Neptún

História

Objav

Za prvého pozorovateľa Neptúna sa považuje Galileo, ktorý na svojich kresbách zobrazil Neptún v blízkosti Jupitera. Galileovi však tento objav nepriznali, pretože si myslel, že Neptún nie je planéta, ale "stálica". Kvôli pomalému pohybu Neptúna po oblohe nebol Galileiho malý ďalekohľad dostatočne silný na to, aby Neptún odhalil ako planétu.

V roku 1821 Alexis Bouvard uverejnil astronomické tabuľky dráhy Uránu. Neskoršie pozorovania ukázali, že Urán sa na svojej dráhe pohybuje nepravidelne, čo niektorých astronómov viedlo k myšlienke, že príčinou nepravidelných pohybov Uránu je iné veľké teleso. V roku 1843 John Couch Adams vypočítal dráhu ôsmej planéty, ktorá by mohla ovplyvňovať dráhu Uránu. Svoje výpočty poslal Sirovi Georgeovi Airymu, kráľovskému astronómovi, ktorý požiadal Adamsa o vysvetlenie. Adams začal robiť kópiu odpovede, ale nikdy ju neodoslal.

V roku 1846 Urbain Le Verrier, ktorý nespolupracoval s Adamsom, uskutočnil vlastné výpočty, ale tiež sa nestretol s veľkou pozornosťou francúzskych astronómov. V tom istom roku však John Herschel začal podporovať matematickú metódu a povzbudil Jamesa Challisa, aby hľadal planétu. Po dlhých odkladoch začal Challis v júli 1846 svoje nedobrovoľné hľadanie. Medzitým Le Verrier presvedčil Johanna Gottfrieda Galleho, aby planétu hľadal.

Hoci Heinrich d'Arrest bol ešte študentom na berlínskom observatóriu, navrhol, aby sa novo nakreslená mapa oblohy v oblasti, ktorú predpovedal Le Verrier, porovnala so súčasnou oblohou a hľadala sa zmena polohy planéty v porovnaní s pevnou hviezdou. Neptún bol potom objavený ešte tej istej noci 23. septembra 1846, a to v rozmedzí 1° (jeden stupeň (uhol) od miesta, kde ho Le Verrier predpovedal, a približne 10° od Adamsovej predpovede. Challis neskôr zistil, že planétu videl v auguste dvakrát, pričom ju nerozpoznal kvôli svojmu neopatrnému prístupu k práci.

Pripisovanie kreditov a pomenovanie

Po tom, čo sa správa o objavení Neptúna rozšírila, sa Francúzi a Briti začali hádať o tom, kto si za objav zaslúži uznanie. Neskôr sa na základe medzinárodnej dohody rozhodlo, že zásluhy si zaslúžia Le Verrier aj Adams spoločne. Historici však túto tému prehodnotili po tom, ako boli v roku 1998 znovuobjavené "Neptúnove dokumenty" (historické dokumenty z Kráľovského greenwichského observatória), ktoré boli zrejme ukradnuté a takmer tri desaťročia ich uchovával astronóm Olin Eggen a boli znovuobjavené (v jeho vlastníctve) až krátko po jeho smrti. Po preskúmaní týchto dokumentov sa niektorí historici teraz domnievajú, že Adams si nezaslúži rovnaké uznanie ako Le Verrier.

Krátko po jeho objavení sa Neptún dočasne nazýval "vonkajšia planéta Uránu" alebo "Le Verrierova planéta". Prvý návrh na názov prišiel od Galleho. Navrhol meno Janus. V Anglicku Challis navrhol názov Oceanus. Vo Francúzsku Arago navrhol, aby sa nová planéta volala Leverrier, čo sa mimo Francúzska stretlo s veľkým odporom. Francúzske almanachy okamžite znovu zaviedli názov Herschel pre Urán a Leverrier pre novú planétu.

Medzitým Adams zo samostatného a iného dôvodu navrhol zmenu názvu Georgiana na Urán, zatiaľ čo Leverrier (prostredníctvom Rady pre zemepisnú dĺžku) navrhol pre novú planétu Neptún. Struve podporil tento názov 29. decembra 1846 na zasadnutí Petrohradskej akadémie vied. Čoskoro sa na Neptúnovi medzinárodne zhodlo mnoho ľudí a bol to potom oficiálny názov pre novú planétu. V rímskej mytológii bol Neptún bohom mora, stotožňovaný s gréckym bohom Poseidónom.

Urbain Le Verrier, spoluobjaviteľ Neptúna.

Štruktúra

Hmotnosť a zloženie

S hmotnosťou 10,243×1025 kg sa Neptún nachádza medzi Zemou a najväčšími plynnými obrami; Neptún má sedemnásť hmotností Zeme, ale len 1/18 hmotnosti Jupitera. Neptún a Urán sa často považujú za súčasť podtriedy plynných obrov známej ako "ľadové obry" vzhľadom na ich menšiu veľkosť a veľké rozdiely v zložení v porovnaní s Jupiterom a Saturnom. Pri hľadaní extrasolárnych planét sa Neptún používal ako referenčný bod na určenie veľkosti a štruktúry objavenej planéty. Niektoré objavené planéty, ktoré majú podobnú hmotnosť ako Neptún, sa často nazývajú "Neptúny". rovnako ako astronómovia označujú rôzne extrasolárne "Jupitery".

Atmosféru Neptúna tvorí prevažne vodík a menšie množstvo hélia. V atmosfére sa zistilo aj malé množstvo metánu. Dôležité absorpčné pásy metánu sa vyskytujú pri vlnových dĺžkach nad 600 nm, v červenej a infračervenej časti spektra. Táto absorpcia červeného svetla atmosférickým metánom dáva Neptúnu modrý odtieň.

Pretože Neptún obieha tak ďaleko od Slnka, dostáva veľmi málo tepla, pričom teplota v najvrchnejších častiach atmosféry je -218 °C (55 K). Hlbšie vo vrstvách plynu však teplota pomaly stúpa. Podobne ako v prípade Uránu, zdroj tohto ohrevu nie je známy, ale rozdiely sú väčšie: Neptún je najvzdialenejšou planétou od Slnka, no jeho vnútorná energia je dostatočne silná na to, aby vytvárala najrýchlejšie vetry pozorované v slnečnej sústave. Bolo navrhnutých niekoľko možných vysvetlení, vrátane rádiogénneho ohrevu z jadra planéty, pokračujúceho vyžarovania zvyškov tepla do vesmíru, ktoré vzniklo pri infiltrácii hmoty počas zrodu planéty, a gravitačných vĺn, ktoré sa lámali nad tropopauzou.

Predpokladá sa, že štruktúra vnútra Neptúna je veľmi podobná štruktúre vnútra Uránu. Pravdepodobne sa tu nachádza jadro, o ktorom sa predpokladá, že má hmotnosť asi 15 hmotností Zeme, tvorené roztavenými horninami a kovmi, obklopené zmesou hornín, vody, amoniaku a metánu. Veľké tlaky udržiavajú ľadovú časť tejto okolitej zmesi v pevnom stave napriek veľkým teplotám v blízkosti jadra. Atmosféra, ktorá sa rozprestiera približne na 10 až 20 % cesty smerom k stredu, je vo veľkých výškach tvorená prevažne vodíkom a héliom. V nižších oblastiach atmosféry sa nachádza viac zmesí metánu, amoniaku a vody. Veľmi pomaly sa táto tmavšia a horúcejšia oblasť mieša s prehriatym kvapalným vnútrom. Tlak v strede Neptúna je miliónkrát vyšší ako na povrchu Zeme. Porovnanie rýchlosti jeho rotácie so stupňom obliačnosti ukazuje, že na rozdiel od Uránu má svoju hmotu menej sústredenú smerom k stredu.

Počasie a magnetické pole

Jedným z rozdielov medzi Neptúnom a Uránom je úroveň meteorologickej aktivity, ktorá bola pozorovaná (pozorovaná alebo meraná). Keď sonda Voyager v roku 1986 preletela okolo Uránu, zistilo sa, že vietor na tejto planéte je mierny. Keď sonda Voyager v roku 1989 preletela okolo Neptúna, boli pozorované silné poveternostné javy. Počasie na Neptúne má mimoriadne aktívne búrkové systémy. Jeho atmosféra má najvyššie rýchlosti vetra v slnečnej sústave, o ktorých sa predpokladá, že sú poháňané tokom vnútorného tepla. Bežné vetry v rovníkovej oblasti majú rýchlosť okolo 1 200 km/h, zatiaľ čo vetry v búrkových systémoch môžu dosahovať až 2 100 km/h, čo je rýchlosť blízka nadzvukovej.

V roku 1989 objavila sonda NASA Voyager 2 Veľkú tmavú škvrnu, cyklonálny búrkový systém veľký ako Eurázia. Búrka pripomínala Veľkú červenú škvrnu na Jupiteri. Hubblov vesmírny ďalekohľad však 2. novembra 1994 Veľkú tmavú škvrnu na planéte nevidel. Namiesto toho sa na severnej pologuli planéty objavila nová búrka podobná Veľkej tmavej škvrne. Dôvod, prečo Veľká tmavá škvrna zmizla, nie je známy. Jednou z možných teórií je, že prenos tepla z jadra planéty narušil rovnováhu atmosféry a existujúce cirkulačné modely. Scooter je ďalšia búrka, skupina bielych oblakov, ktorá sa nachádza južnejšie ako Veľká tmavá škvrna. Svoju prezývku dostala, keď ju prvýkrát spozorovali v mesiacoch pred stretnutím s Voyagerom v roku 1989: pohybovala sa rýchlejšie ako Veľká tmavá škvrna. Neskoršie snímky ukázali oblaky, ktoré sa pohybovali ešte rýchlejšie ako Scooter. Čarodejníkovo oko/Tmavá škvrna 2 je ďalšia južná cyklonálna búrka, druhá najsilnejšia búrka pozorovaná počas stretnutia v roku 1989. Pôvodne bola úplne tmavá, ale keď sa Voyager priblížil k planéte, vyvinulo sa jasné jadro, ktoré je vidieť na väčšine snímok s najvyšším rozlíšením.

Na rozdiel od iných plynných obrov sa v atmosfére Neptúna vyskytujú vysoké mraky, ktoré vytvárajú tiene na hustej oblačnosti pod ním. Hoci je atmosféra Neptúna oveľa aktívnejšia ako atmosféra Uránu, obe planéty sú zložené z rovnakých plynov a ľadu. Urán a Neptún nie sú presne ten istý typ plynných obrov ako Jupiter a Saturn, ale sú to skôr ľadové obry, čo znamená, že majú väčšie pevné jadro a sú tiež tvorené ľadom. Neptún je veľmi studený, v roku 1989 boli na vrcholoch oblakov zaznamenané teploty až -224 °C (-372 °F alebo 49 K).

Neptún má podobnosť s Uránom aj vo svojej magnetosfére, ktorej magnetické pole je silne naklonené voči rotačnej osi pod uhlom 47° a je posunuté najmenej o 0,55 polomeru (približne 13 500 km) od fyzického stredu planéty. Na základe porovnania magnetických polí oboch planét sa vedci domnievajú, že extrémny priebeh môže byť charakteristický pre toky vo vnútri planéty a nie je výsledkom bočného rotačného pohybu Uránu. ^[]

Neptúnove prstence

Okolo modrej planéty boli objavené veľmi malé modro sfarbené prstence, ktoré však nie sú také známe ako prstence Saturnu. Keď tieto prstence objavil tím pod vedením Edwarda Guinana, pôvodne si mysleli, že nemusí ísť o kompletné prstence. To však dokázala sonda Voyager 2. Prstence planéty Neptún majú zvláštne "zhlukové" usporiadanie. Príčina je síce v súčasnosti neznáma, ale niektorí vedci sa domnievajú, že to môže byť spôsobené gravitačným kontaktom s malými mesiacmi, ktoré obiehajú v ich blízkosti. ^[]

Dôkaz, že prstence sú neúplné, sa prvýkrát objavil v polovici 80. rokov 20. storočia, keď sa pri zákrytoch hviezd zistilo, že tesne pred alebo po zákryte planéty hviezdou sa zriedkavo objavuje dodatočné "mihnutie". Problém vyriešili snímky zo sondy Voyager 2 v roku 1989, keď sa zistilo, že prstencovú sústavu tvorí niekoľko slabých prstencov. Najvzdialenejší prstenec, Adams, má tri známe oblúky, ktoré sú teraz pomenované Liberté, Egalité a Fraternité (Sloboda, Rovnosť a Bratstvo).

Existencia oblúkov je veľmi ťažko pochopiteľná, pretože zákony pohybu by predpovedali, že oblúky sa za veľmi krátky čas rozšíria do jedného kruhu. V súčasnosti sa predpokladá, že oblúky vytvoril gravitačný vplyv Galatey, mesiaca, ktorý sa nachádza tesne vo vnútri prstenca.

Kamery sondy Voyager objavili niekoľko ďalších prstencov. Aj s tenkým Adamsovým prstencom vo vzdialenosti asi 63 000 km od stredu Neptúna, Leverrierov prstenec je vo vzdialenosti 53 000 km a širší, menší Galleov prstenec je vo vzdialenosti 42 000 km. Veľmi malé vonkajšie rozšírenie Leverrierovho prstenca bolo pomenované Lassell; na svojom vonkajšom okraji je obklopené Aragonovým prstencom vo výške 57 000 km.

Nové pozorovania zo Zeme publikované v roku 2005 ukázali, že prstence Neptúna sú oveľa nestabilnejšie, ako sa doteraz predpokladalo. Presnejšie povedané, zdá sa, že prstenec Liberté by mohol rýchlo zmiznúť za menej ako 100 rokov. Zdá sa, že nové pozorovania zamotali naše chápanie Neptúnových prstencov.

Neptúnove prstene

Neptúnove mesiace

Neptún má celkovo 14 známych mesiacov. Keďže Neptún bol rímskym bohom mora, jeho mesiace boli pomenované podľa menších morských bohov alebo bohyň. Najväčším a jediným dostatočne veľkým, ktorý má tvar gule, je Triton (vyslovuje sa:ˈtraɪtən), ktorý objavil William Lassell len 17 dní po objavení samotného Neptúna. Na rozdiel od všetkých ostatných veľkých planetárnych mesiacov má Tritón retrográdnu dráhu, čo ukazuje, že mesiac bol pravdepodobne zachytený a možno bol kedysi objektom Kuiperovho pásu. Je dostatočne blízko Neptúna na to, aby bol uzamknutý na synchrónnej dráhe, pomaly sa presúva do Neptúna a jedného dňa bude roztrhaný, keď prekročí Rocheovu hranicu. Tritón je najchladnejší objekt, ktorý bol v slnečnej sústave nameraný, s teplotou -235 °C (38 K, -392 °F). Jeho priemer je 2700 km (80 % zemského Mesiaca Luna), jeho hmotnosť je 2,15 × 1022 kg (30 % Luny), priemer jeho obežnej dráhy je 354 800 km (90 % Luny) a jeho obežná doba je 5,877 dňa (20 % Luny).

Druhý známy Neptúnov mesiac (podľa vzdialenosti), zvláštny mesiac Nereid, má jednu z najneobvyklejších dráh spomedzi všetkých satelitov v slnečnej sústave.

Od júla do septembra 1989 objavil Voyager 2 šesť nových mesiacov Neptúna. Z nich hrudkovitý Proteus je najväčším známym objektom, ktorý nebol vlastnou gravitáciou sformovaný do gule. Hoci je druhým najhmotnejším Neptúnovým mesiacom, má len štvrtinu percenta hmotnosti Tritóna. Štyri najbližšie Neptúnove mesiace, Naiad, Thalassa, Despina a Galatea, obiehajú dostatočne blízko, aby sa nachádzali vo vnútri Neptúnových prstencov.

Ďalšia najvzdialenejšia hviezda, Larissa, bola pôvodne objavená v roku 1981, keď zakryla hviezdu. Mesiacu sa pripisuje zásluha na vzniku prstencového oblúka Neptúna, keď sonda Voyager 2 pozorovala Neptún v roku 1989. V roku 2004 bolo oznámených päť nových neobvyklých mesiacov objavených v rokoch 2002 až 2003. Najnovší mesiac bol objavený pri skúmaní snímok Hubblovho teleskopu 16. júla 2013. Má priemer len 12 kilometrov, čo mu umožňuje uniknúť detekcii aj sondou Voyager 2.

Pozorovanie

Neptún nie je možné vidieť voľným okom, pretože jeho normálna jasnosť sa pohybuje medzi +7,7 a +8,0 magnitúdami, ktoré môžu byť zatienené Jupiterovými galileovskými mesiacmi, trpasličou planétou Ceres a planétkami 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno a 6 Hebe. V ďalekohľade alebo silnom ďalekohľade sa Neptún zobrazí ako malá modrá bodka, ktorá má podobný vzhľad ako Urán. Modrá farba pochádza z metánu v jeho atmosfére. Jeho malá zjavná veľkosť sťažila jeho vizuálne štúdium; väčšina teleskopických údajov bola až do príchodu Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu a veľkých pozemných teleskopov s adaptívnou optikou dosť obmedzená.

S obežnou dobou (hviezdnou periódou) 164,88 juliánskych rokov sa Neptún čoskoro vráti (na účely objavu) na to isté miesto na oblohe, kde bol objavený v roku 1846. Stane sa tak trikrát, pričom aj štvrtýkrát sa k tejto polohe veľmi priblíži. Sú to 11. apríl 2009, keď bude v postupnom pohybe, 17. júl 2009, keď bude v retrográdnom pohybe, a 7. február 2010, keď bude v postupnom pohybe. Veľmi blízko k tomu, aby sa nachádzal na rovnakom mieste od objavenia v roku 1846, sa dostane aj koncom októbra až začiatkom a v polovici novembra 2010, keď Neptún prejde z retrográdneho do priameho pohybu na presnom stupni objavenia Neptúna a potom sa na chvíľu zastaví pozdĺž ekliptiky v rozmedzí 2 oblúkových minút v tomto bode (najbližšie 7. novembra 2010). Bude to poslednýkrát na nasledujúcich približne 165 rokov, keď sa Neptún ocitne v bode objavenia.

Vysvetľuje to myšlienka retrográdnosti. Tak ako všetky planéty a asteroidy v slnečnej sústave mimo Zeme, aj Neptún prechádza v určitých okamihoch svojho synodického obdobia retrogradáciou. Okrem začiatku retrogradácie patria medzi ďalšie udalosti v rámci synodického obdobia astronomická opozícia, návrat do prográdneho pohybu a konjunkcia so Slnkom.

Neptún sa na svojej dráhe okolo Slnka vrátil do pôvodného bodu objavenia v auguste 2011.

Prieskum

V súčasnosti Neptún navštívila len jedna sonda. Sonda NASA Voyager 2 rýchlo preletela okolo planéty a najbližšie sa s ňou stretla 25. augusta 1989 a bola poslednou planétou, ktorú navštívila aspoň jedna sonda.

Jedným z dôležitých objavov sondy Voyager 2 bol jej veľmi blízky prelet okolo Tritónu, pri ktorom odfotila niekoľko častí mesiaca. Sonda objavila aj Veľkú tmavú škvrnu, hoci tá už zmizla po tom, ako Hubblov vesmírny ďalekohľad v roku 1994 odfotografoval Neptún. Pôvodne sa predpokladalo, že ide o veľký oblak alebo cyklonálny búrkový systém, neskôr sa odhadlo, že je to len diera vo viditeľnom oblačnom poschodí.

Ukázalo sa, že Neptún má najsilnejší vietor zo všetkých plynných obrov slnečnej sústavy. Vo vonkajších oblastiach slnečnej sústavy, kde Slnko svieti viac ako 1000-krát slabšie ako na Zemi (stále je však veľmi jasné s magnitúdou -21), sa posledný zo štyroch obrov skutočne stal tým, čo vedci očakávali. Mohli by sme si myslieť, že čím ďalej je planéta od Slnka, tým menej energie a tepla by bolo na vytvorenie a rozbehnutie veľmi silných vetrov okolo. Vetry na Jupiteri však už dosahovali rýchlosť stoviek kilometrov za hodinu. Namiesto toho, aby vedci pozorovali pomalšie vetry, zistili na vzdialenejšom Neptúne rýchlejšie vetry (viac ako 1600 km/h).

Jednou z možných príčin vyššej rýchlosti vetra je, že ak sa vytvorí dostatok energie, vzniká turbulencia, ktorá spomaľuje vietor (podobne ako na Jupiteri). Na Neptúne je však slnečnej energie tak málo, že keď sa vietor rozbehne, narazí na veľmi malý odpor a dokáže si udržať veľmi vysokú rýchlosť. Každopádne Neptún vydáva viac energie, ako získava zo Slnka, a vnútorný zdroj energie týchto vetrov zostáva nezistený.

Snímky, ktoré v roku 1989 poslala na Zem sonda Voyager 2, sa stali základom celonočného programu PBS s názvom Neptún celú noc.

Voyager 2.