Neptunusz (bolygó)

Neptunusz
A Voyager–2 képe a Neptunuszról
Felfedezése
Felfedező	Urbain Le Verrier John Couch Adams Johann Galle
Felfedezés ideje	1846. szeptember 23.
Felfedezés helye	Berlini obszervatórium
Névadó	Neptunus
Pályaadatok
Epocha	J2000.0
Aphélium távolsága	4 536 874 325 km 30,32713169 CsE
Perihélium távolsága	4 459 631 496 km 29,81079527 CsE
Fél nagytengely	4 498 252 900 km 30,06896348 CsE
Pálya kerülete	28,263 Tm 188,925 CsE
Pálya excentricitása	0,00858587
Orbitális periódus	164,8 év 60 193,2 nap
Sziderikus keringési idő	60 223,3528 nap (164,88 év)
Szinodikus periódus	367,49 nap
Min. pályamenti sebesség	5,385 km/s
Átl. pályamenti sebesség	5,432 km/s
Max. pályamenti sebesség	5,479 km/s
Közepes anomália	256,228°
Inklináció	1,76917° (6,43° a Nap egyenlítőjéhez képest)
Felszálló csomó hossza	131,72169°
Központi égitest	Nap
Holdak	14
Fizikai tulajdonságok
Átlagos átmérő	49 528 km
Egyenlítői sugár	24 764 km [4] (a földi 3,883-szerese)
Poláris sugár	24 341 km (a földi 3,829-szerese)
Lapultság	0,0171
Felszín területe	7,619×109 km² (a földi 14,94-szerese)
Térfogat	6,254×1013 km³ (a földi 57,74-szerese)
Tömeg	1,0243×1026 kg (a földi 17,147-szerese)
Átlagos sűrűség	1,638 g/cm³
Felszíni gravitáció	11,15 m/s² (1,14 g) (1 baron)
Szökési sebesség	23,5 km/s
Sziderikus forgásidő	15,9663 óra (15 h 57 min 59 s) [5]
Forgási sebesség	2,71 km/s 9750 km/h (az egyenlítőnél)
Tengelyferdeség	28,32°
Az égitest északi égi pólusának rektaszcenziója	299,33° (19 h 57 min 20 s)
Az égitest északi égi pólusának deklinációja	42,95°
Albedó	0,41
Felszíni hőmérséklet
Min.	50 K Kelvin
Átl.	53 K Kelvin
Max.	Kelvin
Látszólagos fényesség	7,67 8
Atmoszféra
Összetevők	80% ±3,2% hidrogén 19% ±3,2% hélium 1,5% ±0,5% metán 192 ppm hidrogén-deutérium 1,5 ppm etán
A Wikimédia Commons tartalmaz Neptunusz témájú médiaállományokat.
Sablon • Wikidata • Segítség

A Neptunusz a Naptól számítva a nyolcadik, legkülső bolygó a Naprendszerben. Csillagrendszerünk négy óriásbolygója közül a méretét tekintve az utolsó, a tömegét nézve viszont az Uránuszt megelőzve a harmadik legnagyobb. Színe miatt Neptunusról, a tengerek római istenéről nevezték el. Jele az isten háromágú szigonyát jelképezi (Unicode: ♆). 14 ismert holdja van, ezek közül a két ismertebb a Nereida és a Triton.

Felfedezése

Galileo Galilei

Az első ember, aki egyértelmű utalást tett egy Uránuszon túli bolygó létezésére, egy amatőr csillagász, Hussey tiszteletes, kenti rektor volt. 1834-ben írt erről G. B. Airy cambridge-i professzornak, aki 1835-től királyi csillagász lett. Airy azonban szkeptikus volt, és ebbe Hussey is belenyugodott. John Couch Adams tehetséges angol matematikus 1841-ben határozta el, hogy az Uránusz pályaháborgásait felhasználva kiszámítja egy lehetséges új bolygó koordinátáit. 1845-ben számításai eredményeit elküldte Airy királyi csillagásznak, de megfigyelés nem történt. A francia Urbain Le Verrier hasonló számításokat végzett. Adams és Le Verrier számításai egy fokon belül megegyeztek. De Le Verrier se járt jobban a francia csillagászokkal, ezért írt Johann Gallénak a berlini obszervatóriumba. Így a Neptunuszt az Uránusz mozgásából levezetett perturbációk alapján Galle fedezte fel 1846-ban.

Galileo Galilei már 1613 januárjában észlelte a bolygót, amikor az a Jupiterhez igen közel látszott, és sikerült két egymást követő éjszakán is megfigyelnie. Jegyzeteiből kitűnik, hogy január 28-án észrevette a Neptunusz elmozdulását egy háttércsillaghoz képest, és január 6-án is utólag bejelölt egy pontot a Neptunusz akkori pozíciójában, azaz korábbi jegyzeteiben valószínűleg átnézte a környezetre vonatkozó korábbi észleléseit. Nem ismert viszont olyan bejelentése, amelyben kortársait értesítette volna a felfedezéséről. Galilei Neptunusz megfigyelései 1980-óta ismeretesek, amikor is Charles Thomas Kowal és S. Drake kutatásaik közben fedezték fel őket.

Keringése és forgása

A Neptunusz keringése animáción

A Neptunusz átlagos keringési távolsága 4,5 milliárd km (30,1 CsE), egy teljes fordulatot 164,79 év alatt tesz meg a Nap körül. Pályájának excentricitása 0,00858587, keringési síkja 1,77°-os szöget zár be az ekliptikával. Tengelyferdesége 28,32°, ami hasonló a Föld, vagy a Mars tengelyferdeségéhez, így a két bolygóhoz hasonló évszakai is vannak, habár ezek a hosszú keringési idő miatt jóval hosszabbak, mint a Földön vagy a Marson. Sziderikus forgási periódusa 15,97 óra, de a többi gázbolygóhoz hasonlóan a különböző szélességi körökön eltérő idő alatt fordul meg. Az egyenlítői régiókban 18 óráig tart egy nap, míg a sarkvidékeken csak 12 óráig. Keringési rezonanciában van a Pluto törpebolygóval: Míg a Neptunusz háromszor kerüli meg a Napot, addig a Pluto kétszer.

Szerkezete

Az óriásbolygó típusú bolygók közé tartozik, szerkezetét tekintve az Uránuszhoz hasonlít. Tömege 1,0243 ·10²⁶ kg, amivel átmenetet képez a Föld-típusú bolygók és a nagyobb gázóriások között: a tömege a Földének 17-szerese, a Jupiterének pedig 1/19-ed része. Felszíni gravitációja a Jupiter kivételével minden más naprendszerbeli bolygónál nagyobb, noha az csak 20%-kal nagyobb a földinél. Egyenlítői sugara 24 764 km, ami majdnem négyszerese a Földének.

Belső szerkezete

A Neptunusz belső szerkezete: 1. Felső légkör felhőkkel 2. Hidrogénből, héliumból és metánból álló légkör 3. Víz- ammónia- és metánjég alkotta köpeny 4. Vasból, nikkelből és szilikátokból álló mag

A Neptunusz belső felépítése hasonló az Uránuszéhoz. Légköre a bolygó teljes tömegének 5-10%-át teszi ki, vastagsága pedig 10-20%-a lehet a bolygó sugarának. A légkörtől mélyebben egy vízben, ammóniában és metánban gazdag köpeny helyezkedik el, aminek tömege 10-15-szöröse a Föld tömegének. Itt a hőmérséklet 2000-5000 K, a nyomás pedig a föld felszíni nyomásának több tízmilliószorosa. Ilyen körülmények közt a molekulák atomokra szakadnak és a szén gyémánttá áll össze, ami ekkora nyomáson és hőmérsékleten megolvad. Ez magyarázattal szolgálhat a Neptunusz szokatlan mágneses terére. A bolygó belsejében egy viszonylag kicsi, vasból, nikkelből és szilikátokból álló mag található, amelynek tömege körülbelül megegyezik a Földével. Itt a nyomás eléri a 700 GPa-t, a hőmérséklet pedig az 5400 kelvint.

Légköre

Nagy magasságú felhők a Neptunusz légkörében. Jól megfigyelhető a felhők árnyéka a bolygókorongon

A Neptunusz légköre 80% hidrogénből és 19% héliumból áll, emellett tartalmaz még egy százaléknyi metánt. Ez utóbbi okozza a bolygó jellegzetes kék színét, mivel elnyeli a fényt a vörös és infravörös tartományban. A légkör két fő részre bontható, az alacsonyabban elhelyezkedő troposzférára, ahol a hőmérséklet csökken a magassággal, és a magasabban elhelyezkedő sztratoszférára, ahol a hőmérséklet növekszik a magassággal. A két réteg határán, a tropopauzában a nyomás 10 kPa (a földi nyomás tizede). A sztratoszféra fölött található a termoszféra, afölött pedig a legkülső réteg, az exoszféra.

A Neptunusz légkörében többfajta felhő is található a magasságtól függően. A legmagasabbak 1 bar nyomáson helyezkednek el és fagyott metánból állnak. 1 és 5 bar között ammóniából és hidrogén szulfidból álló felhők találhatók. Mélyebb rétegekben ammónia-, ammónium-szulfid-, hidrogén-szulfid- és vízfelhők helyezkednek el. A bolygó rendelkezik továbbá egy ködréteggel. Ez nagy magasságban helyezkedik el, és hasonlóan a városi szmoghoz, szénhidrogének építik fel. Ez a szmogréteg sokkal ritkább, mint az Uránusz légkörében található, ez okozza a Neptunusz élénkebb színét. A szmog hiányát feltehetőleg az erős függőleges légáramlások okozzák: az emelkedő gáztömegek lehűlnek, jég kondenzálódik ki belőlük a környezetükben található anyagokra, és azokat a mélybe húzzák.

Magnetoszférája

A Neptunusz magnetoszféra tekintetében is hasonló az Uránuszhoz. Mágneses tengelye 47°-os szöget zár be a forgástengelyével és nem a bolygó centrumán, hanem attól 13500 km-re halad át. Léte a bolygó belsejében található vezető anyag áramlásának köszönhető.

Gyűrűi

A Neptunusz gyűrűrendszere

A Neptunusz gyűrűi a James Webb űrtávcső felvételein

A többi gázóriáshoz hasonlóan a Neptunusz is rendelkezik gyűrűkkel, habár kevésbé látványosak azoknál. Összesen öt különálló gyűrűje van, és egy úgynevezett "platója", ami egy roppant kis részecskékből felépülő halvány anyagsáv. A három fényesebbet a bolygó felfedezésében szerepet játszó csillagászokról (Galle, Adams és Leverrier) nevezték el. A gyűrűk nagyon keskenyek: a Galle 15 km széles, a legszélesebb Adams keskenyebb, mint 50 km. A Neptunusz gyűrűrendszerének sajátos megjelenése van. A gyűrűk összefüggő objektumoknak tűnnek, mint a többi óriásbolygónál, azonban feltűnő csomók, vastagabb és vékonyabb szakaszok váltakoznak bennük. A csomókat valószínűleg a gyűrűk közt keringő Galatea nevű apró hold gravitációja terelte össze. A gyűrűk portartalma rendkívül magas, így hátsó megvilágításban látszanak a legjobban. (A sok por valójában egy lapos korongot formál a bolygó körül, amely túlterjed a gyűrűrendszer határain.) A sok por magyarázata a gyűrűt alkotó testek egymással történő ütközésében keresendő, ami legjobban az Adams-gyűrűnél figyelhető meg. Ennél a gyűrűnél nem sokkal beljebb kering a Galatea nevű hold. A kis égitestnek gravitációs hatása hullámokat kelt a gyűrűben, amelyek a Galatea pályamenti sebességével haladnak körbe. Mivel a hold közelebb van a Neptunuszhoz, mint a gyűrűk, ezért gyorsabban kering azoknál. A hullámok így előre haladnak a gyűrűben az anyagot megmozgatva, gyakori ütközéseket kiváltva. A többi óriásbolygóhoz hasonlóan is találhatunk terelőholdakat: a hat belső hold közül négy a gyűrűk között kering. A gyűrűk anyagában megfigyelt további szabálytalanságok még ismeretlen, az eddigieknél kisebb terelőholdak, vagy nagyobb törmelékdarabok létére utalnak.

Éghajlata

A Nagy Sötét Folt (felül), a „Robogó” (középen), és a 2. Sötét Folt (alul)

A Neptunusz légkörében az egyenlítővel párhuzamos sávokban erős szelek fújnak, továbbá nagy viharok és örvények is előfordulnak. A Neptunuszon fújó szelek sebessége elérheti a 2000 km/h-t is, így ezek a legerősebbek a naprendszerbeli bolygókon uralkodó szelek között. Egyenlítői vidékei a legszelesebbek, itt másodpercenkénti 450 méteres sebességet is elérő nyugati szél fúj. Dél felé a szél sebessége csökken, majd az 50. szélességi foknál megfordul és 300 m/s-os keleti áramlattá erősödik. A pólusok felé haladva a szélsebesség ismét csökken.

A Neptunusz több energiát sugároz, mint amennyit a Naptól kap, ami azt jelenti, hogy a bolygó belsejében valamilyen belső hőforrásnak kell lennie.

A Voyager szonda látogatásának idején a Neptunusz legszembetűnőbb jellegzetessége a déli féltekén lévő, Föld-méretű Nagy Sötét Folt volt. A Neptunuszon uralkodó szél a Nagy Sötét Foltot 300 m/s sebességgel nyugat felé fújta. A Voyager ugyancsak a bolygó déli féltekén látott egy kis, szabálytalan alakú – robogónak nevezett – fehér felhőt, mely a bolygót mindössze 16 óra alatt kerülte meg. Ettől délebbre egy második, kisebb sötét folt volt látható. Nagy meglepetésre a Hubble űrtávcső 1994-ben készített képei szerint a Nagy Sötét Folt eltűnt. Néhány hónappal később a HST egy újabb sötét foltot észlelt a bolygó északi féltekéjén. Mindezek azt mutatják, hogy a Neptunusz légköre igen gyorsan változik.

Holdjai

A Neptunusz és a Triton

A Neptunusz és három holdja: A Próteusz (fent), a Larissza (jobbra lent) és a Despina (balra)

A Triton

A Neptunusznak jelenleg 14 holdját ismerjük. A legnagyobb és legelsőként felfedezett holdja a Triton, ami a holdak össztömegének 99,5%-át teszi ki. Pályája retrográd, ami azt valószínűsíti, hogy nem a Neptunusszal együtt alakult ki, hanem a Kuiper-övben keletkezett, és a bolygó csak később foghatta be. A Triton a leghidegebb égitest, amit valaha űrszondával megvizsgáltak (mindössze 38 K), ez a nagy fényvisszaverő-képességének tudható be. A másodjára felfedezett hold a Nereida, amelynek pályája a legexcentrikusabb a Naprendszerben a bolygók és holdak közül. Excentricitása 0,7512, így amikor távolpontban van hétszer messzebb van a Neptunusztól, mint amikor közelpontban. A Voyager–2 hat újabb holdat fedezett fel, 2002 és 2003 között földi távcsövekkel pedig 5 újabb holdra bukkantak. A holdak közül több retrográd mozgású, ezek a Triton, a Halimede, a Psamathe és a Neso. A Hubble űrtávcső felvételei alapján 2013-ban egy 20 km  átmérőjű apró holdat fedeztek fel.

A Neptunusz holdjai a bolygótól való távolság sorrendjében

Név	Fél nagytengely	Keringési idő (nap)	Méret/átmérő (km)	Tömeg (kg)	Pályahajlás (°)	Excentricitás	Felfedezés
Naiad	48 227	0,294	96x60x52	1,9 ·1017	4,691	0,0003	1989
Thalassa	50 074	0,311	108 × 100 × 52	3,5 ·1017	0,135	0,0002	1989
Despina	52 526	0,335	180 × 148 × 128	2,1 ·1018	0,068	0,0002	1989
Galatea	61 953	0,429	204 × 184 × 144	3,75 ·1018	0,034	0,0001	1989
Larissa	73 548	0,555	216 × 204 × 168	4,95 ·1018	0,205	0,0014	1981
Proteus	117 646	1,122	436 × 416 × 402	5,035 ·1019	0,075	0,0005	1989
Triton	354 759	5,877	2709 × 2706 × 2705	2,14 ·1022	156,865	0,000016	1846
Nereida	5 513 818	360,13	340 ± 50	2,7 ·1019	7,09	0,7507	1949
Halimede	16 611 000	1879,08	~62	1,6 ·1017	112,712	0,2646	2002
Szaó	22 228 000	2912,72	~44	6 ·1016	53,483	0,1365	2002
Laomédeia	23 567 000	3171,33	~42	5 ·1016	37,874	0,3969	2002
Pszamathé	48 096 000	9074,30	~40	4 ·1016	126,312	0,3809	2003
Nészó	49 285 000	9740,73	~60	1,5 ·1017	136,439	0,5714	2002

Megfigyelés

A Neptunuszt nem lehet szabad szemmel megfigyelni, látszólagos fényessége +7,7 és +8 magnitúdó közötti. Teleszkópon vagy erősebb binokuláron keresztül kis kék korongnak fog látszódni, de felszíni részletek csak a legnagyobb távcsövek segítségével láthatók.

Kutatás

A Neptunuszt eddig csak a Voyager–2 látogatta meg 1989-ben.

További információk

• Illés Erzsébet: Miért is láthatta Galilei a Neptunuszt?
• Hogyan fogta be a Neptunusz a Tritónt? National Geographic Magyarország
• Holdat lopott a Neptunusz (Index.hu, 2006. május 12.)
• Neptunusz-hírek A Hírek.Csillagászat.hu portál rovata
• Voyager eredmények: A Neptunusz légköre
• http://csillagaszat.uw.hu/neptunusz.html Archiválva 2009. február 5-i dátummal a Wayback Machine-ben
• Hubble Finds New Neptune Moon 2013-07-15
• Űrhajózási lexikon. Főszerk. Almár Iván. Budapest: Akadémiai – Zrínyi. 1981. ISBN 963 05 2348 5
• jpl.nasa.gov: 30 Years Ago: Voyager 2's Historic Neptune Flyby - 2019-08-22