בהמולת הימים, העולם עבור אדם רגיל מצטמצם לפעמים לגודל העבודה והבית. בינתיים, אם תסתכלו על השמים, תוכלו לראות עד כמה הם חסרי חשיבות בקנה המידה של היקום. אולי בגלל זה רומנטיקנים צעירים חולמים להתמסר לכיבוש החלל וללימוד הכוכבים. מדענים-אסטרונומים לא שוכחים לרגע שמלבד כדור הארץ על הבעיות והשמחות שלו, יש עוד הרבה עצמים רחוקים ומסתוריים. אחד מהם הוא כוכב הלכת נפטון, השמיני מבחינת המרחק מהשמש, בלתי נגיש לתצפית ישירה ולכן אטרקטיבי כפליים לחוקרים.
איך הכל התחיל
אפילו באמצע המאה ה-19, מערכת השמש, לפי מדענים, הכילה רק שבעה כוכבי לכת. שכני כדור הארץ, קרובים ורחוקים, נחקרו תוך שימוש בכל ההתקדמות הזמינה בטכנולוגיה ובמחשוב. מאפיינים רבים תוארו תחילה באופן תיאורטי, ורק אז נמצאו אישור מעשי. עם חישוב המסלול של אורנוס, המצב היה שונה במקצת. תומס ג'ון הוסי, אסטרונום והכומר, גילה אי התאמה בין המסלול האמיתי של התנועה כביכול של הפלנטה. יכולה להיות רק מסקנה אחת: יש עצם שמשפיע על מסלולו של אורנוס. למעשה, זה היה הדיווח הראשון על כוכב הלכת נפטון.
אחרי כמעט עשר שנים (בשנת 1843), שני חוקרים חישבו בו-זמנית באיזה מסלול כוכב הלכת יכול לנוע, מה שאילץ את ענקית הגז לפנות מקום. הם היו האנגלי ג'ון אדמס והצרפתי אורבן ז'אן ג'וזף לה ורייר. ללא תלות זה בזה, אך בדיוק שונה, הם קבעו את נתיב הגוף.
זיהוי וייעוד
נפטון נמצא בשמי הלילה על ידי האסטרונום יוהאן גוטפריד גאל, שאליו הגיע לה ורייר עם החישובים שלו. המדען הצרפתי, שלימים חלק את תהילתו של המגלה עם גאל ואדמס, טעה בחישובים במידה מסוימת בלבד. נפטון הופיע רשמית במאמרים מדעיים ב-23 בספטמבר 1846.
בתחילה, הוצע לכוכב הלכת להיקרא על שם יאנוס דו-פרצופי, אך ייעוד זה לא השתרש. אסטרונומים קיבלו השראה רבה יותר מההשוואה של העצם החדש עם מלך הימים והאוקיינוסים, זר לרקיע כדור הארץ כמו, ככל הנראה, כוכב הלכת הפתוח. שמו של נפטון הוצע על ידי לה ורייר ונתמך על ידי V. Ya. Struve, שעמד בראש מצפה הכוכבים פולקובו. השם ניתן, נותר רק להבין מה הרכב האטמוספירה של נפטון, האם היא קיימת בכלל, מה מסתתר במעמקיה וכו'.
בהשוואה לכדור הארץ
הרבה זמן עבר מאז הפתיחה. היום זה בערך השמיניכוכב לכת של מערכת השמש אנחנו יודעים הרבה יותר. נפטון גדול בהרבה מכדור הארץ: קוטרו גדול כמעט פי 4 ומסתו פי 17. מרחק ניכר מהשמש לא מותיר ספק שגם מזג האוויר בכוכב הלכת נפטון שונה באופן משמעותי מכדור הארץ. אין ולא יכולים להיות חיים כאן. זה אפילו לא קשור לרוח או לתופעות חריגות. האטמוספרה והמשטח של נפטון הם כמעט אותו מבנה. זוהי תכונה אופיינית לכל ענקיות הגז, כולל כוכב הלכת הזה.
משטח דמיוני
כוכב הלכת נחות משמעותית בצפיפות כדור הארץ (1.64 גרם/ס"מ³), מה שמקשה לדרוך על פני השטח שלו. כן, וככזה זה לא. מפלס פני השטח סוכם לזיהוי לפי גודל הלחץ: "מוצק" גמיש ודי נוזלי נמצא בשכבות התחתונות של האטמוספירה, שם הלחץ שווה לבר אחד, ולמעשה., הוא חלק ממנו. כל דיווח על כוכב הלכת נפטון כאובייקט קוסמי בגודל מסוים מבוסס על הגדרה זו של פני השטח הדמיוני של ענק.
הפרמטרים שהושגו עם התכונה הזו בחשבון הם כדלקמן:
- קוטר ליד קו המשווה הוא 49.5 אלף ק"מ;
- גודלו במישור הקטבים הוא כמעט 48.7 אלף ק"מ.
היחס בין המאפיינים הללו גורם לנפטון להיות רחוק מלהיות עיגול בצורתו. הוא, כמו הכוכב הכחול, פחוס במקצת בקטבים.
הרכב האווירה של נפטון
תערובת הגזים העוטפת את כדור הארץ,התוכן שונה מאוד מכדור הארץ. הרוב המכריע הוא מימן (80%), המיקום השני תופס על ידי הליום. גז אינרטי זה תורם תרומה משמעותית להרכב האטמוספירה של נפטון - 19%. מתאן הוא פחות מאחוז, אמוניה נמצאת גם כאן, אבל בכמויות קטנות.
למרבה הפלא, אחוז אחד של מתאן בהרכב משפיע מאוד על איזו אטמוספירה יש לנפטון ועל איך נראית ענקית הגז כולה מנקודת מבטו של צופה חיצוני. תרכובת כימית זו מרכיבה את ענני כוכב הלכת ואינה מחזירה גלי אור המקבילים לאדום. כתוצאה מכך, מתברר כי נפטון הוא כחול עמוק עבור חלליות חולפות. צבע זה הוא אחת התעלומות של הפלנטה. מדענים עדיין לא יודעים לגמרי מה בדיוק מוביל לקליטת החלק האדום של הספקטרום.
לכל ענקיות הגז יש אווירה. הצבע הוא שמבדיל את נפטון ביניהם. בשל מאפיינים אלה, הוא נקרא כוכב לכת קרח. מתאן קפוא, שבקיומו מוסיף משקל להשוואה של נפטון עם קרחון, הוא גם חלק מהמעטפת המקיפה את ליבת כוכב הלכת.
מבנה פנימי
ליבת חפץ בחלל מכילה תרכובות ברזל, ניקל, מגנזיום וסיליקון. במונחים של מסה, הליבה שווה בערך לכדור הארץ כולו. יחד עם זאת, בניגוד לאלמנטים אחרים של המבנה הפנימי, יש לו צפיפות הגבוהה פי שניים מזו של הכוכב הכחול.
הליבה מכוסה, כפי שכבר הוזכר, במעטפת. הרכבו דומה במובנים רבים לאטמוספרי: כאןקיימים אמוניה, מתאן, מים. מסת השכבה שווה לחמש עשרה של כדור הארץ, בעוד שהיא מחוממת חזק (עד 5000 K). למעטפת אין גבול ברור, והאטמוספירה של כוכב הלכת נפטון זורמת לתוכה בצורה חלקה. תערובת של הליום ומימן מהווה את החלק העליון במבנה. ההפיכה החלקה של יסוד אחד למשנהו והגבולות המטושטשים ביניהם הם מאפיינים האופייניים לכל ענקיות הגז.
קשיים במחקר
מסקנות לגבי האטמוספירה של נפטון, האופיינית למבנה שלה, מבוססות במידה רבה על הנתונים שכבר הושגו על אורנוס, צדק ושבתאי. הריחוק של כוכב הלכת מכדור הארץ מקשה הרבה יותר על לימודו.
בשנת 1989, חללית וויאג'ר 2 טסה ליד נפטון. זו הייתה הפגישה היחידה של ענק הקרח עם השליח הארצי. עם זאת, הפירות שלה ברורה: הספינה הזו היא שסיפקה את רוב המידע על נפטון למדע. במיוחד, וויאג'ר 2 גילה את הכתמים הכהים הגדולים והקטנים. שני האזורים המושחרים נראו בבירור על רקע האווירה הכחולה. נכון להיום לא ברור מה טיב התצורות הללו, אך ההנחה היא שמדובר בזרמי מערבולת או ציקלון. הם מופיעים באטמוספירה העליונה וסוחפים את כדור הארץ במהירות רבה.
תנועה תמידית
פרמטרים רבים קובעים את נוכחות האווירה. נפטון מאופיין לא רק בצבע יוצא דופן שלו, אלא גם בתנועה המתמדת שנוצרת על ידי הרוח. המהירות שבה עננים מקיפים את כוכב הלכת סביב קו המשווה עולה על אלף קילומטרים לשעה.במקביל, הם נעים בכיוון המנוגד לסיבוב של נפטון עצמו סביב הציר. במקביל, כוכב הלכת מסתובב אפילו מהר יותר: סיבוב שלם לוקח רק 16 שעות ו-7 דקות. לשם השוואה: מהפכה אחת סביב השמש אורכת כמעט 165 שנים.
תעלומה נוספת: מהירות הרוח באטמוספירה של ענקי הגז עולה עם המרחק מהשמש ומגיעה לשיא על נפטון. תופעה זו טרם הוכחה, כמו גם חלק ממאפייני הטמפרטורה של כדור הארץ.
חלוקת חום
מזג האוויר על כוכב הלכת נפטון מאופיין בשינוי הדרגתי בטמפרטורה בהתאם לגובה. אותה שכבה של האטמוספירה, שבה ממוקם פני השטח המותנים, מתאימה במלואה לשם השני של הגוף הקוסמי (כוכב קרח). הטמפרטורה כאן יורדת לכמעט -200 מעלות צלזיוס. אם תזוז מהמשטח גבוה יותר, תהיה עלייה ניכרת בחום עד 475º. מדענים עדיין לא מצאו הסבר ראוי להבדלים כאלה. לנפטון אמור להיות מקור חום פנימי. "מחמם" כזה אמור להפיק פי שניים אנרגיה ממה שהוא מגיע לכוכב הלכת מהשמש. החום ממקור זה, בשילוב עם האנרגיה המגיעה לכאן מהכוכב שלנו, הם כנראה הסיבה לרוחות החזקות.
עם זאת, לא אור השמש ולא ה"מחמם" הפנימי יכולים להעלות את הטמפרטורה על פני השטח כך שחילופי העונות יורגשו כאן. ולמרות שתנאים אחרים לכך מתקיימים, אי אפשר להבחין בין חורף לקיץ בנפטון.
Magnetosphere
מחקר של Voyager 2 עזר למדענים ללמוד הרבה על השדה המגנטי של נפטון. הוא שונה מאוד מזה של כדור הארץ: המקור ממוקם לא בליבה, אלא במעטפת, עקב כך הציר המגנטי של כוכב הלכת מוסט מאוד ממרכזו.
אחד מתפקידיו של השדה הוא הגנה מפני רוח השמש. צורת המגנטוספירה של נפטון מוארכת מאוד: קווי ההגנה באותו חלק של כוכב הלכת המואר ממוקמים במרחק של 600 אלף ק"מ מפני השטח, ובצד הנגדי - יותר מ-2 מיליון ק"מ.
Voyager תיעד את חוסר העקביות של עוצמת השדה ומיקום הקווים המגנטיים. תכונות כאלה של הפלנטה גם אינן מוסברות עדיין במלואן על ידי המדע.
טבעות
בסוף המאה ה-19, כשמדענים כבר לא חיפשו תשובה לשאלה האם יש אווירה על נפטון, עלתה לפניהם משימה נוספת. היה צורך להסביר מדוע, לאורך הנתיב של כוכב הלכת השמיני, הכוכבים החלו לדעוך עבור המתבונן קצת לפני שנפטון התקרב אליהם.
הבעיה נפתרה רק לאחר כמעט מאה שנה. בשנת 1984, בעזרת טלסקופ רב עוצמה, ניתן היה לשקול את הטבעת הבהירה ביותר של כוכב הלכת, שנקראה מאוחר יותר על שמו של אחד ממגלי נפטון - ג'ון אדמס.
מחקר נוסף חשף עוד כמה תצורות דומות. הם היו אלה שסגרו את הכוכבים לאורך נתיב הפלנטה. כיום, אסטרונומים מחשיבים לנפטון שש טבעות. הם מכילים תעלומה נוספת. טבעת אדמס מורכבת מכמה קשתות הממוקמות בחלקןמרחק אחד מהשני. הסיבה למיקום זה אינה ברורה. כמה חוקרים נוטים לחשוב שכוח שדה הכבידה של אחד מהלוויינים של נפטון, Galatea, מחזיק אותם במצב זה. אחרים נותנים טיעון נגד כבד משקל: גודלו כל כך קטן שהוא בקושי היה מתמודד עם המשימה. אולי יש עוד כמה לוויינים לא ידועים בקרבת מקום שעוזרים לגאלטאה.
באופן כללי, הטבעות של כוכב הלכת הן מראה נחות ברמת המרשים והיופי מתצורות דומות של שבתאי. לא את התפקיד האחרון במראה המשעמם משהו ממלא הקומפוזיציה. הטבעות מכילות בעיקר גושי קרח מתאן מצופים בתרכובות סיליקון שסופגות אור היטב.
לוויינים
נפטון הוא הבעלים (לפי הנתונים העדכניים ביותר) של 13 לוויינים. רובם קטנים בגודלם. רק לטריטון יש פרמטרים בולטים, שקוטרו רק מעט נמוך מהירח. הרכב האטמוספירה של נפטון וטרייטון שונה: ללווין יש מעטפת גז של תערובת של חנקן ומתאן. חומרים אלה מעניקים מראה מעניין מאוד לכוכב הלכת: חנקן קפוא עם תכלילים מקרח מתאן יוצר מהומה אמיתית של צבעים על פני השטח ליד הקוטב הדרומי: הצפות של צהוב משולבות עם לבן וורוד.
גורלו של טריטון החתיך, בינתיים, לא כל כך ורוד. מדענים צופים שהוא יתנגש בנפטון וייבלע על ידו. כתוצאה מכך, כוכב הלכת השמיני יהפוך לבעלים של טבעת חדשה, הדומה בבהירותה לתצורות שבתאי ואף לפניהן. שאר הלוויינים של נפטון נחותים משמעותית מטרייטון, חלקםאין אפילו שם עדיין.
כוכב הלכת השמיני של מערכת השמש תואם במידה רבה לשמו, שגם בחירתו הושפעה מנוכחות האטמוספירה - נפטון. הרכבו תורם להופעת צבע כחול אופייני. נפטון שועט בחלל בלתי מובן לנו, כמו אל הים. ובדומה למעמקי האוקיינוס, אותו חלק בקוסמוס שמתחיל מעבר לנפטון שומר על הרבה סודות מהאדם. מדענים של העתיד עדיין לא גילו אותם.
