Dienu burzmā pasaule parastam cilvēkam dažkārt tiek samazināta līdz darba un mājas izmēram. Tikmēr, ja paskatās uz debesīm, var redzēt, cik tās ir nenozīmīgas Visuma mērogā. Varbūt tāpēc jaunie romantiķi sapņo veltīt sevi kosmosa iekarošanai un zvaigžņu izpētei. Zinātnieki-astronomi ne mirkli neaizmirst, ka bez Zemei ar tās problēmām un priekiem ir arī daudzi citi tālu un noslēpumaini objekti. Viena no tām ir planēta Neptūns, astotā pēc attāluma no Saules, kas nav pieejama tiešam novērojumam un tāpēc ir divtik pievilcīga pētniekiem.
Kā tas viss sākās
Pat 19. gadsimta vidū Saules sistēmā, pēc zinātnieku domām, bija tikai septiņas planētas. Zemes kaimiņi, tuvi un tālu, ir pētīti, izmantojot visus pieejamos tehnoloģiju un skaitļošanas sasniegumus. Daudzas īpašības vispirms tika aprakstītas teorētiski, un tikai pēc tam tika atrasts praktisks apstiprinājums. Aprēķinot Urāna orbītu, situācija bija nedaudz atšķirīga. Tomass Džons Hasijs, astronoms unpriesteris atklāja neatbilstību starp planētas iespējamās kustības patieso trajektoriju. Secinājums varētu būt tikai viens: ir objekts, kas ietekmē Urāna orbītu. Faktiski šis bija pirmais ziņojums par planētu Neptūns.
Pēc gandrīz desmit gadiem (1843. gadā) divi pētnieki vienlaikus aprēķināja, pa kādu orbītu planēta varētu pārvietoties, liekot gāzes gigantam atbrīvot vietu. Tie bija anglis Džons Adamss un francūzis Urbeins Žans Džozefs Le Verjē. Neatkarīgi viens no otra, bet ar atšķirīgu precizitāti viņi noteica ķermeņa ceļu.
Atklāšana un apzīmējums
Neptūnu naksnīgajās debesīs atrada astronoms Johans Gotfrīds Galls, pie kura Le Verjē ieradās ar saviem aprēķiniem. Franču zinātnieks, kurš atklājēja godībā vēlāk dalījās ar Gallu un Adamsu, aprēķinos kļūdījās tikai par grādu. Neptūns oficiāli parādījās zinātniskajos rakstos 1846. gada 23. septembrī.
Sākotnēji tika ierosināts planētu nosaukt divkosīgā Janusa vārdā, taču šis apzīmējums neieviesās. Astronomus vairāk iedvesmoja jaunā objekta salīdzinājums ar jūru un okeānu karali, kas ir tikpat svešs zemes debesīm kā, šķiet, atklātā planēta. Neptūna nosaukumu ierosināja Le Verjē, un to atbalstīja V. Ja. Struve, kurš vadīja Pulkovas observatoriju. Nosaukums tika dots, atlika tikai saprast, kāds ir Neptūna atmosfēras sastāvs, vai tā vispār eksistē, kas slēpjas tā dzīlēs utt.
Salīdzinot ar Zemi
Kopš atvēršanas ir pagājis daudz laika. Šodien aptuveni astotāSaules sistēmas planēta mēs zinām daudz vairāk. Neptūns ir daudz lielāks par Zemi: tā diametrs ir gandrīz 4 reizes lielāks, un tā masa ir 17 reizes lielāka. Ievērojams attālums no Saules nerada šaubas, ka laikapstākļi uz planētas Neptūns arī būtiski atšķiras no Zemes. Šeit nav un nevar būt dzīvības. Runa pat nav par vēju vai kādām neparastām parādībām. Neptūna atmosfēra un virsma ir gandrīz vienādas struktūras. Tā ir raksturīga iezīme visiem gāzes gigantiem, tostarp šai planētai.
Iedomāta virsma
Planētas blīvums ir ievērojami zemāks par Zemi (1,64 g/cm³), tāpēc ir grūti uzkāpt uz tās virsmas. Jā, un kā tāda tā nav. Virsmas līmeni tika nolemts noteikt pēc spiediena lieluma: lokana un diezgan šķidrumam līdzīga "cietviela" atrodas atmosfēras apakšējos slāņos, kur spiediens ir vienāds ar vienu bāru, un faktiski, ir daļa no tā. Jebkurš ziņojums par planētu Neptūnu kā noteikta izmēra kosmisku objektu ir balstīts uz šo milža iedomātās virsmas definīciju.
Paturot prātā šo funkciju, iegūtie parametri ir šādi:
- diametrs pie ekvatora ir 49,5 tūkstoši km;
- tā izmērs polu plaknē ir gandrīz 48,7 tūkstoši km.
Šo raksturlielumu attiecība padara Neptūnu tālu no apļa formas. Tā, tāpat kā Zilā planēta, ir nedaudz saplacināta pie poliem.
Neptūna atmosfēras sastāvs
Gāzu maisījums, kas aptver planētu,saturs ļoti atšķiras no zemes. Pārsvarā lielākā daļa ir ūdeņradis (80%), otro vietu ieņem hēlijs. Šī inertā gāze sniedz būtisku ieguldījumu Neptūna atmosfēras sastāvā - 19%. Metāns ir mazāks par procentu, šeit atrodams arī amonjaks, bet nelielos daudzumos.
Dīvainā kārtā viens procents metāna sastāvā ļoti ietekmē to, kāda atmosfēra ir Neptūnam un kāds izskatās viss gāzes gigants no ārēja novērotāja viedokļa. Šis ķīmiskais savienojums veido planētas mākoņus un neatspoguļo gaismas viļņus, kas atbilst sarkanajam. Rezultātā Neptūns izrādās dziļi zils, lai iet garām kosmosa kuģiem. Šī krāsa ir viens no planētas noslēpumiem. Zinātnieki vēl pilnībā nezina, kas tieši noved pie spektra sarkanās daļas absorbcijas.
Visiem gāzes gigantiem ir atmosfēra. Tā ir krāsa, kas no tiem atšķir Neptūnu. Šo īpašību dēļ to sauc par ledus planētu. Saldēts metāns, kas ar savu eksistenci palielina svaru Neptūna salīdzinājumam ar aisbergu, ir arī daļa no planētas kodolu aptverošās apvalka.
Iekšējā struktūra
Kosmosa objekta kodols satur dzelzs, niķeļa, magnija un silīcija savienojumus. Masas izteiksmē kodols ir aptuveni vienāds ar visu Zemi. Tajā pašā laikā atšķirībā no citiem iekšējās struktūras elementiem tai ir divreiz lielāks blīvums nekā Zilajai planētai.
Kodols, kā jau minēts, ir pārklāts ar apvalku. Tās sastāvs daudzējādā ziņā ir līdzīgs atmosfēras sastāvam: šeitir klāt amonjaks, metāns, ūdens. Slāņa masa ir vienāda ar piecpadsmit Zemes, kamēr tā ir stipri uzkarsēta (līdz 5000 K). Mantijai nav skaidras robežas, un tajā vienmērīgi ieplūst planētas Neptūna atmosfēra. Hēlija un ūdeņraža maisījums veido struktūras augšējo daļu. Vienu elementu vienmērīga pārtapšana citā un izplūdušās robežas starp tām ir īpašības, kas raksturīgas visiem gāzes milžiem.
Izpētes grūtības
Secinājumi par tā uzbūvei raksturīgo Neptūna atmosfēru lielā mērā balstās uz jau iegūtajiem datiem par Urānu, Jupiteru un Saturnu. Planētas attālums no Zemes padara to daudz grūtāk izpētīt.
1989. gadā kosmosa kuģis Voyager 2 lidoja netālu no Neptūna. Šī bija vienīgā ledus giganta tikšanās ar zemes vēstnesi. Tomēr tā auglība ir acīmredzama: tieši šis kuģis sniedza zinātnei lielāko daļu informācijas par Neptūnu. Jo īpaši Voyager 2 atklāja lielos un mazos tumšos plankumus. Uz zilās atmosfēras fona bija labi saskatāmi abi nomelnušie laukumi. Līdz šim nav skaidrs, kāda ir šo veidojumu būtība, taču tiek pieņemts, ka tās ir virpuļstraumes vai cikloni. Tie parādās atmosfēras augšējos slāņos un lielā ātrumā slaukās apkārt planētai.
Mūžīgā kustība
Atmosfēras klātbūtni nosaka daudzi parametri. Neptūnu raksturo ne tikai tā neparastā krāsa, bet arī nemitīgā kustība, ko rada vējš. Ātrums, ar kādu mākoņi riņķo ap planētu ap ekvatoru, pārsniedz tūkstoš kilometru stundā. Tajā pašā laikā tie pārvietojas virzienā, kas ir pretējs paša Neptūna rotācijai ap asi. Tajā pašā laikā planēta griežas vēl ātrāk: pilnīga rotācija aizņem tikai 16 stundas un 7 minūtes. Salīdzinājumam: viena apgrieziena ap Sauli prasa gandrīz 165 gadus.
Vēl viens noslēpums: vēja ātrums gāzes gigantu atmosfērā palielinās līdz ar attālumu no Saules un sasniedz maksimumu uz Neptūna. Šī parādība, kā arī dažas planētas temperatūras pazīmes vēl nav pamatotas.
Siltuma sadale
Laikapstākļus uz planētas Neptūns raksturo pakāpeniskas temperatūras izmaiņas atkarībā no augstuma. Tas atmosfēras slānis, kurā atrodas nosacītā virsma, pilnībā atbilst kosmiskā ķermeņa (ledus planētas) otrajam nosaukumam. Šeit temperatūra pazeminās līdz gandrīz -200 ºC. Ja virzīsities no virsmas augstāk, būs manāms siltuma pieaugums līdz 475º. Zinātnieki vēl nav atraduši cienīgu skaidrojumu šādām atšķirībām. Ir paredzēts, ka Neptūnam ir iekšējs siltuma avots. Šādam "sildītājam" vajadzētu ražot divreiz vairāk enerģijas, nekā tas nāk uz planētu no Saules. Siltums no šī avota apvienojumā ar enerģiju, kas nāk no mūsu zvaigznes, iespējams, ir iemesls spēcīgajam vējam.
Tomēr ne saules gaisma, ne iekšējais "sildītājs" nevar paaugstināt temperatūru uz virsmas, lai šeit būtu jūtama gadalaiku maiņa. Un, lai gan ir izpildīti citi nosacījumi, Neptūnā nav iespējams atšķirt ziemu no vasaras.
Magnetosfēra
Voyager 2 pētījumi ir palīdzējuši zinātniekiem daudz uzzināt par Neptūna magnētisko lauku. Tas ļoti atšķiras no Zemes: avots atrodas nevis kodolā, bet gan apvalkā, kā dēļ planētas magnētiskā ass ir ievērojami novirzīta no tās centra.
Viena no lauka funkcijām ir aizsardzība pret saules vēju. Neptūna magnetosfēras forma ir ļoti izstiepta: aizsarglīnijas tajā planētas daļā, kas ir apgaismota, atrodas 600 tūkstošu km attālumā no virsmas, bet pretējā pusē - vairāk nekā 2 miljonu km attālumā.
Voyager reģistrēja lauka intensitātes un magnētisko līniju atrašanās vietas neatbilstību. Šādas planētas īpašības arī zinātne vēl nav pilnībā izskaidrojusi.
Gredzeni
19. gadsimta beigās, kad zinātnieki vairs nemeklēja atbildi uz jautājumu, vai uz Neptūna ir atmosfēra, viņu priekšā radās cits uzdevums. Bija jāpaskaidro, kāpēc astotās planētas ceļā zvaigznes sāka izbalēt novērotājam nedaudz agrāk, nekā tām tuvojās Neptūns.
Problēma tika atrisināta tikai pēc gandrīz gadsimta. 1984. gadā ar jaudīga teleskopa palīdzību bija iespējams uzskatīt planētas spožāko gredzenu, kas vēlāk tika nosaukts viena no Neptūna atklājējiem - Džona Adamsa vārdā.
Turpmākie pētījumi atklāja vēl vairākus līdzīgus veidojumus. Tieši viņi aizvēra zvaigznes pa planētas ceļu. Mūsdienās astronomi uzskata, ka Neptūnam ir seši gredzeni. Tie satur vēl vienu noslēpumu. Adamsa gredzens sastāv no vairākām arkām, kas atrodas uz dažāmattālums viens no otra. Šīs izvietošanas iemesls nav skaidrs. Daži pētnieki sliecas domāt, ka viena no Neptūna pavadoņiem Galatea gravitācijas lauka spēks notur viņus šajā stāvoklī. Citi sniedz smagu pretargumentu: tā izmērs ir tik mazs, ka tas diez vai būtu ticis galā ar uzdevumu. Iespējams, tuvumā atrodas vēl vairāki nezināmi satelīti, kas palīdz Galatejai.
Kopumā planētas gredzeni iespaidīgumā un skaistumā ir zemāki par līdzīgiem Saturna veidojumiem. Ne pēdējo lomu nedaudz blāvajā izskatā spēlē kompozīcija. Gredzenos galvenokārt ir metāna ledus gabaliņi, kas pārklāti ar silīcija savienojumiem, kas labi absorbē gaismu.
Satelīti
Neptūns ir īpašnieks (pēc jaunākajiem datiem) 13 satelītiem. Lielākā daļa no tiem ir maza izmēra. Izcili parametri ir tikai Tritonam, kura diametrs ir tikai nedaudz zemāks par Mēnesi. Neptūna un Tritona atmosfēras sastāvs ir atšķirīgs: satelītam ir slāpekļa un metāna maisījuma gāzes apvalks. Šīs vielas piešķir planētai ļoti interesantu izskatu: sasalušais slāpeklis ar metāna ledus ieslēgumiem rada īstu krāsu satricinājumu uz virsmas netālu no Dienvidpola: dzeltenā pārplūde tiek apvienota ar b alto un rozā.
Skaistā Tritona liktenis tikmēr nav tik rožains. Zinātnieki prognozē, ka tas sadursies ar Neptūnu un to aprīs. Rezultātā astotā planēta kļūs par jauna gredzena īpašnieci, kura spilgtums ir salīdzināms ar Saturna veidojumiem un pat apsteidz tos. Atlikušie Neptūna satelīti ir ievērojami zemāki par Tritonu, daži no tiemvēl pat nav vārda.
Saules sistēmas astotā planēta lielā mērā atbilst tās nosaukumam, kuras izvēli ietekmēja arī atmosfēras klātbūtne - Neptūns. Tās sastāvs veicina raksturīgas zilas krāsas parādīšanos. Neptūns kā jūru dievs steidzas caur mums nesaprotamu kosmosu. Un līdzīgi kā okeāna dzīlēs, tā kosmosa daļa, kas sākas aiz Neptūna, glabā no cilvēka daudz noslēpumu. Nākotnes zinātniekiem tās vēl ir jāatklāj.
