس، وضعیت تا حدودی متفاوت بود. توماس جان هاسی، ستاره شناس وکشیش، اختلافی بین مسیر واقعی حرکت فرضی سیاره کشف کرد. تنها یک نتیجه می تواند وجود داشته باشد: جسمی وجود دارد که بر مدار اورانوس تأثیر می گذارد. در واقع، این اولین گزارش از سیاره نپتون بود.
پس از تقریباً ده سال (در سال 1843)، دو محقق به طور همزمان محاسبه کردند که این سیاره در چه مداری می تواند حرکت کند و این غول گازی را مجبور به ایجاد فضا کرد. آنها جان آدامز انگلیسی و اوربان ژان جوزف لو وریر فرانسوی بودند. مستقل از یکدیگر اما با دقت متفاوت مسیر بدن را تعیین کردند.
تشخیص و تعیین
نپتون توسط ستاره شناس یوهان گوتفرید گال در آسمان شب پیدا شد که لو وریر با محاسباتش به او آمد. دانشمند فرانسوی که بعداً در شکوه کاشف با گال و آدامز سهیم شد، تنها یک درجه در محاسبات اشتباه کرد. نپتون به طور رسمی در مقالات علمی در 23 سپتامبر 1846 ظاهر شد.
در ابتدا پیشنهاد شد که این سیاره به نام ژانوس دو چهره نامگذاری شود، اما این نامگذاری ریشه ای پیدا نکرد. ستاره شناسان بیشتر از مقایسه شی جدید با پادشاه دریاها و اقیانوس ها الهام گرفتند که ظاهراً سیاره باز با فلک زمین بیگانه است. نام نپتون توسط Le Verrier پیشنهاد شد و توسط V. Ya. Struve که رئیس رصدخانه Pulkovo بود، حمایت شد. این نام داده شد، فقط باید فهمید که ترکیب جو نپتون چیست، آیا اصلا وجود دارد، چه چیزی در اعماق آن پنهان است و غیره.
در مقایسه با زمین
زمان زیادی از افتتاحیه می گذرد. امروز حدود هشتم استسیاره منظومه شمسی ما خیلی بیشتر می دانیم. نپتون بسیار بزرگتر از زمین است: قطر آن تقریباً 4 برابر بزرگتر و جرم آن 17 برابر است. فاصله قابل توجه از خورشید هیچ شکی باقی نمی گذارد که آب و هوای سیاره نپتون نیز تفاوت قابل توجهی با زمین دارد. اینجا زندگی وجود ندارد و نمی تواند باشد. این حتی در مورد باد یا برخی از پدیده های غیر معمول نیست. جو و سطح نپتون تقریباً ساختار مشابهی دارند. این ویژگی مشخصه همه غول های گازی از جمله این سیاره است.
سطح خیالی
این سیاره به طور قابل توجهی از نظر چگالی کمتر از زمین است (1.64 گرم در سانتی متر مکعب) که قدم گذاشتن روی سطح آن را دشوار می کند. بله، و به این ترتیب نیست. توافق شد که سطح سطح با بزرگی فشار مشخص شود: یک "جامد" انعطاف پذیر و نسبتاً مایع مانند در لایه های پایین تر جو قرار دارد، جایی که فشار برابر با یک بار است، و در واقع، ، بخشی از آن است. هر گزارشی از سیاره نپتون به عنوان یک جرم کیهانی با اندازه خاص بر اساس این تعریف از سطح خیالی یک غول است.
پارامترهای به دست آمده با در نظر گرفتن این ویژگی به شرح زیر است:
- قطر نزدیک به استوا 49.5 هزار کیلومتر است؛
- اندازه آن در صفحه قطبها تقریباً 48.7 هزار کیلومتر است.
نسبت این ویژگی ها باعث می شود نپتون از یک دایره دور شود. مانند سیاره آبی، تا حدودی در قطب ها صاف شده است.
ترکیب جو نپتون
مخلوط گازهایی که سیاره را در بر گرفته است،محتوا با زمین بسیار متفاوت است. اکثریت قریب به اتفاق هیدروژن (80٪) است، موقعیت دوم توسط هلیم اشغال شده است. این گاز بی اثر سهم قابل توجهی در ترکیب جو نپتون دارد - 19٪. متان کمتر از یک درصد است، آمونیاک نیز در اینجا یافت می شود، اما در مقادیر کم.
به اندازه کافی عجیب، یک درصد متان در ترکیب به شدت بر نوع جوی که نپتون دارد و کل غول گازی از دید ناظر خارجی چگونه است، تأثیر می گذارد. این ترکیب شیمیایی ابرهای سیاره را تشکیل می دهد و امواج نوری مربوط به رنگ قرمز را منعکس نمی کند. در نتیجه، نپتون به رنگ آبی تیره برای فضاپیماهای عبوری تبدیل می شود. این رنگ یکی از اسرار سیاره است. دانشمندان هنوز به طور کامل نمی دانند که دقیقا چه چیزی منجر به جذب قسمت قرمز طیف می شود.
همه غول های گازی جو دارند. این رنگ است که نپتون را در بین آنها متمایز می کند. با توجه به این ویژگی ها به آن سیاره یخی می گویند. متان یخ زده، که با وجود خود به مقایسه نپتون با یک کوه یخ وزن می‌افزاید، نیز بخشی از گوشته اطراف هسته سیاره است.
ساختار داخلی
هسته یک جسم فضایی حاوی ترکیبات آهن، نیکل، منیزیم و سیلیکون است. از نظر جرم، هسته تقریباً برابر با کل زمین است. در عین حال، برخلاف سایر عناصر ساختار داخلی، چگالی آن دو برابر سیاره آبی است.
هسته، همانطور که قبلا ذکر شد، توسط گوشته پوشانده شده است. ترکیب آن از بسیاری جهات شبیه به اتمسفر است: اینجاآمونیاک، متان، آب وجود دارد. جرم لایه برابر با پانزده زمین است، در حالی که به شدت گرم می شود (تا 5000 کلوین). گوشته مرز مشخصی ندارد و جو سیاره نپتون به آرامی به درون آن می ریزد. مخلوطی از هلیوم و هیدروژن قسمت بالایی ساختار را تشکیل می دهد. تبدیل آرام یک عنصر به عنصر دیگر و مرزهای مبهم بین آنها ویژگی هایی است که مشخصه همه غول های گازی است.
مشکلات تحقیق
نتیجه گیری در مورد جو نپتون، که برای ساختار آن معمول است، عمدتاً بر اساس داده های قبلاً به دست آمده در مورد اورانوس، مشتری و زحل است. دور بودن سیاره از زمین مطالعه آن را بسیار دشوارتر می کند.
در سال 1989، فضاپیمای وویجر 2 در نزدیکی نپتون پرواز کرد. این تنها دیدار غول یخی با پیام آور زمینی بود. با این حال، پربار بودن آن آشکار است: این کشتی بود که بیشتر اطلاعات مربوط به نپتون را در اختیار علم قرار داد. به طور خاص، وویجر 2 نقاط تاریک بزرگ و کوچک را کشف کرد. هر دو ناحیه سیاه شده به وضوح در پس زمینه جو آبی قابل مشاهده بودند. تا به امروز، مشخص نیست ماهیت این سازندها چیست، اما فرض بر این است که اینها جریان های گردابی یا سیکلون هستند. آنها در اتمسفر فوقانی ظاهر می شوند و با سرعت زیادی دور سیاره را می چرخانند.
حرکت همیشگی
پارامترهای زیادی وجود جو را تعیین می کنند. نپتون نه تنها با رنگ غیر معمول خود، بلکه با حرکت مداوم ایجاد شده توسط باد مشخص می شود. سرعت چرخش ابرها به دور سیاره به دور استوا از هزار کیلومتر در ساعت فراتر می رود.در همان زمان، آنها در جهت مخالف چرخش خود نپتون حول محور حرکت می کنند. در همان زمان، سیاره حتی سریعتر می چرخد: یک چرخش کامل تنها 16 ساعت و 7 دقیقه طول می کشد. برای مقایسه: یک چرخش به دور خورشید تقریباً 165 سال طول می کشد.
معمای دیگر: سرعت باد در جو غول های گازی با فاصله از خورشید افزایش می یابد و در نپتون به اوج می رسد. این پدیده و همچنین برخی از ویژگی های دمایی سیاره هنوز اثبات نشده است.
توزیع گرما
هوای سیاره نپتون با تغییر تدریجی دما بسته به ارتفاع مشخص می شود. آن لایه از جو، که در آن سطح شرطی قرار دارد، به طور کامل با نام دوم جسم کیهانی (سیاره یخی) مطابقت دارد. دما در اینجا تقریبا به -200 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. اگر از سطح بالاتر حرکت کنید، افزایش قابل توجهی در گرما تا 475 درجه وجود خواهد داشت. دانشمندان هنوز توضیح شایسته ای برای چنین تفاوت هایی پیدا نکرده اند. قرار است نپتون یک منبع گرمای داخلی داشته باشد. چنین "گرمکن" باید دو برابر انرژی تولید کند که از خورشید به سیاره می رسد. گرمای این منبع، همراه با انرژی که از ستاره ما به اینجا می آید، احتمالاً دلیل بادهای شدید است.
اما نه نور خورشید و نه "بخاری" داخلی نمی توانند دمای سطح را بالا ببرند تا تغییر فصل در اینجا احساس شود. و اگرچه سایر شرایط برای این امر برآورده شده است، اما تشخیص زمستان از تابستان در نپتون غیرممکن است.
مگنتوسفر
تحقیق Voyager 2 به دانشمندان کمک کرد تا چیزهای زیادی در مورد میدان مغناطیسی نپتون بیاموزند. با زمین بسیار متفاوت است: منبع نه در هسته، بلکه در گوشته قرار دارد و به همین دلیل محور مغناطیسی سیاره تا حد زیادی از مرکز آن منحرف شده است.
یکی از کارکردهای میدان حفاظت از باد خورشیدی است. شکل مگنتوسفر نپتون بسیار کشیده است: خطوط محافظ در آن قسمت از سیاره که روشن است در فاصله 600 هزار کیلومتری از سطح و در طرف مقابل - بیش از 2 میلیون کیلومتر قرار دارند..
وویجر ناسازگاری قدرت میدان و محل خطوط مغناطیسی را ثبت کرد. چنین خواص سیاره نیز هنوز به طور کامل توسط علم توضیح داده نشده است.
حلقه
در پایان قرن نوزدهم، زمانی که دانشمندان دیگر به دنبال پاسخی برای این سؤال نبودند که آیا جوی در نپتون وجود دارد یا خیر، وظیفه دیگری پیش روی آنها قرار گرفت. لازم بود توضیح داده شود که چرا در طول مسیر سیاره هشتم، ستارگان کمی زودتر از نزدیک شدن نپتون برای ناظر شروع به محو شدن کردند.
مشکل تنها پس از تقریباً یک قرن حل شد. در سال 1984، با کمک یک تلسکوپ قدرتمند، می‌توان درخشان‌ترین حلقه سیاره را در نظر گرفت که بعدها به نام یکی از کاشفان نپتون - جان آدامز نامگذاری شد.
تحقیقات بیشتر چندین تشکل مشابه دیگر را نشان داد. آنها بودند که ستارگان را در مسیر سیاره بستند. امروزه ستاره شناسان نپتون را دارای شش حلقه می دانند. آنها حاوی رمز و راز دیگری هستند. حلقه آدامز از چندین طاق تشکیل شده است که روی برخی از آنها قرار دارندفاصله از یکدیگر دلیل این قرارگیری نامشخص است. برخی از محققان تمایل دارند فکر کنند که نیروی میدان گرانشی یکی از ماهواره‌های نپتون، Galatea، آنها را در این موقعیت نگه می‌دارد. دیگران یک ضد استدلال سنگین ارائه می دهند: اندازه آن به قدری کوچک است که به سختی از عهده این کار بر می آمد. شاید چندین ماهواره ناشناخته دیگر در این نزدیکی وجود داشته باشد که به Galatea کمک می کند.
به طور کلی، حلقه های سیاره منظره ای از نظر تأثیرگذاری و زیبایی کمتر از تشکیلات مشابه زحل هستند. آخرین نقش در ظاهر تا حدودی کسل کننده توسط ترکیب ایفا نمی شود. این حلقه‌ها عمدتاً حاوی تکه‌های یخ متان هستند که با ترکیبات سیلیکونی پوشانده شده‌اند که نور را به خوبی جذب می‌کنند.
ماهواره
نپتون مالک (طبق آخرین داده ها) 13 ماهواره است. اکثر آنها اندازه کوچکی دارند. فقط تریتون دارای پارامترهای برجسته است که فقط کمی از نظر قطر کمتر از ماه است. ترکیب جو نپتون و تریتون متفاوت است: ماهواره دارای پوشش گازی از مخلوط نیتروژن و متان است. این مواد ظاهر بسیار جالبی به سیاره می دهند: نیتروژن یخ زده با مواد یخ متان یک شورش واقعی از رنگ ها را در سطح نزدیک قطب جنوب ایجاد می کند: سرریز رنگ زرد با سفید و صورتی ترکیب می شود.
سرنوشت تریتون خوش تیپ، در عین حال، چندان هم گلگون نیست. دانشمندان پیش بینی می کنند که با نپتون برخورد می کند و توسط آن بلعیده می شود. در نتیجه، سیاره هشتم صاحب حلقه جدیدی خواهد شد که از نظر روشنایی با تشکل های زحل و حتی جلوتر از آنها قابل مقایسه است. ماهواره های باقی مانده از نپتون به طور قابل توجهی پایین تر از تریتون هستند، برخی از آنهاهنوز نامی هم ندارد.
هشتمین سیاره منظومه شمسی تا حد زیادی با نام آن مطابقت دارد که انتخاب آن نیز تحت تأثیر حضور جو - نپتون قرار گرفت. ترکیب آن به ظاهر یک رنگ آبی مشخص کمک می کند. نپتون مانند خدای دریاها در فضایی که برای ما غیرقابل درک است می شتابد. و به طور مشابه اعماق اقیانوس، آن قسمت از کیهان که فراتر از نپتون شروع می شود، اسرار زیادی را از انسان پنهان می کند. دانشمندان آینده هنوز آنها را کشف نکرده اند.
