Открытие планеты нептун кратко по пунктам. Состав и поверхность планеты Нептун
Нептун является восьмой планетой от Солнца и последней из известных планет. Не смотря на то, что это третья по массивности планета, она является всего лишь четвертой с точки зрения диаметра. Благодаря своей синей окраске Нептун получил имя римского бога моря.
По мере совершения тех или иных научных открытий у ученых часто возникают споры, какая именно из теорий заслуживает доверия. Открытие Нептуна является наглядным примером таких разногласий.
После того, как 1781 году была открыта планета , астрономы заметили, что его орбита подвержена значительным колебаниям, которых в принципе быть не должно. В качестве обоснования этого непонятного явления была предложена гипотеза о существовании планеты, гравитационное поле которой и вызывает орбитальные отклонения Урана.
Тем не менее, первые научные труды, связанные с существования Нептуна появились только в 1845-1846 году, когда английский астроном Джон Коуч Адамс опубликовал свои расчеты о положении этой тогда еще неизвестной планеты. Однако, несмотря на то, что он предоставил свою работу Королевскому научному сообществу (ведущей английской научно-исследовательской организации), его труд не вызвал ожидаемого интереса. И только год спустя французский астроном Жан Жозеф Леверье также представил расчеты, которые были поразительно похожи на расчеты Адамса. В результате независимых оценок научной работы двух ученых, научное сообщество наконец-то согласилось с их выводами и начало поиски планеты в области неба, на которую указывали исследования Адамс и Леверье. Планета как таковая была обнаружена 23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Галлом.
До облета космическим аппаратом Voyager 2 в 1989 году, о планете Нептун у человечества было очень мало информации. Миссия позволила получить данные о кольцах Нептуна, числе лун, атмосфере и вращении. Кроме того, Voyager 2 выявил существенные особенности спутника Нептуна под названием Тритон. На сегодняшний день мировые космические агентства не планируют каких-либо миссий к этой планете.
Верхние слои атмосферы Нептуна на 80% состоят из водорода (H2), 19% гелия и небольших примесей метана. Подобно Урану, синяя окраска Нептуна обусловлена его атмосферным метаном, который поглощает свет на длине волны, которая соответствует красному цвету. Однако, в отличие от Урана, у Нептуна более глубокий синий цвет, что говорит о присутствии в атмосфере Нептуна компонентов, которых нет в атмосфере Урана.
Погодные условия на Нептуне имеют две отличительные черты. Во-первых, как было замечено во время пролета миссии Voyager-2, это так называемые темные пятна. Эти бури сопоставимы по своим масштабам с Большим красным пятном на Юпитере, однако сильно отличаются по своей продолжительности. Шторм известный как Большое Красное Пятно длится уже в течение многих столетий, а темные пятна Нептуна способны существовать не более нескольких лет. Информацию об этом удалось подтвердить благодаря наблюдениям космического телескопа «Хаббл», который был направлен на планету всего через четыре года после того, как Voyager 2 совершил свой облет.
Вторым примечательным погодным явлением планеты является стремительно перемещающиеся шторма белого цвета, которые получили называние «Скутер». Как показали наблюдения, это своеобразный тип ливневой системы, размеры которой намного меньше, чем размеры темных пятен, а продолжительность жизни еще короче.
Подобно атмосферам других газовых гигантов, атмосфера Нептуна делится на широтные полосы. Скорость ветра в некоторых из этих полос достигает почти 600 м/с, то есть ветра планеты можно назвать самыми быстрыми в Солнечной системе.
Структура Нептуна
Наклон оси Нептуна составляет 28,3°, что относительно близко к 23.5° Земли. Учитывая значительную удаленность планеты от Солнца, наличие у Нептуна сравнимых с земными сезонов является достаточно удивительным и до конца неизученным для ученых явлением.
Спутники и кольца Нептуна
На сегодняшний день известно, что Нептун имеет тринадцать спутников. Из этих тринадцати только одна обладает большой и сферической формой. Существует научная теория, согласно которой Тритон - самый крупный из спутников Нептуна, представляет собой карликовую планету, которая была захвачена гравитационным полем и поэтому его естественное происхождение остается под вопросом. Доказательства этой теории исходит от ретроградной орбиты Тритона - спутник вращается в противоположном направлении по отношению к Нептуну. Кроме того, С зарегистрированной температурой поверхности -235 °C, Тритон является самым холодным известный объектом в Солнечной системе.
Считается, что Нептун имеет три основных кольца: Адамса, Леверье и Галле. Эта кольцевая система намного слабее, чем у других газовых гигантов. Кольцевая система планеты настолько тусклая, что некоторое время считалось кольца неполноценны. Однако изображения, которые передал Voyager 2 показали, что это на самом деле не так и кольца полностью опоясывают планету.
Для полного оборота по орбите вокруг Солнца Нептуну требуется 164.8 земных лет. 11 июля 2011 года было обозначено завершение первого полного оборота планеты с момента ее открытия в 1846 году.
Нептун был обнаружен Жаном Жозефом Леверье. Планета оставалась неизвестной для древних цивилизаций в силу того, что не была видно с Земли невооруженным взглядом. Первоначально планета называлась Леверье, в честь ее первооткрывателя. Но научное сообщество быстро отказалось от этого названия и было выбрано название Нептун.
Планета была названа Нептун в честь древнеримского бога моря.
Нептун обладает второй по величине силой тяжести в Солнечной системе, уступая только Юпитеру.
Самый большой спутник Нептуна носит название Тритон, он был обнаружен спустя 17 дней после того, как был обнаружен сам Нептун.
В атмосфере Нептуна можно наблюдать шторм, похожий на Большое красное пятно Юпитера. Данный шторм имеет объем сопоставимый с объемом Земли и известен также как Великое Темное Пятно.
И нет никаких свидетельств, что Галилей воспринял замеченный Нептун как новое, ранее неизвестное светило .
В 1847, уже после открытия Нептуна и расчёта характеристик его орбиты, американский астроном С.Уолкер из Военно-морской обсерватории США , исследуя архивные записи, обнаружил, что 8 и 10 мая 1795 французским астрономом Лаландом из Парижской обсерватории наблюдалась звезда, находившаяся в том самом месте, где должен был находиться Нептун. Обнаружение этих записей положения Нептуна в 1795 способствовало более точному расчету орбиты планеты .
Возмущения орбиты Урана и их интерпретация
Вскоре после 1831-1832 годов в научном сообществе было выдвинуто несколько гипотез для объяснения непонятного «поведения» Урана.
1. Уран в своем движении испытывает сопротивление газо-пылевой среды, которая заполняет межпланетное пространство. Это сопротивление и вызывает систематические отклонения от расчетной траектории, построенной без учета какого-либо сопротивления среды.
2. Уран обладает не открытым ещё спутником, который вызывает наблюдаемые отклонения.
3. Незадолго перед открытием Урана Гершелем произошло столкновение этой планеты или её сближение с кометой, резко изменившее орбиту Урана.
4. Закон притяжения Ньютона не остается абсолютно справедливым на таких больших расстояниях от Солнца, на каком находится Уран, и далее.
5. На движение Урана оказывает влияние ещё одна, до сих пор не открытая и не известная планета (см. рисунок).
Варианты 1-3 были отвергнуты астрономическим сообществом практически сразу, в отношении варианта 4 большинство астрономов испытывало серьёзный скептицизм. Таким образом, наиболее вероятной оставалась гипотеза № 5.
В ряде источников первым человеком, предположившим существование заурановой планеты, называется английский астроном Томас Хасси . После публикации таблиц движения Урана французским астрономом А. Буваром , Хасси на основе собственных наблюдений обнаружил аномалии в орбите Урана и предположил, что они могут быть вызваны наличием внешней планеты. После этого Хасси посетил Бувара в Париже и обсудил с ним вопрос об этих аномалиях. Бувар обещал Хасси провести расчеты, необходимых для поиска гипотетической планеты, если найдет время для этого. В ноябре Хасси направил письмо Д. Б. Эйри (в 1835 году ставшему директором Гринвичской обсерватории), где отмечает:
«Я имел разговор с Алексисом Буваром о предмете, над которым я часто размышлял и который, вероятно, вас заинтересует; ваше мнение определит и моё. Занимаясь много в последний год некоторыми наблюдениями Урана, я близко познакомился с таблицами Бувара для этой планеты. Кажущиеся необъяснимыми противоречия между „старыми“ и „новыми“ наблюдениями подсказали мне возможность существования некоторого возмущающего тела за орбитой Урана, которое остаётся пока неизвестным, поэтому не принималось до сих пор во внимание. Моя первая идея заключалась в том, чтобы установить эмпирически некоторое приближённое положение на небе этого предполагаемого тела, а затем приняться с моим большим рефлектором за работу, просматривая вокруг все малые звёзды. Но я сам оказался полностью неспособным выполнить первую часть такой программы… Позднее в разговоре с Буваром я спросил его, может ли такое иметь место. Его ответ был утвердительным… и что по этому поводу он вёл переписку с Ганзеном… На мой вопрос, можно ли получить положения эмпирически, а затем организовать поиски в близкой окрестности, он дал полностью положительный ответ. Он сказал при этом, что требующиеся для этого вычисления не столько трудны, сколько громоздки и что если бы у него было свободное время, то он бы их предпринял и передал результаты мне, как основу для проведения наблюдений именно в нужном малом участке неба» .
Эйри на это ответил:
«Я много размышлял над неправильностями Урана… Это - загадка. Но я без колебаний высказываю мнение, что сейчас ещё нет ни малейшей надежды выяснить природу внешнего воздействия. Если же такое есть, то я очень сомневаюсь в возможности определить положение планеты, оказывающей это действие. Я уверен, что этого нельзя сделать, пока природа нерегулярностей не будет хорошо определена после нескольких последовательных оборотов Урана [вокруг Солнца]» .
Поскольку продолжительность оборота Урана составляет 84 года, письмо Эйри охладило энтузиазм Хасси в поисках заурановой планеты.
Но, несмотря на скепсис Эйри, уже к 1836 в мировом астрономическом сообществе сложилось представление, что за орбитой Урана есть достаточно массивная планета и её надо искать. Так высказывались, например, в 1835 году известный немецкий астроном Э. Б. Вальц и директор обсерватории в Палермо Н. Каччиаторе. Последний даже сообщил, что он наблюдал в мае 1835 года движущееся небесное светило, представляющее, по-видимому, планету, расположенную за орбитой Урана.
Французский астроном Луи Вартман, узнав о наблюдениях Каччиаторе, опубликовал в том же 1836 году заметку, в которой он говорит, что ещё в сентябре 1831 года он также наблюдал движущееся небесное светило и высказывается в пользу того, что это - новая планета, которая должна находиться примерно на двойном расстоянии от Солнца по сравнению с Ураном, а её период обращения должен составлять, следовательно, около 243 лет.
Осталось неизвестным, действительно ли Вартман и Каччиаторе наблюдали новую планету, но, во всяком случае, их слова говорят не только о распространенности гипотезы о существовании неизвестной планеты, но и о том, что был уже поставлен вопрос о местонахождении этой планеты - за орбитой Урана. Но точных расчётов характеристик этой планеты и её орбиты не было сделано до середины 1840-х годов.
Открытие «на кончике пера»
Расчёты Д. К. Адамса
Всю зиму 1845 года и весну 1846 года Леверье усиленно продолжает исследования и 1 июня представляет в Академию наук вторую статью по данной проблеме. Она состоит из двух частей. В первой части Леверье заново проводит сравнение всех существущих наблюдений Урана и вычислений по своей точной теории движения Урана. Получены гораздо более подробные и более точные, чем у Адамса, данные о расхождениях между теорией и наблюдениями. Рассматривается 115 условных уравнений, составленных по 279 наблюдениям с 1690 по 1845 год, с целью устранения этих расхождений за счёт исправления элементов первоначальной орбиты Урана. Леверье делает категорический вывод: наблюдения совершенно непримиримы с теорией, обращается к Эйри в письме от 28 июня 1846 с просьбой организовать поиски новой планеты:
«Если я могу надеяться, что Вы достаточно доверяете моей работе, чтобы начать поиски планеты на небе, то я поспешу прислать Вам её точные координаты, как только их вычислю».
На это Эйри ответил отрицательно: «Близкий отъезд в Европу не позволяет тревожить месье Леверье просьбой о более точных числах». Однако отъезд Эйри в Европу намечался лишь через полтора месяца. Сам Эйри в беседе с Чэллисом и Джоном Гершелем 29 июня поднял вопрос об организации поисков новой планеты. Поскольку он относился к работе Леверье с полным доверием, причины такого ответа Эйри остаются всё же неясными.
Поиски новой планеты начались в Англии 29 июля 1846. Леверье о них ничего не знал до самого их конца.
Леверье продолжает активно работать дальше и 31 августа 1846 представляет в Парижскую Академию наук свою третью статью под названием: «О планете, которая производит наблюдаемые в движении Урана аномалии. Определение её массы, её орбиты и её нынешнего положения». Но во Франции, несмотря на огромный успех работ Леверье, никто из астрономов не собирался начинать поиски новой планеты. Тогда Леверье обращается за помощью к немецкому астроному Иоганну Галле , 34-летнему ассистенту Берлинской обсерватории . К тому был удобный повод: год назад Галле прислал Леверье в знак уважения свою диссертацию, посвящённую анализу наблюдений за движением Урана, выполненным датским астрономом Оле Рёмером . И Леверье 18 сентября отправляет письмо к Галле, в котором пишет: «Непосредственно сейчас я хотел бы найти настойчивого наблюдателя, который согласился бы уделить некоторое время наблюдениям в той области неба, где может находиться неизвестная планета. Я пришёл к своему выводу на основании теории движения Урана… Положение планеты сейчас и в течение ближайших нескольких месяцев благоприятное с точки зрения её обнаружения. Величина массы планеты позволяет сделать вывод, что её видимый диск более 3». При наблюдениях в хороший телескоп этот диск вполне можно отличать от мерцающих изображений звёзд".
Обнаружение новой планеты
Иоганн Готфрид Галле
Генрих Луи д’Арре
И.Галле, получив письмо Леверье 23 сентября, тем же вечером приступил к наблюдениям. Поскольку поиск новой планеты не входил в плановые наблюдения Берлинской обсерватории, на внеплановую работу нужно было получить разрешение директора обсерватории И. Ф. Энке , который отличался большой педантичностью в соблюдении регламента наблюдений, а также изрядным скепсисом в отношении инициатив молодых сотрудников. Поначалу Энке отказал Галле, но после настойчивых просьб последнего дал согласие, поскольку уходил на празднование своего юбилея (23 сентября 1846 Энке исполнилось 55 лет). Помочь Галле в поисках новой планеты с энтузиазмом вызвался 24-летний студент Генрих д’Арре .
Для наблюдений был использован ахроматический рефрактор с 24-сантиметровым зеркалом, изготовленным компанией И.Фраунгофера . (Этот телескоп впоследствии был размещён в Немецком музее в Мюнхене, где его в настоящее время можно увидеть в качестве экспоната ). Для поиска новой планеты было два возможных пути:
- 1.По видимому перемещению относительно звёзд (в этом случае каждую звезду в районе предполагаемого нахождения новой планеты надо было наблюдать дважды с интревалом в несколько дней. фиксируя её точные координаты);
- 2.По видимому диску (размер которого, как указывал Леверье, должен был составлять порядка 3").
Новая Берлинская обсерватория на Унтер-дер-Линден, где вели наблюдения Галле и д’Арре
Поначалу Галле, направив телескоп в указанную Леверье точку неба, не обнаружил новой планеты. Тогда д’Арре предложил третий способ поиска: использовать карту звёздного неба, сличая светила, нанесённые на карту с теми, которые реально наблюдаются на небе. Поскольку неизвестной планеты на карте не может быть, ей окажется звезда, не обозначенная на звёздной карте. Для этого требовалась достаточно подробная и точная звёздная карта, и такая карта в Берлинской обсерватории была. Это была карта звёздного атласа Берлинской академи наук , составленная Карлом Бремикером и напечатанная в конце 1845. (К сентябрю 1846 эта карта ещё не была разослана в обсерватории Великобритании и Франции).
Взяв карту Бремикера, Галле и д’Арре продолжили наблюдения. Галле по очереди называл звёзды, их положение и блеск, а д’Арре отмечал их на карте. Сразу же после полуночи (в 0 часов 0 минут 14 секунд 24 сентября) Галле назвал звезду примерно 8-й звёздной величины , которую д’Арре на карте не нашёл. Её положение отличалось от указанного Леверье на 52". С этим известием, несмотря на поздний час, д’Арре побежал к Энке, который присоединился к наблюдениям молодых коллег, и они втроём наблюдали за обнаруженным объектом до его захода в 2 ч 30 мин. Окончательной уверенности, что наблюдаемое светило является новой планетой, у них не было, поскольку из-за слабости выбранного окуляра телескопа диск светила они рассмотреть так и не смогли. Было решено продолжить наблюдения на следующую ночь. Наблюдения вечером 24 сентября велись уже в телескоп с окуляром , дающим 320-кратное увеличение, и в этот вечер все трое наблюдателей смогли, во-первых, разглядеть у нового светила диск размером примерно 3", а во-вторых, обнаружить его видимое собственное движение - примерно 70" к западу, что полностью совпадало с оценками Леверье. После этого никаких сомнений не оставалось: новая планета Солнечной системы открыта. Об этом открытии Галле уведомил Леверье письмом от 25 сентября.
Выбор названия новой планеты
Галле в своём письме к Леверье 25 сентября предложил для новой планеты название «Янус». Это соответствовало принятой у астрономов традиции, когда название новому объекту давал его первооткрыватель. Однако в этом случае ситуация была иной: мировое научное сообщество расценивало открытие новой планеты как исключительную заслугу Леверье.
Леверье в письмах Галле и редактору главного немецкого астрономического журнала Astronomische Nachrichten Г. Х. Шумахеру предлагает своё название - «Нептун». 1 октября он пишет письма Д. Б. Эйри и директору Пулковской обсерватории В. Я. Струве с предложением назвать новую планету Нептуном. Но в начале октября Леверье внезапно меняет своё решение и предлагает назвать планету в свою честь - «Леверье». В этом его активно поддержал директор Парижской обсерватории Франсуа Араго , однако эта инициатива натолкнулась на существенное сопротивление за пределами Франции . Французские альманахи очень быстро вернули название «Гершель» для Урана, в честь её первооткрывателя Уильяма Гершеля , и «Леверье» для новой планеты .
В Англии Чэллис предложил другое название: «Океан» .
Мифы об открытии Нептуна
Открытие Нептуна, как и любое значительное событие в истории, стало обрастать мифами. Один из них - это якобы предсказанные за 300 лет Нострадамусом время и обстоятельства открытия планеты. В 4-й центурии, 33-м катрене Нострадамуса есть строки:
Юпитер связан с Венерой больше, чем с Луной,
Явившейся во всем своем блеске.
Венера скрыта, в свете Луны исчез Нептун,
Поражаемый тяжелым копьем Марса.
Некоторые интерпретаторы Нострадамуса предложили следующее толкование этих строк:
Нептун в свете полной Луны.
Полнолуние. Констелляция 7.08.1846.
Марс в оппозиции к Нептуну.
Венера под горизонтом.
Расстояние от Венеры до Юпитера.
Расстояние от Юпитера до Луны.
Критики Нострадамуса отмечают, что каждую фразу его катренов можно интерпретировать десятками разных способов, «подгоняя» интерпретацию под реально произошедшие события. Все интерпретации текстов Нострадамуса являются наложением «предсказаний» на уже прошедшие события с целью доказательства их истинности. Действительно, до сих пор никто публично не смог предсказать ни одно событие в будущем, пользуясь так называемыми «пророчествами», и катрен, якобы посвящённый открытию Нептуна, исключения не составляет.
Мировоззренческое значение открытия Нептуна
Открытие Нептуна имело исключительно важное значение для науки, поскольку оно окончательно подтвердило справедливость как
В 1781 году
обнаружилось, что существуют загадочные аномалии в движении этой планеты
- она то "отставала" от расчетного положения, то опережала его. Первым
эти отклонения от расчетной траектории заметил петербургский академик
Андрей Лексель в 1783 году. Изучив особенности движения этой планеты,
Лексель предположил, что на нее воздействует притяжение неизвестного
космического тела, расположенного еще дальше.
В 1821 году Alexis Bouvard опубликовал таблицы положения Урана на много
лет вперед. В 1832 в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж.
Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11
лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после
опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя,
преподобного доктора Хассея, письмо, в котором тот предлагал поискать
"заурановую" планету по ее возмущающему воздействию на Уран. По-видимому,
это было первым предложением искать "возмущающую" планету. Эри не одобрил
идею Хассея, и поиски не были начаты.
За год до этого, в 1831 году, талантливый молодой студент Дж. К. Адамс
отметил в своих записях: "В начале этой недели появилась мысль заняться
сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана,
которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены
влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить
хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию".
Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через
два года, и к октябрю 1843 года предварительные вычисления были закончены.
Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом
ему не удалось. Адамсу пришлось вернуться в Кембридж, оставив для Эри
результаты проведенных расчетов. Отвечая на записку Адамса, Эри задал
в своем письме вопрос об особенностях вычислений. Самое странное, что
Адамс не ответил на это письмо, и дело продолжало стоять на месте.
Вскоре он обратился к астроному-наблюдателю Джеймсу Чаллису, работавшему
в том же Кембриджском университете, с просьбой организовать поиски.
Чаллис приступил к поискам в июле 1846 года. Но ему не повезло. Он неоднократно
наблюдал планету в августе 1846 года, записывал ее координаты, но все
никак не удосуживался сравнить результаты наблюдений, проведенных в
разные дни. Чаллис впоследствии объяснял это отсутствием в своей обсерватории
точной звездной карты. В то время точные звездные карты изготавливались
в Берлинской обсерватории. Немецкие астрономы, экономя на почтовых расходах,
рассылали свои звездные карты попарно, а к тому листу, на котором немцы
через несколько месяцев обнаружили планету, еще не было пары, поэтому
карта имелась лишь в Берлинской обсерватории. Но Чаллис лукавил, поскольку
новая планета в период, когда он проводил наблюдения, была на соседнем
участке неба, карта которого в Кембриджской обсерватории имелась. Однако
он ею не воспользовался.
Адамс не публиковал своих расчетов, и сведения о его работе держались
в секрете между кембриджскими астрономами. Поскольку дело не двигалось,
пришлось обратиться к обладателю самого крупного телескопа того времени
в надежде, что в его мощный телескоп удастся разглядеть диск новой планеты
без кропотливой работы по сравнению положений сотен звезд. И тут - очередное
невезение. Когда письмо пришло в Ливерпуль, Ласселл лежал в постели,
у него была травма ноги, и он не мог дойти до телескопа. День спустя,
почувствовав себя лучше, он хотел провести наблюдения, но не смог найти
письма с координатами. Выяснилось, что горничная случайно выкинула его
вместе с мусором. Ласселлу было очень неловко, и он так никогда и не
рассказал Адамсу, почему не смог открыть новую планету.
Независимо
от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции астроном-теоретик
У. Ж. Леверье. Он работал в парижском Бюро долгот, которое возглавлял
крупнейший французский астроном Франсуа Араго. Именно Араго и поставил
перед молодым ученым задачу по определению возможного местоположения
неизвестной планеты.
Неоценимую роль в расчетах Леверье сыграла публикация информации о наблюдениях
Урана, проведенных в 1706 году датским астрономом Оле Рёмером. Рёмер
был не только крупный астроном, впервые измеривший скорость света, но
также и мэр Копенгагена. После смерти мэра судьба сыграла злую шутку
с его архивом астрономических наблюдений. Созданная и хорошо экипированная
им пожарная команда не спасла его бумаги от уничтожения во время большого
копенгагенского пожара 1728 года, когда пламя, занявшееся в маленькой
свечной мастерской, уничтожило почти весь город - более 1 700 домов,
включая ратушу и университет. От обсерватории Рёмера осталось только
пепелище. Брандмейстеры не смогли одолеть огонь, поскольку были пьяны
- они как раз отмечали получение премии за успешно проведенный смотр
пожарных команд.
Но малая часть записей Рёмера все же сохранилась. Там были и наблюдения
планеты Уран, сделанные за 75 лет до ее открытия. В течение трех ночей
в 1706 году Рёмер фиксировал координаты Урана, считая его одной из звезд.
Именно эти материалы и попали затем в Берлин, где их исследовал молодой
астроном Иоганн Галле. Обработка наблюдений Урана, выполненных Рёмером,
стала для Галле диссертационной работой. Публикацию ее в научном журнале
Галле разослал тем европейским астрономам, которые занимались вычислениями
особенностей движения планет.
Получил эту статью и Леверье. 10 ноября 1845 года Леверье представил
Французской Академии Наук результаты своего теоретического анализа движения
Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и
расчетов: "Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который
я оценю во втором трактате". Такие оценки были проведены в первой половине
1846 года. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется
в соответствии с эмпирическим правилом Тициуса - Боде, и что орбита
имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием,
где следует искать новую планету.
Получив второй трактат Леверье, королевский астроном Эри обратил внимание
на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье,
относящихся к движению предполагаемой планеты, и даже подчеркнул это
на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее,
не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846
года.
Тем временем Леверье 31 августа 1846 года закончил еще одно исследование,
в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой
планеты и указано ее место на небе. Однако парижские астрономы не проявили
интереса к таким поискам, полагая, что это невозможно - пытаться вычислить
расположение планеты, не зная о ней почти ничего. Леверье решил направить
письмо немецкому астроному Галле, который один раз уже помог ему, найдя
данные о наблюдениях Урана в архивах Рёмера. Письмо было направленно
18 сентября 1846 года и доставлено в Берлинскую обсерваторию 23 сентября.
Прочитав письмо, Иоганн Галле тут же отправился к директору обсерватории,
профессору Иоганну Энке. Надежда на то, что тот разрешит проводить незапланированные
наблюдения, была невелика, поскольку обычно Энке педантично соблюдал
заранее намеченный план использования телескопа. А в письме как раз
была просьба провести наблюдения, запланировать которые никому бы и
в голову не пришло. Однако Леверье повезло: письмо из Парижа пришло
в Берлин именно в день, когда директор обсерватории, придворный астроном
прусского короля Иоганн Энке отмечал свое 55-летие и в предстоящую ночь
отменил наблюдения. Поэтому он разрешил своему ассистенту Иоганну Галле
выполнить просьбу парижского коллеги. Правда, Энке не преминул заметить,
что занятие это весьма сомнительное и будет лишь пустой тратой времени.
Живший при обсерватории немецкий студент Генрих д"Арре (фамилия досталась
ему от французских предков) попросил разрешения поучаствовать в наблюдениях,
на что Энке также согласился. Именно благодаря д"Арре наблюдениям суждено
было стать успешными. Как только стемнело, Галле навел телескоп на участок
неба, координаты которого были указаны в письме, и попытался увидеть
там новую планету, которая должна была отличаться от звезд наличием
заметного диска. Такого объекта в поле зрения телескопа не оказалось.
Это означало, что для поиска планеты предстоит записать координаты множества
звезд на этом участке неба, а на следующий день повторить наблюдения,
чтобы обнаружить объект, положение которого изменилось. Работа предстояла
долгая и кропотливая. Однако Генриху д"Арре пришла мысль ускорить и
облегчить ее, воспользовавшись подробной картой звездного неба. Такие
карты для различных участков как раз и готовила в те годы Берлинская
обсерватория. Пройдя темными коридорами, они стали рыться в шкафах,
и снова им повезло - карта на нужный район обнаружилась! Причем это
был самый последний из листов, только что отпечатанный и еще не разосланный
в другие обсерватории. И вот Галле вновь смотрит в телескоп, произнося
вслух координаты каждой звезды, а д"Арре сличает их с картой, отвечая:
"Есть, есть…" Полчаса спустя, в начале первого ночи, в башне обсерватории
раздался радостный возглас: "Этой звезды нет на карте!" Расхождение
с координатами, указанными Леверье, было менее 1°.
Несмотря на поздний час, Генрих д"Арре побежал домой к директору обсерватории,
чтобы сообщить ему экстраординарную новость. Энке тут же отправился
в обсерваторию и успел увидеть новую планету еще до того, как это тусклое
пятнышко скрылось за горизонтом. Но с сообщением об открытии берлинские
астрономы торопиться не стали - нужно было абсолютно точно убедиться,
что это планета, а не звезда. На следующий день небо было совершенно
ясным, поэтому, как только стемнело, все трое продолжили наблюдения
и увидели, что за прошедшие сутки "звездоподобный" объект 8-ой звездной
величины сместился относительно неподвижных звезд. Теперь стало ясно,
что планета, предвычисленная Леверье, обнаружена!
На следующее
утро в Париж полетело письмо с радостной вестью и предложением назвать
планету Янусом, а оттуда в скором времени пришли поздравление и благодарность,
а также предложение Леверье назвать новую планету Нептуном .
Поначалу это название не стало общепринятым, и в газетах ее называли
просто планетой Леверье. Сам же факт открытия стал крупнейшим событием
- найдена еще одна, восьмая, планета Солнечной системы. Причем найдена
не случайно, а путем научных расчетов, безукоризненность которых получила
полное подтверждение.
По указанным координатам новую планету отыскали астрономы разных стран.
Началось с Европы, а затем новость достигла и России, где Нептун первым
наблюдал в ноябре 1846 года ректор Казанского университета знаменитый
астроном Иван Симонов, один из первооткрывателей Антарктиды. Франция
награждает и Леверье, и Галле орденом Почетного легиона. Лондонское
королевское общество (Британская академия наук) присуждает Леверье высшую
награду - медаль Копли. Петербургская академия наук избирает его почетным
членом. И еще никто не подозревает, что вот-вот дело об открытии новой
планеты получит совсем иной оборот - на бесспорный приоритет Леверье
будет брошена незаслуженная тень. Сделают это коллеги по профессии -
астрономы из соседней Англии.
Полтора месяца спустя после триумфального открытия Нептуна миру было
поведано о том, что Англия претендует на приоритет в открытии этой планеты,
которую даже предлагалось переименовать в Океан. На собрании Королевского
астрономического общества было объявлено, что английский астроном-теоретик
из Кембриджа Джон Адамс еще осенью 1845 года (за год до открытия Нептуна)
вычислил положение новой планеты, о чем он сообщил краткой запиской
Королевскому астроному - директору Гринвичской обсерватории Джорджу
Эри. Начали англичане с разбирательства между собой, задавая вопрос,
почему Эри не организовал поисков новой планеты, в результате чего Британия
упустила приоритет. Выше уже было рассказано, как в результате целой
цепи невезений, Нептун ускользнул от английских астрономов. Один из
руководителей Королевского астрономического общества, Джон Гершель,
развернул кампанию по пропаганде выполненных Адамсом вычислений, хотя
они и не были опубликованы и не привели к открытию новой планеты. Кампания
велась настолько агрессивно, что последствия ее обнаруживаются до сих
пор - во многих справочниках указано, что Нептун открыт по вычислениям,
которые независимо друг от друга сделали Адамс и Леверье. Причем фамилия
Адамса, как правило, стоит первой, хотя его труды оказались безрезультатны.
Сам же Адамс вел себя в высшей степени корректно. Он отказался и от
дворянского титула, который ему хотела присвоить королева Виктория,
и от должности в Гринвичской обсерватории, предпочтя остаться профессором
геометрии в Кембридже. Несмотря на спор за приоритет открытия между
Францией и Англией, который продолжался больше года, между Адамсом и
Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями
до конца жизни.
Интересно, что рассчитанная Леверье и Адамсом орбита Нептуна очень быстро
отклонялась от действительной орбиты планеты, и если бы поиски затянулись
на несколько лет, то по этим вычислениям найти планету уже было бы нельзя.
В последующие годы Нептун был найден на более ранних звездных картах
датированных до его открытия. Однако самое раннее наблюдение, по-видимому,
было проведено Галилео Галилеем в 1612 году. В 1979 году Стивен Ольберс
(США) опубликовал исследование о взаимных покрытиях планет Солнечной
системы за несколько сотен лет. Одно из них было покрытие Юпитера Нептуном
4 января 1613 года. А затем через год астрономы С. Дрейк и Ч. Ковал
пришли к выводу, что на зарисовках Юпитера и его спутников сделанных
рукой Галилеем датированных декабрем и январем 1612-1613 годов есть
звезда 8 звездной величины, которой нет на современных звездных картах.
Скорее всего, это и был Нептун!
Нептун - планета, восьмая по счету от Солнца. В некоторых местах его орбита пересекается с орбитой Плутона. Какая планета Нептун? Ее относят к разряду гигантов. Астрологический знак - J.
Параметры
Планета-гигант Нептун производит движение вокруг Солнца по эллиптической орбите, близкой к круговой. Длина радиуса составляет 24 750 километров. Этот показатель в четыре раза больше, чем у Земли. Собственная скорость вращения планеты настолько быстрая, что продолжительность суток здесь составляет 17.8 часа.
Планета Нептун от Солнца удалена примерно на 4500 миллионов километров, следовательно, свет доходит до рассматриваемого объекта чуть более чем за четыре часа.
Хотя средняя плотность Нептуна почти втрое меньше, чем у Земли (она составляет 1.67 г/см³), его масса в 17.2 раза выше. Это объясняется большими
Особенности состава, физических условий и строения
Нептун и Уран - планеты, основу которых составляют отвердевшие газы с пятнадцатипроцентным содержанием водорода и небольшим количеством гелия. Как предполагают ученые, у синего гиганта не имеется четкой внутренней структуры. Наиболее вероятным представляется тот факт, что внутри Нептуна находится плотное ядро небольших размеров.
Атмосферу планеты составляют гелий и водород с незначительными примесями метана. На Нептуне нередко случаются большие бури, кроме того, для него характерны вихри и сильные ветры. Последние дуют в западном направлении, их скорость может доходить до 2200 км/ч.
Было замечено, что скорость течений и потоков у планет-гигантов увеличивается по мере отдаленности от Солнца. Объяснения этой закономерности пока не найдено. Благодаря снимкам, сделанным специальной аппаратурой в атмосфере Нептуна, появилась возможность подробно рассмотреть облака. Так же, как у Сатурна или Юпитера, у этой планеты имеется внутренний источник тепла. Он способен излучать до трех раз больше энергии, чем сам получает от Солнца.
Гигантский шаг вперед
Согласно историческим документам, Галилей увидел Нептун 28.12.1612 года. Во второй раз ему удалось наблюдать неизвестное 29.01.1613 г. В обоих случаях ученый принимал планету за неподвижную звезду, находящуюся в соединении с Юпитером. По этой причине открытие Нептуна Галилею не приписывают.
Установлено, что в период наблюдений 1612 года планета находилась в точке стояния, и как раз в тот день, когда Галилей впервые ее увидел, она перешла к попятному движению. Этот процесс наблюдается в том случае, когда Земля по своей орбите обгоняет внешнюю планету. Так как Нептун находился недалеко от точки стояния, его движение было слишком слабым, чтобы его смог заметить недостаточно сильный телескоп Галилея.
В 1781 году Гершелю удалось открыть Уран. Затем ученый вычислил параметры его орбиты. Опираясь на полученные данные, Гершель сделал вывод о наличии загадочных аномалий в процессе движения этого космического объекта: оно то опережало расчетное, то отставало от него. Данный факт позволил предположить, что за Ураном находится еще одна планета, гравитационным притяжением искажающая траекторию его движения.
В 1843 году Адамсу удалось вычислить орбиту загадочной восьмой планеты с целью объяснения изменений в орбите Урана. Данные о своей работе ученый выслал астроному короля - Дж. Эйри. Вскоре ему пришло ответное письмо с просьбой привести разъяснения по некоторым вопросам. Адамс начал делать требуемые наброски, однако по какой-то причине так и не отправил послание и в дальнейшем не инициировал серьезную работу по данному вопросу.
Непосредственное открытие планеты Нептун произошло благодаря стараниям Леверье, Галле и д’Аре. 23.09.1846 года, имея в распоряжении данные о системе элементов орбиты искомого объекта, они приступили к работе по определению точного местонахождения загадочного объекта. В первый же вечер их старания увенчались успехом. Открытие планеты Нептун в то время называли триумфом небесной механики.
Выбор названия
После обнаружения гиганта стали думать о том, какое же название ему дать. Самый первый вариант был предложен Иоганном Галле. Он захотел окрестить далекий Янусом в честь бога, символизирующего начало и конец в древнеримской мифологии, однако это название пришлось не по душе многим. Намного теплее было встречено предложение Струве - директора Его вариант - Нептун - и стал окончательным. Присвоение официального названия планете-гиганту положило конец многочисленным спорам и разногласиям.
Как менялись представления о Нептуне
Еще шестьдесят лет назад сведения о синем гиганте отличались от сегодняшних. Несмотря на то что было относительно точно известно о сидерическом и синодическом периодах вращения вокруг Солнца, о наклоне экватора к плоскости орбиты, имелись данные, установленные менее точно. Так, масса оценивалась в 17.26 земных вместо реальных 17.15, а экваториальный радиус - в 3.89, а не 3.88 от нашей планеты. Что касается звездного периода обращения вокруг оси, считалось, что он составляет 15 ч. 8 мин., что на пятьдесят минут меньше реального.
В некоторых других параметрах тоже были неточности. К примеру, до того как «Вояджер-2» приблизился к Нептуну, насколько это возможно, предполагалось, что магнитное поле планеты схоже по своей конфигурации с земным. На самом же деле оно напоминает по виду так называемый наклонный ротатор.
Немного об орбитальных резонансах
Нептун способен воздействовать на находящийся на большом от него расстоянии пояс Койпера. Последний представлен кольцом из малых ледяных планет, подобным между Юпитером и Марсом, но с намного большей протяженностью. Пояс Койпера находится под существенным влиянием притяжения Нептуна, в результате чего в его структуре даже образовались промежутки.
Орбиты тех объектов, которые удерживаются в указанном поясе в течение долгого периода, устанавливаются так называемыми вековыми резонансами с Нептуном. В определенных случаях это время сопоставимо с периодом существования Солнечной системы.
Зоны гравитационной стабильности Нептуна называются В них планета удерживает большое количество астероидов-троянцев, словно таща их за собой по всей орбите.
Особенности внутреннего строения
В этом плане Нептун схож с Ураном. На атмосферу приходится порядка двадцати процентов от общей массы рассматриваемой планеты. Чем ближе к ядру, тем выше давление. Максимальный показатель - примерно 10 ГПа. В нижних слоях атмосферы имеются концентрации воды, аммиака и метана.
Элементы внутреннего строения Нептуна:
- Верхние облака и атмосфера.
- Атмосфера, формируемая водородом, гелием и метаном.
- Мантия (метановый лед, аммиак, вода).
- Каменно-ледяное ядро.
Климатическая характеристика
Одним из отличий Нептуна от Урана является степень метеорологической активности. Согласно данным, полученным с аппарата «Вояджер-2», погода на синем гиганте меняется часто и существенно.
Удалось выявить чрезвычайно динамическую систему штормов с ветрами, которые достигают скорости даже в 600 м/с - практически сверхзвуковой (большинство из них дуют в направлении, обратном вращению Нептуна вокруг собственной оси).
В 2007 году было выявлено, что в верхней тропосфере южного полюса планеты на десять градусов по Цельсию теплее, чем в остальных частях, где температура равна примерно -200 ºС. Такой разницы вполне достаточно для того, чтобы метан из других зон верхней части атмосферы просачивался в космос в области южного полюса. Образовавшаяся «горячая точка» является следствием осевого наклона синего гиганта, южный полюс которого вот уже сорок земных лет обращен к Солнцу. По мере медленного продвижения Нептуна по орбите к противоположной стороне указанного небесного светила южный полюс постепенно полностью уйдет в тень. Таким образом, Нептун подставит Солнцу свой северный полюс. Следовательно, и зона высвобождения метана в космос переместится в эту часть планеты.
«Сопровождающие» гиганта
Нептун - планета, имеющая, по сегодняшним данным, восемь спутников. Среди них один большой, три средних и четыре маленьких. Рассмотрим подробнее три самых больших.
Тритон
Это крупнейший спутник, который имеет планета-гигант Нептун. Его открыл У. Лассел в 1846 году. Тритон удален от Нептуна на 394 700 км, его радиус составляет 1600 км. Как предполагается, у него есть атмосфера. По размерам объект близок к Луне. По мнению ученых, до захвата Нептуном Тритон был самостоятельной планетой.
Нереида
Это второй по размерам спутник рассматриваемой планеты. В среднем он удален от Нептуна на 6.2 миллиона километров. Радиус Нереиды - 100 километров, а диаметр - в два раза больше. Для того чтобы сделать один виток вокруг Нептуна, этому спутнику требуется 360 дней, то есть практически целый земной год. Открытие Нереиды произошло в 1949 году.
Протеус
Эта планета занимает третье место не только по размерам, но и по удаленности от Нептуна. Нельзя сказать, что Протеус имеет какие-то особенные характеристики, однако именно его ученые выбрали для создания трехмерной интерактивной модели, базирующейся на снимках аппарата «Вояджер-2».
Остальные спутники представляют собой небольшие планетки, коих в Солнечной системе великое множество.
Особенности изучения
Нептун - планета какая по счету от Солнца? Восьмая. Если вы знаете точно, где находится этот гигант, то сможете его увидеть даже в мощный бинокль. Нептун является довольно сложным для изучения космическим телом. Это объясняется отчасти тем, что его блеск немногим превышает восьмую звездную величину. К примеру, один из вышеупомянутых спутников - Тритон - имеет блеск, равный четырнадцати звездным величинам. Для того чтобы обнаружить диск Нептуна, требуется применять большие увеличения.
Космический аппарат «Вояджер-2» сумел достичь такого объекта, как Нептун. Планета (фото смотрите в статье) приняла гостя с Земли в августе 1989-го. Благодаря данным, собранным этим кораблем, ученые располагают хотя бы какими-то сведениями об этом загадочном объекте.
Данные с «Вояджера»
Нептун - планета, имевшая Большое Темное Пятно на территории южного полушария. Это наиболее известная деталь об объекте, полученная в результате работы космического аппарата. По диаметру это Пятно практически равнялось Земле. Ветры Нептуна относили его с огромной скоростью в 300 м/с в западном направлении.
По наблюдениям HST (Hubble Space Telescope) за 1994 год, Большое Темное Пятно исчезло. Предполагается, что оно или рассеялось, или оказалось закрытым другими частями атмосферы. Через несколько месяцев, благодаря телескопу «Хаббл», удалось обнаружить новое Пятно, находящееся уже в северном полушарии планеты. На основании этого можно сделать вывод, что Нептун - планета, атмосфера которой быстро меняется - предположительно по причине легких колебаний температур нижних и верхних облаков.
Благодаря «Вояджеру-2» установлено, что у описываемого объекта имеются кольца. Их наличие было выявлено в 1981 году, когда одна из звезд затмила Нептун. Наблюдения с Земли не приносили особого результата: вместо полных колец виднелись лишь слабые дуги. На помощь опять пришел «Вояджер-2». В 1989 году аппаратом были сделаны подробные снимки колец. Одно из них имеет интересную искривленную структуру.
Что известно о магнитосфере
Нептун - это планета, магнитное поле которой ориентировано довольно странно. Магнитная ось на 47 градусов наклонена к оси вращения. На Земле это нашло бы отражение в необычном поведении стрелки компаса. Так, Северный полюс стал бы находиться южнее Москвы. Еще один необычный факт заключается в том, что у Нептуна ось симметрии магнитного поля проходит не через его центр.
Вопросы без ответов
Почему на Нептуне такие сильные ветры, в то время как он очень удален от Солнца? Для осуществления таких процессов внутренний источник тепла, находящийся в глубине планеты, недостаточно силен.
Почему на объекте имеется недостаток водорода и гелия?
Каким образом произвести разработку сравнительно недорогого проекта, чтобы максимально полно изучить Уран и Нептун с помощью космических аппаратов?
По причине каких процессов формируется необычное магнитное поле планеты?
Современные исследования
Создание точных моделей Нептуна и Урана с целью наглядного описания процесса формирования ледяных гигантов оказалось непростой задачей. Для объяснения эволюции этих двух планет выдвинули немалое количество гипотез. Согласно одной из них, оба гиганта появились по причине нестабильности внутри базового протопланетарного диска, а позже их атмосферы были буквально сдуты излучением большой звезды класса В или О.
Согласно другой концепции, Нептун и Уран сформировались сравнительно недалеко от Солнца, где плотность материи выше, а после переместились на текущие орбиты. Эта гипотеза стала наиболее распространенной, поскольку благодаря ей можно объяснить имеющиеся резонансы в поясе Койпера.
Наблюдения
Нептун - какая планета от Солнца? Восьмая. И его не представляется возможным увидеть невооруженным глазом. Показатель звездной величины гиганта - между +7.7 и +8.0. Таким образом, он тусклее многих небесных объектов, включая карликовую планету Церера, и некоторые астероиды. Для организации качественных наблюдений за планетой требуется телескоп с не менее чем двухсоткратным увеличением и диаметром в 200-250 миллиметров. При наличии бинокля 7х50 синий гигант будет заметен как слабая звезда.
Изменение углового диаметра рассматриваемого космического объекта находится в пределах 2.2-2.4 угловых секунд. Это объясняется тем, что на очень большом расстоянии от Земли находится планета Нептун. Факты о состоянии поверхности голубого гиганта добывать было крайне сложно. Многое изменилось с появлением космического телескопа «Хаббл» и мощнейших наземных приборов, оснащенных адаптивной оптикой.
Наблюдения за планетой в радиоволновом диапазоне позволили установить, что Нептун представляет собой источник вспышек нерегулярного характера, а также непрерывного излучения. Оба явления объясняются вращающимся магнитным полем синего гиганта. На более холодном фоне в инфракрасной зоне спектра четко просматриваются волнения в глубинах атмосферы планеты - так называемые штормы. Они порождаются теплом, исходящим от сжимающегося ядра. Благодаря наблюдениям можно максимально точно определить их размеры и форму, а также отслеживать перемещения.
Загадочная планета Нептун. Интересные факты
На протяжении практически целого века этот синий гигант считался самым дальним во всей Солнечной системе. И даже открытие Плутона не изменило данного убеждения. Нептун - планета какая по счету? Восьмая, а не последняя, девятая. Тем не менее, он иногда оказывается дальше всех от нашего светила. Дело в том, что Плутон имеет вытянутую орбиту, которая порой находится ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна. Синему гиганту удалось вернуть себе статус самой дальней планеты. И все благодаря тому, что Плутон перевели в разряд карликовых объектов.
Нептун имеет самые небольшие размеры среди четырех известных газовых гигантов. Его экваториальный радиус меньше, чем у Урана, Сатурна и Юпитера.
Как и на всех газовых планетах, на Нептуне нет твердой поверхности. Даже если бы космический корабль сумел до него добраться, он не смог бы приземлиться. Вместо этого стало бы происходить погружение вглубь планеты.
Гравитация Нептуна немногим больше земной (на 17 %). Значит, сила притяжения действует на обеих планетах практически одинаково.
Для того чтобы обернуться вокруг Солнца, Нептуну требуется 165 земных лет.
Синий насыщенный цвет планеты объясняется мощнейшими линиями такого газа, как метан, превалирующими в отраженном свете гиганта.
Заключение
В процессе освоения космоса огромную роль сыграло открытие планет. Нептун и Плутон, равно как и другие объекты, обнаружены в результате кропотливого труда многих астрономов. Скорее всего, то, что сейчас человечеству известно о Вселенной, - лишь малая часть реальной картины. Космос - это великая тайна, и разгадывать ее придется еще не одно столетие.
