Neptúnus

„Eðlisfræði er ekki stærðfræðileg vegna þess að við vitum svo mikið um efnisheiminn, heldur vegna þess að við vitum svo lítið; það eru aðeins stærðfræðilegir eiginleikar hans sem við getum uppgötvað.“
- Bertrand Russell

Neptúnus er áttunda reikistjarnan frá sólu og sú fjórða stærsta. Neptúnus er örlítið minni að þvermáli en Úranus, en nokkuð massameiri. Næstum sextíu jarðir kæmust fyrir inn í Neptúnusi ef hann væri holur að innan.

Tákn Neptúnusar

Neptúnus var rómverskur sjávarguð en upphaflega guð ferskvatns og uppsprettulinda. Sem sjávarguð var Neptúnus hliðstæða Póseidons hjá Grikkjum, ásamt því að vera guð hesta og kappaksturs.

Uppgötvun Neptúnusar

Ítarlegar rannsóknir á hreyfingu Úranusar leiddu til þess að Neptúnus fannst. Árið 1843 birti enski stærðfræðingurinn John Couch Adams útreikninga sína þar sem hann áætlaði staðsetningu óþekktrar reikistjörnu. Adams byggði útreikninga sína á truflunum sem virtust vera á brautarhreyfingu Úranusar. Tveimur árum síðar gerði franski stjörnufræðingurinn Urbain Joseph Le Verrier samsvarandi útreikninga og komst að sömu niðurstöðu og Adams. Þann 23. september 1846 fékk þýski stjörnufræðingurinn Johann Gottfried Galle og aðstoðarmaður hans Heinrich d’Arrest útreikninga Le Verriers í hendurnar og fann reikistjörnuna sömu nótt. Le Verrier lagði til að reikistjarnan skyldi nefnd Neptúnus. Eftir áralangar umræður milli franskra og enskra stjörnufræðinga var ákveðið að deila heiðrinum fyrir uppgötvunina milli Adams og Le Verrier.

Í gegnum hefðbundinn stjörnusjónauka er Neptúnus lítið annað en dauf bláleit stjarna, sem við fyrstu sýn virðist tvíburi Úranusar. Reikistjörnurnar eru þó fjarri því að vera nákvæmlega eins. Neptúnus er t.a.m. 18% massameiri en Úranus og snúningsásinn hallar einungis 30°.

Tiltölulega auðvelt er að sjá Neptúnus á næturhimninum með handsjónauka, ef athugandinn veit nákvæmlega hvert skal horfa. Vilji maður sjá eitthvað meira en litla skífu er nauðsynlegt að styðjast við öflugan stjörnusjónauka.

Í ágúst 1989 flaug Voyager 2 framhjá Neptúnusi. Nánast öll okkar þekking á þessari fjarlægu reikistjörnu kemur frá þessari einu ferð, þótt athuganir Hubble-sjónaukans og stórra sjónauka á jörðinni hafi bætt ýmsu við.

Lofthjúpurinn

Dökki bletturinn á Neptúnusi sem Voyager 2 sá 1989. Hann sást ekki á myndum Hubble-sjónaukans 1994.

Voyager 2 sýndi fram á að efnasamsetning lofthjúpsins svipar til lofthjúps Úranusar: 84% vetni, 14% helíum og 2% af öðrum efnum. Ekkert fannst af ammóníaki og vatnsgufu. Bláa litinn má rekja til metans en það sama gildir um Úranus. Hitastigið í efri hluta lofthjúpsins er að meðaltali um -218°C.

Ólíkt Úranusi eru skýin greinilegri á Neptúnusi. Þegar Voyager 2 sigldi framhjá var augljósasta kennileitið risastór stormur sem fékk nafnið Dökki bletturinn. Dökki bletturinn svipar á marga vegu til Rauða blettsins á Júpíter: báðir stormarnir liggja á svipaðri breiddargráðu á suðurhvelinu og báðir snúast rangsælis. Dökki bletturinn virðist þó ekki hafa verið eins langlífur og Rauði bletturinn á Júpíter. Þegar Hubblesjónaukinn myndaði Neptúnus árið 1994 var Dökki bletturinn horfinn. Ári síðar hafði annar dökkur stormur birst á norðurhvelinu.

Voyager 2 sá einnig nokkur áberandi hvítleit ský í lofthjúpnum. Skýin eru talin myndast þegar vindur blæs metangasi upp í efri hluta lofthjúpsins, sem er svalari, og þar þéttist gasið í ammóníakskristalla sem svo birtast okkur sem hvít ský. Á myndum Voyagers eru þessi ský hátt í lofthjúpnum og varpa skuggum á lægri hluta lofthjúpsins.

Orkuútstreymi

Vegna mikillar fjarlægðar frá sól fær Neptúnus helmingi minna af orku frá sólinni en Úranus. Virkni lofthjúpsins er samt óvenju mikil, meiri en í lofthjúpi Úranusar, sem þýðir að einhver innri orka er til staðar í Neptúnusi. Margt bendir til þess að Neptúnus geisli frá sér meiri orku en hann fær frá sólinni, líkt og Júpíter. Líklega er hann enn að dragast saman en við það breytist þyngdarorkan í varmaorku sem veldur því að kjarninn hitnar.

Hávaðarok yst í sólkerfinu

Greina má vindabelti á Neptúnusi líkt og á hinum stóru reikistjörnunum og á jörðinni. Vindhraðinn getur náð allt að 1.800 km á klukkustund, sem er mesti vindhraði sem um getur í sólkerfinu. Ástæðan gæti að hluta til verið sú að á gasrisunum sem liggja nær sól fer meiri orka í iðustreymi, sem dregur úr vindhraðanum. Neptúnus fær aftur á móti miklu minni orku frá sólinni og því ekkert sem dregur úr vindstyrknum.

Innri gerð

Segja má að Neptúnus sé vatnsrisi. Innst í reikistjörnunni er kjarni úr ís og bergi og er líklega með minni massa en jörðin. Þar fyrir ofan er möttullinn sem er úr vatni, metani og ammóníaki og öðrum efnum. Möttullinn er talinn um 10 til 15 jarðmassar. Fyrir ofan möttulinn er hjúpur úr sameindavetni, helíum og metani, um einn eða tveir jarðmassar.
Stærri mynd

Innviðir Neptúnusar og Úranusar eru eins í meginatriðum. Talið er að innst sé lítill berg- og ískjarni og þar fyrir ofan sé möttull úr fljótandi vatni, metani og ammóníaki. Þrýstingurinn er gífurlegur, um 100.000 bör og hitastigið sömuleiðis hátt, e.t.v. um 2000°C. Yst mynda vetni og helíum hinn eiginlega lofthjúp. Miðað við þessa efnasamsetningu væri kannski réttast að segja að Úranus og Neptúnus séu vatnsrisar, þar sem meginhluti efnisins er samankominn í fljótandi möttli.

Stöku sinnum er Neptúnus ysta reikistjarnan

Braut Plútós er mjög miðskökk sem veldur því að á um hundrað ára fresti og tuttugu ár í senn er Neptúnus fjarlægasta reikistjarna sólkerfisins. Síðast gerðist þetta milli áranna 1979 og 1999. Engin hætta er þó á að Plútó og Neptúnus rekist á hvort aðra því umferðartímar hafa samstillst í brautarhermu. Ferðast Plútó 2 hringi umhverfis sólu fyrir hverja 3 hringi Neptúnusar.

Hringar Neptúnusar

Neptúnus hefur fjóra hringa sem eru afar þunnir og daufir líkt og hringar Úranusar. Hringarnir, sem eru líklega úr metanís og rykögnum, fundust á svipaðan hátt og hringir Úranusar þegar fjarlægar stjörnur virtust blikka af og til þegar Neptúnus færðist. Á ákveðnum svæðum eru hringirnir mjög ójafnir sem þýðir að þar er meira efni en annars staðar. Talið er að þetta stafi af svokölluðum smalatunglunum en það eru lítil tungl innan hringjanna. Hringirnir hafa fengið heiti: sá ysti nefnist Adams og hann inniheldur þrjá áberandi hringboga sem kallast Liberty, Equality og Fraternity. Á ysta hringboganum er ónefndur hringur á sömu braut og tunglið Galatea. Þá kemur Le Verrier og hringbogarnir sem honum tilheyra nefnast Lassell og Arago. Loks kemur innsti hringurinn sem er afar daufur en víðáttumikill og kallast Galle.

Heiti Fjarlægð* [km] Breidd [km] Þykkt [km] Endurskin
1989 N3 R 41.900 15 0,1 lítið
1989 N2 R 53.200 15 ? lítið
1989 N4 R 53.200 5.800 ? lítið
1989 N1 R 62.930 50 ? lítið

Skýringar:

* Fjarlægðin er frá miðju reikistjörnunnar og að brún hringsins.

Tungl Neptúnusar

Umhverfis Neptúnus ganga að minnsta kosti 13 tungl. Stærsta tunglið, Tríton, fannst einungis fáeinum dögum eftir að Neptúnus fannst árið 1846. Árið 2002 fundust fjögur tungl til viðbótar við þau átta sem þekktust fyrir þann tíma. Árið 2003 fannst svo eitt nýtt tungl í viðbót. Enn hafa þessi fjögur ekki hlotið almenn heiti. Heiti tungla Neptúnusar eru úr grísku og rómversku goðafræðinni.

Neptúnus í tölum

Meðalfjarlægð frá sólu: 4.504.000.000 km = 30,01 SE*
Mesta fjarlægð frá sólu: 4.545.000.000 km = 30,28 SE
Minnsta fjarlægð frá sólu: 4.464.000.000 km = 29,84 SE
Miðskekkja brautar: 0,009
Meðalbrautarhraði: 5,5 km/s
Umferðartími: 163,73 ár
Snúningshraði: 16 klst. 7 mín. við miðbaug
Möndulhalli: 29,56°
Brautarhalli: 1,77°
Þvermál: 49.528 km
Þvermál (jörð=1): 3,883
Massi: 1,028 x 1026 kg
Massi (jörð=1): 17,204
Eðlismassi: 1,64 g/cm3
Þyngdarhröðun við yfirborð (jörð=1): 1,1
Lausnarhraði: 23,5 km/s
Meðalhiti efst í lofthjúpnum: -218°C

Skýringar:

*SE=stjarnfræðieining: Meðalfjarlægð frá sólu til jarðar (u.þ.b. 150 milljón km)

Myndir

Neptúnus og jörðin

Stærðarsamanburður milli jarðar og Neptúnusar Neptúnus er næstum fjórum sinnum stærri en jörðin að þvermáli en um 17 sinnum massameiri. Væri Neptúnus holur að innan kæmust um það bil 60 jarðir inn í hann.
Stærri mynd
(NASA/JPL/Stjörnufræðivefurinn)

Ský í lofthjúpi Neptúnusar

Þessa mynd tók Voyager 2 úr 590.000 km fjarlægð frá Neptúnusi. Myndin hefur verið tölvuunnin svo bæði bygging skýjanna í dökku svæðunum við pólinn og björtu skýin austur af Dökka blettinum sjáist. Litlar skýjaslóðir, sem stefna frá austri til vesturs frá Dökka blettinum, benda til þess að bylgjur í lofthjúpnum leiki veigamikið hlutverk í því hvers konar ský eru sjáanleg.
(NASA/JPL)

Breytingar í skýjamynstrinu við Dökka blettinn

Björtu skýin á Neptúnusi, sem líkjast klósigum, breytast hratt þar sem þau myndast oft og eyðast á nokkrum tugum klukkustunda. Á þessi mynd sem nær yfir tvo Neptúnusardaga (um 36 stundir) rannsakaði Voyager 2 skýjaþróunina á svæðinu við Dökka blettinn. Hröðu breytingarnar vöktu nokkra furðu vísindamann og sýna að veðrið á Neptúnusi er e.t.v. jafn virkt og breytilegt eins og jarðar. Hins vegar er talsverður munur á aðstæðum því hitastigið í lofthjúpnum er -218°C og því eru klósigarnir þarna úr frosnu metani en ekki vatnsískristöllum eins og á jörðinni.
(NASA/JPL)

Kveðjustund

Voyager 2 tók þessa fallegu mynd af suðurpól Neptúnusar stuttu eftir að geimfarið sigldi framhjá reikistjörnunni og tók stefnuna út úr sólkerfinu okkar. Geimfarið hafði þá verið í geimnum í 12 ár og að baki var ómetanleg rannsóknarferð framhjá Júpíter, Satúrnusi, Úranusi og loks Neptúnusi. Voyager förin eru minnisvarðar um viðleitni mannsins til að skilja heiminn í kringum sig og þessi flöskuskeyti munu sigla um alheimshafið í milljónir ára.
(NASA/JPL)

Hringar Neptúnusar

Voyager 2 tók þessar tvær myndir af hringum Neptúnusar þann 26. ágúst 1989 úr 280.000 km fjarlægð frá reikistjörnunni. Meginhringarnir tveir eru greinilegir og sýnast heilir á myndinni. Bjarti glampinn í miðjunni er vegna oflýsingar á Neptúnusi. Fjöldi fjarlægra fastastjarna sést í bakgrunninum.
(NASA/JPL)



Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um Neptúnus

Sólkerfið

Slóðir á aðra vefi