Güneş'e bilinen sekizinci ve en uzak gezegen olan Neptün, Güneş Sistemi'nin çapına göre dördüncü en büyük gezegeni, dev gezegenler arasında ise en büyük üçüncü ve en yoğun gezegenidir. Kütlesi Dünya'nın yaklaşık 17 katıdır. Neptün, komşusu buz devi Uranüs'ten biraz daha küçük olmasına rağmen daha büyük kütleye ve yoğunluğa sahiptir. Ağırlıklı olarak gazlardan ve sıvılardan oluşur ve belirgin bir katı yüzeye sahip değildir. Gezegen, her 164,8 yılda bir Güneş etrafındaki yörüngesini tamamlıyor ve ortalama 30,1 astronomik birimlik (4,5 milyar kilometre; 2,8 milyar mil) yörünge mesafesini koruyor. Adını Roma'nın deniz tanrısından alan bu sembolün astronomik sembolü, Neptün'ün üç çatallı mızrağını tasvir eden simgesidir.
Neptün, Güneş'in etrafında dönen sekizinci ve bilinen en uzak gezegendir. Güneş Sistemi'nin çapına göre dördüncü en büyük gezegeni, en büyük üçüncü gezegeni ve en yoğun dev gezegenidir. Dünya'nın kütlesinin 17 katıdır. Komşusu buz devi Uranüs ile karşılaştırıldığında Neptün biraz daha küçüktür, ancak daha büyük ve daha yoğundur. Esas olarak gazlardan ve sıvılardan oluştuğundan iyi tanımlanmış bir katı yüzeye sahip değildir. Neptün, her 164,8 yılda bir, 30,1 astronomik birim (4,5 milyar kilometre; 2,8 milyar mil) yörünge mesafesinde Güneş'in etrafında döner. Adını Roma'daki deniz tanrısından almıştır ve Neptün'ün üç çatallı mızrağını temsil eden astronomik sembolüne sahiptir.
Çıplak gözle görülemeyen Neptün, Güneş Sistemi'nde başlangıçta doğrudan ampirik gözlem yoluyla keşfedilmemiş tek gezegen olma ayrıcalığına sahiptir. Bunun yerine, Uranüs'teki beklenmedik yörünge düzensizliklerine dikkat çeken ve gözlemlenmeyen bir gezegenden gelen yerçekimsel bozulmaları öne süren Alexis Bouvard tarafından onun varlığı hipotezi öne sürüldü. Bouvard'ın ölümünün ardından John Couch Adams ve Urbain Le Verrier, bu gözlemlere dayanarak Neptün'ün tahmin edilen konumunu bağımsız olarak hesapladılar. Johann Gottfried Galle daha sonra 23 Eylül 1846'da Neptün'ü doğrudan bir teleskopla gözlemledi ve onu Le Verrier'in tahmin ettiği konuma bir derece uzaklıkta buldu. En büyük uydusu Triton kısa bir süre sonra tespit edildi, ancak gezegenin diğer uyduları 20. yüzyıla kadar teleskopik olarak keşfedilmeden kaldı.
Neptün'ün Dünya'ya olan kayda değer uzaklığı, görünür boyutunun küçük olmasına neden oluyor ve Güneş'ten uzaklığı, onu olağanüstü derecede sönük hale getiriyor ve Dünya merkezli teleskoplarla çalışmak için önemli zorluklar yaratıyor. Ayrıntılı gözlemler ancak Hubble Uzay Teleskobu'nun ve uyarlanabilir optiklerle donatılmış büyük yer tabanlı teleskopların geliştirilmesiyle mümkün hale geldi. 25 Ağustos 1989'da Neptün'ün yanından uçuş gerçekleştiren Voyager 2, gezegeni ziyaret eden tek uzay aracı olmaya devam ediyor. Gaz devleri Jüpiter ve Satürn'e benzer şekilde, Neptün'ün atmosferi ağırlıklı olarak hidrojen ve helyumdan, az miktarda hidrokarbon ve potansiyel olarak nitrojenden oluşur, ancak yine de su, amonyak ve metan da dahil olmak üzere daha yüksek konsantrasyonda buz içerir. Uranüs'ünki gibi iç kısmı esas olarak buzlardan ve kayalardan oluşur; sonuç olarak, her iki gezegen de onları gaz devlerinden ayırmak için "buz devleri" olarak sınıflandırılır. Gezegenin soluk mavi tonu, Rayleigh saçılımıyla birlikte en dış atmosferik katmanlarındaki metan izlerinin varlığına atfedilir.
Uzun süreler boyunca özelliksiz görünebilen güçlü bir mevsimsel atmosfer sergileyen Uranüs'ün aksine, Neptün'ün atmosferi aktif ve sürekli olarak görülebilen hava olayları sergiler. 1989 yılında Voyager 2'nin yakın uçuşu sırasında, Neptün'ün güney yarımküresinde Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktasına benzer bir Büyük Karanlık Nokta gözlemlendi. 2018 yılına gelindiğinde yeni bir birincil karanlık nokta ve daha küçük bir karanlık nokta tespit edildi ve araştırıldı. Bu atmosferik desenler, herhangi bir Güneş Sistemi gezegeninde kaydedilen en güçlü sürekli rüzgarlar tarafından hareket ettirilir ve hızları 2.100 km/sa'ye (580 m/s; 1.300 mph) kadar ulaşır. Neptün'ün dış atmosferi, Güneş'e çok uzak olması nedeniyle Güneş Sistemi'nin en soğuk bölgelerinden birini oluşturur; bulut tepesi sıcaklıkları 55 K'ye (−218 °C; −361 °F) yakındır. Tersine, gezegenin çekirdeğindeki sıcaklıkların 5.400 K (5.100 °C; 9.300 °F) civarında olduğu tahmin ediliyor. Neptün, ilk olarak 1984'te keşfedilen ve daha sonra Voyager 2 tarafından doğrulanan, "yaylar" ile karakterize edilen soluk ve parçalı bir halka sistemine sahiptir.
Tarihsel Bağlam
Tanımlama
Galileo'nun 28 Aralık 1612 ve 27 Ocak 1613 (Yeni Stil) tarihli çizimleri, Neptün'ün bu belirli tarihlerdeki bilinen konumlarına karşılık gelen işaretlenmiş noktaları içeren en eski teleskopik gözlemlerden bazılarını temsil etmektedir. Her iki olayda da Galileo, gece gökyüzünde Jüpiter'le yakın birlikte göründüğü için Neptün'ü yanlış bir şekilde sabit bir yıldız olarak tanımladı. Sonuç olarak Neptün'ün keşfiyle tanınmıyor. Aralık 1612'deki ilk gözlemi sırasında Neptün, gerileme aşamasına yeni başlamış olduğundan gökyüzünde minimum görünür hareket sergiledi. Bu belirgin geriye doğru hareket olgusu, Dünya'nın yörüngesi bir dış gezegenin yörüngesini geçtiğinde meydana gelir. Neptün'ün yalnızca yıllık gerileme döngüsünü başlattığı göz önüne alındığında, hareketi Galileo'nun nispeten küçük teleskopuyla tespit edilemeyecek kadar hafifti. Ancak 2009'da yapılan bir araştırma, Galileo'nun gözlemlediği "yıldızın" sabit yıldızların arka planına göre konumunu değiştirdiğinin en azından farkında olduğunu ileri sürdü.
1821'de Alexis Bouvard, Uranüs'ün yörüngesini detaylandıran astronomik tablolar yayınladı. Ancak daha sonraki gözlemler, bu tahminlerle önemli tutarsızlıklar olduğunu gösterdi ve Bouvard'ı, tanımlanamayan bir gök cisminin, Uranüs'ün yörüngesini yerçekimsel olarak bozduğu teorisini kurmaya sevk etti. 1843'ten başlayarak John Couch Adams, mevcut verileri kullanarak Uranüs'ün yörüngesine ilişkin kendi araştırmasını başlattı. Kraliyet Astronomu Sir George Airy'den resmi olarak ek veriler talep etti ve bu veriler Şubat 1844'te sağlandı. Adams, 1845-1846 yılları arasında hesaplamalarında ısrar etti ve Uranüs'ün ötesinde daha önce keşfedilmemiş bir gezegenin konumu için birden fazla tahmin üretti.
Adams'la eşzamanlı ancak ondan bağımsız olarak Urbain Le Verrier, 1845 ile 1846 arasında kendi hesaplamalarını gerçekleştirdi; keşfedilmemiş gezegen; ancak bulguları başlangıçta yurttaşları arasında pek ilgi görmedi. Haziran 1846'da, Le Verrier'in varsayılan gezegenin boylamına ilişkin ilk yayınlanmış tahminini inceledikten ve bunun Adams'ın tahminiyle uyumlu olduğuna dikkat çektikten sonra Airy, James Challis'i bir arama başlatmaya ikna etti. Challis, Ağustos ve Eylül ayları boyunca başarısız bir gökyüzü araştırması gerçekleştirdi. Dikkat çekici bir şekilde Challis, Neptün'ü Johann Gottfried Galle tarafından resmi olarak keşfedilmeden tam bir yıl önce iki kez (4 ve 12 Ağustos 1845) gözlemlemişti. Bununla birlikte, modası geçmiş yıldız haritalarına ve optimal olmayan gözlem yöntemlerine olan güveni, daha sonraki bir analize kadar bu gözlemleri yeni gezegen olarak tanımlamasını engelledi. Challis, dikkatsizliğini haritalarındaki eksikliklere ve eşzamanlı kuyruklu yıldız gözlemleriyle meşgul olmasına bağlayarak derin üzüntüsünü dile getirdi.
Eş zamanlı olarak Le Verrier, Berlin Gözlemevi'nde gökbilimci olan Johann Gottfried Galle'ye, gözlemevinin refraktör teleskopunu kullanarak bir arama başlatması için yalvaran bir mektup gönderdi. Gözlemevindeki bir öğrenci olan Heinrich d'Arrest, Galle'ye, bir gezegenin sabit yıldızlara göre karakteristik yer değiştirmesini arayarak, Le Verrier'in tahmin ettiği bölgedeki gökyüzünün yakın zamanda çizilmiş haritasını mevcut gök görünümüyle karşılaştırarak gezegeni tanımlayabileceklerini önerdi. 23 Eylül 1846 akşamı, yani Le Verrier'in yazışmasını aldığı gün Galle, Neptün'ü başarıyla keşfetti. Gezegen, Iota Aquarii'nin hemen kuzeydoğusunda, Le Verrier'in tahmin ettiği konumdan ("Delta Oğlak burcunun beş derece doğusunda" olarak tanımlanır) yaklaşık 1° uzaklıkta, Adams'ın önceki tahmininden yaklaşık 12° uzaklıkta ve Kova ve Oğlak burcu arasındaki modern IAU takımyıldızı sınırının yakınında yer alıyordu.
Neptün'ün keşfinin ardından, Fransa ile Britanya arasında kredinin haklı olarak atfedilmesi konusunda milliyetçi bir çekişme ortaya çıktı. Sonuçta hem Le Verrier hem de Adams'a ortak kredi sağlayan uluslararası bir fikir birliği oluşturuldu. Ancak 1966'dan beri Dennis Rawlins, Adams'ın ortak keşif iddiasının doğruluğuna itiraz ediyor. Bu konu, 1998 yılında tarihçiler tarafından yeniden değerlendirildi ve bu, tarihi belgelerden oluşan bir koleksiyon olan "Neptün belgelerinin" Greenwich Kraliyet Gözlemevi'ne iade edilmesiyle aynı zamana denk geldi.
Adlandırma Kuralları
Neptün, keşfinin hemen ardından genellikle "Uranüs'ün dışındaki gezegen" veya "Le Verrier'in gezegeni" olarak adlandırıldı. İlk resmi adlandırma önerisi, Janus'u öneren Galle'den geldi. İngiltere'de Challis, Oceanus adını savundu.
Keşfine isim verme ayrıcalığını öne süren Le Verrier, Fransız Bureau des Longitudes'tan resmi onay aldığını iddia etmesine rağmen, yeni gezegen için derhal Neptün'ü önerdi. Ekim ayına gelindiğinde, gezegene kendi onuruna Le Verrier adını vermeye çalıştı; bu öneri, gözlemevi direktörü François Arago tarafından da güçlü bir şekilde desteklendi. Bu öneri Fransa dışında da ciddi bir muhalefetle karşılaştı. Sonuç olarak, Fransız almanaklar, kaşifi Sir William Herschel'i anarak, hızlı bir şekilde Herschel'i Uranüs'ün yerine geri koydu ve yeni bulunan gezegen için Leverrier'i benimsedi.
29 Aralık 1846'da Struve, gezegenin teleskopik görünümüne ve rengine atıfta bulunarak Neptün adını Saint Petersburg Bilimler Akademisi'ne resmen onayladı. gerekçe. Daha sonra Neptün, gezegenin resmi adı olarak uluslararası kabul gördü. Roma mitolojisinde Neptün, Yunan tanrısı Poseidon'a benzer şekilde deniz tanrısı olarak saygı görür. Her biri Yunan veya Roma mitolojisindeki bir tanrının adını taşıyan diğer gezegenlerin yerleşik isimlendirmesiyle uyumlu mitolojik bir isim tercihi.
Gezegen ağırlıklı olarak çağdaş dillerin çoğunda "Neptün" adının varyasyonlarıyla anılmaktadır. Çince, Vietnamca, Japonca ve Korece'de gezegenin adı "deniz kralı yıldızı" (海王星) anlamına gelir. Moğolca, Neptün'den Dalain van (Далайн ван) olarak söz eder; bu isim, ona adını veren tanrının deniz üzerindeki hakimiyetini kabul eden bir isimdir. Modern Yunanca, gezegeni Neptün'ün Yunanca eşdeğeri statüsünü yansıtan Poseidon (Ποσειδώνας, Poseidonas) olarak adlandırır. İbranice'de, Mezmurlar Kitabında adı geçen İncil'deki bir deniz canavarından türetilen Rahab (רהב), 2009 yılında İbrani Akademisi tarafından denetlenen bir oylamayla resmi olarak seçildi. Dil, Latince Neptun (נפטון) teriminin yaygın kullanımına rağmen. Gezegenin Maori adı Tangaroa'dır ve denizin Maori tanrısını onurlandırır. Nahuatl dilinde gezegenden Tlāloccītlalli olarak söz edilir ve bu ad, yağmur tanrısı Tlāloc'tan gelir. Tay dilinde Neptün, Batılılaştırılmış Dao Nepchun/Nepjun (ดาวเนปจูน) adıyla anılır ve Dao Ket (ดาวเกตุ, lit.'yıldızı Ketu'), Hindu astrolojisinde önemli olan alçalan ay düğümü Ketu'ya (केतु) atıfta bulunur. Malay adı Waruna, Hindu deniz tanrısından türetilmiştir ve 1970'lerin başlarında belgelenmiştir ancak o zamandan bu yana büyük ölçüde Latin kökenli Neptun (Malezya dilinde) veya Neptunus (Endonezya dilinde).
Standart sıfat biçimi Neptunian'dır. Poseidon'dan türetilen Poseidean () biçimi ara sıra kullanım görse de, Poseidon için geleneksel sıfat biçimi Poseidon () olarak kalır.
Gezegen Durumu
1846'daki keşfinden 1930'da Plüton'un tanımlanmasına kadar Neptün, bilinen en uzak gezegen olma özelliğini taşıyordu. Plüton'un keşfi üzerine bir gezegen olarak sınıflandırıldı ve Neptün, bilinen en uzak ikinci gezegen olarak konumlandırıldı. 1979'dan 1999'a kadar geçen 20 yıllık bir süre boyunca, Plüton'un eksantrik yörüngesinin Güneş'e Neptün'den daha fazla yaklaşmasına neden olduğu ve böylece Neptün'ün bu dönemde Güneş'ten dokuzuncu gezegen haline geldiği bir istisna meydana geldi. Plüton'un kütlesinin, Dünya'nın on katından Ay'ınkinden önemli ölçüde daha azına düşen, aşamalı olarak geliştirilmiş tahminleri, 1992'de Kuiper kuşağının keşfiyle birleştiğinde, Plüton'un bir gezegen ya da Kuiper kuşağının bir bileşeni olarak sınıflandırılmasına ilişkin kapsamlı astronomik tartışmalara yol açtı. 2006 yılında, Uluslararası Astronomi Birliği ilk kez "gezegen" terimini resmi olarak tanımladı; bu, Plüton'un "cüce gezegen" olarak yeniden sınıflandırılmasına ve Neptün'ün Güneş Sisteminin bilinen en dış gezegeni olarak yeniden belirlenmesine yol açtı.
Gezegen Oluşumu
Buz devleri Neptün ve Uranüs'ün oluşumunun tam olarak modellenmesi önemli zorluklar ortaya çıkardı. Mevcut modeller, Güneş Sistemi'nin dış bölgelerindeki madde yoğunluğunun, bu tür devasa cisimlerin geleneksel çekirdek birikim mekanizması yoluyla oluşumunu açıklamak için yetersiz olduğunu gösteriyor; sonuç olarak, bunların oluşumunu açıklamak için çeşitli alternatif hipotezler önerilmiştir. Bir hipotez, bu buz devlerinin çekirdek birikimi yoluyla değil, ilkel proto-gezegen diskindeki dengesizliklerden kaynaklandığını, daha sonra bitişikteki devasa bir OB yıldızından gelen yoğun radyasyon nedeniyle atmosferlerini kaybettiklerini öne sürüyor.
Alternatif bir teori, oluşumlarının madde yoğunluğunun daha fazla olduğu Güneş'e daha yakın bir yerde meydana geldiğini ve ardından gaz halindeki proto-gezegen diskinin dağılmasından sonra mevcut yörüngelerine göç ettiğini öne sürüyor. Bu oluşum sonrası göç hipotezi tercih edilir çünkü Neptünötesi bölgede gözlemlenen küçük nesnelerin dağılımını daha etkili bir şekilde açıklar. Bu hipotezin en yaygın kabul gören açıklaması, göç eden Neptün ve diğer dev gezegenlerin Kuiper kuşağının yapısal özellikleri üzerindeki potansiyel etkisini araştıran dinamik bir evrim senaryosu olan Nice modelidir.
Toplu özellikler
Neptün, 1,024x1026 kg'lık bir kütleye sahiptir ve onu Dünya ile daha büyük gaz devleri arasında konumlandırır; spesifik olarak, Dünya'nın kütlesinin 17,15 katıdır, ancak Jüpiter'in kütlesinin yalnızca yaklaşık 1/19'u kadardır. 1 bar'daki yer çekimi ivmesi 11,27 m/s§89§ değerindedir; bu, Dünya'nın yüzey çekiminin 1,15 katıdır ve yalnızca Jüpiter tarafından aşılır. Ekvator yarıçapı 24.764 km olan Neptün, Dünya'nın neredeyse dört katı büyüklüğündedir. Dev gezegenlerin bir alt kategorisi olan buz devi olarak sınıflandırılan Neptün, Jüpiter ve Satürn'e kıyasla daha küçük boyutları ve yüksek uçucu konsantrasyonları nedeniyle bu ayrımı Uranüs ile paylaşıyor. Ötegezegen keşfi bağlamında, Neptün bir metonim görevi görüyor; karşılaştırılabilir kütleye sahip yeni tanımlanan gök cisimleri sıklıkla "Neptünler" olarak adlandırılıyor ve çeşitli güneş dışı nesnelerin "Jüpiter" olarak etiketlenmesi uygulamasını yansıtıyor.
İç Yapı
Neptün'ün iç yapısı Uranüs'ünkine benzerlikler göstermektedir. Atmosferi, toplam kütlesinin yaklaşık %5 ila 10'unu oluşturur ve çekirdeğe doğru gezegenin yarıçapının %10 ila 20'si kadar içeriye doğru uzanabilir. Atmosfer basıncı yaklaşık 105 atmosfere eşdeğer olan yaklaşık 10 GPa'ya ulaşabilir. Daha derin atmosferik katmanlarda giderek daha yüksek metan, amonyak ve su konsantrasyonları gözlemleniyor.
10 ila 15 Dünya kütlesi arasında olduğu tahmin edilen Neptün'ün mantosu su, amonyak ve metan bakımından bol miktarda bulunur. Gezegen biliminde bu bileşim, sıcak, yoğun bir süperkritik akışkan olmasına rağmen geleneksel olarak "buzlu" olarak anılır. Elektriksel olarak oldukça iletken olan bu sıvıya bazen su-amonyak okyanusu adı verilir. Manto, su moleküllerinin hidrojen ve oksijen iyonlarından oluşan bir plazmaya ayrıştığı bir iyonik su tabakasını ve daha derinlerde, oksijen kafesi içinde serbestçe hareket eden hidrojen iyonları ile kristalize oksijen ile karakterize edilen süperiyonik suyu içerebilir. 7.000 km derinlikte koşullar, metanın elmas kristallerine ayrışmasını kolaylaştırabilir ve bu daha sonra dolu tanelerine benzer şekilde aşağıya doğru çökebilir. Araştırmacılar bu elmas yağmuru olgusunun Jüpiter, Satürn ve Uranüs'te de meydana geldiğini öne sürüyorlar. Dahası, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nda gerçekleştirilen çok yüksek basınç deneyleri, mantonun en üst bölgesinin, askıda katı elmaslar içeren bir sıvı karbon okyanusu olabileceğini gösteriyor.
Neptün'ün çekirdeğinin demir, nikel ve silikatlardan oluştuğu varsayılıyor; iç modeller, Dünya'nın yaklaşık 1,2 katı bir kütleye işaret ediyor. Merkezi basınç, Dünya'nın çekirdeğinde bulunan basıncın kabaca iki katı olan 7 Mbar'a (700 GPa) ulaşır ve sıcaklıklar 5.400 K'ye (5.100 °C; 9.300 °F) ulaşabilir.
Dahili Isıtma
Uranüs'ün aksine Neptün'de gözlemlenen daha dinamik hava koşulları kısmen onun yüksek iç ısınmasına bağlanabilir. Neptün'ün troposferinin en üst katmanlarında minimum 51,8 K (−221,3 °C) sıcaklık kayıtlıdır. Atmosfer basıncının 1 bar'a (100 kPa) ulaştığı derinlikte sıcaklık 72,00 K'dır (-201,15 °C). Daha derin gaz katmanlarında sıcaklık giderek artar. Uranüs'e benzer şekilde, bu iç ısının kesin kaynağı belirsizliğini koruyor; ancak enerji çıkışındaki eşitsizlik Neptün için daha belirgindir: Uranüs, Güneş'ten emdiği enerjinin yalnızca 1,1 katını yayar, oysa Neptün aldığı güneş enerjisinin yaklaşık 2,61 katını yayar.
Güneş'e Uranüs'ten %50 daha uzak olmasına ve dolayısıyla Uranüs'ün güneş ışığının yalnızca yaklaşık %40'ını almasına rağmen, Neptün'ün iç enerjisi yine de Güneş'e güç sağlamak için yeterlidir. Güneş Sistemindeki en hızlı gezegen rüzgarları. Neptün'ün birikmesinden kaynaklanan artık ısı, iç kısmının termal özelliklerine bağlı olarak, gözlemlenen ısı akışını potansiyel olarak açıklayabilir. Ancak, iki gezegen arasında algılanan benzerlikleri korurken Uranüs'ün göreceli iç ısı eksikliğini uzlaştırmak daha büyük bir zorluk teşkil ediyor.
Döndürme
Neptün'ün eksen eğikliği 28,32° olup, Dünya'nın (23°) ve Mars'ın (25°) eğimiyle karşılaştırılabilir bir değerdir. Sonuç olarak Neptün, Dünya'dakine benzer mevsimsel değişikliklere uğrar. Neptün'ün geniş yörünge periyodu göz önüne alındığında, her mevsim yaklaşık kırk Dünya yılı boyunca devam eder. Gezegenin gününü belirleyen yıldız dönüş periyodu yaklaşık 16.11 saattir. Eksen eğikliğinin Dünya'nınkine benzer olması nedeniyle, Neptün'ün uzun yılı boyunca günlük uzunluktaki dalgalanmalar olağanüstü derecede belirgin değildir.
Neptün katı bir gök cismi olmadığından atmosferi farklı dönüş sergiler. Geniş ekvator bölgesi, gezegenin manyetik alanının 16,1 saatlik dönüş hızından daha yavaş olan yaklaşık 18 saatlik bir periyotla dönüyor. Tersine, kutup bölgeleri 12 saatlik daha hızlı bir dönüş periyodu sergiler. Bu farklı dönüş, Güneş Sistemi'ndeki tüm gezegenler arasında gözlemlenen en belirgin rotasyondur ve önemli miktarda enlemsel rüzgar kesmesine yol açar.
Manyetosfer
Neptün'ün manyetosferi, dönme eksenine göre önemli ölçüde 47° eğimli ve gezegenin fiziksel merkezinden en az 0,55 yarıçap (yaklaşık 13.500 km) uzaklıkta yer değiştirmiş bir manyetik alana sahiptir; bu, Uranüs'ün manyetosferine benzer bir konfigürasyondur. Voyager 2'nin Neptün'e varışından önce, benzer eğimli manyetosferden Uranüs'ün eksenel eğiminin sorumlu olduğu teorisi ortaya atılmıştı. Bununla birlikte, her iki gezegenin manyetik alanlarının karşılaştırmalı analizi artık bu aşırı yönelimin, içlerindeki iç akışkan dinamiğinin karakteristiği olabileceğini öne sürüyor. Bu manyetik alan muhtemelen, potansiyel olarak bir amonyak, metan ve su karışımı olan, elektriksel olarak iletken sıvılardan oluşan ince küresel bir kabuk içindeki konvektif sıvı hareketleriyle, dinamo eylemi olarak bilinen bir işlemle oluşturuluyor.
Neptün'ün manyetik ekvatorundaki manyetik alanının dipol bileşeni yaklaşık 14 mikrotesla (0,14 G) ölçer. Gezegenin dipol manyetik momentinin yaklaşık 2,2 × 1017 T·m3 (14 μT·RN§1011§, burada RN Neptün'ün yarıçapını belirtir) olduğu tahmin edilmektedir. Neptün'ün manyetik alanı, dipol momentini güç olarak aşabilecek sağlam bir dört kutuplu moment de dahil olmak üzere, dipol olmayan bileşenlerin önemli katkılarıyla karakterize edilen karmaşık bir geometri sergiler. Buna karşılık, Dünya, Jüpiter ve Satürn nispeten küçük dört kutuplu momentlere sahiptir ve manyetik alanları kutup eksenlerinden daha az eğimlidir. Neptün'ün alanında gözlemlenen belirgin dört kutuplu moment, gezegenin merkezinden sapmadan ve alanın dinamo jeneratörünün belirli geometrik kısıtlamalarından kaynaklanabilir.
Manyetosferin güneş rüzgarını yavaşlatmaya başladığı bölge olan Neptün'ün yay şoku, gezegenin yarıçapının 34,9 katına eşdeğer bir mesafede yer almaktadır. Manyetosferik basıncın güneş rüzgârının basıncını dengelediği manyetopoz, Neptün'ün yarıçapının 23 ila 26,5 katı kadar uzanır. Manyetosferin kuyruğu Neptün'ün yarıçapının en az 72 katına, hatta potansiyel olarak çok daha uzağa doğru uzanıyor.
Voyager 2 tarafından aşırı ultraviyole ve radyo frekanslarında gerçekleştirilen gözlemler, Neptün'de soluk, zayıf, ancak karmaşık ve ayırt edici kutup ışıklarının varlığına işaret etti. Bununla birlikte, bu ilk gözlemler geçici olarak sınırlıydı ve kızılötesi verilerden yoksundu. Hubble Uzay Teleskobu'nu kullanan gökbilimcilerin daha sonraki girişimleri, Uranüs'teki daha net tanımlanmış kutup ışıklarının aksine, bu kutup ışıklarını başarılı bir şekilde tespit edemedi. Mart 2025'te Neptün'ün kutup ışıkları, Haziran 2023'te elde edilen veriler kullanılarak Hubble Uzay Teleskobu'ndan alınan görünür ışık görüntülerinin James Webb Uzay Teleskobu'ndan alınan yakın kızılötesi (NIR) görüntülerle entegrasyonu yoluyla ilk kez başarıyla görüntülendi. James Webb Uzay Teleskobu ayrıca Neptün'ün atmosferinin spektrografisini gerçekleştirerek trihidrojen katyonlarını (H
§89§), auroral olaylar sırasında üretilir ve hem gaz hem de buz devleri üzerindeki auroral aktivitenin kesin bir göstergesi olarak hizmet eder. Neptün'ün manyetik alanının benzersiz özellikleri, auroraların doğasını önemli ölçüde etkiler. Dünya, Jüpiter veya Satürn'ün aksine, Neptün'ün manyetik kutupları dönme kutuplarıyla aynı hizada değildir; bu da kutup ışıklarının yalnızca kutuplarında değil, orta enlem bölgelerinde yaygın olmasına yol açar.
Yüzey özellikleri
Renk
Neptün'ün atmosferi, optik spektrum içerisinde soluk bir mavi renk tonu sergiliyor ve Uranüs'ün atmosferinde gözlemlenen maviden yalnızca biraz daha yüksek bir doygunluk sergiliyor. İki gezegenin daha önceki sanatsal yorumlamaları, Neptün'ün renk kontrastını sık sık abartarak bulutlarının, şeritlerinin ve rüzgarlarının görünürlüğünü artırıyordu ve onu Uranüs'ün kirli beyaz görünümüyle karşılaştırıldığında koyu bir mavi olarak tasvir ediyordu. Bu gezegenlerin ilk görüntülemesinde farklı sistemler kullanıldı ve bu da ortaya çıkan kompozit görüntülerin doğrudan karşılaştırılmasını zorlaştırdı. Bu sorun daha sonra zaman içinde renk normalleştirme yoluyla giderildi ve en kapsamlı çalışmalar 2023'ün sonlarında gerçekleştirildi.
Atmosfer
Daha yüksek rakımlarda, Neptün'ün atmosferi %80 hidrojen ve %19 helyumdan oluşur ve eser miktarda metan da mevcuttur. Metana atfedilebilen belirgin soğurma bantları, elektromanyetik spektrumun kırmızı ve kızılötesi kısımlarına giren, 600 nm'yi aşan dalga boylarında gözlenir. Uranüs'e benzer şekilde, kırmızı ışığın atmosferik metan tarafından emilmesi, Neptün'ün soluk mavi rengine katkıda bulunur; bu, Uranüs'ün atmosferindeki konsantre pusun varlığı nedeniyle Neptün'de daha belirgindir.
Neptün'ün atmosferi iki ana katmana ayrılmıştır: Yükseklik arttıkça sıcaklığın azaldığı alt troposfer ve sıcaklığın yükseklikle birlikte arttığı stratosfer. Tropopoz olarak bilinen bu iki katman arasındaki arayüz, 0,1 bar (10 kPa) basınçta bulunur. Stratosferin ötesinde, termosfer 10−5 ile 10−4 bar (1 ila 10 Pa) arasında değişen basınçlarda başlar. Daha sonra termosfer giderek ekzosferle birleşiyor.
Atmosferik modeller, Neptün'ün troposferinin, bileşimlerinin rakıma göre değişen farklı bulut bantları sergilediğini gösteriyor. Koşulların metan yoğunlaşmasına elverişli olduğu bir barın altındaki basınçlarda daha yüksek rakımlı bulutlar gözlenir. Bir ila beş bar (100 ila 500 kPa) arasında, amonyak ve hidrojen sülfürden oluşan bulutların gerçekleşeceği varsayılmaktadır. Beş barı aşan basınçlarda bulut oluşumları potansiyel olarak amonyak, amonyum sülfür, hidrojen sülfür ve sudan oluşur. Ayrıca, daha derin katmanların, sıcaklığın 273 K'ye (0 °C; 32 °F) ulaştığı yaklaşık 50 bar (5,0 MPa) seviyesinde su buzu bulutları içermesi bekleniyor. Bunların altında ek amonyak ve hidrojen sülfit bulutları mevcut olabilir.
Gözlemler, Neptün'deki yüksek irtifa bulutlarının, alttaki daha yoğun bulut katmanına gölgeler yansıttığını ortaya çıkardı. Bu yükseltilmiş bulut bantları, gezegeni belirli enlemler boyunca çevreler, 50 ila 150 km arasında genişlik sergiler ve ana bulut güvertesinin yaklaşık 50 ila 110 km yukarısında yer alır. Bu rakımlar, hareketsiz stratosfer ve termosferin aksine, meteorolojik olayların meydana geldiği atmosferik bölge olan troposfere karşılık gelir. Ağustos 2023'te, Neptün'ün yüksek irtifa bulutlarında dikkate değer bir kaybolma meydana geldi ve bu durum, Hubble Uzay Teleskobu ve yerdeki gözlemevlerinden alınan veriler kullanılarak yapılan otuz yıllık bir çalışmanın yeniden incelenmesine yol açtı. Bu araştırma, Neptün'ün yüksek irtifa bulut dinamiklerinin, gezegenin mevsimsel değişimlerinden ziyade güneş döngüleriyle ilişkili olduğu sonucuna varmıştır.
Neptün'ün spektroskopik analizi, alt stratosferinin, ultraviyole radyasyondan kaynaklanan metan fotoliz ürünlerinin, özellikle etan ve etilenin yoğunlaşmasına atfedilen puslu bir görünüm sergilediğini göstermektedir. Bu stratosferik bölge ayrıca çok az miktarda karbon monoksit ve hidrojen siyanür içerir. Özellikle Neptün'ün stratosferi, artan hidrokarbon konsantrasyonuyla bağlantılı bir olgu olan Uranüs'ünkinden daha yüksek bir sıcaklığı korur.
Neptün'ün termosferi, henüz tam olarak anlaşılmayan nedenlerden dolayı yaklaşık 750 K (477 °C; 890 °F) gibi olağandışı derecede yüksek bir sıcaklık sergiler. Gezegenin Güneş'ten oldukça uzak olduğu göz önüne alındığında, ultraviyole radyasyon bu termal enerji için yetersiz bir kaynaktır. Önerilen ısıtma mekanizmaları, atmosfer ile Neptün'ün manyetik alanı içindeki iyonlar arasındaki etkileşimleri ve ayrıca gezegenin iç kısmından kaynaklanan yerçekimi dalgalarının yayılmasını içerir. Termosfer ayrıca, potansiyel olarak meteorlar ve gezegenler arası toz gibi dış kaynaklı kaynaklardan gelen eser miktarda karbondioksit ve su da içerir.
İklim
Neptün'ün meteorolojik aktivitesi, rüzgar hızlarının süpersonik hızları aşarak 600 m/s'ye (2.200 km/sa; 1.300 mil/sa) yaklaşabildiği yüksek enerjili fırtına sistemleriyle tanımlanır. Daha yaygın olarak, kalıcı bulut hareketlerinin gözlemleri, rüzgar hızlarının doğuya doğru 20 m/s ile batıya doğru 325 m/s arasında değiştiğini göstermektedir. En üstteki bulut katmanlarında hakim rüzgarlar ekvator yakınında 400 m/s ile kutuplarda 250 m/s arasında değişmektedir. Neptün'ün rüzgarlarının önemli bir kısmı gezegenin dönüş yönünün tersi yönde hareket eder. Genel rüzgar düzeni, daha düşük enlemlerdeki geriye doğru dönüşle tezat oluşturan, daha yüksek enlemlerde ilerleyen rotasyonu ortaya çıkarır. Bu yön farklılığının, daha derin atmosferik mekanizmaların göstergesi olmaktan çok, bir "deri etkisi" olduğu varsayılmaktadır. Örneğin yüksek hızlı bir jet akımı 70° güney enleminde 300 m/s hızla hareket eder. Üstelik mevsimsel değişiklikler, Neptün'ün güney yarımküresindeki bulut bantlarının boyutunda ve albedosunda gözlenen bir artışa yol açmıştır; bu, ilk olarak 1980'de belgelenen bir olgudur. Neptün'ün uzayan yörünge periyodu, mevsimlerin yaklaşık 40 Dünya yılı boyunca sürmesine neden olur.
Neptün, karakteristik meteorolojik aktivite düzeyi açısından Uranüs'ten belirgin bir farklılık gösterir. Voyager 2, 1989'daki uçuşu sırasında Neptün'de önemli hava olaylarını belgeledi, ancak 1986'daki uçuşu sırasında Uranüs'te karşılaştırılabilir bir atmosferik aktivite gözlemlenmedi.
Neptün'ün ekvatorundaki metan, etan ve asetilen konsantrasyonlarının, kutuplarındakilerden 10 ila 100 kat daha yüksek olduğu gözlemlendi. Bu eşitsizlik, meridyensel dolaşımın varlığı olmadan fotokimyasal süreçlerin bu dağılımı tek başına açıklayamayacağı göz önüne alındığında, ekvator bölgesinde atmosferik yükselme ve kutuplara yakın çöküntü için ikna edici bir kanıt olarak yorumlanıyor.
2007 yılında yapılan gözlemler, Neptün'ün güney kutbundaki üst troposferinin, atmosferik ortalama olan 73 K'den (−200 °C) yaklaşık 10 K daha yüksek bir sıcaklık sergilediğini ortaya çıkardı. Bu sıcaklık eşitsizliği, genellikle troposferde donmuş halde kalan metanın süblimleşmesini kolaylaştırarak kutup bölgesinde stratosfere yükselmesine olanak tanır. Bu lokalize "sıcak noktanın" varlığı, Neptün'ün yörünge periyodunun dörtte birine eşdeğer bir süre, yani yaklaşık 40 Dünya yılı boyunca güney kutbunu sürekli güneş ışığında tutan Neptün'ün eksen eğikliğine atfedilmektedir. Neptün, yörüngesinde Güneş'in karşı tarafına doğru ilerledikçe, kuzey kutbu aydınlanırken güney kutbu karanlık yaşayacak ve bunun sonucunda metan salınımı olgusu kuzey yarımküreye kayacak.
Fırtınalar
1989 yılında, 13.000 km × 6.600 km (8.100 mi × 4.100 mi) ölçülerinde bir antisiklonik fırtına sistemi olan Büyük Karanlık Nokta, NASA'nın Voyager 2 uzay aracı tarafından tanımlandı. Bu fırtına Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktasına benzer özellikler sergiledi. Hubble Uzay Teleskobu, keşfinden yaklaşık beş yıl sonra, 2 Kasım 1994'te gezegenin yüzeyindeki Büyük Karanlık Noktayı tespit edemedi. Bunun yerine, Neptün'ün kuzey yarımküresinde benzer bir fırtına sistemi gözlemlendi.
Scooter olarak adlandırılan bir diğer dikkate değer fırtına, Büyük Karanlık Nokta'nın güneyinde yer alan bir beyaz bulut kümesinden oluşuyor. Bu isim, 1989 Voyager 2 karşılaşmasından önceki aylarda, bu bulutların Büyük Karanlık Nokta'nınkini aşan hızlarda hareket ettiği gözlemlendiğinde ortaya çıktı. Daha sonra yapılan görüntü analizi, başlangıçta Voyager 2 tarafından tespit edilen hızlardan çok daha yüksek hızlarda hareket eden bulutların varlığını ortaya çıkardı. Güney yarımkürede bulunan siklonik bir fırtına olan Küçük Karanlık Nokta, 1989 karşılaşması sırasında belgelenen en şiddetli ikinci fırtınayı temsil ediyordu. Başlangıçta tamamen karanlık görünen bu özellik, Voyager 2 gezegene yaklaşırken parlak bir çekirdek geliştirdi; bu, çoğu yüksek çözünürlüklü görüntüde açıkça görülen bir özelliktir. Daha yakın bir zamanda, 2018'de yeni bir birincil karanlık nokta ve daha küçük bir karanlık nokta tespit edildi ve bilimsel araştırmaya tabi tutuldu. Neptün'deki karanlık bir noktanın karadan ilk kez gözlemlenmesi 2023'te rapor edilmişti.
Neptün'ün karanlık noktalarının, daha parlak bulut oluşumlarının altındaki rakımlarda troposferden kaynaklandığı, dolayısıyla üst bulut katmanlarında açıklıklar olarak ortaya çıktığı varsayılmaktadır. Birkaç ay boyunca stabiliteleri ve kalıcılıkları göz önüne alındığında, bu özelliklerin girdap yapıları olduğu düşünülmektedir. Parlak, kalıcı metan bulutları sıklıkla tropopoz tabakasının yakınında oluşan koyu lekelere eşlik eder. Bu ilişkili bulutların sürekli varlığı, bazı eski karanlık noktaların, karanlık özellikler olarak fark edilmeleri sona erdikten sonra bile kasırga olarak varlığını sürdürebileceğini düşündürmektedir. Koyu lekelerin ya ekvatorun aşırı yakınına göç edilmesiyle ya da potansiyel olarak henüz belirlenemeyen alternatif bir mekanizma yoluyla dağıldığına inanılıyor.
1989'da, Voyager 2'deki Gezegensel Radyo Astronomi (PRA) deneyi, 7x10§910§ J'yi aşan enerjiler yayan, Neptün elektrostatik deşarjları olarak tanımlanan yaklaşık 60 şimşek çakması tespit etti. Eş zamanlı olarak, bir plazma dalga sistemi (PWS) 16 farklı elektromanyetik dalga olayını kaydetti, 7° ile 33° arasındaki manyetik enlemlerde 50–12 kHz frekans aralığını kapsar. Bu plazma dalgası gözlemlerinin, manyetosferin amonyak bulutları içinde 20 dakikalık bir aralıkta meydana gelen yıldırım aktivitesi tarafından tetiklendiği varsayılmaktadır.
Voyager 2'in Neptün'e en yakın yaklaşımı sırasında, PWS cihazı gezegen için saniyede 28.800 örnek örnekleme hızında kaydedilen ilk plazma dalgası tespitlerini sağladı. Gözlemlenen plazma yoğunlukları 10−3 ila 10−1 cm§910§ arasında değişiyordu. Neptün yıldırımının üç farklı bulut katmanında ortaya çıkacağı teorik olarak öne sürülüyor; mikrofiziksel modeller bu olayların çoğunun troposferik su bulutlarında veya sığ manyetosferik amonyak bulutlarında meydana geldiğini gösteriyor. Projeksiyonlar, Neptün'ün şimşek hızının Jüpiter'inkinin yaklaşık 1/19'u olduğunu ve çoğu etkinliğin yüksek enlemlerde yoğunlaştığını gösteriyor. Bununla birlikte, Neptün'deki yıldırım olaylarının Jüpiter yıldırımından çok karasal yıldırımlara daha çok benzediği görülüyor.
Yörünge hareketi ve gözlem
Neptün'ün Güneş'ten ortalama yörünge mesafesi 4,5 milyar km'dir; bu yaklaşık 30,1 astronomik birime (AU) eşittir; burada bir AU, Dünya-Güneş ortalama mesafesini temsil eder. Gezegen, yaklaşık ±0,1 yıllık bir değişkenlikle ortalama olarak her 164,79 yılda bir tam yörüngesini tamamlıyor. Günberi mesafesi 29,81 AU, günöte mesafesi ise 30,33 AU'dur. Neptün, yalnızca 0,008678'lik yörünge eksantrikliği ile Güneş Sistemi'ndeki gezegenler arasında ikinci en dairesel yörüngeye sahip olup yalnızca Venüs'ü geride bırakmıştır. Neptün'ün yörüngesinin Dünya'nın yörünge düzlemine göre eğimi 1,77°'dir.
11 Temmuz 2011'de Neptün, 1846'daki ilk tespitinden bu yana ilk tam barisantrik yörüngesine ulaştı. Ancak, Dünya'nın 365,26 günlük döngüsü içinde değişen yörünge konumu nedeniyle göksel konumu, keşif koordinatlarıyla tam olarak eşleşmedi. Dahası, Güneş'in Güneş Sistemi'nin ağırlık merkezine göre hareketi, 11 Temmuz'da Neptün'ün Güneş'e göre kesin keşif konumunda olmadığı anlamına geliyordu; Daha yaygın olan güneş merkezli koordinat sistemi kullanıldığında keşif boylamına 12 Temmuz 2011'de ulaşıldı.
Gözlem
Neptün çıplak gözle görülebilecek kadar parlak değil. Mevcut görünen büyüklüğü 7,67 ile 7,89 arasında dalgalanıyor ve ortalama 7,78 ve standart sapma 0,06. Jüpiter'in Galilean uyduları, cüce gezegen Ceres ve 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno ve 6 Hebe gibi asteroitler de dahil olmak üzere birçok gök cismi onun parlaklığını aşabilir. Bir teleskop veya güçlü bir dürbün yardımıyla Neptün, Uranüs'e benzeyen küçücük mavi bir disk gibi görünür. 1980 ile 2000 yılları arasında Neptün'ün parlaklığı, öncelikle mevsimsel değişikliklere bağlı olarak yaklaşık %10 arttı. Bu parlaklaşma eğiliminin, gezegen 2042'de günberi noktasına yaklaşırken de devam etmesi bekleniyor. 1980'den önce gezegenin büyüklüğü 8,0 kadar düşüktü.
Dünya'dan oldukça uzak olması nedeniyle Neptün'ün açısal çapı yalnızca 2,2 ila 2,4 yaysaniye arasındadır ve bu da onu Güneş Sistemindeki gezegenler arasında en küçüğü haline getirir. Bu küçücük görünen boyut, görsel gözlem için önemli zorluklar sunar. Teleskopik veriler, Hubble Uzay Teleskobu'nun ve uyarlanabilir optiklerle (AO) donatılmış gelişmiş yer tabanlı gözlemevlerinin piyasaya sürülmesine kadar sınırlı kaldı. Örneğin 1977 gibi geç bir tarihte Neptün'ün dönüş periyodu hâlâ belirlenememişti. Uyarlanabilir optiklerin kullanıldığı ilk başarılı yer tabanlı gözlemler 1997 yılında Hawaii'de gerçekleşti. Şu anda Neptün, gözlemlenen ısınma, artan atmosferik aktivite ve artan parlaklık ile ilişkili bir aşama olan günberi noktasına (Güneş'e en yakın yörünge noktası) yaklaşıyor. Bu ileri teknolojiler artık Neptün'ün giderek daha karmaşık görüntülerini yakalıyor. 1990'ların ortasından bu yana, hem Hubble hem de uyarlanabilir optik teleskoplar, özellikle dış gezegenlerin yörüngesinde dönen bilinen uyduların kataloğundaki genişleme gibi çok sayıda keşif yapılmasını kolaylaştırdı. Spesifik olarak, 2004 ve 2005 yıllarında Neptün'ün daha önce kataloglanmamış, çapları 38 ila 61 kilometre arasında değişen beş küçük uydusu tespit edildi.
Dünya'dan gözlemlendiği üzere, Neptün yaklaşık her 367 günde bir belirgin bir gerileme hareketine maruz kalıyor ve her muhalefet sırasında sabit yıldızların arka planında kendine özgü bir döngü yörüngesi olarak kendini gösteriyor. Bu tür döngüler, gezegeni 2010 yılının Nisan ve Temmuz aylarında ve ardından 2011 yılının Ekim ve Kasım aylarında 1846 keşif koordinatlarına yaklaştırdı.
164 yıllık bir yörünge periyoduyla Neptün, her burç takımyıldızını ortalama 13 yıllık bir süre boyunca kat eder. 2011 yılında gezegen, keşfinden bu yana ilk tam güneş yörüngesini tamamladı ve böylece Iota Aquarii'nin kuzeydoğusundaki orijinal gözlemlenen konumuna geri döndü.
Neptün'ün radyo frekansı gözlemleri, onun hem sürekli emisyonların hem de aralıklı patlamaların kaynağı olduğunu ortaya koyuyor. Bu emisyonların gezegenin dönen manyetik alanından kaynaklandığı varsayılmaktadır. Kızılötesi spektrumda Neptün'ün atmosferik fırtınaları, daha soğuk bir arka planda parlak özellikler olarak ortaya çıkıyor ve boyutlarının ve morfolojilerinin hassas bir şekilde izlenmesine olanak tanıyor.
Yerçekimi alanı ve etkisi
Gezegen halkaları
Neptün, Satürn ve Uranüs çevresinde gözlemlenenlerden çok daha az belirgin olsa da, bir gezegen halka sistemine sahiptir. Bu halkaların, muhtemelen kırmızımsı renklerini veren silikatlar veya karbonlu bileşiklerle sarılmış buz parçacıklarından oluştuğu varsayılmaktadır. Bu sistemin ana bileşenleri arasında Neptün'ün merkezinden 63.000 km uzakta bulunan dar Adams Halkası; 53.000 km'deki Le Verrier Ring; ve 42.000 km'de bulunan daha geniş, daha yaygın Galle Ring. Le Verrier Halkası'nın Lassell adı verilen dışa doğru hafif bir uzantısı, dışarıdan 57.000 km'de konumlanan Arago Halkası ile sınırlandırılmıştır.
Bu gezegen halkalarının ilk tespiti, Edward Guinan'ın öncülüğünü yaptığı bir araştırma ekibine atfedilerek 1968'de gerçekleşti. Bu verilerin daha sonraki analizi, 1980'lerin başlarındaki yeni gözlemlerle birleşince, bu halka sisteminin süreksiz olabileceği hipotezini ortaya çıkardı. Halkalar içindeki potansiyel boşlukların belirtileri ilk olarak 1984'teki bir yıldız örtülmesi olayı sırasında ortaya çıktı; burada halkalar bir yıldızı suya batma sırasında tıkadı, ancak yüzeye çıkma sırasında bunu engellemedi. Sorun, 1989'da Voyager 2'den alınan ve çok sayıda sönük halkayı açıkça gösteren görüntülerle kesin olarak çözüldü.
En dıştaki Adams halkası, Cesaret, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 ve Fraternité (Cesaret, Özgürlük, Eşitlik ve Kardeşlik) olarak adlandırılan beş farklı yaydan oluşur. Yörünge mekaniği tipik olarak bunların tekdüze bir halka halinde hızla dağılacağını tahmin ettiğinden, bu yayların kalıcılığı önemli bir astrofizik bulmacayı ortaya çıkardı. Çağdaş astronomi modelleri, bu yayların sınırlandırılmasını, halkanın hemen iç kısmında yer alan bir uydu olan Galatea'nın çekimsel etkisine bağlamaktadır.
2005 yılında Dünya'dan yapılan gözlemler, Neptün'ün halka sisteminin daha önce teorileştirilenden daha fazla istikrarsızlık sergilediğini ileri sürdü. 2002 ile 2003 yılları arasında W. M. Keck Gözlemevi tarafından elde edilen görüntüler, Voyager 2'den alınan verilerle birleştirildiğinde halkalarda önemli ölçüde bozulma olduğu ortaya çıktı. Özellikle projeksiyonlar, Liberté yayının yaklaşık bir yüzyıl içinde dağılabileceğini gösteriyor.
Neptün Uyduları
Neptün'ün tanımlanmış 16 uydusu vardır. Triton, gezegenin yörüngesindeki toplam kütlenin %99,5'inden fazlasını oluşturan en büyük Neptün uydusu olarak duruyor ve küresel bir şekle ulaşacak kadar büyük olan tek uydu. William Lassell, Triton'u Neptün'ün keşfinden yalnızca 17 gün sonra keşfetti. Güneş Sistemindeki diğer büyük gezegen uydularından farklı olarak Triton, geriye dönük bir yörünge sergiliyor, bu da onun yerinde oluşumundan ziyade yakalandığını akla getiriyor; Kuiper kuşağında bir cüce gezegen olarak ortaya çıktığı varsayılmaktadır. Neptün'e yakınlığı eşzamanlı dönüşe neden olur ve gelgit ivmesi nedeniyle giderek içe doğru spiral çizer. Sonuçta yaklaşık 3,6 milyar yıl içinde Triton'un Roche sınırına ulaşmasıyla parçalanacağı tahmin ediliyor. 1989 yılında Triton, 38 K (-235 °C) tahmini sıcaklığıyla Güneş Sistemi'nde ölçülen en soğuk gök cismi olarak kaydedildi. Bu olağanüstü düşük sıcaklık, Triton'un, güneş ışınımının emiliminden ziyade önemli ölçüde yansımasını kolaylaştıran dikkat çekici derecede yüksek albedosuna atfedilir.
Neptün'ün keşfedilen ikinci uydusu ve düzensiz bir uydu olan Nereid, Güneş Sistemindeki tüm uydular arasında en eksantrik yörüngelerden birine sahiptir. 0,7512 olarak ölçülen eksantrikliği, Neptün'e olan periapsis mesafesinden yedi kat daha büyük bir apoapsis ile sonuçlanır.
Temmuz ve Eylül 1989 arasında, Voyager 2 Neptün'ün altı ek uydusunu daha tespit etti. Bunlar arasında düzensiz şekilli Proteus, kütleçekimsel olarak küresel bir forma girmeye zorlanmayan, yoğunluğunun en büyük gök cismi olmasıyla dikkat çekiyor. Neptün'ün en büyük ikinci uydusu olmasına rağmen kütlesi Triton'unkinin yalnızca %0,25'ini oluşturur. Neptün'ün en içteki dört uydusu - Naiad, Thalassa, Despina ve Galatea - gezegenin halka sistemi içinde yer alacak kadar yakın yörüngelere sahiptir. Bir sonraki uydu olan Larissa, ilk olarak 1981 yılında bir yıldız örtülmesi sırasında tespit edildi. Bu olay başlangıçta halka yaylara atfedildi; ancak 1989'daki Voyager 2 gözlemleri daha sonra Larissa'nın neden olan cisim olduğunu doğruladı. 2002 ile 2003 yılları arasında keşfedilen beş yeni düzensiz uydu, 2004 yılında kamuoyuna duyuruldu. Bugüne kadar tespit edilen yeni ve en küçük uydu olan Hippocamp, 2013 yılında çok sayıda Hubble görüntüsünün sentezi yoluyla keşfedildi. Neptün'ün Roma'nın deniz tanrısı kimliğiyle tutarlı olarak uydularına küçük deniz tanrılarının adı verilmiştir.
Yörünge Rezonansları
Neptün'ün yörünge yolu, Kuiper kuşağı olarak adlandırılan komşu bölge üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu kuşak, asteroit kuşağına benzeyen, ancak çok daha geniş olan, Neptün'ün 30 AU'daki yörüngesinden Güneş'ten yaklaşık 55 AU'ya kadar uzanan, küçük buzlu cisimlerden oluşan geniş bir halka içerir. Jüpiter'in asteroit kuşağı üzerindeki çekimsel hakimiyetine paralel olarak Neptün'ün çekimsel alanı da Kuiper kuşağını yönetir. Güneş Sistemi'nin tarihi boyunca Neptün'ün çekim kuvvetleri, Kuiper kuşağı içindeki belirli bölgeleri istikrarsızlaştırdı ve böylece 40 ila 42 AU arasında yer alan bölgede örneklenen yapısal boşluklar oluştu.
Bu boş bölgelerdeki belirli yörünge konfigürasyonları, nesnelerin Güneş Sisteminin tüm ömrü boyunca varlığını sürdürmesine olanak tanır. Bu tür rezonanslar, bir nesnenin yörünge periyodu Neptün'ün tam kesirli katı olduğunda ortaya çıkar; 1:2 veya 3:4 gibi oranlarla örneklenebilir. Örneğin, Neptün'ün her iki yörüngesi için bir güneş yörüngesini tamamlayan bir nesne, Neptün başlangıç konumuna dönene kadar yolunun yalnızca yarısını kat etmiş olacaktır. 2:3 rezonansı, 200'den fazla tanımlanmış nesneyi kapsayan, Kuiper kuşağı içinde en yoğun nüfusa sahip olanıdır. Bu rezonans içindeki nesneler, Neptün'ün her üçü için iki yörünge gerçekleştirir ve plütinolar olarak adlandırılır; bu isim, bilinen en büyük Kuiper kuşağı nesnesi olan ve bu grubun bir üyesi olan Plüton'dan türetilmiştir. Plüton'un Neptün ile düzenli yörüngesel kesişimine rağmen, 2:3 rezonansı herhangi bir potansiyel çarpışmayı önler. 3:4, 3:5, 4:7 ve 2:5 dahil olmak üzere diğer rezonanslar daha seyrek popülasyonlar sergiler.
Neptün, Güneş-Neptün L4 ve L5 Lagrangian noktalarında, yani Neptün'ün yörünge yolunda önünde ve onu takip eden yerçekimsel olarak kararlı bölgelerde bulunan bilinen birkaç Truva atı nesnesine ev sahipliği yapar. Bu Neptün Truva atlarının Neptün ile 1:1 yörünge rezonansında olduğu düşünülmektedir. Bazı Neptün Truva Atları olağanüstü yörünge stabilitesi sergiliyor, bu da daha sonra yakalanmak yerine Neptün ile birlikte oluştuklarını gösteriyor. Neptün'ün sondaki L5 Lagrange noktasıyla ilişkili olarak tanımlanan ilk nesne 2008 LC18 idi. Ek olarak Neptün, (309239) 2007 RW§1415§ olarak adlandırılan geçici bir yarı uyduya sahiptir. Bu nesne yaklaşık 12.500 yıldır yarı uydu statüsünü korumuştur ve eşdeğer bir süre boyunca bu dinamik konfigürasyonda devam etmesi öngörülmektedir.
Keşif
Bugüne kadar Voyager 2, Neptün'ün yanından geçiş gerçekleştiren tek uzay aracı olmaya devam ediyor. Gezegene en yakın konuma 25 Ağustos 1989'da ulaşıldı. Neptün'ün uzay aracının erişebileceği son büyük gezegen olduğu göz önüne alındığında, yörünge etkilerine bakılmaksızın uydusu Triton'un yakın uçuşuna öncelik verildi; bu, Voyager 1'in Satürn ve uydusu Titan ile karşılaşması sırasında kullanılan stratejiyi yansıtıyordu. Voyager 2 tarafından Dünya'ya aktarılan görüntüler daha sonra 1989'da PBS'nin Tüm Gece Neptün adlı tüm gece yayınının temelini oluşturdu.
Karşılaşma sırasında, uzay aracından iletilen sinyallerin Dünya'ya ulaşması 246 dakika sürdü. Sonuç olarak, Voyager 2'nin Neptün karşılaşmasına yönelik görev operasyonlarının çoğunluğu, önceden programlanmış komutlar aracılığıyla gerçekleştirildi. Uzay aracı, Nereid ayına yakın bir yaklaşım gerçekleştirdi ve ardından 25 Ağustos'ta Neptün'ün atmosferinden 4.400 km uzaklığa ulaştı ve ardından aynı günün ilerleyen saatlerinde gezegenin en büyük ayı Triton'un yakınından geçti.
Uzay aracı, Uranüs çevresinde gözlemlenene benzer bir konfigürasyon olan merkezden kaymasına ve eksenel eğimine dikkat çekerek gezegensel bir manyetik alanın varlığını doğruladı. Radyo emisyonlarının ölçümleri Neptün'ün dönüş periyodunun belirlenmesini kolaylaştırdı ve Voyager 2 oldukça aktif bir hava durumu sistemini ortaya çıkardı. Ayrıca altı yeni ay tespit edildi ve gezegenin birden fazla halkaya sahip olduğu tespit edildi. Bu yakın geçiş, Neptün'ün kütlesinin ilk kesin ölçümünü sağladı; bu ölçümün önceki hesaplamalara göre yüzde 0,5 daha düşük olduğu belirlendi. Bu revize edilmiş kütle rakamı, keşfedilmemiş bir Gezegen X'in Neptün ve Uranüs'ün yörüngelerini etkilediğini öne süren hipotezi sonuç olarak çürüttü.
2018'den bu yana, Çin Ulusal Uzay İdaresi, geçici olarak Shensuo olarak adlandırılan Voyager sınıfı bir çift yıldızlararası sonda için kavramsal bir tasarım geliştiriyor. Bu sondaların 2020'lerde fırlatılması planlanıyor ve heliosferin karşıt sınırlarını araştırmak için farklı yörüngelerden geçmek üzere tasarlandı; özellikle, ikinci sonda olan IHP-2'nin, Ocak 2038'de Neptün'ün bulut tepelerinin yalnızca 1000 km üzerinde bir yükseklikte, yaklaşması sırasında atmosferik bir çarpma tertibatı yerleştirme potansiyeli ile Neptün'ün yanından uçuş gerçekleştirmesi öngörülüyor. Ardından, Kuiper kuşağı boyunca, şu anda incelenmemiş bir bölge olan heliosferin kuyruğuna doğru görevine devam edecek.
Voyager 2 ve IHP-2' tarafından gerçekleştirilen uçuşların ardından, Neptün sisteminin bilimsel keşfinin bir sonraki aşaması, bir yörünge görevi olarak tasavvur ediliyor; Bu tür görevler için tekliflerin çoğu, sıklıkla Amiral Gemisi sınıfı bir yörünge aracını savunan NASA'dan geldi. 2003 yılında, NASA'nın "Görüş Görevleri Çalışmaları", Cassini misyonuyla karşılaştırılabilecek bilimsel hedeflere ulaşmak için tasarlanmış bir "Sondalarla Neptün Yörünge Aracı" görevi için bir teklif içeriyordu. Daha sonraki ve sonuçta seçilmeyen bir teklif, Jüpiter, Satürn, Neptün ve bir Kuiper kuşağı nesnesini kapsayan bir yörüngeye sahip, 2019'da fırlatılması amaçlanan bir uçuş uzay aracı olan Argo'nun ana hatlarını çiziyordu. Bu misyonun ana odak noktası, yaklaşık 2029 yılında yapılması öngörülen Neptün ve onun en büyük uydusu Triton'un araştırılması olacaktı.
Önerilen Yeni Ufuklar 2 görevi, Neptün sisteminin yakın uçuşu olarak düşünülse de daha sonra iptal edildi. Keşif Programı kapsamında, Trident uzay aracının Neptün ve Triton'a yakın uçuş gerçekleştirmesi önerildi; ancak bu görev Discovery 15 veya 16 için seçilmedi. Neptune Odyssey, NASA'nın potansiyel büyük bir stratejik bilim görevi olarak değerlendirdiği Neptün yörünge aracı ve atmosferik sonda için başka bir kavramsal tasarımı temsil ediyor. Bu görev 2031 ile 2033 yılları arasında başlayacak ve 2049'da Neptün'e ulaşacaktı. Bununla birlikte, lojistik kaygılar nedeniyle, Uranüs Yörünge Aracı ve Sonda misyonu, Enceladus Orbilander'a göre en yüksek önceliği garantileyen buz devi yörünge aracı görevi olarak öneriyi aldı.
Triton odaklı bir Neptün yörünge aracı görevi için iki dikkate değer teklifin, iki yıl arasındaki maliyet aralığına gireceği tahmin ediliyor. New Frontiers programı kapsamındaki Trident ve Odyssey görevleri Triton Ocean World Surveyor ve Nautilus'tur. İlgili seyir aşamaları 2031–47 ve 2041–56 zaman dilimleri için öngörülüyor. Neptün aynı zamanda Çin'in Tianwen-5 misyonu için de potansiyel bir hedef olarak tanımlanıyor ve 2058'de varması bekleniyor.
Notlar
Notlar
Referanslar
Kaynakça
- Burgess, Eric (1991). Uzak Karşılaşma: Neptün Sistemi. New York: Columbia Üniversitesi Yayınları. ISBN 978-0-231-07412-4.Moore, Patrick (2000). Astronomi Veri Kitabı. Baton Rouge: Taylor ve Francis Grubu. ISBN 978-0-7503-0620-1.Madenci, Ellis D.; Wessen, Randii R. (2002). Neptün: Gezegen, Halkalar ve Uydular. Astronomi ve uzay bilimlerinde Springer-Praxis kitapları. Londra; New York: Springer. ISBN 978-1-85233-216-7.
- Miner, Ellis D.; Wessen, Randii R. (2002). Neptün: Gezegen, Halkalar ve Uydular. Astronomi ve uzay bilimlerinde Springer-Praxis kitapları. Londra; New York: Springer. ISBN 978-1-85233-216-7.Standage, Tom (2000). Neptün Dosyası: Astronomik Rekabetin ve Gezegen Avcılığının Öncülerinin Hikayesi. New York: Walker. ISBN 978-0-8027-1363-6.
- NASA'nın Neptün bilgi formu 1 Temmuz 2010'da Wayback Machine'de arşivlendi
- Neptune Astronomy Cast bölüm No. 63, tam metni içerir.
- Neptün ve iç uydularının etkileşimli 3 boyutlu yerçekimi simülasyonu 22 Eylül 2020 tarihinde Wayback Machine'de arşivlendi
- Miner, Ellis D.; Wessen, Randii R. (2002). Neptün: Gezegen, Halkalar ve Uydular. Astronomi ve uzay bilimlerinde Springer-Praxis kitapları. Londra; New York: Springer. ISBN 978-1-85233-216-7.Standage, Tom (2000). Neptün Dosyası: Astronomik Rekabetin ve Gezegen Avcılığının Öncülerinin Hikayesi. New York: Walker. ISBN 978-0-8027-1363-6.