نپتون (Neptune)

نپتون، هشتمین و دورترین سیاره شناخته شده از خورشید، چهارمین سیاره بزرگ منظومه شمسی از نظر قطر، سومین پرجرم ترین و متراکم ترین سیاره در میان سیارات غول پیکر است. جرم آن تقریباً 17 برابر جرم زمین است. نپتون اگرچه کمی کوچکتر از غول یخی همسایه خود، اورانوس است، اما جرم و چگالی بیشتری دارد. که عمدتاً از گازها و مایعات تشکیل شده است، فاقد سطح جامد مشخص است. این سیاره هر 164.8 سال یک بار به دور خورشید می چرخد ​​و فاصله مداری متوسط ​​آن 30.1 واحد نجومی (4.5 میلیارد کیلومتر؛ 2.8 میلیارد مایل) است. به نام خدای رومی دریا، نماد نجومی آن است که سه گانه نپتون را نشان می دهد.

نپتون هشتمین و دورترین سیاره شناخته شده است که به دور خورشید می چرخد. این سیاره چهارمین سیاره بزرگ منظومه شمسی از نظر قطر، سومین سیاره پرجرم و متراکم ترین سیاره غول پیکر است. جرم آن 17 برابر زمین است. در مقایسه با اورانوس، غول یخی همسایه اش، نپتون اندکی کوچکتر، اما پرجرم تر و متراکم تر است. به دلیل اینکه عمدتاً از گازها و مایعات تشکیل شده است، سطح جامد کاملاً مشخصی ندارد. نپتون هر 164.8 سال یک بار در فاصله مداری 30.1 واحد نجومی (4.5 میلیارد کیلومتر؛ 2.8 میلیارد مایل) به دور خورشید می چرخد. این نام از خدای دریای رومی گرفته شده است و دارای نماد نجومی است که نشان دهنده سه گانه نپتون است.

نپتون که با چشم غیرمسلح نامرئی است، تنها سیاره منظومه شمسی است که در ابتدا از طریق مشاهدات تجربی مستقیم کشف نشده است. در عوض، فرضیه وجود آن توسط الکسیس بووارد مطرح شد که به بی‌نظمی‌های مداری غیرمنتظره در اورانوس اشاره کرد که نشان‌دهنده آشفتگی‌های گرانشی از یک سیاره مشاهده‌نشده است. پس از مرگ بووارد، جان کوچ آدامز و اوربان لو وریر به طور مستقل موقعیت پیش بینی شده نپتون را بر اساس این مشاهدات محاسبه کردند. یوهان گوتفرید گال متعاقباً در 23 سپتامبر 1846 نپتون را مستقیماً با تلسکوپ رصد کرد و آن را در یک درجه از مکان پیش بینی شده لو وریر یافت. بزرگترین قمر آن، تریتون، به زودی شناسایی شد، اما سایر قمرهای سیاره تا قرن بیستم از نظر تلسکوپی کشف نشده باقی ماندند.

فاصله قابل توجه نپتون از زمین منجر به اندازه ظاهری کوچکی می‌شود، و دور بودن آن از خورشید باعث می‌شود که آن را به شدت کم‌نور کرده و چالش‌های مهمی را برای مطالعه با تلسکوپ‌های مبتنی بر زمین ایجاد کند. مشاهدات دقیق تنها با توسعه تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ های بزرگ زمینی مجهز به اپتیک تطبیقی ​​امکان پذیر شد. وویجر 2 که در 25 آگوست 1989 در کنار نپتون پرواز کرد، تنها فضاپیمایی است که از این سیاره بازدید کرده است. مشابه غول‌های گازی مشتری و زحل، جو نپتون عمدتاً از هیدروژن و هلیوم، با مقادیر کمی هیدروکربن و احتمالاً نیتروژن تشکیل شده است، اما حاوی غلظت بیشتری از یخ‌ها از جمله آب، آمونیاک و متان است. داخل آن، مانند اورانوس، عمدتاً از یخ و سنگ تشکیل شده است. در نتیجه، هر دو سیاره به عنوان "غول های یخی" دسته بندی می شوند تا آنها را از غول های گازی متمایز کنند. رنگ آبی کمرنگ این سیاره به پراکندگی ریلی همراه با وجود آثار متان در بیرونی ترین لایه های جوی آن نسبت داده می شود.

بر خلاف اورانوس، که جوی شدیداً فصلی را نشان می دهد که می تواند برای مدت طولانی بی خاصیت به نظر برسد، جو نپتون هوای فعال و دائماً قابل مشاهده را نشان می دهد. در طول پرواز Voyager 2 در سال 1989، یک لکه تاریک بزرگ، مشابه لکه قرمز بزرگ مشتری، در نیمکره جنوبی نپتون مشاهده شد. تا سال 2018، یک لکه تاریک اولیه جدید و یک نقطه تاریک کوچکتر شناسایی و بررسی شد. این الگوهای جوی توسط قوی ترین بادهای پایدار ثبت شده در هر سیاره منظومه شمسی به حرکت در می آیند که سرعت آنها به 2100 کیلومتر در ساعت (580 متر بر ثانیه؛ 1300 مایل در ساعت) می رسد. اتمسفر بیرونی نپتون به دلیل فاصله بسیار زیادش از خورشید، یکی از سردترین مناطق منظومه شمسی را تشکیل می دهد و دمای بالای ابر نزدیک به 55 کلوین (-218 درجه سانتی گراد؛ -361 درجه فارنهایت) است. برعکس، دمای هسته سیاره حدود 5400 کلوین (5100 درجه سانتیگراد؛ 9300 درجه فارنهایت) تخمین زده می شود. نپتون دارای یک سیستم حلقه ای ضعیف و تکه تکه است که با "قوس" مشخص می شود که در ابتدا در سال 1984 کشف شد و متعاقباً توسط ویجر 2 تایید شد.

زمینه تاریخی

شناسایی

نقشه‌های گالیله از 28 دسامبر 1612 و 27 ژانویه 1613 (سبک جدید)، برخی از اولین مشاهدات تلسکوپی را نشان می‌دهد که حاوی نقاط ترسیم شده‌ای است که با موقعیت‌های شناخته شده نپتون در آن تاریخ‌های خاص مطابقت دارد. در هر دو مورد، گالیله ظاهراً به اشتباه نپتون را به عنوان یک ستاره ثابت تشخیص داد، زیرا در ارتباط نزدیک با مشتری در آسمان شبانه ظاهر شد. در نتیجه، او برای کشف نپتون شناخته نشده است. نپتون در طول مشاهدات اولیه خود در دسامبر 1612، حداقل حرکت ظاهری را در آسمان به نمایش گذاشت، زیرا به تازگی فاز رتروگراد خود را آغاز کرده بود. این پدیده حرکت ظاهری به عقب زمانی رخ می دهد که مدار زمین از یک سیاره بیرونی پیشی بگیرد. با توجه به اینکه نپتون صرفاً چرخه رتروگراد سالانه خود را آغاز می کرد، حرکت آن برای تشخیص با تلسکوپ نسبتا کوچک گالیله بسیار ظریف بود. با این حال، مطالعه‌ای در سال 2009 نشان داد که گالیله حداقل می‌دانست که "ستاره" مشاهده شده موقعیت خود را نسبت به پس‌زمینه ستارگان ثابت تغییر داده است.

در سال 1821، الکسیس بووارد جداول نجومی با جزئیات مدار اورانوس را منتشر کرد. با این حال، مشاهدات بعدی نشان داد که اختلافات قابل توجهی از این پیش‌بینی‌ها وجود دارد، و بووارد را بر آن داشت تا این نظریه را مطرح کند که یک جرم آسمانی ناشناس به طور گرانشی مسیر اورانوس را مختل می‌کند. در سال 1843، جان کوچ آدامز تحقیقات خود را در مورد مدار اورانوس با استفاده از داده های موجود آغاز کرد. او رسماً از سر جورج ایری، ستاره شناس سلطنتی، درخواست داد که در فوریه 1844 ارائه شد. آدامز در محاسبات خود از 1845 تا 1846 اصرار داشت و تخمین های متعددی را برای موقعیت سیاره ای که قبلاً کشف نشده بود، فراتر از اورانوس ایجاد کرد.

Ledam Verbaculer به طور همزمان، اما مستقل از رفتار خود، Urbain را انجام داد. 1845 و 1846، که همچنین نشان دهنده حضور یک سیاره کشف نشده بود. با این حال، یافته های او در ابتدا مورد توجه هموطنانش قرار نگرفت. در ژوئن 1846، پس از بررسی تخمین منتشر شده اولیه لو وریر برای طول سیاره فرضی و توجه به تطابق آن با پیش‌بینی آدامز، ایری جیمز چالیس را متقاعد کرد که جستجو را آغاز کند. Chalis یک بررسی ناموفق آسمان در ماه های آگوست و سپتامبر انجام داد. شالیس در واقع نپتون را در دو نوبت رصد کرده بود - 4 و 12 اوت 1845 - یک سال کامل قبل از کشف رسمی آن توسط یوهان گوتفرید گال. با این وجود، اتکای او به نقشه‌های ستاره‌ای قدیمی و روش‌های رصدی غیربهینه، او را از شناسایی این مشاهدات به عنوان سیاره جدید تا تجزیه و تحلیل بعدی باز داشت. چالیس عمیقاً ابراز تاسف کرد و نظارت خود را به نقص نقشه‌هایش و مشغله‌اش با رصد همزمان دنباله‌دارها نسبت داد.

هم‌زمان، لو وریر نامه‌ای به یوهان گوتفرید گال، ستاره‌شناس در رصدخانه برلین فرستاد و از او خواست تا با استفاده از رصدخانه برلین، از رصدخانه برلین جستجو کند. هاینریش دآرست، دانشجوی رصدخانه، به گال پیشنهاد کرد که می‌توانند با مقایسه نقشه‌ای که اخیراً از آسمان در منطقه پیش‌بینی‌شده لو وریر ترسیم شده با منظره آسمانی کنونی، سیاره را شناسایی کنند و به دنبال جابجایی مشخصه یک سیاره نسبت به ستاره‌های ثابت باشند. در غروب 23 سپتامبر 1846، درست روزی که گال مکاتبات لو وریر را دریافت کرد، نپتون را با موفقیت کشف کرد. این سیاره درست در شمال شرقی آیوتا آکواری، تقریباً 1 درجه از موقعیت پیش بینی شده لو وریر (که به عنوان "پنج درجه شرقی دلتا برج جدی" توصیف می شود)، حدود 12 درجه از پیش بینی قبلی آدامز، و در نزدیکی مرز صورت فلکی مدرن IAU بین دلو و برج جدی قرار داشت.

به دنبال کشف نپتون، یک مناقشه ملی گرایانه بین فرانسه و بریتانیا در مورد انتساب حق اعتبار به وجود آمد. در نهایت، یک اجماع بین‌المللی ایجاد شد و اعتبار مشترک به لو وریر و آدامز اعطا شد. با این حال، از سال 1966، دنیس رالینز صحت ادعای آدامز برای کشف مشترک را به چالش کشیده است. این موضوع در سال 1998 و همزمان با بازگشت "مقالات نپتون" - مجموعه ای از اسناد تاریخی - به رصدخانه سلطنتی، گرینویچ، مورد ارزیابی مجدد قرار گرفت.

قراردادهای نامگذاری

بلافاصله پس از کشف، نپتون معمولاً به عنوان "سیاره بیرونی اورانوس" یا "سیاره لو وریر" نامگذاری شد. پیشنهاد نامگذاری رسمی اولیه از Galle سرچشمه گرفت که Janus را پیشنهاد کرد. در انگلستان، شالیس از نام Oceanus دفاع کرد.

لو وریر با اظهار حق خود برای نامگذاری کشف خود، به‌سرعت نپتون را برای سیاره جدید پیشنهاد کرد، علی‌رغم ادعای دروغین تأیید رسمی از سوی دفتر طول جغرافیایی فرانسه. در اکتبر، او سعی کرد به افتخار خودش نام سیاره را Le Verrier بگذارد، پیشنهادی که به شدت توسط مدیر رصدخانه فرانسوا آراگو حمایت شد. این پیشنهاد با مخالفت قابل توجهی فراتر از فرانسه روبرو شد. در نتیجه، سالنامه های فرانسوی به سرعت Herschel را برای اورانوس بازگرداندند، با قدردانی از کاشف آن سر ویلیام هرشل، و Leverrier را برای سیاره تازه یافت شده پذیرفتند.

در 29 دسامبر 1846، Struves در 29 دسامبر 1846 نام آکادمی سنت پتروگرا رسماً تایید کرد. Sciences، ظاهر و رنگ تلسکوپی این سیاره را توجیه می کند. متعاقباً، نپتون به عنوان نام رسمی سیاره مورد قبول بین المللی قرار گرفت. در اساطیر رومی، نپتون به عنوان خدای دریا، مشابه خدای یونانی پوزئیدون، مورد احترام است. ترجیح نام اساطیری که با نامگذاری ثابت سیارات دیگر، که هر کدام از خدایی از اساطیر یونانی یا رومی نامگذاری شده اند، همسو باشد.

این سیاره عمدتاً با تغییراتی در نام "نپتون" در اکثر زبان‌های معاصر شناخته می‌شود. در چینی، ویتنامی، ژاپنی و کره ای، نام این سیاره به "ستاره پادشاه دریا" ترجمه می شود (海王星). مغولی از نپتون به عنوان Dalain van (Далайн ван) یاد می کند، نامی که بیش از این نام خود را به خود اختصاص داده است. یونانی جدید سیاره را به‌عنوان پوزئیدون (Ποσειδώνας، Poseidonasرحاب (רהב)، برگرفته از یک مرجع رسمی کتاب مقدس در کتاب 0 هیولای دریایی Psal 0 انتخاب شده است. رأیی که توسط آکادمی زبان عبری نظارت می‌شود، علی‌رغم استفاده رایج از اصطلاح لاتین نپتون (ןטו. نام مائوری برای این سیاره تانگاروا است که به خدای دریای مائوری احترام می گذارد. ناهواتل به این سیاره به عنوان Tlāloccītlalli اشاره می کند که به نام Tlāloc، خدای باران، نامگذاری شده است. در تایلندی، نپتون با نام غربی شده دائو نپچون/نپجون (ดาวเนปจูน) و با نام دائو کت ( نیز شناخته می شود. lang="th">ดาวเกตุ، روشن.'ستاره کتو' (hapsanguTittl="Text=panguTitt=")، ارجاع دادن lang="th">केतु)، گره نزولی قمری که در طالع بینی هندو مهم است. نام مالایی وارونا، برگرفته از خدای هندو دریاها، در اوایل دهه 1970 ثبت شد، اما از آن زمان تا حد زیادی با اشکال لاتین نپتون (در مالزیایی) یا نپتونوس (در اندونزیایی).

شکل صفت استاندارد نپتونی است. در حالی که شکل nonce Poseidean ()، مشتق شده از Poseidon، گاه به گاه استفاده می شود، شکل صفت متعارف برای Poseidon Poseidonian () باقی می ماند.

وضعیت سیاره ای

نپتون از زمان کشف خود در سال 1846 تا شناسایی پلوتون در سال 1930، به عنوان دورترین سیاره شناخته شده شناخته شد. پس از کشف پلوتو، این سیاره به عنوان یک سیاره طبقه بندی شد و نپتون را به عنوان دومین سیاره دور از دسترس شناخته شد. یک استثنا در یک بازه زمانی 20 ساله از سال 1979 تا 1999 رخ داد، زمانی که مدار غیرمرکز پلوتو باعث شد تا نزدیکتر از نپتون به خورشید نزدیک شود و در نتیجه نپتون نهمین سیاره از خورشید در آن دوره شود. تخمین‌های تصحیح‌شده‌ای از جرم پلوتو، که از ده برابر جرم زمین به طور قابل‌توجهی کمتر از ماه کاهش یافت، همراه با کشف کمربند کویپر در سال ۱۹۹۲، بحث‌های نجومی گسترده‌ای را در مورد طبقه‌بندی پلوتو به عنوان یک سیاره یا جزئی از کمربند کویپر برانگیخت. در سال 2006، اتحادیه بین المللی نجوم برای اولین بار به طور رسمی اصطلاح "سیاره" را تعریف کرد، که منجر به طبقه بندی مجدد پلوتون به عنوان "سیاره کوتوله" و ایجاد مجدد نپتون به عنوان بیرونی ترین سیاره منظومه شمسی شد.

سازند سیاره ای

مدل سازی دقیق شکل گیری غول های یخی، نپتون و اورانوس، چالش های مهمی را به همراه داشته است. مدل‌های موجود نشان می‌دهند که چگالی ماده در نواحی بیرونی منظومه شمسی برای توضیح پیدایش چنین اجرام عظیمی از طریق مکانیسم متداول برافزایش هسته کافی نیست. در نتیجه، چندین فرضیه جایگزین برای روشن شدن شکل گیری آنها ارائه شده است. یک فرضیه نشان می‌دهد که این غول‌های یخی نه از طریق برافزایش هسته، بلکه از ناپایداری‌های درون دیسک پیش‌سیاره‌ای اولیه سرچشمه گرفته‌اند، و متعاقباً جو خود را به دلیل تابش شدید یک ستاره OB پرجرم مجاور از دست می‌دهند.

یک نظریه جایگزین نشان می‌دهد که شکل‌گیری آنها نزدیک‌تر به خورشید رخ داده است، جایی که چگالی ماده فعلی پس از مهاجرت بزرگ‌تر به خورشید بوده است. اتلاف دیسک پیش سیاره ای گازی این فرضیه مهاجرت پس از شکل گیری مورد علاقه است زیرا به طور مؤثرتری توزیع اشیاء کوچک مشاهده شده در منطقه فرا نپتونی را به حساب می آورد. پذیرفته‌شده‌ترین توضیح این فرضیه، مدل نیس است، یک سناریوی تکامل دینامیکی که تأثیر بالقوه یک نپتون در حال مهاجرت و دیگر سیارات غول‌پیکر را بر ویژگی‌های ساختاری کمربند کویپر بررسی می‌کند.

مشخصات انبوه

نپتون دارای جرمی 1.024×10²⁶ کیلوگرم است که آن را بین زمین و غول‌های گازی عظیم‌تر قرار می‌دهد. به طور خاص، 17.15 برابر جرم زمین است، اما تقریباً 1/19 جرم مشتری است. شتاب گرانشی آن در 1 بار 11.27 m/s§8^{9§ است که 1.15 برابر گرانش سطح زمین است و فقط مشتری از آن فراتر رفته است. نپتون با شعاع استوایی 24764 کیلومتری تقریباً چهار برابر زمین است. نپتون که به عنوان یک غول یخی، زیر مجموعه ای از سیارات غول پیکر طبقه بندی می شود، این تمایز را با اورانوس به دلیل اندازه کوچکتر و غلظت فرار بالا در مقایسه با مشتری و زحل دارد. در زمینه اکتشاف سیارات فراخورشیدی، نپتون به عنوان یک کنایه عمل می‌کند، با اجرام آسمانی تازه شناسایی شده با جرم مشابه که اغلب «نپتون» نامیده می‌شود، که نشان‌دهنده برچسب‌گذاری اجرام مختلف فراخورشیدی به‌عنوان «مشتری» است.}

ساختار داخلی

ساختار درونی نپتون شباهت هایی به ساختار اورانوس دارد. جو آن تقریباً 5 تا 10 درصد از جرم کل آن را تشکیل می دهد و ممکن است 10 تا 20 درصد شعاع سیاره به سمت هسته گسترش یابد. فشار اتمسفر می تواند تقریباً به 10 گیگا پاسکال برسد که معادل حدود 10⁵ اتمسفر است. غلظت‌های متان، آمونیاک و آب به تدریج در لایه‌های عمیق‌تر اتمسفر مشاهده می‌شود.

گوشته نپتون که تخمین زده می‌شود بین 10 تا 15 جرم زمین باشد، در آب، آمونیاک و متان فراوان است. در علم سیاره‌شناسی، این ترکیب معمولاً به عنوان "یخی" نامیده می‌شود، علیرغم وجود به عنوان یک سیال فوق بحرانی داغ و متراکم. این سیال با رسانای الکتریکی بالا گاهی اوقات اقیانوس آب-آمونیاک نامیده می شود. گوشته ممکن است شامل لایه ای از آب یونی باشد که در آن مولکول های آب به پلاسمایی از یون های هیدروژن و اکسیژن و در اعماق بیشتر آب فوق یونی تجزیه می شوند که با اکسیژن متبلور با یون های هیدروژن که آزادانه در شبکه اکسیژن حرکت می کنند مشخص می شود. در عمق 7000 کیلومتری، شرایط می‌تواند تجزیه متان به بلورهای الماس را تسهیل کند، که سپس به سمت پایین شبیه به تگرگ رسوب می‌کند. محققان فرض می کنند که این پدیده باران الماس در مشتری، زحل و اورانوس نیز رخ می دهد. علاوه بر این، آزمایش‌های بسیار پرفشار انجام‌شده در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور نشان می‌دهد که بالاترین ناحیه گوشته می‌تواند اقیانوسی از کربن مایع حاوی الماس‌های جامد معلق باشد.

فرض می‌شود که هسته نپتون از آهن، نیکل و سیلیکات‌ها تشکیل شده است، با جرمی تقریباً ۲ برابر بیشتر از نمونه‌های داخلی زمین. فشار مرکزی به 7 مگابارت (700 گیگا پاسکال) می رسد که تقریباً دو برابر فشار موجود در هسته زمین است و دما می تواند به 5400 کلوین (5100 درجه سانتی گراد؛ 9300 درجه فارنهایت) برسد.

گرمایش داخلی

الگوهای پویاتر آب و هوایی مشاهده شده در نپتون، بر خلاف اورانوس، تا حدی به گرمایش داخلی بالا آن نسبت داده می شود. بالاترین لایه تروپوسفر نپتون حداقل دمای 51.8 K (-221.3 درجه سانتیگراد) را ثبت می کند. در عمقی که فشار اتمسفر به 1 بار (100 کیلو پاسکال) می رسد، دما 72.00 K (-201.15 درجه سانتیگراد) است. در لایه های گازی عمیق تر، دما به تدریج افزایش می یابد. مشابه اورانوس، منشا دقیق این گرمای درونی نامشخص باقی مانده است. با این حال، نابرابری در انرژی خروجی برای نپتون بارزتر است: اورانوس تنها 1.1 برابر انرژی جذب شده از خورشید ساطع می کند، در حالی که نپتون تقریباً 2.61 برابر انرژی خورشیدی دریافت می کند.

با وجود فاصله بیش از 50 درصد از خورشید نسبت به اورانوس و در نتیجه دریافت تقریباً 40 درصد انرژی خورشیدی از خورشید. با این وجود، انرژی درونی نپتون برای نیرو دادن به سریع ترین بادهای سیاره ای در منظومه شمسی کافی است. گرمای باقیمانده از برافزایش نپتون، مشروط به ویژگی‌های حرارتی داخل آن، می‌تواند به طور بالقوه برای شار گرمای مشاهده‌شده آن توضیح دهد. با این حال، آشتی دادن کمبود نسبی گرمای داخلی اورانوس در حالی که شباهت‌های درک شده بین دو سیاره را حفظ می‌کند، چالش بزرگ‌تری را ایجاد می‌کند.

چرخش

شیب محوری نپتون 28.32 درجه است، مقداری که با زمین (23 درجه) و مریخ (25 درجه) قابل مقایسه است. در نتیجه، نپتون دچار تغییرات فصلی مشابه تغییرات روی زمین می شود. با توجه به دوره مداری گسترده نپتون، هر فصل تقریباً چهل سال زمینی ادامه دارد. دوره چرخش جنینی سیاره، که روز آن را مشخص می کند، تقریباً 16.11 ساعت است. با توجه به اینکه شیب محوری آن مشابه زمین است، نوسانات طول روزانه در طول سال طولانی نپتون به طور استثنایی مشخص نیست.

از آنجایی که نپتون یک جرم آسمانی جامد نیست، جو آن دارای چرخش دیفرانسیل است. منطقه پهن استوایی تقریباً 18 ساعت می چرخد ​​که کندتر از سرعت چرخش 16.1 ساعته میدان مغناطیسی سیاره است. برعکس، نواحی قطبی یک دوره چرخش سریعتر 12 ساعته را نشان می دهند. این چرخش دیفرانسیل مهم ترین مورد مشاهده شده در بین تمام سیارات منظومه شمسی است که منجر به برش عرضی باد قابل توجهی می شود.

مگنتوسفر

مگنتوسفر نپتون دارای میدان مغناطیسی است که به طور قابل توجهی در 47 درجه نسبت به محور چرخشی آن کج شده و حداقل 0.55 شعاع (تقریباً 13500 کیلومتر) از مرکز فیزیکی سیاره جابجا شده است، پیکربندی شبیه به مگنتوسفر اورانوس. قبل از ورود ویجر 2 به نپتون، این نظریه مطرح شد که شیب محوری اورانوس مسئول مغناطیس کره شیب مشابه آن است. با این حال، تجزیه و تحلیل مقایسه ای میدان های مغناطیسی هر دو سیاره اکنون نشان می دهد که این جهت گیری شدید ممکن است مشخصه دینامیک سیالات درونی درون آنها باشد. این میدان مغناطیسی احتمالاً توسط حرکات سیال همرفتی در یک پوسته کروی نازک از مایعات رسانای الکتریکی، به طور بالقوه مخلوطی از آمونیاک، متان و آب، از طریق فرآیندی به نام عمل دینام ایجاد می‌شود.

جزء دوقطبی میدان مغناطیسی نپتون در استوای مغناطیسی آن تقریباً 14 G4 میکرو تسلا است. گشتاور مغناطیسی دوقطبی سیاره در حدود 2.2 × 10¹⁷ T·m³ (14 μT·R_N§1011§، جایی که R_{NNNNNNNNNNRRNRN§1011) تخمین زده شده است. میدان مغناطیسی نپتون هندسه پیچیده ای را نشان می دهد که با کمک های قابل توجهی از اجزای غیر دوقطبی مشخص می شود، از جمله یک گشتاور چهار قطبی قوی که ممکن است از نظر قدرت از گشتاور دوقطبی پیشی بگیرد. در مقابل، زمین، مشتری و زحل دارای گشتاورهای چهارقطبی نسبتاً جزئی هستند و میدان مغناطیسی آنها نسبت به محورهای قطبی آنها تمایل کمتری دارد. گشتاور چهار قطبی مشهود مشاهده شده در میدان نپتون ممکن است از یک انحراف از مرکز سیاره و محدودیت‌های هندسی خاص مولد دینام میدان ناشی شود.}

شوک کمانی نپتون، منطقه‌ای که مگنتوسفر شروع به کاهش سرعت باد خورشیدی می‌کند، در فاصله 3 برابر شعاع سیاره 4 برابر برابر است. مگنتوپاوز، جایی که فشار مگنتوسفر فشار باد خورشیدی را متعادل می کند، بین 23 تا 26.5 برابر شعاع نپتون گسترش می یابد. دم مگنتوسفر به سمت خارج تا حداقل 72 برابر شعاع نپتون امتداد دارد و احتمالاً بسیار بیشتر است.

مشاهدات انجام شده توسط Voyager 2 در فرکانس‌های فرابنفش شدید و رادیویی نشان دهنده وجود شفق‌های ضعیف، ضعیف و در عین حال پیچیده و متمایز در نپتون بود. با این وجود، این مشاهدات اولیه از نظر زمانی محدود بودند و فاقد داده های مادون قرمز بودند. تلاش‌های بعدی ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، این شفق‌های قطبی را با موفقیت شناسایی نکردند، در تضاد با نمایش‌های شفق قطبی واضح‌تر در اورانوس. در مارس 2025، شفق های نپتون برای اولین بار از طریق ادغام تصاویر نور مرئی از تلسکوپ فضایی هابل با تصاویر فروسرخ نزدیک (NIR) از تلسکوپ فضایی جیمز وب، با استفاده از داده های به دست آمده در ژوئن 2023، با موفقیت تصویربرداری شدند. تلسکوپ فضایی جیمز وب همچنین اتمسفر سه گانه هیدروژنی را شناسایی کرد. (H⁺
§89§)، که در طول رویدادهای شفق قطبی ایجاد می شوند و به عنوان یک شاخص قطعی فعالیت شفق و گاز عمل می کنند. ویژگی های منحصر به فرد میدان مغناطیسی نپتون به طور قابل توجهی بر ماهیت شفق های آن تأثیر می گذارد. برخلاف زمین، مشتری یا زحل، قطب‌های مغناطیسی نپتون با قطب‌های چرخشی آن همسو نیستند، که منجر به شیوع فعالیت شفق قطبی در مناطق عرض جغرافیایی میانی آن به جای منحصراً در قطب‌های آن می‌شود.

ویژگی های سطحی

رنگ

اتمسفر نپتون رنگ آبی کمرنگی را در طیف نوری نشان می‌دهد که فقط کمی بیشتر از آبی که در جو اورانوس مشاهده می‌شود، اشباع را نشان می‌دهد. بازخوانی‌های هنری قبلی از این دو سیاره اغلب تضاد رنگی نپتون را اغراق‌آمیز می‌کرد تا دید ابرها، نوارها و بادهای آن را افزایش دهد و آن را در مقایسه با ظاهر مایل به سفید اورانوس به صورت آبی تیره به تصویر می‌کشید. تصویربرداری اولیه از این سیارات از سیستم های متفاوتی استفاده می کرد که مقایسه مستقیم تصاویر ترکیبی حاصل را پیچیده می کرد. این مشکل متعاقباً از طریق عادی‌سازی رنگ در طول زمان مورد بررسی قرار گرفت و جامع‌ترین تلاش‌ها در اواخر سال 2023 انجام شد.

اتمسفر

در ارتفاعات بالاتر، جو نپتون از 80 درصد هیدروژن و 19 درصد هلیوم تشکیل شده است و مقادیر کمی متان نیز وجود دارد. نوارهای جذب برجسته قابل انتساب به متان در طول موج های بیش از 600 نانومتر مشاهده می شوند که در بخش های قرمز و مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی قرار می گیرند. مشابه اورانوس، این جذب نور قرمز توسط متان اتمسفر به رنگ آبی کم رنگ نپتون کمک می کند که در نپتون به دلیل وجود مه غلیظ در جو اورانوس بارزتر است.

مدل‌های جوی نشان می‌دهند که تروپوسفر نپتون نوارهای ابری متمایزی را نشان می‌دهد که ترکیب آن‌ها بر اساس ارتفاع متفاوت است. ابرهای ارتفاع بالاتر در فشارهای زیر یک بار مشاهده می شوند، جایی که شرایط برای تراکم متان مساعد است. بین یک تا پنج میله (100 تا 500 کیلو پاسکال)، ابرهای متشکل از آمونیاک و سولفید هیدروژن فرض می‌شوند که تحقق می‌یابند. در فشارهای بیش از پنج بار، تشکیل ابرها به طور بالقوه شامل آمونیاک، سولفید آمونیوم، سولفید هیدروژن و آب است. علاوه بر این، انتظار می‌رود که لایه‌های عمیق‌تر حاوی ابرهای یخی آب در حدود 50 بار (5.0 مگاپاسکال) باشند، جایی که دما به 273 کلوین (0 درجه سانتی‌گراد؛ 32 درجه فارنهایت) می‌رسد. در زیر این ابرها، ممکن است ابرهای دیگری از آمونیاک و سولفید هیدروژن وجود داشته باشد.

مشاهدات ابرهای بلندی را روی نپتون نشان داده‌اند که سایه‌هایی را بر روی لایه ابر متراکم‌تر زیر آن قرار می‌دهند. این نوارهای ابری مرتفع سیاره را در امتداد عرض های جغرافیایی خاص احاطه کرده اند، عرضی بین 50 تا 150 کیلومتر دارند و تقریباً 50 تا 110 کیلومتر بالای عرشه ابر اصلی قرار دارند. این ارتفاعات با تروپوسفر، منطقه جوی که در آن پدیده های هواشناسی رخ می دهد، مطابقت دارد، برخلاف استراتوسفر و ترموسفر ساکن. در آگوست 2023، ناپدید شدن قابل توجه ابرهای نپتون در ارتفاع بالا رخ داد که منجر به بررسی مجدد یک مطالعه سه دهه ای با استفاده از داده های تلسکوپ فضایی هابل و رصدخانه های زمینی شد. این تحقیق به این نتیجه رسید که دینامیک ابرهای نپتون در ارتفاع بالا به جای تغییرات فصلی سیاره با چرخه های خورشیدی مرتبط است.

تحلیل طیف سنجی نپتون نشان می دهد که استراتوسفر پایینی آن ظاهری مه آلود دارد که به تراکم محصولات فوتولیز متان، به ویژه تابش اتان فرابنفش و اتان نسبت داده می شود. این منطقه استراتوسفر همچنین حاوی مقادیر بسیار کمی مونوکسید کربن و سیانید هیدروژن است. قابل توجه است که استراتوسفر نپتون دمای بالاتری نسبت به اورانوس دارد، پدیده‌ای که به افزایش غلظت هیدروکربن آن مربوط می‌شود.

ترموسفر نپتون به دلایلی که هنوز به طور کامل شناخته نشده‌اند، دمای غیرعادی بالا، تقریباً ۷۵۰ کلوین (۴۷۷ درجه سانتی‌گراد؛ ۸۹۰ درجه فارنهایت) را نشان می‌دهد. با توجه به فاصله قابل توجه این سیاره از خورشید، تابش فرابنفش منبع ناکافی برای این انرژی حرارتی است. مکانیسم‌های گرمایش پیشنهادی شامل فعل و انفعالات بین جو و یون‌های درون میدان مغناطیسی نپتون، و همچنین اتلاف امواج گرانشی ناشی از درون سیاره است. ترموسفر همچنین حاوی مقادیر کمی از دی اکسید کربن و آب است که به طور بالقوه توسط منابع برون زا مانند شهاب سنگ ها و غبار بین سیاره ای وارد می شود.

آب و هوا

فعالیت هواشناسی نپتون توسط سیستم‌های طوفانی بسیار پرانرژی تعریف می‌شود، جایی که سرعت باد می‌تواند به 600 متر بر ثانیه (2200 کیلومتر بر ساعت؛ 1300 مایل در ساعت) نزدیک شود و از سرعت‌های مافوق صوت فراتر رود. به طور معمول، مشاهدات حرکات مداوم ابرها سرعت باد را از 20 متر بر ثانیه به سمت شرق تا 325 متر بر ثانیه به سمت غرب نشان می دهد. در بالاترین لایه های ابر، بادهای غالب از 400 متر بر ثانیه در نزدیکی خط استوا تا 250 متر بر ثانیه در قطب ها متغیر هستند. بخش قابل توجهی از بادهای نپتون در جهت خلاف چرخش سیاره می چرخند. الگوی کلی باد، چرخش پیشروی را در عرض های جغرافیایی بالاتر در تضاد با چرخش رتروگراد در عرض های جغرافیایی پایین تر نشان می دهد. فرض بر این است که این واگرایی جهتی یک "اثر پوستی" است و نه نشان دهنده مکانیسم های جوی عمیق تر. برای مثال یک جریان جت پرسرعت با سرعت 300 متر بر ثانیه در عرض جغرافیایی 70 درجه جنوبی حرکت می کند. علاوه بر این، تغییرات فصلی منجر به افزایش مشاهده‌شده در اندازه و البدوی نوارهای ابر در نیمکره جنوبی نپتون شده است، پدیده‌ای که در ابتدا در سال 1980 ثبت شد. دوره مداری طولانی نپتون منجر به فصل‌هایی می‌شود که تقریباً 40 سال زمینی دوام می‌آورند.

نپتون تفاوت‌هایی با سطح فعالیت‌های اورژانسی از خود نشان می‌دهد. Voyager 2 در طول پرواز خود در سال 1989، پدیده های آب و هوایی قابل توجهی را در نپتون ثبت کرد، در حالی که هیچ فعالیت جوی قابل مقایسه ای در اورانوس در طول پرواز سال 1986 آن مشاهده نشد.

غلظت متان، اتان و استیلن در زمان های نپتون 10 تا 10 برابر بیشتر از 10 برابر است. قطب ها با توجه به اینکه فرآیندهای فتوشیمیایی به تنهایی نمی توانند این توزیع را بدون وجود گردش نصف النهاری توضیح دهند، این اختلاف به عنوان شواهد قانع کننده ای برای بالا آمدن جو در منطقه استوایی و فرونشست در نزدیکی قطب ها تفسیر می شود.

در سال 2007، مشاهدات نشان داد که تروپوسفر بالایی نپتون در قطب جنوب دمایی تقریباً 10 کلوین بالاتر از میانگین جوی 73 کلوین (200- درجه سانتیگراد) نشان می دهد. این اختلاف دما تصعید متان را تسهیل می‌کند، که معمولاً در تروپوسفر یخ زده باقی می‌ماند و به آن اجازه می‌دهد تا به استراتوسفر در ناحیه قطبی صعود کند. وجود این "نقطه داغ" موضعی به شیب محوری نپتون نسبت داده می شود که قطب جنوب را در برابر نور خورشید مداوم برای معادل یک چهارم دوره مداری نپتون یا تقریباً 40 سال زمینی حفظ کرده است. همانطور که نپتون در مدار خود به سمت مقابل خورشید پیش می رود، قطب جنوب تاریکی را تجربه می کند در حالی که قطب شمال روشن می شود، در نتیجه پدیده انتشار متان به نیمکره شمالی منتقل می شود.

طوفان

در سال 1989، لکه تاریک بزرگ، یک سیستم طوفان ضد سیکلون با ابعاد 13000 کیلومتر در 6600 کیلومتر (8100 مایل در 4100 مایل)، توسط فضاپیمای Voyager 2 ناسا شناسایی شد. این طوفان ویژگی هایی مشابه لکه قرمز بزرگ مشتری را به نمایش گذاشت. تقریباً پنج سال پس از کشف، در 2 نوامبر 1994، تلسکوپ فضایی هابل لکه تاریک بزرگ را در سطح سیاره شناسایی نکرد. در عوض، یک سیستم طوفانی مشابه در نیمکره شمالی نپتون مشاهده شد.

یک طوفان قابل توجه دیگر، به نام اسکوتر، شامل خوشه ای از ابرهای سفید است که در جنوب لکه تاریک بزرگ واقع شده است. این نام در ماه های قبل از برخورد ویجر 2 در سال 1989 ایجاد شد، زمانی که مشاهده شد این ابرها با سرعتی بیش از سرعت لکه تاریک بزرگ حرکت می کنند. تجزیه و تحلیل تصویر بعدی بعداً وجود ابرهایی را نشان داد که با سرعتی حتی بیشتر از آنچه در ابتدا توسط Voyager 2 شناسایی شده بود حرکت می کنند. نقطه تاریک کوچک، یک طوفان سیکلونی واقع در نیمکره جنوبی، دومین طوفان شدید ثبت شده در طول برخورد سال 1989 را نشان می دهد. این ویژگی که در ابتدا کاملاً تاریک به نظر می رسید، با نزدیک شدن ویجر 2 به سیاره، یک هسته درخشان ایجاد کرد، این ویژگی در اکثر تصاویر با وضوح بالا مشهود است. اخیراً، در سال 2018، یک لکه تاریک اولیه جدید و یک نقطه تاریک کوچکتر شناسایی و مورد بررسی علمی قرار گرفت. اولین رصد زمینی از یک نقطه تاریک روی نپتون در سال 2023 گزارش شد.

فرض بر این است که لکه‌های تاریک نپتون در تروپوسفر در ارتفاعات زیر تشکل‌های ابری درخشان‌تر منشأ می‌گیرند، بنابراین به صورت روزنه‌هایی در لایه‌های ابر بالایی ظاهر می‌شوند. با توجه به پایداری و ماندگاری آنها در طول چندین ماه، این ویژگی ها به عنوان ساختارهای گردابی در نظر گرفته می شوند. ابرهای متان درخشان و پایدار اغلب با لکه های تاریکی همراه می شوند که در مجاورت لایه تروپوپوز تشکیل می شوند. حضور مداوم این ابرهای مرتبط نشان می‌دهد که برخی از نقاط تاریک سابق ممکن است به‌عنوان طوفان باقی بمانند، حتی پس از اینکه به‌عنوان ویژگی‌های تاریک قابل تشخیص نیستند. اعتقاد بر این است که لکه های تاریک یا با مهاجرت بیش از حد نزدیک به استوا یا به طور بالقوه از طریق یک مکانیسم جایگزین و هنوز نامشخص از بین می روند.

در سال 1989، آزمایش ستاره‌شناسی رادیویی سیاره‌ای (PRA) روی Voyager 2's تقریباً 60 رعد و برق را شناسایی کرد که به عنوان تخلیه‌های الکترواستاتیکی نپتون شناخته می‌شوند، که انرژی‌های بیش از 71§0×1×9 ساطع می‌کردند. سیستم موج پلاسما (PWS) 16 رویداد موج الکترومغناطیسی متمایز را ثبت کرد که محدوده فرکانسی 50-12 کیلوهرتز را در عرض‌های جغرافیایی مغناطیسی بین 7 تا 33 درجه در بر می‌گیرد. فرض بر این است که این مشاهدات امواج پلاسما ناشی از فعالیت رعد و برقی است که در یک بازه زمانی 20 دقیقه‌ای در ابرهای آمونیاکی مگنتوسفر رخ می‌دهد.

در طول نزدیک‌ترین نزدیکی Voyager 2's به نپتون، ابزار PWS یک امواج پلاسما را برای سرعت اولیه سیاره ثبت کرد. 28800 نمونه در ثانیه چگالی پلاسما مشاهده شده از 10^-3 تا 10^-1 cm§910§ متغیر بود. رعد و برق نپتونی در سه لایه ابر متمایز ظاهر می شود، با مدل های میکروفیزیکی نشان می دهد که اکثر این رویدادها در ابرهای آبی تروپوسفر یا ابرهای آمونیاکی کم عمق مغناطیسی کره رخ می دهند. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که سرعت رعد و برق نپتون تقریباً 19/1 مشتری است و بیشتر فعالیت‌ها در عرض‌های جغرافیایی بالا متمرکز است. با این وجود، به نظر می رسد که پدیده رعد و برق در نپتون شباهت بیشتری به رعد و برق زمینی نسبت به رعد و برق جووین دارد.

حرکت مداری و مشاهده

نپتون فاصله مداری متوسط 4.5 میلیارد کیلومتری از خورشید را حفظ می کند، که معادل تقریباً 30.1 واحد نجومی (AU) است، که در آن یک AU نشان دهنده میانگین فاصله زمین و خورشید است. این سیاره به طور متوسط ​​هر 164.79 سال یک بار به دور کامل می چرخد، با تغییرپذیری تقریباً 0.1 ± سال. فاصله حضیض آن 29.81 AU است، در حالی که فاصله aphelion آن 30.33 AU است. نپتون با گریز از مرکز مداری فقط 0.008678، دومین مدار دایره‌ای در میان سیارات منظومه شمسی را دارد که فقط زهره از آن پیشی می‌گیرد. شیب مدار نپتون نسبت به صفحه مداری زمین 1.77 درجه است.

در 11 ژوئیه 2011، نپتون به اولین مدار باریسنتریک کامل خود از زمان کشف اولیه خود در سال 1846 دست یافت. با این حال، موقعیت آسمانی آن دقیقاً با مختصات اکتشاف آن مطابقت نداشت به دلیل موقعیت مداری متفاوت زمین در چرخه 365.26 روزه آن. علاوه بر این، حرکت خورشید نسبت به مرکز منظومه شمسی به این معنی بود که در 11 جولای، نپتون در موقعیت کشف دقیق خود نسبت به خورشید قرار نداشت. هنگام استفاده از سیستم مختصات خورشید مرکزی رایج تر، طول جغرافیایی کشف در 12 ژوئیه 2011 به دست آمد.

مشاهده

نپتون برای دید با چشم غیر مسلح به اندازه کافی درخشنده نیست. قدر ظاهری فعلی آن بین 7.67 و 7.89 در نوسان است و میانگین 7.78 و انحراف معیار 0.06 را نشان می دهد. چندین اجرام آسمانی، از جمله قمرهای گالیله مشتری، سیاره کوتوله سرس، و سیارک هایی مانند 4 وستا، 2 پالاس، 7 زنبق، 3 جونو و 6 هبه می توانند از درخشندگی آن پیشی بگیرند. با کمک یک تلسکوپ یا دوربین دوچشمی قدرتمند، نپتون به صورت یک قرص آبی کوچک ظاهر می شود که شباهتی به اورانوس دارد. بین سال‌های 1980 و 2000، درخشندگی نپتون تقریباً 10 درصد افزایش یافت که عمدتاً به تغییرات فصلی مربوط می‌شود. پیش‌بینی می‌شود با نزدیک شدن سیاره به حضیض خود در سال 2042، این روند درخشان ادامه یابد.

به دلیل فاصله قابل توجهی که از زمین دارد، قطر زاویه ای نپتون تنها 2.2 تا 2.4 ثانیه قوسی است که آن را کوچکترین سیارات منظومه شمسی می کند. این اندازه ظاهری کوچک چالش‌های مهمی را برای مشاهده بصری ایجاد می‌کند. داده های تلسکوپی تا زمان معرفی تلسکوپ فضایی هابل و رصدخانه های پیشرفته زمینی مجهز به اپتیک تطبیقی ​​(AO) محدود باقی ماندند. به عنوان مثال، تا سال 1977، دوره چرخشی نپتون هنوز مشخص نشده بود. اولین مشاهدات موفقیت آمیز زمینی با استفاده از اپتیک تطبیقی ​​در هاوایی در سال 1997 رخ داد. در حال حاضر، نپتون به حضیض خود (نزدیک ترین نقطه مداری خود به خورشید) نزدیک شده است، فازی که با گرم شدن مشاهده شده، افزایش فعالیت اتمسفر و افزایش درخشندگی مرتبط است. این فناوری‌های پیشرفته اکنون تصاویر پیچیده‌تری از نپتون می‌گیرند. از اواسط دهه 1990، هم تلسکوپ های هابل و هم تلسکوپ های اپتیک تطبیقی ​​اکتشافات متعددی را تسهیل کرده اند، به ویژه گسترش فهرست ماهواره های شناخته شده ای که به دور سیارات بیرونی می چرخند. به طور خاص، طی سال‌های 2004 و 2005، پنج ماهواره کوچک نپتون که قبلا فهرست‌بندی نشده بودند، با قطری بین 38 تا 61 کیلومتر شناسایی شدند.

همان‌طور که از زمین مشاهده شد، نپتون تقریباً هر 367 روز یک بار تحت حرکت قهقرایی آشکاری قرار می‌گیرد، که به‌عنوان یک تقابل متمایز متمایز از ستارگان متمایز نشان می‌دهد. چنین حلقه‌هایی سیاره را با مختصات اکتشاف 1846 خود در آوریل و ژوئیه 2010 و متعاقباً در اکتبر و نوامبر 2011 نزدیک کردند.

با یک دوره مداری 164 ساله، نپتون هر صورت فلکی زودیاک را به طور متوسط ​​13 سال طی می‌کند. در سال 2011، این سیاره از زمان کشف خود، مدار اولیه کامل خورشیدی خود را به پایان رساند و بدین ترتیب به موقعیت مشاهده شده اولیه خود در شمال شرقی آکواری آیوتا بازگشت.

مشاهدات فرکانس رادیویی نپتون وضعیت آن را به عنوان منبع انتشار مداوم و انفجارهای متناوب نشان می دهد. فرض بر این است که این انتشارات از میدان مغناطیسی در حال چرخش سیاره سرچشمه می گیرند. در طیف مادون قرمز، طوفان‌های جوی نپتون به‌عنوان ویژگی‌های درخشان در پس‌زمینه‌ای سردتر ظاهر می‌شوند و امکان ردیابی دقیق ابعاد و مورفولوژی آنها را فراهم می‌کنند.

دامنه و نفوذ گرانشی

حلقه های سیاره ای

نپتون دارای یک منظومه حلقه سیاره‌ای است که البته بسیار کمتر از آنچه در اطراف زحل و اورانوس مشاهده شده است. فرض بر این است که این حلقه‌ها شامل ذرات یخی هستند که در سیلیکات‌ها یا ترکیبات کربنی پوشانده شده‌اند، که احتمالاً رنگ مایل به قرمز خود را ایجاد می‌کنند. اجزای اصلی این سیستم شامل حلقه باریک آدامز است که در 63000 کیلومتری مرکز نپتون قرار دارد. حلقه Le Verrier، در 53000 کیلومتر؛ و حلقه گسترده تر و پراکنده گال که در 42000 کیلومتری قرار دارد. امتداد بیرونی ظریف حلقه Le Verrier، به نام Lassell، توسط حلقه آراگو، در 57000 کیلومتری مشخص شده است.

تشخیص اولیه این حلقه‌های سیاره‌ای در سال 1968 اتفاق افتاد که به یک تیم تحقیقاتی به رهبری ادوارد گینان نسبت داده شد. تجزیه و تحلیل بعدی این داده ها، همراه با مشاهدات جدید در اوایل دهه 1980، این فرضیه را ایجاد کرد که این سیستم حلقه ممکن است ناپیوسته باشد. نشانه‌هایی از شکاف‌های بالقوه درون حلقه‌ها برای اولین بار در طی یک رویداد اختفای ستاره‌ای در سال 1984 پدیدار شد، که در آن حلقه‌ها یک ستاره را در هنگام غوطه‌ور شدن مسدود کردند، اما نه در طول ظهور. این موضوع به طور قطعی با تصاویری که از ویجر 2 در سال 1989 به دست آمده بود، حل شد که به وضوح چندین حلقه کم نور را به تصویر می‌کشید.

بیرونی ترین حلقه آدامز شامل پنج قوس متمایز است که با نام های شجاعت، آزادی، Egalité 1، Egalité 2، و Fraternité (شجاعت، آزادی، برابری) تعیین شده اند. تداوم این کمان ها معمای اخترفیزیکی قابل توجهی را ارائه می دهد، زیرا مکانیک مداری معمولاً اتلاف سریع آنها را در یک حلقه یکنواخت پیش بینی می کند. مدل‌های نجومی معاصر، محصور شدن این کمان‌ها را به تأثیر گرانشی Galatea، قمری که بلافاصله در داخل حلقه قرار دارد، نسبت می‌دهند.

مشاهدات از زمین که در سال 2005 گزارش شد، نشان داد که سیستم حلقه نپتون بی‌ثباتی بیشتری نسبت به آنچه قبلاً تئوری می‌شد از خود نشان می‌دهد. تصاویری که بین سال‌های 2002 و 2003 توسط رصدخانه دبلیو ام. کک به دست آمد، در کنار داده‌های ویجر 2، تخریب قابل‌توجهی را در داخل حلقه‌ها نشان داد. قابل توجه است، پیش بینی ها نشان می دهد که قوس لیبرته می تواند در عرض تقریباً یک قرن از بین برود.

ماهواره های نپتونی

نپتون دارای 16 قمر شناسایی شده است. تریتون به عنوان پرجرم ترین قمر نپتونی است که بیش از 99.5 درصد از کل جرمی را که به دور سیاره می چرخد ​​را تشکیل می دهد و تنها قمر به اندازه کافی بزرگ است که به شکل کروی شکل می رسد. ویلیام لاسل تریتون را تنها 17 روز پس از کشف خود نپتون کشف کرد. متمایز از دیگر قمرهای سیاره‌ای بزرگ در منظومه شمسی، تریتون مداری رتروگراد از خود نشان می‌دهد که به جای شکل‌گیری درجا، گرفتن آن را نشان می‌دهد. فرض بر این است که به عنوان یک سیاره کوتوله در کمربند کویپر سرچشمه گرفته است. نزدیکی آن به نپتون باعث چرخش همزمان می شود و به دلیل شتاب جزر و مدی به تدریج به سمت داخل می چرخد. در نهایت، در حدود 3.6 میلیارد سال، پیش‌بینی می‌شود که تریتون پس از رسیدن به حد روش متلاشی شود. در سال 1989، تریتون به عنوان سردترین جرم آسمانی اندازه گیری شده در منظومه شمسی با دمای تخمینی 38 کلوین (235- درجه سانتیگراد) ثبت شد. این دمای فوق‌العاده پایین به آلبدوی فوق‌العاده بالای تریتون نسبت داده می‌شود که انعکاس قابل‌توجه تابش خورشیدی را به جای جذب تسهیل می‌کند.

Nereid، دومین ماهواره کشف‌شده نپتون و یک قمر نامنظم، یکی از غیرعادی‌ترین مدارها را در میان تمام ماهواره‌های منظومه شمسی دارد. خروج از مرکز آن، که در 0.7512 اندازه گیری شد، منجر به آپوآپسیس هفت برابر بیشتر از فاصله پری آپسیس آن از نپتون می شود.

بین جولای و سپتامبر 1989، Voyager 2 شش قمر نپتونی دیگر را شناسایی کرد. در این میان، پروتئوس با شکل نامنظم به دلیل اینکه بزرگترین جرم آسمانی با چگالی آن است که از نظر گرانشی به شکل کروی وادار نشده است، قابل توجه است. با وجود اینکه دومین قمر پرجرم نپتونی است، جرم آن تنها 0.25 درصد از تریتون را تشکیل می دهد. چهار ماهواره درونی نپتون - نایاد، تالاسا، دسپینا و گالاتیا - مدارهای خود را به اندازه کافی نزدیک به سیستم حلقه‌ای سیاره نگه می‌دارند. لاریسا، ماه بعدی به بیرون، ابتدا در سال 1981 در طی یک اختفای ستاره ای شناسایی شد. این رویداد در ابتدا به قوس های حلقه نسبت داده شد. با این حال، مشاهدات Voyager 2 در سال 1989 متعاقباً لاریسا را ​​به عنوان عامل ایجاد کننده تایید کرد. پنج قمر نامنظم جدید که بین سال‌های 2002 و 2003 کشف شدند، در سال 2004 به طور عمومی اعلام شدند. مطابق با هویت نپتون به عنوان خدای رومی دریا، قمرهای آن به نام خدایان دریایی کوچک نامگذاری شده اند.

رزونانس های مداری

مسیر مداری نپتون تأثیر قابل توجهی بر ناحیه مجاور که به عنوان کمربند کویپر نامگذاری شده است، دارد. این کمربند شامل حلقه وسیعی از اجسام یخی کوچک است که مشابه کمربند سیارک‌هاست، اما بسیار گسترده‌تر است که از مدار نپتون در 30 واحد نجومی تا تقریباً 55 واحد نجومی از خورشید را در بر می‌گیرد. به موازات تسلط گرانشی مشتری بر کمربند سیارکی، میدان گرانشی نپتون بر کمربند کویپر حاکم است. در طول تاریخ منظومه شمسی، نیروهای گرانشی نپتون مناطق خاصی را در کمربند کویپر بی‌ثبات کرده‌اند و در نتیجه شکاف‌های ساختاری ایجاد می‌کنند که نمونه‌ای از آن در منطقه واقع بین 40 تا 42 AU است.

در این مناطق خالی، پیکربندی‌های مداری خاص به اجسام اجازه می‌دهد تا تمام طول عمر منظومه شمسی باقی بمانند. چنین رزونانس‌هایی زمانی به وجود می‌آیند که دوره مداری یک جسم مضرب کسری دقیقی از نپتون باشد، که نمونه آن با نسبت‌هایی مانند 1:2 یا 3:4 است. به عنوان مثال، جسمی که یک مدار خورشیدی را به ازای هر دو مدار نپتون تکمیل می کند، تا زمانی که نپتون به موقعیت اولیه خود بازگردد، تنها نیمی از مسیر خود را طی می کند. رزونانس 2:3 متراکم ترین در کمربند کویپر است که بیش از 200 شی شناسایی شده را در بر می گیرد. اجرام درون این رزونانس به ازای هر سه مدار نپتون دو مدار اجرا می‌کنند و پلوتینوس نامیده می‌شوند، نامی که از پلوتون، بزرگترین جرم شناخته شده کمربند کویپر، که عضوی از این گروه است، گرفته شده است. با وجود تقاطع مداری منظم پلوتون با نپتون، رزونانس 2:3 از هرگونه برخورد احتمالی جلوگیری می کند. رزونانس‌های دیگر، از جمله 3:4، 3:5، 4:7، و 2:5، جمعیت‌های پراکنده‌تری را نشان می‌دهند.

نپتون میزبان چندین جرم تروجان شناخته‌شده است که در خورشید-نپتون L₄ و L₅ قرار دارند - نقاط لاگرانژی قابل‌جاذبه‌ای در مسیر پیش از گرانشی آن. این تروجان های نپتون در رزونانس مداری 1:1 با نپتون در نظر گرفته می شوند. برخی از تروجان‌های نپتون ثبات مداری استثنایی از خود نشان می‌دهند، که نشان‌دهنده هم‌شکلی آن‌ها با نپتون به جای دستگیری بعدی است. شی اولیه شناسایی شده در ارتباط با نقطه لاگرانژی دنباله دار L₅ نپتون، 2008 LC18 بود. علاوه بر این، نپتون دارای یک شبه ماهواره موقت است که (309239) 2007 RW§1415§ تعیین شده است. این شی تقریباً 12500 سال وضعیت شبه ماهواره‌ای خود را حفظ کرده است و پیش‌بینی می‌شود که در این پیکربندی دینامیکی برای مدتی معادل ادامه یابد.

اکتشاف

تا به امروز، وویجر 2 تنها فضاپیمایی است که پرواز از کنار نپتون را انجام داده است. نزدیکترین نزدیکی آن به سیاره در 25 اوت 1989 به دست آمد. با توجه به اینکه نپتون نمایانگر آخرین سیاره بزرگ قابل دسترسی به فضاپیما بود، پرواز نزدیک قمر آن تریتون، صرف نظر از پیامدهای مسیر، اولویت بندی شد، و منعکس کننده استراتژی به کار گرفته شده در طول Voyager 1 و Sai> آن بود. تصاویر ارسال شده به زمین توسط ویجر 2 متعاقباً پایه و اساس یک پخش تمام شبانه PBS در سال 1989 با عنوان نپتون در تمام شب را تشکیل داد.

در طول برخورد، سیگنال های ارسال شده از فضاپیما 246 دقیقه طول کشید تا به زمین برسد. در نتیجه، اکثر عملیات ماموریت Voyager 2 برای برخورد با نپتون از طریق دستورات از پیش برنامه ریزی شده اجرا شد. این فضاپیما قبل از رسیدن به فاصله 4400 کیلومتری از جو نپتون در 25 اوت، نزدیکی نزدیک به قمر Nereid انجام داد و متعاقباً در اواخر همان روز از نزدیک بزرگترین قمر سیاره، تریتون عبور کرد.

این فضاپیما حضور یک میدان مغناطیسی سیاره‌ای را تأیید کرد، و به جابجایی آن از مرکز و هم‌پیمانه اورکیینوس به اطراف آن اشاره کرد. اندازه گیری گسیل های رادیویی تعیین دوره چرخش نپتون را تسهیل کرد، و ویجر 2 یک سیستم آب و هوایی بسیار فعال را نشان داد. علاوه بر این، شش قمر جدید شناسایی شدند و مشخص شد که این سیاره دارای حلقه های متعدد است. این پرواز اولین اندازه گیری دقیق جرم نپتون را به دست آورد که 0.5 درصد کمتر از محاسبات قبلی بود. در نتیجه، این رقم جرم اصلاح شده، فرضیه سیاره X کشف نشده را که بر مدارهای نپتون و اورانوس تأثیر می گذارد، رد کرد.

از سال 2018، اداره ملی فضایی چین در حال توسعه یک طرح مفهومی برای یک جفت Voyager-class pronosuitel, pronoitel>است. این کاوشگرها برای پرتاب در سال 2020 برنامه ریزی شده اند و برای عبور از مسیرهای متفاوت برای بررسی مرزهای متضاد هلیوسفر طراحی شده اند. به طور خاص، کاوشگر دوم، IHP-2، پیش‌بینی می‌شود که در ژانویه 2038 پروازی از کنار نپتون را در ارتفاع تنها 1000 کیلومتری بالای ابرهای آن اجرا کند، با پتانسیل برای استقرار یک ضربه‌گیر جوی در طول نزدیک شدنش. متعاقباً، مأموریت خود را در سراسر کمربند کویپر به سمت دم هلیوسفر ادامه خواهد داد، منطقه ای که در حال حاضر بررسی نشده است.

پس از پروازهای انجام شده توسط Voyager 2 و IHP-2'، مرحله بعدی در اکتشاف علمی منظومه نپتونی به عنوان یک ماموریت مداری پیش بینی می شود. بیشتر پیشنهادها برای چنین مأموریت‌هایی از ناسا سرچشمه گرفته است و اغلب از مدارگرد کلاس پرچم‌دار حمایت می‌کند. در سال 2003، "مطالعات ماموریت های بینایی" ناسا شامل پیشنهادی برای ماموریت "مدارگرد نپتون با کاوشگر" بود که برای دستیابی به اهداف علمی قابل مقایسه با اهداف ماموریت کاسینی طراحی شده بود. پیشنهاد بعدی، که در نهایت انتخاب نشد، نشان داد آرگو، یک فضاپیمای با پرواز در نظر گرفته شده برای پرتاب سال 2019، با مسیری که مشتری، زحل، نپتون و یک جرم کمربند کویپر را در بر می گیرد. تمرکز اصلی این ماموریت، بررسی نپتون و بزرگترین قمر آن، تریتون بود که تقریباً برای سال 2029 پیش بینی شده بود.

ماموریت پیشنهادی New Horizons 2، اگرچه برای پرواز نزدیک منظومه نپتون در نظر گرفته شد، اما متعاقبا لغو شد. در برنامه اکتشاف، پیشنهادی پیشنهاد می‌کرد که فضاپیمای Trident یک پرواز از کنار نپتون و تریتون را اجرا کند. با این حال، این ماموریت برای Discovery 15 یا 16 انتخاب نشد. Neptune Odyssey طرح مفهومی دیگری برای مدارگرد نپتون و کاوشگر جوی است که ناسا آن را به عنوان یک ماموریت علمی استراتژیک بزرگ بالقوه ارزیابی کرد. این مأموریت بین سال‌های 2031 و 2033 پرتاب می‌شد و تا سال 2049 به نپتون می‌رسید. با این وجود، به دلیل ملاحظات لجستیکی، مأموریت مدارگرد و کاوشگر اورانوس این توصیه را به عنوان مأموریت مدارگرد غول‌پیکر یخی دریافت کرد، و اولویت اصلی را نسبت به انسلادوس اوربی‌لندر حفظ کرد. ماموریت، که تخمین زده می شود در محدوده هزینه بین ماموریت های Trident و Odyssey تحت برنامه New Frontiers قرار گیرد، Triton Ocean World Surveyor و Nautilus هستند. فازهای کروز مربوطه آنها برای بازه های زمانی 2031-47 و 2041-56 پیش بینی شده است. نپتون همچنین به عنوان یک هدف بالقوه برای ماموریت Tianwen-5 چین، با ورود پیش بینی شده در سال 2058 شناسایی شده است.

یادداشت‌ها

یادداشت ها

مراجع

کتابشناسی

• برجس، اریک (1991). برخورد دور: سیستم نپتون. نیویورک: انتشارات دانشگاه کلمبیا. ISBN 978-0-231-07412-4.مور، پاتریک (2000). کتاب داده‌های نجوم. باتون روژ: گروه تیلور و فرانسیس. ISBN 978-0-7503-0620-1.ماینر، الیس دی.; Wessen, Randii R. (2002). نپتون: سیاره، حلقه ها و ماهواره ها. کتاب های Springer-Praxis در نجوم و علوم فضایی. لندن; نیویورک: اسپرینگر. شابک 978-1-85233-216-7.
  • Miner, Ellis D.; Wessen, Randii R. (2002). نپتون: سیاره، حلقه ها و ماهواره ها. کتاب های Springer-Praxis در نجوم و علوم فضایی. لندن; نیویورک: اسپرینگر. ISBN 978-1-85233-216-7.Standage, Tom (2000). The Neptune File: A Story of Astronomical Rivalry and the Pioneers of Planet Hunting. New York: Walker. ISBN 978-0-8027-1363-6.
    • برگه اطلاعات نپتون ناسا در 1 ژوئیه 2010 در Wayback Machine بایگانی شد
    • قسمت شماره 63 بازیگران ستاره‌شناسی نپتون، شامل متن کامل است.
    • شبیه‌سازی گرانش سه بعدی تعاملی نپتون و قمرهای درونی آن در 22 سپتامبر 2020 در Wayback Machine بایگانی شد