Открытие нептуна. Планета Нептун: интересные факты, история открытия
| Нептун - обнаружен при помощи телескопа Иоганном Галле в 1846 году в точке, рассчитанной Урбаном Жаном Жозефом Леверье
Нептун имеет 13 спутников и 5 колец. |
|
| Среднее расстояние от Солнца | 4498 млн. км. |
| Масса | 1,02·10 26 кг |
| Плотность | 1,76 г/см 3 |
| Экваториальный диаметр | 49528 км |
| Эффективная температура | 59 К |
| Период вращения вокруг оси | 0,67 земных суток |
| Период вращения вокруг Солнца | 164,8 земных лет |
| Крупнейшие спутники | Тритон |
| Тритон - открыт Уильямом Ласселом в 1846 году | |
| Среднее расстояние до планеты | 354760 км |
| Экваториальный диаметр | 2707 км |
| Период обращения вокруг планеты | 5,88 земных суток |
Планета, открытая Гершелем, доставила ученым немало хлопот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты.
Почему Уран сбивается со своего пути и находится не там, где ему полагалось быть? Этот вопрос сильно заинтересовал 22-летнего студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819- 1892). И он предположил, что в этом повинна какая-то невидимая и еще не известная планета, находящаяся за Ураном. То, что она могла влиять на движение Урана, следовало из ньютоновского закона всемирного тяготения.
Увлеченный этой проблемой, Адамс решил по отклонениям Урана вычислить орбиту неизвестной планеты, определить ее массу и указать местоположение на небе. Так впервые в истории астрономии человек поставил перед собой труднейшую задачу: с помощью закона Ньютона и методов высшей математики открыть в Солнечной системе новую планету.
Задача была куда сложнее, чем казалось на первый взгляд. Трудности усугублялись еще и тем, что в те времена не только не было вычислительных машин, но недоставало вспомогательных математических таблиц. И все же Адамс был уверен в успехе. В течение 16 месяцев Адамс занимался вычислениями орбиты неизвестной планеты. Наконец, завершив свой кропотливый труд, он указал место в созвездии Водолея, где планета должна была находиться 1 октября 1845 года.
О результатах своих вычислений Адамс хотел доложить королевскому астроному Джорджу Эри (1801-1892). Но, к его огорчению, встреча с Эри, на которую он возлагал так много надежд, не состоялась. Вместо обстоятельного доклада пришлось ограничиться коротенькой запиской. Когда Эри прочел ее, у него возникли сомнения. Между тем результаты вычислений были на редкость точными: неизвестная планета находилась всего лишь в 2 градусах от места, указанного Адамсом. И если бы астрономы пожелали тогда заняться ее поисками, планета не осталась бы незамеченной. Но работа Адамса лежала в столе королевского астронома, и о ней никто не знал.
|
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет - 0,009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30,058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см 3 , почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей. Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле. |
Наступил ноябрь 1845 года. Астрономам мира он принес важную новость: впервые официально сообщалось о том, что начаты поиски новой планеты. Но, как ни странно, в этой научной информации не упоминалось имя Адамса и исходила она не из Англии. В сообщении говорилось о математике Парижской обсерватории Урбене Леверье (1811 - 1877). Оказалось, что Адамс и Леверье, ничего не зная друг о друге, приступили к математическим поискам неизвестной планеты почти одновременно. Летом 1846 года Леверье сделал доклад в Академии наук Франции о результатах изучения отклонений Урана. Он доказал, что причиной этих отклонений является не Юпитер и не Сатурн, а неизвестная планета, находящаяся за Ураном. Но самое интересное заключалось в том, что по части положения новой планеты на небе вычисления Леверье практически полностью совпадали с вычислениями Адамса.
Только теперь Джордж Эри понял, что зря отнесся с недоверием к работе Адамса. И он попросил обсерваторию Кембриджского университета обследовать участок звездного неба в созвездии Водолея, где, по данным математических расчетов, должна была "скрываться" неизвестная планета.
К несчастью, ни в Англии, ни во Франции еще не было подробной звездной карты исследуемой области неба, и это сильно затрудняло поиски далекой планеты.
Тогда Леверье написал письмо в Берлинскую обсерваторию Иоганну Галле (1812-1910) с просьбой немедленно начать поиски трансурановой планеты.
Галле, у которого была нужная звездная карта, решил не терять времени попусту. В ту же самую ночь - 23 сентября 1846 года - он приступил к наблюдениям. Поиски длились около полу часа. Наконец Галле увидел слабую звезду, которой на карте не было. При большом увеличении она представлялась в виде маленького диска. Следующей ночью Галле продолжил свои наблюдения. За сутки таинственный объект заметно переместился среди звезд. Теперь можно было не сомневаться: да, это была она - новая планета!
Счастливый астроном поспешил сообщить Леверье: "Планета, положение которой было указано, реально существует". Она была обнаружена всего лишь в 1 градусе от места, определенного вычислениями. Леверье был настоящим героем дня. Как сказал о нем директор Парижской обсерватории Доминик Франсуа Араго, "он открыл планету на кончике пера".
Новая планета, наблюдаемая в телескоп, имела зеленовато-голубую окраску, напоминающую цвет морской воды, и ее решили назвать Нептуном, по имени древнеримского бога морей.
Открытие Нептуна имело исключительно важное значение, ибо оно окончательно подтвердило справедливость гелиоцентрической системы мира Николая Коперника. Одновременно была доказана справедливость и универсальность закона всемирного тяготения. Точная наука торжествовала! Перед всем миром она продемонстрировала свое могущество.
Спустя некоторое время после открытия Нептуна ученые установили, что Уран снова отклонился от расчетной орбиты. Это означало, что какая-то другая неизвестная планета тоже воздействует на Уран. Она должна была находиться еще дальше от Солнца, чем Нептун, и увидеть ее было не так просто даже в самые мощные телескопы.
Нептун – восьмая планета Солнечной системы: открытие, описание, орбита, состав, атмосфера, температура, спутники, кольца, исследование, карта поверхности.
Нептун - восьмая от Солнца и самая удаленная планета Солнечной системы. Это газовый гигант и представитель категории солнечных планет внешней системы. Плутон вылетел из планетарного списка, поэтому Нептун замыкает цепочку.
Ее нельзя отыскать без приборов, поэтому нашли относительно недавно. В близком подходе наблюдали всего раз при пролете аппарата Вояджер-2 в 1989 году. Давайте узнаем какая планета Нептун в интересных фактах.
Интересные факты о планете Нептун
О нем не знали древние
- Нептун нельзя отыскать без использования инструментов. Впервые его заметили лишь в 1846 году. Позицию вычислили математически. Имя дано в честь морского божества у римлян.
Стремительно вращается на оси
- Экваториальные облака выполняют оборот за 18 часов.
Наименьший среди ледяных гигантов
- Он меньше Урана, но превосходит по массе. Под тяжелой атмосферой скрываются слои водорода, гелия и метановых газов. Есть вода, аммиак и метановый лед. Внутреннее ядро представлено скалой.
Атмосфера наполнена водородом, гелием и метаном
- Метан Нептуна впитывает красный цвет, поэтому планета выглядит синей. Высокие облака постоянно дрейфуют.
Активный климат
- Стоит отметить крупные штормы и мощные ветры. Одна из масштабных бурь зафиксирована в 1989 году – Большое темное пятно, длившееся 5 лет.
Есть тонкие кольца
- Представлены ледяными частичками, смешанными с пылевыми зернами и углеродосодержащим веществом.
Есть 14 спутников
- Самым интересным спутником Нептуна выступает Тритон – морозный мир, выпускающий частички азота и пыли из-под поверхности. Может быть притянутым планетарной гравитацией.
Отправили одну миссию
- В 1989 году мимо Нептуна пролетел Вояджер-2, приславший первые крупномасштабные снимки системы. Также за планетой наблюдал телескоп Хаббл.
Размер, масса и орбита планеты Нептун
При радиусе в 24622 км это четвертая по крупности планета, которая вчетверо крупнее нашей. С массой 1.0243 х 10 26 кг обходит нас в 17 раз. Эксцентриситет составляет всего 0.0086, а расстояние от Солнца до Нептуна – 29.81 а.е. в приближенном состоянии и 30.33. а.е. на максимальном.
| Полярное сжатие | 0,0171 |
|---|---|
| Экваториальный | 24 764 |
| Полярный радиус | 24 341 ± 30 км |
| Площадь поверхности | 7,6408·10 9 км² |
| Объём | 6,254·10 13 км³ |
| Масса | 1,0243·10 26 кг |
| Средняя плотность | 1,638 г/см³ |
| Ускорение свободного
падения на экваторе |
11,15 м/с² |
| Вторая космическая
скорость |
23,5 км/c |
| Экваториальная скорость
вращения |
2,68 км/с 9648 км/ч |
| Период вращения | 0,6653 дня 15 ч 57 мин 59 с |
| Наклон оси | 28,32° |
| Прямое восхождение
северного полюса |
19 ч 57 м 20 с |
| Склонение северного полюса | 42,950° |
| Альбедо | 0,29 (Бонд) 0,41 (геом.) |
| Видимая звёздная величина | 8,0-7,78 m |
| Угловой диаметр | 2,2"-2,4" |
На сидерический оборот уходит 16 часов, 6 минут и 36 секунд, а на орбитальный проход – 164.8 лет. Наклон оси Нептуна – 28.32° и напоминает земной, поэтому планета проходит сквозь похожие сезонные перемены. Но стоит прибавить фактор длительной орбиты, и получим сезон с продолжительностью в 40 лет.
Планетарная орбита Нептуна влияет на пояс Койпера. Из-за гравитации планеты некоторые объекты лишаются стабильности и создают разрывы в поясе. В некоторых пустых участках проходит орбитальный путь. Резонанс с телами – 2:3. То есть, тела завершают 2 орбитальных прохода на каждые 3 у Нептуна.
Ледяной гигант располагает троянскими телами, устроившимися на точках Лагранжа L4 и L5. Некоторые даже поражают своей стабильностью. Скорее всего, они просто создались рядом, а не притянулись гравитационно позже.
Состав и поверхность планеты Нептун
Эту разновидность объектов именуют ледяными гигантами. Присутствует скалистое ядро (металлы и силикаты), мантия, созданная из воды, метанового льда, аммиаков и водородной, гелиевой и метановой атмосферы. Детальное строение Нептуна просматривается на рисунке.
В ядре присутствует никель, железо и силикаты, а по массе в 1.2 раз обходит нашу. Центральное давление возрастает до 7Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, которые опускаются вниз в виде града.
Мантия достигает в 10-15 раз превосходит земную массу и наполнена аммиачной, метановой и водной смесью. Вещество называют ледяным, хотя в реальности это плотная раскаленная жидкость. Атмосферный слой простирается на 10-20% от центра.
В нижних атмосферных слоях можно заметить, как возрастают метановые, водные и аммиачные концентрации.
Спутники планеты Нептун
Лунная семья Нептуна представлена 14-ю спутниками, где все кроме одного обладают именами в честь греческой и римской мифологии. Они разделены на 2 класса: регулярные и нерегулярные. Первые – Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Расположены ближе всего к планете и маршируют по круговым орбитам.
Спутники отдалены от планеты на расстояние 48227 км до 117 646 км, и все, кроме S/2004 N 1 и Протея, обходят планету меньше, чем ее орбитальный период (0.6713 дня). По параметрам: 96 x 60 x 52 км и 1.9 × 10 17 кг (Наяда) до 436 x 416 x 402 км и 5.035 × 10 17 кг (Протей).
Все спутники, кроме Протея и Лариссы, вытягиваются по своей форме. Спектральный анализ показывает, что они сформировались из водяного льда с примесью темного материала.
Неправильные следуют по наклонным эксцентричным или ретроградным орбитам и проживают на большой отдаленности. Исключение – Тритон, вращающийся вокруг Нептуна по круговому орбитальному пути.
В списке нерегулярных можно найти Тритон, Нереид, Галимеда, Сао, Лаомедеа, Несо и Псамафа. По размеру и массе они практически устойчивые: от 40 км в диаметре и 1.5 × 10 16 кг в массе (Псамафа) до 62 км и 9 х 10 16 кг (Галимеда).
Отдельно рассматриваются Тритон и Нереид, потому что это крупнейшие нерегулярные луны в системе. Тритон вмещает 99.5% орбитальной массы Нептуна.
Они близко вращаются к планете и обладают необычными эксцентриситетами: у Тритона – практически идеальный круг, а у Нереиды – наиболее эксцентричная.
Самый большой спутник Нептуна – Тритон. Его диаметр охватывает 2700 км, а масса – 2.1 х 10 22 кг. Его размера хватает, чтобы добиться гидростатического баланса. Тритон движется по ретроградному и квазикруговому пути. Его наполняет азот, двуокись углерода, метан и водяные льды. Альбедо – больше 70%, поэтому считается одним из наиболее ярких объектов. Поверхность выглядит красноватой. Удивляет и тем, что обладает своим атмосферным слоем.
Плотность спутника – 2 г/см 3 , а значит 2/3 массы отдано на скальные породы. Также может присутствовать вода в жидком состоянии и подземный океан. На юге расположена крупная полярная шапка, древние кратерные шрамы, каньоны и уступы.
Есть мнение, что Тритон был притянут гравитацией и ранее считался частью пояса Койпера. Приливное притяжение приводит к сближению. Между планетой и спутником может произойти столкновение через 3.6 млрд. лет.
Нереида стоит на третьем месте по величине в лунной семье. Вращается по проградной, но крайне эксцентрической орбите. Спектроскоп нашел льды на поверхности. Возможно, именно хаотическое вращение и вытянутая форма приводят к нерегулярным изменениям видимой величины.
Атмосфера и температура планеты Нептун
На возвышении атмосфера Нептуна состоит из водорода (80%) и гелия (19%) с небольшими метановыми примесями. Синий оттенок появляется из-за того, что метан впитывает красный свет. Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар.
Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.
Пока никто не может объяснить, почему термосфера раскалена до 476.85°C. Нептун крайне далеко расположен от звезды, поэтому нужен другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.
Нептун лишен твердой поверхности, поэтому атмосфера вращается дифференциально. Экваториальная часть совершает обороты с периодом в 18 часов, магнитное поле – 16.1 часов, а полярная зона – 12 часов. Именно поэтому возникают сильные ветры. Три масштабных зафиксировал Вояджер-2 в 1989 году.
Первый шторм простирался на 13000 х 6600 км и смахивал на Большое Красное Пятно Юпитера. В 1994 году телескоп Хаббл попытался отыскать Большое Темное Пятно, но его не было. Зато на территории северного полушария образовалось новое.
Скутер – еще один шторм, представленный светлым облачным покровом. Они находятся южнее Большого Темного Пятна. В 1989 году также заметили и Маленькое Темное Пятно. Сначала оно казалось полностью темным, но когда аппарат приблизился, то удалось зафиксировать яркое ядро.
Кольца планеты Нептун
Планета Нептун располагает 5-ю кольцами, наименованных в честь ученых: Галле, Леверье, Ласселл, Араго и Адамс. Представлены пылью (20%) и небольшими осколками породы. Их сложно отыскать, потому что лишены яркости и отличаются по величине и плотности.
Иоганн Галле был первым, кто рассмотрел планету в увеличительный прибор. Кольцо идет первым и отдалено на 41000-43000 км от Нептуна. Леверье занимает в ширину всего 113 км.
На отдаленности в 53200-57200 км с шириной в 4000 км находится кольцо Ласселла. Это наиболее широкое кольцо. Ученый нашел Тритон через 17 дней после обнаружения планеты.
На 100 км простирается кольцо Араго, расположенное в 57200 км. Франсуа Араго наставлял Леверье и активно выступал в споре о планете.
Адамс в ширину простирается всего на 35 км. Но это кольцо самое яркое у Нептуна и его легко найти. Обладает пятью дугами, три из которых именуют Свобода, Равенство, Братство. Полагают, что дуги были гравитационно пойманы Галатеей, расположенной внутри кольца. Взгляните на фото колец Нептуна.
Кольца темные и созданы из органических соединений. Вмещают много пыли. Полагают, что это молодые формирования.
История изучения планеты Нептун
Нептун не фиксировали до 19-го века. Хотя, если внимательно рассмотреть зарисовки Галилея с 1612 года, то можно заметить, что точки наводят на расположение ледяного гиганта. Так что раньше планету просто принимали за звезду.
В 1821 году Алексис Бувар выпустил схемы, отображающие орбитальный путь Урана. Но дальнейший обзор показал отклонения от чертежа, поэтому ученый подумал, что рядом есть крупное тело, влияющее на путь.
За детальное изучение орбитального прохода Урана принялся Джон Адамс в 1843 году. Независимо от него в 1845-1846-х гг. трудился Урбе Леверье. Своими знаниями он поделился с Иоганном Галле в Берлинской обсерватории. Последний подтвердил, что рядом есть что-то большое.
Открытие планеты Нептун вызывало много споров относительно первооткрывателя. Но научный мир признал заслуги Леверье и Адамса. Но в 1998 году посчитали, что все же первый сделал больше.
Сначала Леверье предложил наименовать объект в свою честь, что вызвало массу возмущения. Зато второе его предложение (Нептун) стало современным названием. Дело в том, что оно вписывалось в традиции наименования. Ниже представлена карта Нептуна.
Карта поверхности планеты Нептун
Нажмите на изображение, чтобы его увеличить
Впервые планету Нептун заметил Галилео Галилей в 1612 году. Однако движение небесного тела было слишком медленным, и ученый посчитал его за обычную звезду. Открытие Нептуна как планеты состоялось лишь через два столетия - в 1846 году. Произошло это случайно. Специалисты заметили некоторые странности в движении Урана. Проведя серию расчётов, стало очевидно, что такие отклонения в траектории возможны только под действием притяжения соседних крупных небесных тел. Так начала свою космическую историю планета Нептун, о которой были открыты человечеству.
"Морской бог" в космическом пространстве
Благодаря удивительно синему цвету эту планету назвали именем древнеримского повелителя морей и океанов – Нептун. Космическое тело является восьмой в нашей Галактике, оно дальше других планет расположено от Солнца.
Нептун сопровождает множество спутников. Но выделяют всего два основных – Тритон и Нереида. Первый как главный спутник имеет свои отличительные особенности:
- Тритон – спутник-гигант, в прошлом – самостоятельная планета;
- диаметр составляет 2 700 км;
- является единственным внутренним спутником с обратным ходом, т.е. движется не против часовой стрелки, а по ней;
- находится относительно близко к своей планете – всего в 335 000 км;
- имеет свою атмосферу и облака, состоящие из метана и азота;
- поверхность окутана замёрзшими газами, в основном, азотом;
- на поверхности бьют азотные фонтаны, высота которых достигает 10 км.
Астрономы предполагают, что через 3,6 млрд. лет Тритон исчезнет навсегда. Его погубит гравитационное поле Нептуна, превратив в очередное околопланетное кольцо.
Нереида также имеет неординарные качества:
- отличается неправильной формой;
- является обладательницей сильно вытянутой орбиты;
- диаметр составляет 340 км;
- удалённость от Нептуна равна 6,2 млн. км;
- один оборот по своей орбите проходит за 360 дней.
Существует мнение, что Нереида в прошлом была астероидом, но попав в ловушку притяжения Нептуна, осталась на его орбите.
Исключительные особенности и интересные факты о планете Нептун
Рассмотреть Нептун невооружённым глазом невозможно, но если знать точное нахождение планеты на звёздном небе, то полюбоваться им можно и в мощный бинокль. А вот для полного исследования необходима серьёзная аппаратура. Получение и обработка информации о Нептуне является достаточно сложным процессом. Собранные интересные факты о данной планете позволяют узнать больше:
Исследование Нептуна является трудоёмким процессом. Из-за большой отдалённости от Земли телескопические данные обладают низкой точностью. Изучение планеты стало возможным лишь после появления телескопа «Хабл» и других наземных телескопов.
Кроме тогоНептун, о котором исследовался с помощью космического корабля «Вояджер - 2». Это единственный аппарат, сумевший подобраться ближе всех к этой точке Солнечной системы.
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
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.
