Neptun – planeta zagadek

 

Neptun - zdjęcie z Voyagera 2 (NASA)

Wiktor Bumagin

 

Bóg Neptun jest ukazany w herbie dawnego rosyjskiego miasta Wielikij Ustjug – administracyjnego centrum jednego z rejonów Obwodu Wołgogradzkiego. W 1999 roku miasto to stało się także miastem rodzinnym wszechrosyjskiego Dziadka Mroza.

Neptun (I), to ósma od Słońca planeta Układu Słonecznego, oddalona odeń o 4,55 mld km, czyli 30,1 AU, i której pełny obieg wokół centralnej gwiazdy trwa 164,79 lat ziemskich. Średnica Neptuna wynosi 49.500 km (średnica Ziemi wynosi 12.756 km), zaś masa wynosi 17,147 mas Ziemi. Tym sposobem ta gigantyczna planeta staje się czwartą co do wielkości planetą Układu Słonecznego, która ustępuje tylko Jowiszowi, Saturnowi i Uranowi, i trzecią pod względem masy - przeganiając Uran, dzięki swej większej gęstości wynoszącej 1,638 g/cm³ (Ziemia ma 5,5 g/cm³). Podobnie jak Uran – Neptun szybko obraca się wokół swej osi – wszystkiego 15^h57^m59^s. Ostatnio zaczęto go uważać za ostatnią, zewnętrzną planetę Układu Słonecznego.

 

Tablice i realia

 

Historia odkrycia Neptuna jest bardzo ciekawa. Sądząc po zachowanych zapisach, był on obserwowany jeszcze przez słynnego Galileusza w dniu 28.XII.1612 oraz 29.I.1613 roku, jednakże w obu przypadkach uczony wziął planetę za nieruchomą gwiazdę związana z Jowiszem. Dlatego właśnie Galileusz nie został odkrywcą Neptuna. Tak, zaobserwowanie ruchu dalekiej planety na tle gwiazd przy pomocy jego słabiutkiego teleskopu było niemożliwe.

Historia ta powtarzała się przez dwieście z górą lat. W 1821 roku francuski astronom Alexis Bouvard opublikował tablice ruchu Uranu, w których zostały ukazane różnice pomiędzy obliczoną orbitą tej planety, a rzeczywistym ruchem Uranu. Tymczasem angielski astronom Thomas John Hussay na podstawie swych obserwacji odkrył anomalie w orbicie Uranu i wysunął hipotezę, że mogły one powstać pod wpływem innej planety. W 1834 roku, Hussey odwiedził Bouvarda w Paryżu i przedyskutował z nim zagadnienie tych anomalii. Bouvard zgodził się z hipotezą Hussay’a i obiecał przeprowadzić obliczenia niezbędne do poszukiwań hipotetycznej planety, jeżeli znajdzie na to czas. Czasu – jak widać – on nie znalazł i problemem się nie zajmował.

W 1843 roku, brytyjski astronom i matematyk John Couch Adams wyliczył orbitę hipotetycznej Ósmej Planety dla wyjaśnienia zmian w orbicie Uranu. On wysłał swe obliczenia do sir George’a Airy’ego – królewskiego astronoma – a ten w zwrotnym liście poprosił o wyjaśnienia. Adams zaczął przygotowywać odpowiedź, ale z jakichś powodów jej nie wysłał i nadal nie dało się podjąć jakichś poważnych działań.

 

Przekonujący Le Verrier

 

Francuski matematyk zajmujący się mechaniką nieba Urbain Jean Joseph Leverrier niezależnie od Adamsa w latach 1845-1846 przeprowadził swe niezależne obliczenia, ale astronomowie z Obserwatorium Paryskiego nie podzielali jego entuzjazmu i nie podjęli się poszukiwań nieznanej planety. W czerwcu 1846 roku, zaznajomiwszy się z pierwszymi ocenami opublikowanymi przez Leverriera dotyczącymi niektórych parametrów orbity nieznanej planety i dostrzegając ich zbieżność z ocenami Adamsa, Airy zlecił dyrektorowi Cambridge OA – Jamesowi Chellisowi – rozpocząć poszukiwania. One bezskutecznie trwały od sierpnia do września. Chellis dwukrotnie obserwował Neptuna, ale jak to bywa, zlekceważył wyniki obserwacji i nie udało mu się zidentyfikować poszukiwaną planetę.

W tym czasie, Leverrierowi udało się zainspirować astronoma z Berlińskiego OA – Johanna Gotfryda Halla – sprawą poszukiwań ósmej od Słońca planety. Henri d’Arret student z BOA, zaproponował Hallowi porównać narysowaną mapę nieba w rejonie wskazanym przez Leverriera, który mógł być miejscem przebywania nieznanej planety z bieżącym widokiem tegoż skrawka nieba, by zaobserwować, czy nie ma tam jakichś ruchomych gwiazd. Wraz z dyrektorem obserwatorium – Johannem Encke przeprowadzili obserwacje nieba we wskazanym obszarze. Planetę odnaleziono już w pierwszą noc już w pierwszej godzinie poszukiwań. Wraz z dyrektorem BOA Johannem Encke w czasie dwóch nocy obserwowali oni niebo w miejscu, gdzie znajdowało się ciało niebieskie, które przemieściło się wyraźnie, co było dowodem na to, że była to nowa planeta. Neptuna oficjalnie odkryto w dniu 23.IX.1846 roku, w przedziale 1° od miejsca wskazanego przez obliczenia Leverriera i 12° od miejsca wskazanego przez Adamsa.

Oczywiście w ślad za odkryciem rozpoczął się spór miedzy Anglikami a Francuzami o to, prawo do pierwoodkrycia tej planety. W ostatecznym rezultacie przyznano je Leverrierowi i Adamsowi ex aequo. Jednakże historycy twierdzą, że Adams nie zasługuje na pełne prawo do współodkrycia nowej planety wraz z Leverrierem.

Dosłownie w czasie 17 dni po odkryciu Neptuna, Anglik - William Lassell odkrył jego księżyc, który nazwano Trytonem. Na dzień dzisiejszy znamy 14 księżyców tej planety. Masa Trytona – największego z nich – wynosi ponad 99,5% pozostałych. I to jest oczywista oczywistość – większość z nich stanowi bezkształtne głazy o rozmiarach kilkunastu kilometrów. Natomiast rozmiar Trytona wynosi 2700 km średnicy. Ten duży satelita jest interesujący jeszcze dlatego, że krąży po orbicie ruchem wstecznym – tj. odwrotnym niż wszystkie inne księżyce w Układzie Słonecznym.

Neptun posiada także pierścienie, oczywiście nie tak rozwinięte jak u Saturna, ale są. Do tego cztery wewnętrzne księżyce: Najada, Talassa, Despina i Galatea są ciekawe dlatego, że ich orbity znajdują się bliżej Neptuna, niż jego pierścienie. Niegdyś Neptun był rzymskim bogiem mórz, więc jego satelity nazwano na cześć mniejszych morskich bóstw.

 

Zagadka na zagadce

 

Atmosfera Neptuna w 80% składa się z wodoru (H₂), w 19% z helu (He) i 1% z metanu (CH₄). W niej znajdują się także domieszki związków deuterku wodoru (DH), etanu (C₂H₆ i C₆D₆) a także amoniaku (NH₃), siarkowodoru (H₂S) i wody oraz wodorosiarczku amonu (NH₄HS). A że metan emituje niebieskie promienie, to Neptun ma taki właśnie kolor – niebieski z zielonkawym odcieniem. Ale nie to zadziwia astronomów w zjawiskach, które maja miejsce w atmosferze najdalszej od Słońca planety. I chociaż temperatura powierzchni obłoków Neptuna jest nadzwyczaj niska i wynosi 59 K (-214°C) tym niemniej ta peryferyjna planeta wydziela w otaczającą ją przestrzeń 2,5-raza więcej energii, niż jej otrzymuje od Słońca. To oznaczałoby, że we wnętrzu Neptuna mają miejsce jakieś procesy, które produkują ogromne ilości energii. Co to za procesy, tego uczeni do dziś dnia nie wiedzą. Ale jakiekolwiek źródła energii nie znajdowały się we wnętrzu Neptuna, to jego atmosfera się wciąż miesza i to tak intensywnie, to pomimo tego jest ona najchłodniejszą atmosferą w Układzie Słonecznym. Prędkość wiatrów w jego oceanie powietrznym sięga 700 km/h czyli 200 m/s.

Układy chmur w atmosferze Neptuna

Porównanie Neptuna z Ziemią oraz Wielką Ciemną Plamą w jego atmosferze

Wichury, które szaleją w jego atmosferze, czasami osiągają niewiarygodne parametry: mają kilka tysięcy kilometrów w średnicy i wyglądają jak ciemnogranatowe plamy na jaśniejszym tle atmosfery. Na Neptunie znajduje się Wielka Ciemna Plama, która jest analogiczna do Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu: obydwie są ogromnymi antycyklonami (wyżami barycznymi). Wielka Ciemna Plama została odkryta w 1989 roku przy pomocy międzyplanetarnego statku kosmicznego Voyager-2. Ta elipsoidalna plama miała 13.000 km długości i 6600 km szerokości. Prędkość wiatru wokół plamy wynosiła 2400 km/h. Jednakże w 1994 roku Wielka Ciemna Plama naraz zmieniła swe położenie, co wprawiło w zdumienie cały naukowy świat. Czy nie mogła ona skoczyć pod warstwę obłoków? Cała sprawa istnienia Wielkiej Ciemnej Plamy nadal pozostaje zagadką.

Jeżeli o powierzchniowych warstwach atmosfery Neptuna moglibyśmy jeszcze dużo mówić i budować coraz to inne hipotezy, to o budowie jego twardego jądra uczeni póki co niczego nie wiedzą. Dlatego też w literaturze naukowej od czasu do czasu pojawiają się najbardziej fantastyczne przypuszczenia: np. iż wewnętrzne przestrzenie Neptuna składają się z diamentów, które pływają w supergęstej, wysokotemperaturowej i amoniakalnej wodzie.

O wiele bardziej wiarygodnym jest wpływ Ósmej Planety na Pas Kuipera – swego rodzaju pierścień z małych, lodowych planetek, podobnego do Pasa Planetoid pomiędzy Marsem a Jowiszem, ale o wiele bardziej rozciągnięty. Rozciąga się on od 30,1 AU do 55 AU od Słońca.

Interesujące jest także i to, że w astrologii Neptun jest najbardziej zagadkową planetą. […]

 

Źródło – „Tajny XX wieka” nr 40/2019

Przekład z rosyjskiego - ©R.K.F. Leśniakiewicz