Jako gigant gazowy (lub lodowy gigant) Neptune nie ma stałej powierzchni. W rzeczywistości niebiesko-zielony dysk, który wszyscy widzieliśmy na zdjęciach przez lata, jest w rzeczywistości trochę iluzją. To, co widzimy, to w rzeczywistości szczyty bardzo głębokich chmur gazowych, które z kolei ustępują wodzie i innym stopionym lodom, które leżą na rdzeniu w przybliżeniu wielkości Ziemi wykonanym ze skały krzemianowej i mieszanki niklu z żelazem. Gdyby ktoś próbował stanąć na Neptunie, zanurzyłby się w gazowych warstwach.
Gdy schodzili, doświadczali podwyższonych temperatur i ciśnień, aż w końcu dotknęli samego litego rdzenia. To powiedziawszy, Neptun ma swoją powierzchnię (jak w przypadku innych gazowych i lodowych gigantów), która jest zdefiniowana przez astronomów jako punkt w atmosferze, w którym ciśnienie osiąga jeden bar. Z tego powodu powierzchnia Neptuna jest jednym z najbardziej aktywnych i dynamicznych miejsc w całym Układzie Słonecznym.
Skład i struktura:
Ze średnim promieniem 24 622 ± 19 km Neptuna jest czwartą co do wielkości planetą w Układzie Słonecznym. Ale o masie 1,0243 × 1026 kg - czyli około 17 razy więcej niż Ziemia - jest trzecim najbardziej masywnym, wyprzedzającym Uranem. Ze względu na mniejszy rozmiar i wyższe stężenie substancji lotnych w stosunku do Jowisza i Saturna Neptuna (podobnie jak Uran) często określa się mianem „lodowego giganta” - podklasy gigantycznej planety.
Podobnie jak w przypadku Urana, absorpcja czerwonego światła przez atmosferyczny metan jest częścią tego, co nadaje Neptune niebieski odcień, chociaż Neptuna jest ciemniejszy i bardziej żywy. Ponieważ zawartość metanu atmosferycznego w Neptunie jest podobna do zawartości uranu, uważa się, że jakiś nieznany składnik atmosferyczny przyczynia się do bardziej intensywnego zabarwienia Neptuna.
Podobnie jak Uran, wewnętrzna struktura Neptuna jest zróżnicowana pomiędzy skalistym rdzeniem złożonym z krzemianów i metali; płaszcz składający się z wody, amoniaku i lodów metanowych; oraz atmosfera składająca się z wodoru, helu i metanu. Atmosfera jest również podzielona na cztery warstwy, składające się z (od wewnętrznej do najbardziej zewnętrznej) dolnej troposfery, stratosfery, termosfery i egzosfery.
Dwa główne regiony atmosfery Neptuna to dwa najbardziej wewnętrzne: dolna troposfera, w której temperatura spada wraz z wysokością; i stratosfery, gdzie temperatura rośnie wraz z wysokością. W troposferze poziomy ciśnienia wahają się od jednego do pięciu barów (100 i 500 kPa), stąd powierzchnia Neptuna jest zdefiniowana jako znajdująca się w tym regionie.
Atmosfera:
Można zatem powiedzieć, że „powierzchnia” Neptuna składa się z około 80% wodoru i 19% helu ze śladową ilością metanu. Warstwę powierzchniową przenikają również wędrujące pasma chmur o różnych składach, w zależności od wysokości i ciśnienia. Na wyższym poziomie temperatury są odpowiednie dla kondensacji metanu, a warunki ciśnienia są takie, że mogą istnieć chmury składające się z amoniaku, siarczku amonu, siarkowodoru i wody.
Na niższych poziomach uważa się, że tworzą się chmury amoniaku i siarkowodoru. Głębsze obłoki lodu wodnego należy również znaleźć w dolnych obszarach troposfery, gdzie powszechne są ciśnienia około 50 barów (5,0 MPa) i temperatura 273 K (0 ° C).
Z przyczyn, które pozostają niejasne, termosfera planety ma niezwykle wysokie temperatury około 750 K (476,85 ° C / 890 ° F). Planeta znajduje się zbyt daleko od Słońca, aby ciepło mogło być wytwarzane przez promieniowanie ultrafioletowe, co oznacza, że zaangażowany jest inny mechanizm grzewczy - którym może być interakcja atmosfery z jonami w polu magnetycznym planety lub fale grawitacyjne z wnętrza planety, które rozpraszają się w atmosfera.
Ponieważ Neptun nie jest ciałem stałym, jego atmosfera podlega rotacji różnicowej. Szeroka strefa równikowa obraca się z okresem około 18 godzin, co jest wolniejsze niż 16,1-godzinny obrót pola magnetycznego planety. Natomiast sytuacja odwrotna dotyczy regionów polarnych, w których okres rotacji wynosi 12 godzin.
Ten różnicowy obrót jest najbardziej wyraźny ze wszystkich planet w Układzie Słonecznym i powoduje silne poprzeczne ścinanie wiatru i gwałtowne burze. Wszystkie trzy najbardziej imponujące zostały zauważone w 1989 r. Przez Voyager 2 sonda kosmiczna, a następnie nazwana na podstawie ich wyglądu.
Pierwszym, który został zauważony, była ogromna burza antycykloniczna o wymiarach 13 000 x 6600 km przypominająca Wielką Czerwoną Plamę Jowisza. Znana jako Wielka Ciemna Plama, ta burza nie została zauważona pięć później (2 listopada 1994), gdy szukał jej Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Zamiast tego na północnej półkuli planety znaleziono nową burzę o bardzo podobnym wyglądzie, co sugeruje, że trwają one krócej niż okres Jowisza
Hulajnoga to kolejna burza, grupa białych chmur położona dalej na południe od Wielkiej Ciemnej Plamy. Ten pseudonim powstał po raz pierwszy w miesiącach poprzedzających Voyager 2 spotkanie w 1989 roku, kiedy zaobserwowano, że grupa chmur porusza się z prędkością większą niż Wielka Ciemna Plama. Mała ciemna plama, południowa burza cykloniczna, była drugą najbardziej intensywną burzą zaobserwowaną podczas spotkania w 1989 roku. Początkowo było całkowicie ciemno; ale jako Voyager 2 zbliżył się do planety, rozwinął się jasny rdzeń, który można było zobaczyć na większości obrazów o najwyższej rozdzielczości.
Wewnętrzne ciepło:
Z powodów, dla których astronomowie wciąż nie są pewni, wnętrze Neptuna jest niezwykle gorące. Chociaż Neptun jest znacznie dalej od Słońca niż Uran i otrzymuje 40% mniej światła słonecznego, jego temperatura powierzchni jest prawie taka sama. W rzeczywistości Neptune emituje 2,6 razy więcej energii niż pobiera od Słońca. Nawet bez Słońca Neptuna świeci.
Ta duża ilość ciepła wewnętrznego w połączeniu z zimnem przestrzeni tworzy ogromną różnicę temperatur. I to powoduje, że wiatry wybuchają wokół Neptuna. Maksymalna prędkość wiatru na Jowiszu może wynosić ponad 500 km / h. To dwa razy większa prędkość niż najsilniejsze huragany na Ziemi. Ale to nic w porównaniu do Neptuna. Astronomowie obliczyli wiatry wybuchające na powierzchni Neptuna z prędkością 2100 km / h.
W głębi Neptuna planeta może mieć rzeczywistą stałą powierzchnię. Uważa się, że u podstaw gazowego / lodowego giganta leży obszar skalny o masie mniej więcej Ziemi. Ale temperatury w tym regionie wyniosłyby tysiące stopni; wystarczająco gorący, aby stopić kamień. A ciśnienie wynikające z ciężaru całej atmosfery byłoby druzgocące.
Krótko mówiąc, po prostu nie ma sposobu, aby stać na „powierzchni Neptuna”, a co dopiero na niej chodzić.
Mamy wiele interesujących artykułów na temat Neptuna tutaj w Space Magazine. Oto jeden z Pierścieni Neptuna, Księżyców Neptuna, Kto odkrył Neptuna ?, Czy na Oceanie są oceany?
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Neptuna, zapoznaj się z aktualnościami Hubtu na temat Neptuna, a tutaj link do Przewodnika po eksploracji Układu Słonecznego NASA w Neptunie.
Astronomy Cast ma kilka interesujących odcinków o Neptunie. Możesz posłuchać tutaj, odcinek 63: Neptune i odcinek 199: Program Voyager.
