Какие планеты вы можете увидеть на ночном небе невооружённым глазом? Попробуйте как-нибудь провести эксперимент и найти ответ на этот вопрос. Это будет весьма увлекательно. Впрочем, это уже давным-давно известно. При тех или иных условиях все. Кроме Нептуна.
Нептун — это единственная планета, которая была найдена с помощью математического расчёта. Когда был обнаружен Уран и учёные начали рассчитывать его орбиту, они заметили, что он движется немного не так, как это выходило по их моделям. Взяв за основу движение этого небесного тела, французский математик Урбен Леверье в 1846 году пришёл к заключению, что за ним должна находиться ещё одна, пока неоткрытая планета. Он указал место, где она должна быть, и Иоганн Галле смог обнаружить её всего в градусе от него. Ещё через несколько дней был открыт Тритон, самый большой спутник Нептуна.
Однако с тех пор на этот газовый гигант почти никто не обращал внимания – огромная удалённость от Земли и сравнительно небольшой размер не позволяли нормально изучать его с помощью телескопов, расположенных на поверхности нашей планеты. Лишь в 1989 году «Вояджер-2» передал нам гигантский объём информации о Нептуне. Мы смогли увидеть, как он выглядит, что у него есть кольца и множество спутников, о которых мы ранее не подозревали. Так что же мы знаем о нём сегодня?
После того как Плутон перестал считаться планетой, Нептун носит статус восьмого и самого дальнего от Солнца небесного тела этого типа в нашей системе. Он находится в среднем в 30 астрономических единицах от звезды, то есть в 30 раз дальше от неё, чем Земля. 30 а.е. – это приблизительно 4.5 миллиарда километров. Теперь вы, наверное, понимаете, почему космическому зонду, запущенному человеком, потребовалось целых 13 лет, чтобы долететь до него. Нептун совершает один полный оборот вокруг Солнца за 165 лет, то есть с момента его открытия на нём прошёл всего один год. Средняя температура в атмосфере этой планеты – минус 201 градус по Цельсию. Осевой наклон – 28 градусов, то есть в этом отношении Нептун похож на Землю и Марс, у которых этот показатель равен 23 и 25 градусам соответственно. Это означает, что здесь тоже есть свои времена года. Правда, каждое из них длится около 40 земных лет, что само по себе просто замечательно. На данный момент времени лето продолжается в южном полушарии Нептуна, которое в связи с этим кажется нам ярче. Что тоже удивительно, так как на этой планете Солнце светит в 900 раз тусклее, чем на Земле.
Может показаться, что на таком огромном расстоянии Солнце не оказывает никакого влияния на климат планеты, однако в южном её полушарии температура сейчас на 10 градусов выше, чем в северном. Здесь в стратосферу поднимается метан, который остаётся замороженным в верхней половине Нептуна и не выходит за пределы тропосферы. Ветра на этой планете держат все рекорды по силе и скорости в Солнечной системе. Те, что дуют на запад в районе экватора, могут достигать поразительного показателя – 2160 км\ч. Это больше скорости звука. Интересно также то, что они направлены в основном против вращения планеты.
На фотографиях Нептуна отчётливо видны характерные атмосферные полосы и гигантские штормы. Когда в 1989 году «Вояджер-2» пролетал мимо планеты, он обнаружил на ней огромное тёмное пятно — бурю размером с Землю. Также он увидел меньший по размерам катаклизм южнее первого. За время подлёта станции к планете последний изменил свой оттенок с тёмного на светлый. Когда был выведен на орбиту космический телескоп «Хаббл», астрономы решили проверить судьбу этих двух бурь. Оказалось, что обе они, а было это в 1999 году, уже исчезли. Зато в последующие годы на Нептуне образовывались и рассеивались другие бури, а также характерные для газовых гигантов гигантские светлые высотные облака.
Но почему тогда на Уране, который очень похож на Нептун своим составом и размером, атмосфера гораздо спокойнее? Здесь тоже дуют безумные по земным меркам ветра, но их скорость не превышает 900 км\ч. Может ли это объясняться лишь воздействием Солнца? Скорее всего, нет. Тут должен быть задействован ещё какой-то фактор. Тем более что Уран, расположенный ближе к нашему светилу, холоднее Нептуна, который находится дальше и по идее должен быть самой холодной планетой нашей системы. Нептун в отличие от Урана излучает собственное тепло. Это, как предполагают учёные, может объясняться тем, что в Уран миллиарды лет назад врезался крупный космический объект, размером приблизительно с Землю. Ударное взаимодействие «выключило» ядро Урана, а на Нептуне оно продолжает работать, подогревая атмосферу и вызывая в ней дополнительные возмущения.
Тем не менее, внутренняя структура и атмосфера обеих планет, как считается, схожи. Последняя на Нептуне состоит из водорода (80%), гелия (19%) и незначительного количества метана, который, кстати, и окрашивает планету в синеватый цвет. Точно так же, как на Уране, здесь вокруг ядра планеты имеется жидкая мантия, состоящая из водного, аммиачного и метанового льда. В том месте, где мантия и ядро соприкасаются друг с другом, давление настолько высоко, что метан разлагается на алмазные кристаллы. Скорее всего, это не те алмазы, которые мы себе представляем, но это может быть целый океан из жидкого углерода, в котором плавают алмазные острова и над которым, в мантии, проносятся алмазные вихри. Но это пока только одна из гипотез. Мы, на Земле, только начинаем подбираться к воссозданию подобного давления. Вокруг ядра Нептуна оно достигает 700 гигапаскалей — это в 7 миллионов раз больше, чем на поверхности Земли.
Магнитосферы двух газовых гигантов также в какой-то мере схожи. У Нептуна она наклонена на 47% к оси вращения. Когда «Вояджер-2» выявил этот же феномен у Урана, многие посчитали, что это связано с уникальным осевым наклоном планеты, однако последующее обнаружение его у Нептуна заставило учёных пересмотреть свои представления. Сейчас считается, что магнитное поле либо образуется в жидкой электропроводящей мантии, либо генерируется в ядре, но искривляется мантией. Ни на одной планете Солнечной системы, если задуматься, нет идеально совпадающего с осью вращения магнитного поля. Даже на Земле Северный полюс и северный магнитный полюс — это две разные точки на карте. Однако только у Урана и Нептуна наклон достигает такого большого значения.
Как у всех остальных газовых гигантов, у Нептуна есть система колец, хотя и не такая выраженная, плотная и живописная. К тому же она очень тёмная, и на фоне космоса, тем более на большом расстоянии, практически незаметна. Тем не менее, астрономы различают пять отдельных колец Нептуна, каждое из которых названо в честь учёных, непосредственно участвовавших в открытии и исследовании планеты. Внутренне кольцо названо в честь Иоганна Галле — оно очень разреженное и широкое (2000 км). Далее идёт кольцо Леверье — яркое, но узкое (113 км). Посередине находится кольцо Лассела — слабо выраженное и очень широкое (4000 км). Четвёртым следует кольцо Араго — оно немного ярче предыдущего и узкое (менее 100 км). И, наконец, завершает картину кольцо Адамса — самое изученное из всех. Его ширина менее 35 км, но оно самое яркое. Это кольцо представляет особый интерес для учёных, так как немного наклонено и внутри него выделяются ещё более яркие участки. Кольца Нептуна были обнаружены в 1980 году, и с той поры сохраняют относительную стабильность.
Напоследок, наверное, нужно рассказать о спутниках Нептуна. Их у него 14, и все они названы в честь водных божеств греческой мифологии. Самым известным и крупным из них является Тритон, масса которого превышает массу всех остальных спутников планеты вместе взятых. Он крайне живописен. Многие считают его одним из самых «красивых» объектов Солнечной системы. Его поверхность как будто покрыта причудливыми рисунками, у него светло-оранжевый цвет, но самое интересное в том, что он движется по орбите против направления вращения планеты, причём в наклонной плоскости. Это может свидетельствовать о том, что он был захвачен Нептуном в космосе, а не образовался рядом с ним. Возможно, именно благодаря Тритону у Нептуна появились кольца — он мог заставить сталкиваться и крошиться более мелкие спутники и другие небесные тела, пролетавшие рядом с планетой. Тритон крупнее Плутона и на нём есть атмосфера, хоть и очень слабая. Во время своего пролёта «Вояджер-2» даже заметил здесь облака.
Вторым по величине спутником является Протей. Его диаметр на четыреста километров больше, чем у Мимаса, сферического спутника Сатурна. Сам он далёк от шарообразности, что объясняется столкновениями с другими космическими объектами, оставившими на нём огромные кратеры. Регулярные внутренние спутники вращаются внутри и вокруг колец Нептуна, и некоторые из них даже являются лунами-пастухами. Внешние нерегулярные спутники, скорее всего, все когда-то захвачены планетой в космосе. Некоторые из них вращаются по часовой стрелке, другие — против неё. Самыми дальними лунами Нептуна являются Псамафа и Несо. На таком большом расстоянии от своей планеты как они не находится ни один другой спутник в Солнечной системе. Каждой из них требуется около 25 лет, чтобы совершить оборот вокруг Нептуна. Это связано с тем, что у этой планеты очень большая сфера Хилла — область, в которой сила притяжения планеты больше силы притяжения Солнца. На таком расстоянии от нашего светила это вполне естественно.
Изучение Нептуна продолжается. Будем надеяться, что он подарит нам ещё немало сюрпризов и открытий.
