Druga planeta (po Uranie), odkryta w „Nowym Czasie” – Neptun – jest czwartą pod względem odległości planetą od Słońca i ósmą. Został nazwany na cześć rzymskiego boga morza, podobnego do Posejdona wśród Greków. Po odkryciu Urana naukowcy na całym świecie zaczęli się kłócić, ponieważ. trajektoria jego orbity nie do końca odpowiadała uniwersalnemu prawu grawitacji odkrytemu przez Newtona.
To skłoniło ich do zastanowienia się nad istnieniem innej, nieznanej jeszcze planety, która wpłynęła na jej pole grawitacyjne na orbicie siódmej planety. 65 lat po odkryciu Urana, 23 września 1846 roku, odkryto planetę Neptun. Była pierwszą planetą odkrytą za pomocą obliczeń matematycznych, a nie długich obserwacji. Obliczenia zostały rozpoczęte przez Anglika Johna Adamsa w 1845 roku, ale nie były do końca poprawne. Kontynuował je Urbain Le Verrier, pochodzący z Francji astronom i matematyk. Obliczył pozycję planety z taką dokładnością, że została znaleziona już pierwszego wieczoru obserwacji, więc Le Verrier został uznany za odkrywcę planety. Brytyjczycy zaprotestowali i po długiej debacie wszyscy uznali znaczny wkład Adamsa, a także uważa się go za odkrywcę Neptuna. To był przełom w astronomii obliczeniowej! Neptun do 1930 roku uważany był za najdalszą i ostatnią planetę. Odkrycie Plutona uczyniło go przedostatnim. Jednak w 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU) przyjęła dokładniejszą definicję „planety”, a Pluton stał się „planetą karłowatą”, a Neptun ponownie stał się ostatnią planetą w naszym Układzie Słonecznym.
Struktura Neptuna
Charakterystykę Neptuna uzyskano przy użyciu tylko jednego statku kosmicznego Voyager 2. Wszystkie zdjęcia zostały mu zrobione. W 1989 roku przeszedł 4,5 tys. km od planety, znajdując kilka nowych satelitów i naprawiając „Wielką Ciemną Plamę”, taką jak „Czerwona Plama” na Jowiszu.
Struktura Neptuna w swoim składzie jest bardzo zbliżona do Urana. Jest to również planeta gazowa o stałym jądrze, masie w przybliżeniu takiej samej jak Ziemia i temperaturze, jak na powierzchni Słońca - do 7000 K. Jednocześnie całkowita masa Neptuna jest około 17 razy masa Ziemi. Jądro ósmej planety otoczone jest płaszczem wody, lodu metanowego i amoniaku. Dalej jest atmosfera, która zawiera 80% wodoru, 19% helu i około 1% metanu. Górne chmury planety również składają się z metanu, który pochłania czerwone widmo promieni słonecznych, więc niebieski dominuje nad kolorem planety. Temperatura górnych warstw wynosi -200°C. Atmosfera Neptuna ma najsilniejsze wiatry ze wszystkich znanych planet. Ich prędkość może sięgać 2100 km/h! Znajduje się w odległości 30 a. Oznacza to, że pełna rewolucja wokół Słońca zajmuje Neptunowi prawie 165 lat ziemskich, dlatego od czasu jej odkrycia dokona on swojej pierwszej pełnej rewolucji dopiero w 2011 roku.
Księżyce Neptuna
William Lascelles odkrył największego satelitę, Tritona, zaledwie kilka tygodni po odkryciu samego Neptuna. Jego gęstość wynosi 2 g / cm³, dlatego pod względem masy przekracza o 99% wszystkie satelity planety. Chociaż jego rozmiar jest nieco większy niż księżyc.
Ma orbitę wsteczną i najprawdopodobniej bardzo dawno temu została schwytana przez pole Neptuna z pobliskiego pasa Kuipera. To pole nieustannie przyciąga satelitę coraz bliżej planety. Dlatego w niedalekiej, jak na kosmiczne standardy, przyszłości (za 100 milionów lat) zderzy się z Neptunem, w wyniku czego mogą powstać pierścienie silniejsze i bardziej zauważalne niż te obserwowane obecnie w pobliżu Saturna. Tryton ma atmosferę, co może oznaczać obecność ciekłego oceanu pod lodową skorupą krawędzi powierzchni. Dlatego Neptun w mitologii rzymskiej był bogiem morza, wszystkie jego satelity noszą nazwy rzymskich bogów morza niższej rangi. Wśród nich są Nereid, Proteus, Despina, Talas i Galatea. Masa wszystkich tych satelitów to mniej niż 1% masy Trytona!
Charakterystyka Neptuna
Masa: 1,025*1026 kg (17 razy więcej niż Ziemia)
Średnica na równiku: 49528 km (3,9 razy większa od Ziemi)
Średnica słupa: 48 680 km
Nachylenie osi: 28,3°
Gęstość: 1,64 g/cm³
Temperatura górnej warstwy: ok. -200°C
Okres obrotu wokół osi (dzień): 15 godzin 58 minut
Odległość od Słońca (średnia): 30 AU e. lub 4,5 mld km
Okres orbitalny wokół Słońca (rok): 165 lat
Prędkość orbitalna: 5,4 km/s
Mimośród orbity: e = 0,011
Nachylenie orbity do ekliptyki: i = 1,77°
Przyspieszenie swobodnego spadania: 11 m/s²
Satelity: jest 13 szt.
W zgiełku dni świat dla zwykłego człowieka bywa sprowadzany do rozmiarów pracy i domu. Tymczasem patrząc w niebo widać, jakie jest nieistotne, może dlatego młodzi romantycy marzą o poświęceniu się podbojowi kosmosu i badaniu gwiazd. Naukowcy-astronomowie nie zapominają ani na chwilę, że oprócz Ziemi z jej problemami i radościami istnieje wiele innych odległych i tajemniczych obiektów. Jednym z nich jest planeta Neptun, ósma pod względem odległości od Słońca, niedostępna do bezpośredniej obserwacji, a przez to podwójnie atrakcyjna dla badaczy.
Jak to się wszystko zaczeło
Według naukowców w połowie XIX wieku Układ Słoneczny zawierał tylko siedem planet. Sąsiedzi Ziemi, bliscy i dalecy, byli badani przy użyciu wszystkich dostępnych postępów w technologii i informatyce. Wiele cech zostało najpierw opisanych teoretycznie, a dopiero potem znalazło praktyczne potwierdzenie. Przy obliczaniu orbity Urana sytuacja była nieco inna. Thomas John Hussey, astronom i ksiądz, odkrył rozbieżność między rzeczywistą trajektorią rzekomego ruchu planety. Wniosek mógł być tylko jeden: istnieje obiekt, który wpływa na orbitę Urana. W rzeczywistości był to pierwszy raport o planecie Neptun.
Prawie dziesięć lat później (w 1843 r.) dwóch badaczy jednocześnie obliczyło, po jakiej orbicie planeta może się poruszać, zmuszając gazowego giganta do zrobienia miejsca. Byli to Anglik John Adams i Francuz Urbain Jean Joseph Le Verrier. Niezależnie od siebie, ale z różną dokładnością wyznaczały drogę ruchu ciała.
Wykrywanie i oznaczenie
Neptuna na nocnym niebie odnalazł astronom Johann Gottfried Galle, do którego Le Verrier przybył ze swoimi obliczeniami. Francuski naukowiec, który później dzielił chwałę odkrywcy z Gallem i Adamsem, popełnił błąd w obliczeniach tylko o jeden stopień. Oficjalnie Neptun pojawił się w artykułach naukowych 23 września 1846 roku.
Początkowo proponowano, aby planeta została nazwana nazwą, ale takie oznaczenie nie zakorzeniło się. Astronomów bardziej zainspirowało porównanie nowego obiektu z królem mórz i oceanów, równie obcym dla ziemskiego firmamentu, jak najwyraźniej otwarta planeta. Nazwa Neptun została zaproponowana przez Le Verrier i poparta przez V. Struve, który stał na jej czele, pozostało tylko zrozumieć, jaki jest skład atmosfery Neptuna, czy w ogóle istnieje, co kryje się w jej głębi i wkrótce.
W porównaniu do ziemi
Od otwarcia minęło sporo czasu. Dziś wiemy znacznie więcej o ósmej planecie Układu Słonecznego. Neptun jest znacznie większy niż Ziemia: jego średnica jest prawie 4 razy większa, a masa 17 razy. Znaczna odległość od Słońca nie pozostawia wątpliwości, że pogoda na planecie Neptun również znacząco różni się od ziemskiej. Tu nie ma i nie może być życia. Nie chodzi nawet o wiatr czy jakieś niezwykłe zjawiska. Atmosfera i powierzchnia Neptuna mają prawie taką samą strukturę. Jest to cecha charakterystyczna wszystkich gazowych gigantów, w tym tej planety.
wyimaginowana powierzchnia
Planeta ma znacznie mniejszą gęstość niż Ziemia (1,64 g / cm³), co utrudnia wejście na jej powierzchnię. Tak i jako takie nie jest. Uzgodniono, że poziom powierzchni będzie identyfikowany przez wielkość ciśnienia: giętki i raczej płynny „firmament” znajduje się w dolnych, gdzie ciśnienie jest równe jednemu barowi i w rzeczywistości jest częścią to. Wszelkie doniesienia o planecie Neptun jako obiekcie kosmicznym o określonej wielkości opierają się na takiej definicji wyimaginowanej powierzchni olbrzyma.
Parametry uzyskane z myślą o tej funkcji są następujące:
średnica w pobliżu równika wynosi 49,5 tys. km;
jego wielkość w płaszczyźnie biegunów wynosi prawie 48,7 tys. km.
Stosunek tych cech sprawia, że Neptun jest daleki od kształtu koła. Podobnie jak Błękitna Planeta jest nieco spłaszczona na biegunach.
Skład atmosfery Neptuna
Mieszanina gazów otaczająca planetę jest bardzo różna pod względem zawartości od ziemskiej. Zdecydowana większość to wodór (80%), drugą pozycję zajmuje hel. Ten gaz obojętny ma znaczący wkład w skład atmosfery Neptuna - 19%. Metan to mniej niż jeden procent, amoniak również występuje tutaj, ale w niewielkich ilościach.
Co dziwne, jeden procent metanu w składzie ma duży wpływ na to, jaką atmosferę ma Neptun i jak wygląda cały gazowy olbrzym z punktu widzenia obserwatora zewnętrznego. Ten związek chemiczny tworzy chmury planety i nie odbija fal świetlnych odpowiadających czerwieni. W rezultacie dla przechodniów Neptun okazuje się pomalowany na głęboki błękit. Ten kolor jest jedną z tajemnic planety. Naukowcy nie do końca wiedzą, co dokładnie prowadzi do absorpcji czerwonej części widma.
Wszystkie gazowe olbrzymy mają atmosferę. To właśnie kolor wyróżnia Neptuna wśród nich. Ze względu na te cechy nazywana jest planetą lodową. Zamarznięty metan, który swoim istnieniem dodaje wagi porównaniu Neptuna z górą lodową, jest również częścią płaszcza otaczającego jądro planety.
Struktura wewnętrzna
Rdzeń obiektu kosmicznego zawiera związki żelaza, niklu, magnezu i krzemu. Pod względem masy rdzeń jest w przybliżeniu równy całej Ziemi. Jednocześnie, w przeciwieństwie do innych elementów wewnętrznej struktury, ma dwukrotnie większą gęstość niż Błękitna Planeta.
Rdzeń jest przykryty, jak już wspomniano, płaszczem. Jego skład jest pod wieloma względami podobny do atmosferycznego: obecne są tu amoniak, metan, woda. Warstwa ta ma masę piętnastu ziemskich, natomiast jest mocno nagrzana (do 5000 K). Płaszcz nie ma wyraźnej granicy, a atmosfera planety Neptun płynnie w nią wpływa. Górną część struktury stanowi mieszanina helu i wodoru. Płynna przemiana jednego pierwiastka w drugi i rozmyte granice między nimi to cechy charakterystyczne dla wszystkich gazowych gigantów.
Trudności badawcze
Typowe dla jego budowy wnioski o typowym dla Neptuna typie atmosfery są w dużej mierze oparte na już uzyskanych danych dotyczących Urana, Jowisza i Saturna. Oddalenie planety od Ziemi znacznie komplikuje jej badanie.
W 1989 roku sonda kosmiczna Voyager 2 przeleciała w pobliżu Neptuna. To było jedyne spotkanie z ziemskim posłańcem. Jego płodność jest jednak oczywista: to właśnie ten statek dostarczył nauce większości informacji o Neptunie. W szczególności Voyager 2 odkrył duże i małe ciemne plamy. Oba wyczernione obszary były wyraźnie widoczne na tle błękitnej atmosfery. Do tej pory nie jest jasne, jaki jest charakter tych formacji, ale zakłada się, że są to prądy wirowe lub cyklony. Pojawiają się w wyższych warstwach atmosfery iz dużą prędkością okrążają planetę.
Nieustanny ruch
O obecności atmosfery decyduje wiele parametrów. Neptuna charakteryzuje nie tylko niezwykła barwa, ale także nieustanny ruch powodowany przez wiatr. Prędkość, z jaką chmury okrążają planetę wokół równika, przekracza tysiąc kilometrów na godzinę. Jednocześnie poruszają się w kierunku przeciwnym do obrotu samego Neptuna wokół osi. Jednocześnie planeta obraca się jeszcze szybciej: pełny obrót zajmuje tylko 16 godzin i 7 minut. Dla porównania: jedna rewolucja wokół Słońca trwa prawie 165 lat.
Kolejna tajemnica: prędkość wiatru w atmosferze gazowych olbrzymów rośnie wraz z odległością od Słońca i osiąga szczyt na Neptunie. Zjawisko to nie zostało jeszcze uzasadnione, podobnie jak niektóre cechy temperatury planety.
Dystrybucja ciepła
Pogoda na planecie Neptun charakteryzuje się stopniową zmianą temperatury w zależności od wysokości. Ta warstwa atmosfery, w której znajduje się warunkowa powierzchnia, w pełni odpowiada drugiej nazwie (planeta lodowa). Temperatura tutaj spada do prawie -200 ºC. Jeśli zejdziesz z powierzchni wyżej, nastąpi zauważalny wzrost ciepła do 475º. Naukowcy nie znaleźli jeszcze godnego wyjaśnienia takich różnic. Neptun ma mieć wewnętrzne źródło ciepła. Taki „grzejnik” powinien wytwarzać dwa razy więcej energii, niż dociera na planetę ze Słońca. Ciepło z tego źródła w połączeniu z energią pochodzącą tu z naszej gwiazdy jest prawdopodobnie przyczyną silnych wiatrów.
Jednak ani światło słoneczne, ani wewnętrzny „grzejnik” nie są w stanie podnieść temperatury na powierzchni tak, że odczuwa się tu zmianę pór roku. I chociaż obserwuje się inne warunki do tego, na Neptunie nie można odróżnić zimy od lata.
Magnetosfera
Eksploracja Voyager 2 pomogła naukowcom wiele dowiedzieć się o polu magnetycznym Neptuna. Bardzo różni się od ziemskiego: źródło znajduje się nie w jądrze, ale w płaszczu, przez co oś magnetyczna planety jest silnie przesunięta względem jej środka.
Jedną z funkcji pola jest ochrona przed wiatrem słonecznym. Kształt magnetosfery Neptuna jest bardzo wydłużony: linie ochronne w tej części planety, która jest oświetlona, znajdują się w odległości 600 tys. km od powierzchni, a po przeciwnej stronie - ponad 2 mln km.
Voyager zarejestrował niespójność natężenia pola i położenia linii magnetycznych. Takie właściwości planety również nie są jeszcze w pełni wyjaśnione przez naukę.
Pierścionki
Pod koniec XIX wieku, kiedy naukowcy nie szukali już odpowiedzi na pytanie, czy na Neptunie jest atmosfera, pojawiło się przed nimi kolejne zadanie. Trzeba było wyjaśnić, dlaczego na drodze ósmej planety gwiazdy zaczęły wychodzić dla obserwatora nieco wcześniej niż zbliżył się do nich Neptun.
Problem został rozwiązany dopiero po prawie stuleciu. W 1984 roku, za pomocą potężnego teleskopu, można było przyjrzeć się najjaśniejszemu pierścieniowi planety, nazwanemu później na cześć jednego z odkrywców Neptuna, Johna Adamsa.
Dalsze badania ujawniły kilka innych podobnych formacji. To oni zamknęli gwiazdy na ścieżce planety. Dzisiaj astronomowie uważają, że Neptun ma sześć pierścieni. Zawierają kolejną tajemnicę. Pierścień Adamsa składa się z kilku łuków znajdujących się w pewnej odległości od siebie. Powód tego umieszczenia jest niejasny. Niektórzy badacze są skłonni sądzić, że siła pola grawitacyjnego jednego z satelitów Neptuna, Galatei, utrzymuje je w tej pozycji. Inni podają ważki kontrargument: jego rozmiar jest tak mały, że z trudem poradziłby sobie z zadaniem. Być może w pobliżu jest jeszcze kilka nieznanych satelitów pomagających Galatei.
Ogólnie rzecz biorąc, pierścienie planety są spektaklem, gorszym pod względem imponowania i piękna niż podobne formacje Saturna. Nie ostatnią rolę w nieco nudnym wyglądzie odgrywa kompozycja. Pierścienie zawierają głównie bloki lodu metanowego pokryte związkami krzemu, które dobrze pochłaniają światło.
satelity
Neptune jest właścicielem (według najnowszych danych) 13 satelitów. Większość z nich jest niewielkich rozmiarów. Tylko Triton ma znakomite parametry, który jest tylko nieznacznie gorszy średnicą od Księżyca. Skład atmosfery Neptuna i Trytona jest inny: satelita ma powłokę gazową z mieszaniny azotu i metanu. Substancje te nadają planecie bardzo ciekawy wygląd: zamrożony azot z inkluzjami z lodu metanowego tworzy prawdziwą burzę kolorów na powierzchni w pobliżu bieguna południowego: przelewy żółci łączą się z bielą i różem.
Tymczasem los przystojnego Tritona nie jest taki różowy. Naukowcy przewidują, że zderzy się z Neptunem i zostanie przez niego pochłonięty. W rezultacie ósma planeta stanie się właścicielem nowego pierścienia, porównywalnego jasnością z formacjami Saturna, a nawet przed nimi. Pozostałe satelity Neptuna są znacznie gorsze od Trytona, niektóre z nich nie mają jeszcze nawet nazwy.
Ósma planeta Układu Słonecznego w dużej mierze odpowiada swojej nazwie, na której wybór wpłynęła również obecność atmosfery – Neptun. Jego skład przyczynia się do pojawienia się charakterystycznego niebieskiego koloru. Neptun pędzi przez niezrozumiałą dla nas przestrzeń, niczym bóg mórz. I podobnie jak głębiny oceaniczne, ta część kosmosu, która zaczyna się za Neptunem, ma przed człowiekiem wiele tajemnic. Naukowcy przyszłości jeszcze ich nie odkryli.
- Neptun to ósma i najdalsza planeta od Słońca. Lodowy gigant znajduje się w odległości 4,5 miliarda km, czyli 30,07 AU.
- Doba na Neptunie (pełny obrót wokół własnej osi) to 15 godzin 58 minut.
- Okres rewolucji wokół Słońca (rok Neptuna) trwa około 165 lat ziemskich.
- Powierzchnia Neptuna pokryta jest ogromnym, głębokim oceanem wody i skroplonych gazów, w tym metanu. Neptun jest niebieski, jak nasza Ziemia. To kolor metanu, który pochłania czerwoną część widma światła słonecznego i odbija błękit.
- Atmosfera planety składa się z wodoru z niewielką domieszką helu i metanu. Temperatura górnej krawędzi chmur wynosi -210°C.
- Pomimo tego, że Neptun jest najbardziej odległą planetą od Słońca, jego energia wewnętrzna wystarcza, aby mieć najszybsze wiatry w Układzie Słonecznym. W atmosferze Neptuna szaleją najsilniejsze wiatry wśród planet Układu Słonecznego, według niektórych szacunków ich prędkości mogą sięgać 2100 km/h
- Wokół Neptuna krąży 14 księżyców. które zostały nazwane na cześć różnych bogów i nimf morskich w mitologii greckiej. Największy z nich – Triton ma średnicę 2700 km i obraca się w przeciwnym kierunku niż pozostałe satelity Neptuna.
- Neptun ma 6 pierścieni.
- Na Neptunie nie ma życia, jakie znamy.
- Neptun był ostatnią planetą odwiedzoną przez Voyager 2 podczas swojej 12-letniej podróży przez Układ Słoneczny. Wystrzelony w 1977 roku Voyager 2 przeszedł w odległości 5000 km od powierzchni Neptuna w 1989 roku. Ziemia znajdowała się ponad 4 miliardy km od zdarzenia; sygnał radiowy z informacją docierał na Ziemię przez ponad 4 godziny.
Charakterystyka planety:
- Odległość od Słońca: 4496,6 mln km
- Średnica planety: 49 528 km*
- Dni na planecie: 16h06**
- Rok na planecie: 164,8 lat***
- t° na powierzchni: °C
- Atmosfera: Składa się z wodoru, helu i metanu
- Satelity: 14
* średnica na równiku planety
** okres obrotu wokół własnej osi (w dniach ziemskich)
*** okres orbitalny wokół Słońca (w dniach ziemskich)
Neptun jest ostatnim z czterech gazowych gigantów w Układzie Słonecznym. Jest na ósmym miejscu pod względem odległości od słońca. Ze względu na niebieski kolor planeta otrzymała swoją nazwę na cześć starożytnego rzymskiego władcy oceanu - Neptuna. Planeta ma 14 znanych księżyców i 6 pierścieni.
Prezentacja: planeta Neptun
Struktura planety
Ogromna odległość do Neptuna nie pozwala na dokładne ustalenie jego wewnętrznej struktury. Obliczenia matematyczne wykazały, że jego średnica wynosi 49 600 km, jest 4 razy większa od średnicy Ziemi, 58 razy większa od objętości, ale ze względu na niską gęstość (1,6 g/cm3) masa jest tylko 17 razy większa od masy Ziemi.
Neptun składa się głównie z lodu i należy do grupy lodowych olbrzymów. Według obliczeń centrum planety to solidne jądro, które jest 1,5-2 razy większe niż średnica Ziemi. Podstawą planety jest warstwa lodu metanowego, wodnego i amoniakalnego. Temperatura bazowa waha się od 2500-5500 stopni Celsjusza. Pomimo tak wysokiej temperatury lód pozostaje w stanie stałym, jest to spowodowane wysokim ciśnieniem we wnętrzu planety, które jest miliony razy wyższe niż ziemskie. Cząsteczki są tak mocno do siebie dociśnięte, że są w stanie zgniecionym i rozpadają się na jony i elektrony.
atmosfera planetarna
Atmosfera Neptuna jest zewnętrzną powłoką gazową planety, jej grubość wynosi w przybliżeniu 5000 kilometrów, jej głównym składem jest wodór i hel. Nie ma wyraźnie określonej granicy między atmosferą a warstwą lodu, gęstość stopniowo wzrasta pod masą górnych warstw. Bliżej powierzchni gazy pod ciśnieniem zamieniają się w kryształy, których jest coraz więcej, a po tym kryształy całkowicie przekształcają się w skorupę lodową. Głębokość warstwy przejściowej wynosi około 3000 km
Księżyce planety Neptun
Pierwszy satelita Neptuna został odkryty w 1846 r. przez Williama Lassella niemal równocześnie z planetą i otrzymał nazwę Tryton. W przyszłości sonda kosmiczna Voyager 2 dobrze zbadała tego satelitę, uzyskując ciekawe obrazy, które wyraźnie pokazują kaniony i łodzie, jeziora lodu i amoniaku, a także niezwykłe wulkany gejzerowe. Satelita Triton różni się od innych tym, że ma również ruch wsteczny w kierunku orbity. Prowadzi to naukowców do spekulacji, że Tryton nie należał wcześniej do Neptuna i powstał poza wpływem planety, być może w pasie Kuipera, a następnie został „schwytany” przez grawitację Neptuna. Inny satelita Neptuna, Nereid, został odkryty znacznie później, w 1949 roku, a podczas misji kosmicznej do aparatu Voyager 2 odkryto jednocześnie kilka małych satelitów planety. To samo urządzenie odkryło również cały system słabo oświetlonych pierścieni Neptuna.W tej chwili ostatnim z odkrytych satelitów jest Psamatha w 2003 roku, a planeta ma w sumie 14 znanych satelitów.
Struktura Neptuna według NASA. Autorzy i pava: NASA.
Jako olbrzym gazowy (lub lodowy olbrzym) Neptun nie ma stałej powierzchni. Jak wiecie, niebiesko-zielony dysk, który wszyscy widzieliśmy na zdjęciach NASA, nie jest powierzchnią planety. To, co widzimy, to tak naprawdę wierzchołki bardzo głębokich obłoków gazu i gdyby ktoś próbował stanąć na jednym z tych szczytów, po prostu zacząłby spadać przez warstwy gazu planety. Podczas tej jesieni czułby ciągły wzrost temperatury i ciśnienia, aż w końcu dotarłby do „solidnego” jądra. Będzie to powierzchnia, którą (podobnie jak w przypadku innych gazowych gigantów) definiuje się w astronomii jako punkt w atmosferze, w którym ciśnienie osiąga wartość jednego bara. Powierzchnia Neptuna jest jednym z najbardziej aktywnych i dynamicznych miejsc w całym naszym Układzie Słonecznym.
Średni promień planety wynosi 24 622 ± 19 kilometrów, co czyni Neptuna czwartą co do wielkości planetą w Układzie Słonecznym. Ale o masie 1,0243*1026 kilogramów - około 17 razy większej od masy Ziemi - jest trzecią co do wielkości planetą w naszym układzie. Ze względu na mniejsze rozmiary i wyższe stężenia substancji lotnych w stosunku do Jowisza i Saturna, Neptun (podobnie jak Uran) jest często określany jako lodowy olbrzym, jedna z podklas gigantycznych planet gazowych.
Podobnie jak w przypadku Urana, absorpcja światła czerwonego przez metan w atmosferze powoduje, że Neptun wydaje się niebieski. Ponieważ ilość metanu w atmosferze Neptuna jest prawie taka sama jak w przypadku Urana, prawdopodobnie istnieje jakiś nieznany składnik odpowiedzialny za jaśniejszy kolor Neptuna.
W atmosferze Neptuna istnieją dwa główne regiony: troposfera, gdzie temperatura spada wraz z wysokością; i stratosferę, gdzie temperatura wzrasta wraz z wysokością. W troposferze ciśnienie mieści się w zakresie od jednego do pięciu barów (100 i 500 kPa), dlatego „powierzchnia” Neptuna znajduje się w tym rejonie. Dlatego możemy powiedzieć, że „powierzchnia” Neptuna składa się w 80% z wodoru i 19% z helu. Górną warstwę atmosfery przenikają ruchome pasma chmur o różnym składzie, w zależności od wysokości i ciśnienia. Na górnym poziomie temperatury sprzyjają kondensacji metanu, tutejsze chmury składają się z amoniaku, siarczku amonu, siarkowodoru i wody.
Obraz Neptuna po lewej został uzyskany podczas testowania optyki adaptacyjnej instrumentu MUSE zainstalowanego na VLT. Zdjęcie po prawej pochodzi z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Należy pamiętać, że oba zdjęcia zostały zrobione w różnym czasie. Źródło i prawa autorskie: ESO / P. Weilbacher, AIP / NASA / ESA / MH Wong i J. Tollefson, UC Berkeley.
Uważa się, że na niższych poziomach istnieją również chmury amoniaku i siarkowodoru. W niższych rejonach troposfery, gdzie ciśnienie wynosi około 50 bar (5 MPa) a temperatura 273 K (0 °C) powinny znajdować się chmury składające się z lodu wodnego.
Ponieważ Neptun nie jest ciałem stałym, jego atmosfera podlega rotacji różnicowej. Tak więc strefa równikowa obraca się z okresem około 18 godzin, a okres rotacji regionów polarnych nie przekracza 12 godzin. Ta zróżnicowana rotacja jest wyraźniejsza niż jakakolwiek inna planeta w Układzie Słonecznym i powoduje bardzo silne wiatry i burze. Trzy z najbardziej imponujących z nich zostały zaobserwowane w 1989 roku przez sondę kosmiczną Voyager 2. Największa burza osiągnęła 13.000 kilometrów długości i 6.600 kilometrów szerokości, co jest porównywalne z wielkością Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu. Niestety, znana jako Wielka Ciemna Plama, burza ta nie była widziana pięć lat później, gdy badacze szukali jej za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a.
Z powodów wciąż nieznanych astronomom Neptun jest niezwykle gorący. Pomimo faktu, że planeta ta znajduje się znacznie dalej od Słońca niż Uran i otrzymuje 40% mniej światła słonecznego, temperatura na jej powierzchni jest w przybliżeniu taka sama jak temperatura Urana. W rzeczywistości Neptun emituje 2,6 razy więcej energii niż otrzymuje od Słońca.
Tak duża ilość wewnętrznego ciepła, graniczącego z chłodem kosmosu, tworzy ogromną różnicę temperatur. A to powoduje pojawienie się na Neptunie ultraszybkich wiatrów. Maksymalna prędkość wiatru na Jowiszu może osiągnąć 500 km/h. To dwa razy więcej niż najsilniejsze huragany na Ziemi. Ale to nic w porównaniu z Neptunem. Astronomowie obliczyli, że wiatry na Neptunie mogą osiągnąć 2100 km/h.
Głęboko we wnętrzu Neptuna może nadal mieć naprawdę solidną powierzchnię, ale temperatura w tym obszarze będzie wynosić tysiące stopni, co wystarczy, aby stopić skałę. Nie można więc stać na „powierzchni” Neptuna, a co dopiero chodzić po niej.
