Localizado no limite do sistema solar, Netuno é um oitavo planeta que não pode ser ignorado. É o terceiro mundo mais massivo do sistema solar, mas ainda é invisível a olho nu. Você precisa de um telescópio para vê-lo. Ainda assim, é apenas um pequeno disco azul esverdeado claro. Os astrônomos marcam-no com o símbolo ♆.
Mas este gigante de gelo distante é mais do que apenas um ponto no céu. Este é um lugar extremo. Seus ventos são os mais rápidos do sistema solar. O calor é sentido por dentro. A descoberta foi uma combinação de física difícil e suposições selvagens.
Aqui está o que sabemos sobre o último grande planeta.
Informações por trás do mármore azul
Netuno está longe. É muito longe. A distância média do Sol é de cerca de 4,5 bilhões de quilômetros. Isto é 30,1 unidades astronômicas (UA). UA é a distância da Terra ao Sol. Portanto, são necessárias várias horas para que a luz do Sol chegue a Netuno.
Devido a esta distância, a sua órbita parece quase perfeitamente circular. A excentricidade é de apenas 0,0086. Isto significa que a sua distância ao Sol muda muito pouco ao longo de um longo ano. Um ano de Netuno dura 164,79 anos terrestres. É muito tempo para ficar frio e escuro.
O planeta está inclinado 28,3 graus em torno de seu eixo. Isto corresponde à inclinação da Terra de 23,5 graus. Isso significa que Netuno tem estações. Longos. Cada estação dura mais de 40 anos na Terra.
O campo magnético do planeta é estranho. Ele está inclinado 46,8 graus em relação ao eixo de rotação. Também está a cerca de meio raio do centro do planeta. Isso faz com que o campo magnético seja perturbado. Não se parece com o dipolo norte-sul bem ordenado da Terra.
Como Netuno foi descoberto?
A descoberta de Netuno não foi acidental. Foi descoberto através da matemática.
Em 1846, os astrónomos notaram que Urano não se movia como esperado. Sua órbita oscilou. Eles suspeitavam que outro planeta o estava puxando. Eles usaram a física newtoniana para calcular a localização do planeta oculto.
Este cálculo baseou-se num esquema numerológico que mais tarde se revelou infundado. No entanto, a previsão estava correta. Johann Gottfried Galle apontou seu telescópio para o local previsto. Havia Netuno.
É o primeiro planeta descoberto através de previsão matemática. É também o segundo planeta descoberto pelo telescópio. Urano foi o primeiro.
Esta descoberta é um triunfo da ciência. Isso mostra que o sistema solar é previsível. Mostra que a matemática pode encontrar o invisível.
Tamanho, massa e composição
Netuno é enorme. O raio do equador é de 24.764 quilômetros. Seu raio polar é de 24.340 quilômetros. É cerca de quatro vezes o tamanho da Terra. No entanto, é menor que Urano. Urano tem um grande diâmetro.
No entanto, Netuno é mais denso. A densidade média é de 1,64 g/cm3. Urano tem 1,27 g/cm³. Netuno é mais massivo. Sua massa é 17 vezes a massa da Terra. Urano tem 14,5.
Do que é feito Netuno? Não é um gigante gasoso como Júpiter. É um gigante de gelo. Tem um núcleo rochoso. Está rodeado por uma espessa camada de água, amônia e gelo de metano. Acima está uma atmosfera de hidrogênio e hélio.
Não há superfície sólida. Se você tentar pousar em Netuno, você afundará. A pressão iria esmagar você. A temperatura iria congelar você.
O principal componente da atmosfera é o hidrogênio. O hélio representa apenas uma pequena parte. O metano dá a Netuno sua cor azul. O metano absorve luz vermelha. Reflete a luz azul. É por isso que Netuno parece azul.
Fonte de calor
Netuno está muito longe do sol. Quase não recebe luz solar. Menos da metade de Urano. Espera-se que seja mais frio que Urano.
não é.
Netuno é ligeiramente mais quente que Urano. Por que?
Possui fonte de calor interna. O planeta irradia mais calor do que recebe do sol. O calor vem de dentro. Talvez seja por causa do lento colapso do planeta. Talvez pela diferenciação dos materiais. Provavelmente é causado pela decomposição de elementos radioativos.
Não sabemos ao certo. Mas o calor é importante. Isso impulsiona o clima.
O vento
Netuno tem os ventos mais rápidos do sistema solar. A velocidade do vento é superior a 2.000 km/h. É cinco vezes mais rápido que os furacões mais fortes da Terra.
Os ventos são causados
O poder oculto de #Netuno: por que o gigante azul trai o sol
Gostamos de pensar que entendemos os confins do nosso sistema solar. Mapeámos o gigante gasoso, estudámos as suas luas e até enviámos sondas para estudar a sua atmosfera. Mas Netuno é diferente. Este é um planeta onde os segredos são mantidos e revelados apenas em pedaços.
Antes do sobrevoo da Voyager 2 em 1989, não sabíamos quase nada. Apenas duas luas foram avistadas da Terra. Os anéis? Fantasmas não confirmados. Este curto sobrevoo produziu um período de rotação, um campo magnético e uma magnetosfera. Desde então, a tecnologia da Terra alcançou e preencheu a lacuna. Mas quais são os principais fatos? Eles continuam a emergir desse breve encontro.
A geometria de um longo ano
A órbita de Netuno é um rastreamento lento e deliberado. Demora 164,79 anos para orbitar o sol. completou apenas uma volta em setembro de 1846. Isto significa que os astrónomos continuarão a refinar os cálculos matemáticos do tamanho e da forma da sua órbita até ao século XXI. Este é um trabalho em andamento que provavelmente continuará por décadas.
A Voyager 2 aumentou ligeiramente a distância estimada do Sol. Atualmente, acredita-se que a distância seja de cerca de 4,5 bilhões de quilômetros (2,8 bilhões de milhas). Está tão longe. No entanto, sua órbita é muito circular. Tem uma excentricidade de 0,0086, tornando-o o segundo mais redondo de todos os planetas. Somente Vênus pode vencê-lo.
Essa redondeza é importante. Isto significa que as estações de Netuno são estáveis e não caóticas. Seu eixo está inclinado 29,6 graus, mais inclinado que os 23,4 graus da Terra. Esta inclinação determina as estações, mas como a sua órbita é circular, não nos castiga pelo inverno quando se afasta do sol. Cada temporada dura cerca de 41 anos. Igual. Previsível. Inflexível.
O mistério do tamanho, densidade e massa
Período de rotação de Netuno? 16h11. Não vimos girar. nós ouvimos isso. A Voyager 2 recebeu pulsos de rádio associados a campos magnéticos. Como o campo magnético está embutido no interior, os pulsos de rádio nos dizem a que velocidade o núcleo está girando.
O planeta é grande, mas não tão grande quanto você imagina. A um nível de pressão de 1 bar (pressão da Terra ao nível do mar), tem um diâmetro de 49.528 quilômetros (30.775 milhas). É apenas 3% menor que Urano. No entanto, Netuno foi esmagado. Achate a haste com um giro rápido. Os pólos têm 848 quilômetros (527 milhas) mais curtos em diâmetro que o equador.
Seu tamanho sugere que Urano é maior. Missa diz o contrário. Netuno é ainda mais denso. 1,64 g/cm3 em comparação com 1,3 g/cm3 para Urano. A densidade extra aumenta a massa de Netuno em 18%. É um mundo mais compacto e pesado dentro de uma concha semelhante.
Propriedades químicas da cor azul
Vamos olhar Netuno através de um telescópio. É azul brilhante e claro. Urano é azul esverdeado claro. Por que a diferença? Ambas as atmosferas são dominadas por hidrogênio e hélio, 98% no nível de 1 bar. descansar? metano.
O hidrogênio e o hélio são invisíveis. O metano é um comedor de luz. Ele come comprimentos de onda vermelhos. A luz solar reflete nas nuvens de Netuno e perde seu espectro de cores vermelhas. Apenas o azul permanece. física simples.
Mas por que Netuno é azul brilhante? Urano também contém metano, mas parece mais escuro. Uma teoria promissora? Gás atmosférico desconhecido. Algo na nebulosa de Netuno espalha a luz de diferentes maneiras. Ainda não sei o que é.
Quente da escuridão fria
É aqui que Netuno fica estranho. A distribuição da temperatura da atmosfera é contraditória.
A um nível de pressão de 0,1 bar, a temperatura é fria de 50 Kelvin (-370 °F / -223 °C). Mas suba. Deixe de lado a pressão. A temperatura sobe rapidamente. 2.000 quilômetros acima do nível de 1 barra e a 1/10 bilionésimo de barra, a temperatura atinge 750 K (890 °F / 480 °C). Ainda está quente lá. Uniforme. Estável.
Descer? Fica mais quente. Está mais quente. Perto do centro, a pressão chega a 5 megabares.
As temperaturas sobem para 7.000 K (12.000 °F / 6.700 °C).
No entanto, o verdadeiro problema é o equilíbrio energético.
Netuno está mais de 50% mais longe do Sol do que Urano.
Menos da metade da quantidade de luz solar. No entanto, sua temperatura efetiva (a temperatura de uma esfera não refletiva que irradia a mesma energia) é de 59,3 K (-353 °F / -214 °C), quase a mesma de Urano.
Eles refletem a mesma quantidade de luz solar. Portanto, absorve a mesma quantidade. Então, por que Netuno emite mais calor?
Porque faz o seu próprio.
Netuno emite mais que o dobro de energia que recebe. O calor vem de dentro. Urano? Quase nenhum vazamento. Por que? Eu não entendo. Este é um processo que não compreendemos totalmente. Continua sendo um mistério enterrado.
O vento que quebra as regras
A temperatura também não é uniforme no plano horizontal. No nível de uma barra, a temperatura média é de 74 K (-326 °F / -199 °C). O equador e as regiões polares são vários graus mais quentes do que as latitudes médias. Isso indica movimento vertical. O ar sobe nas latitudes médias e desce nos pólos e regiões equatoriais. Este fluxo pode se espalhar pela atmosfera.
É horizontal próximo ao topo da nuvem. Fluxo zonal. O vento sopra de leste a oeste ao longo das latitudes. O tempo permanece o mesmo. Previsível.
Mas este não é o caso.
A velocidade do vento de Netuno é muito rápida. Na latitude 70 sul, a velocidade do vento leste (direto, rotativo) é de 100 metros/s (360 km/h). Mas e quanto a 20 graus de latitude sul? Os ventos de oeste (traseiros, opostos) sopram a 700 metros por segundo (2.520 km/h).
Isto é mais rápido do que qualquer outro vento no sistema solar. Velocidade supersônica.
Por que tão violento? O calor interno faz com que funcione. Urano é frio, quieto e serpenteia lentamente. Netuno é quente e inquieto e as tempestades varrem a terra.
As informações são autoexplicativas. Este planeta é muito ativo. Cheio de energia. Urano tem um estilo de vida diferente. Mas e a mecânica? Ainda está oculto.
Existem números. diâmetro. temperatura. O vento acelera. Sabemos quanto tempo duram as estações. Sabemos o quão pesado é o núcleo. No entanto, não se sabe por que o calor fica retido. Não sabemos o que torna o azul tão brilhante. Não sabemos o que está acionando o motor.
A Voyager 2 nos deu o mapa. Mas o território? Ainda não mapeado.
Tempestade Desaparecida de Netuno
A atmosfera de Netuno é um lugar violento. Ventos fortes e uma grande quantidade de calor interno escapando podem ser a força motriz por trás da turbulência vista no sobrevôo da Voyager 2. No hemisfério sul, duas grandes formas ovais pretas dominam a vista.
A maior é chamada de Grande Mancha Escura. Parece a sombra da Grande Mancha Vermelha de Júpiter. Eles são semelhantes em latitude e forma. Também tem aproximadamente o mesmo tamanho da Terra. Não é apenas uma visão bonita. Aqui, os cientistas medem as maiores velocidades do vento no sistema solar.
A Mancha Vermelha de Júpiter é visível da Terra há mais de 150 anos. Os cientistas acreditam que as manchas escuras de Netuno também permanecerão. Eles estavam errados.
Em 1991, dois anos após a aproximação da Voyager, o Telescópio Espacial Hubble descobriu que ela havia desaparecido. O local havia desaparecido. Então, em 1994, uma nova mancha escura apareceu no hemisfério norte. É quase do mesmo tamanho do primeiro. As tempestades aqui não param. Eles se movem. Eles mudam. Eles desaparecem.
As nuvens brilhantes nas imagens da Voyager têm vida mais curta. Estas poderiam ser nuvens de gelo de metano. Fortes correntes ascendentes empurraram bolsões de gás metano para o alto da atmosfera. Lá o ar é mais frio. O gás condensa em cristais de gelo. Eles formaram nuvens que duraram apenas enquanto o vento os sustentasse.
As tempestades de Netuno não duram muito. Não possui a estabilidade de longo prazo característica de Júpiter.
Isto levanta questões sobre a estabilidade do planeta. Por que as tempestades duram séculos em um mundo, enquanto outro as elimina em anos? A resposta está na energia. Netuno irradia calor internamente. Esse calor alimenta os ventos. Os ventos destroem a atmosfera. As tempestades são temporárias. O planeta não é.
A Grande Mancha Escura desapareceu. A mancha norte também pode desaparecer. Nós os vemos. Nós os rastreamos. Eles já são diferentes. A atmosfera está mudando. Cristais de gelo caem. O vento continua a soprar.
As nuvens de Netuno fazem algo que nenhum outro planeta gigante jamais fez. Eles criam sombras.
Nuvens altas e esparsas flutuam acima de nuvens mais espessas e contínuas. A calota superior pode ser feita de cristais de gelo de metano flutuando de 50 a 60 milhas acima da camada principal de nuvens. A camada inferior pode conter amônia e gelo de sulfeto de hidrogênio. Em profundidades onde a pressão excede 100 bar, podem formar-se nuvens de água gelada. Mas a Voyager 2 não conseguiu vê-los. Só podemos adivinhar o que existe com base nos compostos de enxofre e nitrogênio.
Por que o campo magnético de Netuno está quebrado
O campo magnético de Netuno é estranho. É produzido internamente, descobriu a Voyager 2 em 1989, e está essencialmente quebrado em comparação com o que poderíamos esperar de um planeta.
A maioria dos planetas tem campos dipolo como barras magnéticas. É assim que a Terra funciona. O mesmo vale para Júpiter e Saturno. Seu campo magnético está centrado e a menos de 12 graus do eixo de rotação. Uma bússola na Terra aponta para o norte.
A bússola de Netuno aponta para o sul.
Polaridade reversa. Mas o que é realmente chocante é o tilt. O campo magnético de Netuno está inclinado 47 graus em relação ao seu eixo de rotação. Urano está ainda pior, com 59 graus. E nenhum dos campos magnéticos está no núcleo do planeta.
O centro magnético de Netuno é compensado em 55% do raio do planeta. Isto significa que a fonte do campo está mais próxima do topo da nuvem do que do centro do planeta. Os cientistas acreditam que isto significa que um campo magnético não é gerado num núcleo semelhante ao da Terra baseado num núcleo de ferro líquido. Provavelmente se formou nas camadas superiores do interior do planeta.
Isso cria uma magnetosfera em forma de maçã que se achata no lado voltado para o Sol e é esticada em uma longa cauda pelo vento solar afastado do Sol. O vento solar é um fluxo de partículas carregadas emitidas pelo sol. Distorce a bolha magnética de Netuno.
O resultado? Uma magnetosfera quase vazia.
O campo magnético é tão distorcido que as partículas carregadas passam pelas luas de Netuno, fazendo com que elas toquem repetidamente. As luas e os anéis absorvem a maior parte dos prótons e elétrons. A magnetosfera de Netuno contém menos partículas carregadas por unidade de volume do que qualquer outro planeta gigante.
Quando as partículas deslizam perto do pólo magnético, elas colidem com a atmosfera. Eles colidem com o gás e ficam fluorescentes. Isso causa a aurora. Eles são reais. Eles são clássicos. Eles também são fracos.
O que há dentro do planeta gigante?
Netuno é o mais denso dos planetas gigantes. Sua densidade média é ligeiramente inferior a 30% da Terra, mas é a mais alta entre os gigantes gasosos. Isto sugere que o interior de Netuno tem uma proporção maior de gelo e rocha derretida.
Mas como essa rocha é distribuída?
Os dados da Voyager 2 sugerem que um modelo em camadas não é apropriado. Se Netuno tivesse um núcleo rochoso distinto cercado por um núcleo externo de metano derretido, amônia e água, Netuno giraria mais rápido. A rotação medida foi de 16,11 horas. Isso é cerca de uma hora mais lento do que o previsto no modelo em camadas.
Portanto, os compostos mais pesados podem não estar centrados. Eles podem ser espalhados uniformemente por todo o interior.
A este respeito, Netuno é mais parecido com Urano do que Júpiter ou Saturno. Ambos os gigantes de gelo parecem ter interiores mistos, em vez de camadas separadas.
Por que Urano é frio e Netuno é quente
Netuno irradia mais calor de dentro do que recebe do Sol. Urano não.
Isso significa que o centro de Netuno é mais quente? Talvez. Mas pode ser apenas isolamento.
A atmosfera profunda de Urano pode ter múltiplas camadas estratificadas. Essas camadas retêm o calor interno e evitam que ele escape. O calor de Netuno escapa facilmente.
À medida que Urano se aproxima do seu equinócio, imagens da Terra mostram que a sua atmosfera se torna cada vez mais ativa. O sol começa a iluminar diretamente as regiões equatoriais. Isto sugere que a atividade atmosférica de Urano e Netuno é impulsionada mais pela radiação solar do que pelo calor interno.
O calor interno não é tão importante quanto a luz externa.
O interior permanece um mistério. Tem densidade. Temos a rotação. Temos um caos magnético. No entanto, a distribuição de rocha e gelo ainda é motivo de especulação. a armadilha de calor continua sendo uma teoria.
Sabemos o que as nuvens fazem. Sabemos como o campo magnético gira. Não sabemos como o planeta se mantém unido.
A história padrão da formação do nosso sistema solar é conhecida como “o Modelo de Nice”, em homenagem à cidade francesa onde os astrônomos esboçaram o sistema solar pela primeira vez. Ele pinta um quadro muito diferente do início do sistema solar do que vemos hoje.
Naquela época, quatro planetas gigantes gasosos estavam agrupados perto do Sol: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Eles orbitavam entre 5 e 17 unidades astronômicas (UA). No contexto, 1 UA é simplesmente a distância média entre a Terra e o Sol, que é de cerca de 150 milhões de quilómetros.
Eles não apenas saem. Eles são fixados em ressonância orbital precisa.
Pense nisso como um relógio funciona. Se Netuno e Urano estivessem em ressonância 3:4, Urano faria quatro revoluções para cada revolução que Netuno faz ao redor do Sol. É uma dança rítmica constante.
Mas eles dançaram num chão feito de entulho.
Os planetas orbitam nos discos de planetesimais gigantes, que são minúsculos remanescentes rochosos do nascimento do sistema solar. Existem centenas destes objetos, alguns tão grandes como Plutão. A gravidade é uma vizinha irritante. Esses planetesimais puxam o planeta e os tiram da ressonância.
A pista fica estranha. Eles se tornam instáveis. E eles se tornam instáveis.
Esta instabilidade levou a uma migração em grande escala. Saturno, Urano e Netuno se afastaram, alcançando suas atuais posições distantes. Em algumas simulações de computador, Urano e Netuno até trocam completamente de lugar. Ao mesmo tempo, Júpiter também se move ligeiramente para dentro.
As consequências seriam catastróficas para o sistema solar interno. A expansão caótica do disco planetário enviou uma chuva de rochas para dentro. Isso levou ao Bombardeio Pesado Tardio, um impacto violento no planeta rochoso há cerca de 4 bilhões de anos.
A maior parte do disco foi varrida. Pequenos pedaços de destroços caíram no cinturão de Kuiper. Alguns planetesimais foram capturados pela gravidade de Netuno e se tornaram asteróides troianos.
Anéis e luas de Netuno
Hoje, Netuno é um mundo com pelo menos 16 luas e seis anéis estreitos.
Esses anéis não são bandas sólidas. Eles são compostos de inúmeras partículas minúsculas, cada uma delas como uma pequena lua.
As quatro luas mais internas orbitam dentro deste sistema de anéis. Eles são mais do que apenas passageiros. Eles interagem com as partículas do anel através da gravidade. Sem estes, os anéis se espalhariam e desapareceriam. Eles atuam como pastores, mantendo o material confinado e visível.
Antes do sobrevôo da Voyager 2 em 1989, os mapas do sistema de Netuno eram muito esparsos. Conhecemos dois nomes: Tritão e Nereida. Descoberto em 1846, Tritão é uma criatura gigantesca do tamanho da lua. Ela domina a cena e é mais de seis vezes maior que a segunda maior lua, Proteus. Cem anos depois, Nereida, encontrada em chapas fotográficas em 1949, parecia fantasmagórica em comparação.
A prática de nomenclatura é uma mitologia grega padrão, frequentemente associada a Proteu e às águas. Mas a física aqui desafia as expectativas padrão. Tritão é o único grande satélite do sistema solar que orbita em órbita retrógrada. Enquanto a maioria dos grandes satélites estão inclinados 5 graus em relação ao equador, a órbita de Tritão é invertida e inclinada em mais de 157 graus. As nereidas são igualmente excêntricas. A sua órbita é muito longa e o seu ponto mais distante está quase sete vezes mais distante de Neptuno do que o seu ponto mais próximo. Mesmo no ponto mais próximo, Nereida está quatro vezes mais longe que Tritão.
Grupos internos
A Voyager 2 mudou tudo. Sua abordagem revelou seis luas até então desconhecidas. Eles não são excluídos. São satélites comuns. Eles seguem um caminho progressivo, quase circular, próximo ao plano equatorial de Netuno. Todos, exceto um, orbitam mais perto do que Tritão.
Então, em 2002 e 2003, telescópios na Terra capturaram mais cinco pequenos hóspedes. Estes são satélites irregulares. Eles são pequenos, com um raio estimado de 15 a 30 quilômetros (9 a 18 milhas). Suas órbitas são altamente excêntricas e apresentam ângulos acentuados em relação ao equador. Três deles também podem orbitar para trás. Eles permanecem na escuridão fria, entre 15 e 48 milhões de quilômetros de Netuno, muito além do alcance de Tritão.
Depois, há o Hipocampo. O raio do satélite, descoberto em 2013 com as imagens do Telescópio Espacial Hubble, é pequeno, apenas cerca de 9 quilômetros. Esta não foi uma descoberta nova em espírito. Os astrónomos rastrearam a sua assinatura em dados arquivados do Hubble em 2004. Ela deslizou entre Larissa e Proteus, duas luas catalogadas pela Voyager.
As características destes satélites são muito precisas, mas são todas diferentes. Náiade, Thalassa, Despina, Galatea e Larissa agarram Netuno. Seu raio orbital varia de 48.200 quilômetros a 73.500 quilômetros. Eles giram muito rapidamente, em menos de um dia. O Hipocampo possui um grupo interno ligeiramente estendido, está localizado a uma altitude de 105.300 km e tem um período orbital de 0,95 dias. Proteus, o maior do grupo interno, a uma distância de 117.600 km.
Tritão é uma anomalia. A altura da pista é de 354.800 quilômetros. O ciclo é de 5.877 dias, mas o “R” significa retrógrado. O ângulo de inclinação é de 157,3 graus. Nereid quebra totalmente a escala, orbitando a uma altitude de 5.513.900 quilômetros. O ciclo dura mais de um ano. A inclinação é suave de 5,1 graus, mas a excentricidade é de 0,751. As irregulares externas Halimede, Sao, S/2002 N 5, Laomedeia, Psamathe, Neso e S/2021 N 1 são encontradas ao longo de milhões de quilômetros, abrangendo décadas e em altas inclinações.
Forma e superfície
A Voyager 2 faz mais do que apenas contar. parecia. Cinco das seis luas internas descobertas têm órbitas tão estreitas que Netuno gira mais rápido do que o circunda. Para um observador no topo das nuvens de Netuno, as cinco luas nascem no oeste e se põem no leste. Esta é uma perspectiva rara no sistema solar.
A Voyager chegou perto o suficiente de Proteus e Larissa para ver os detalhes. Ambos são irregulares. Eles não são bolas. Parecem pedras irregulares com buracos na superfície. Os outros quatro satélites internos são demasiado pequenos para determinar directamente a sua forma. Esta estimativa depende do brilho, assumindo que reflete luz como Proteus e Larissa, com uma refletividade de cerca de 7%.
Proteus é o peso pesado deste grupo interno. O raio médio é de cerca de 208 quilômetros. É um pouco maior que Nereida e tem um raio de cerca de 170 quilômetros. As demais são pequenas, com raio médio inferior a 100 quilômetros.
Ninguém jamais visitou a Nereida de perto. Os dados da Voyager mostram que é aproximadamente esférico. Isto significa que o brilho não pisca durante a rotação e a superfície é relativamente uniforme. O período de rotação não pode ser determinado, mas devido à sua órbita altamente elíptica, a rotação síncrona (onde a lua mantém uma face voltada para o planeta) é improvável.
Tritão está sincronizado. Sua rotação coincide com sua órbita. As luas internas também podem ser sincronizadas ou quase sincronizadas. O Hippocamp se adapta a esse padrão e pode até ser sincronizado. Os irregulares externos não se preocupam com a sincronização. A sua órbita caótica permite-lhe girar de forma independente, livre do ritmo do planeta.
Salve os resultados
Tritão não só se parece com Plutão; Tem a mesma densidade, tamanho e estrutura de superfície gelada de Plutão. Mas como isso se move? Esta é uma oferta inoperante. Sua órbita é fortemente inclinada em comparação com a órbita de Netuno e se move para trás. Do ponto de vista planetário, este é um sinal de captura. Tritão não se formou junto com Netuno. Pode ter começado como um asteróide rebelde no cinturão de Kuiper que flutuou sozinho até ser capturado pela gravidade de Netuno.
Isso torna as coisas confusas.
A órbita original teria sido altamente excêntrica. Com o tempo, as forças das marés (uma atração rítmica que estica e comprime dois objetos) puxaram Tritão para uma trajetória circular. Contudo, a circularização tem o seu preço. A energia liberada durante a captura e o colapso orbital destruiria o sistema de satélites existente formado a partir do disco protoplanetário de Netuno.
Entra Nereida. A sua órbita elíptica é provavelmente uma cicatriz do caos. Alguns pesquisadores acreditam que Nereida também poderia ser um objeto capturado, mas seu caminho atual corresponde ao contorno de um sobrevivente.
Os sistemas internos sofrem um impacto maior. Um satélite orbitando entre Proteu e Nereida não tem chance. Muitos deles foram totalmente ejetados do sistema solar. Outros caíram para Netuno. A superfície derretida e aquecida da lua recém-assentada, Tritão, engoliu um pouco. Mesmo aqueles que sobreviveram perto de Netuno não permaneceram ilesos.
Agora a trajetória de Náiade através de Proteu parece completamente diferente de sua trajetória original. Provavelmente são fragmentos da violência causada pela chegada de Tritão. Os detritos da órbita de Netuno e os impactos de meteoritos do espaço interplanetário desgastaram a superfície e mudaram sua órbita. Tomemos o Hipocampo como exemplo. O modelo atual sugere que não se originou com os outros modelos. Provavelmente foi criado por um enorme impacto que quase esmagou Proteus e ejetou material que se fundiu na pequena lua que vemos hoje.
O guardião silencioso
Enquanto as luas internas contam histórias de destruição, as bordas externas de Netuno mantêm algo mais estável. Um grupo de asteróides troianos compartilha a órbita de Netuno, permanecendo silenciosamente nos pontos Lagrangeanos. Estes são os pontos gravitacionais onde as forças do Sol e de Netuno se equilibram, prendendo os objetos em um ângulo de 60 graus na frente (L4) e atrás (L5) do planeta.
Estas não são construções teóricas. O primeiro Trojan Neptune foi identificado em 2001 e denominado 2001 QR322. Desde então, os astrônomos identificaram 35 deles. Uma distribuição desigual. Vinte e oito aglomerados estão localizados no ponto L4 na frente de Netuno. Sete ficam para trás em L5. Eles permaneceram lá, presos numa dança cósmica que durou muito depois do reino interior de Netuno ter sido violentamente reformado.
Adams Ring e o mistério da arca
A ideia de que Netuno tem anéis não veio de imagens de telescópios. É devido a uma falha nos dados. Em meados da década de 1980, os astrônomos notaram algo estranho enquanto observavam as estrelas que passavam atrás de Netuno. A sua luz pisca e diminui antes e depois do planeta bloquear a estrela. Mas as quedas são erráticas. Eles aparecem em alguns estudos, mas não em outros, e nunca aparecem de forma limpa e simétrica em nenhum dos lados do planeta. Se Netuno tivesse um anel contínuo perfeito como Saturno, a luz seria igualmente esmaecida em ambos os lados. Esta assimetria sugere outra coisa: um anel parcial. Ou tecnicamente chamado de arco de anel.
A Voyager 2 mais tarde provou que isso estava errado. Na verdade, isso complica as coisas. A sonda revelou seis anéis ao redor do planeta. Esses “arcos” são apenas pontos brilhantes do anel externo (chamado anel de Adams).
Esses arcos são característicos do anel. Outros planetas gigantes têm anéis, mas nenhum tão grosso como este. O anel Adams contém cinco áreas brilhantes diferentes chamadas Coragem, Liberdade, Igualdade 1, Igualdade 2 e Fraternidade. Eles cobrem um arco de 45 graus e seu comprimento varia de 1.000 quilômetros a mais de 10.000 quilômetros.
Então por que eles não se espalham? As partículas do anel estão em constante colisão. Com o tempo, essas colisões espalharam o material em uma rosquinha uniforme. O fato de ainda estarem agrupados sugere que o evento que os criou aconteceu recentemente. Talvez a pequena lua tenha se rompido há milhares de anos. Foi realmente um piscar de olhos geológico.
A lua Galatea orbita dentro do anel de Adams. Esta força gravitacional pode prender partículas dentro desses arcos. Mas a gravidade por si só não é suficiente para impedir a propagação permanentemente. Os arcos persistem porque são jovens.
Sistema de anel interno
Os outros cinco anéis (Galle, Le Verrier, Lassell, Arago e Galatea) são mais uniformes. Eles não tinham o aglomerado dramático de Adams.
Le Verrier tem cerca de 110 quilômetros de largura. É muito semelhante à parte sem arco de Adams. Dentro dela orbita uma lua chamada Despina, que atua como pastora. repele partículas e mantém a borda interna do anel afiada.
Galle é o anel mais interno. É amplo e fraco. Suas bordas são suaves e difusas porque não há lua por perto para guiá-lo.
O Lassell é um tênue planalto de material que se estende de Le Verrier a Adams.
O Arago é uma faixa estreita e brilhante na borda externa do Lassell.
Galatea é um tênue anel de poeira espalhado ao redor da órbita da lua Galatea.
É assim que os anéis são divididos com base na distância ao centro de Netuno.
| Nome do pneu | Distância (km) | Largura (km) | Principais características |
|---|---|---|---|
| Objetivo | 41.900 | 41.900 2.000 | Borda Fina |
| Le Verrier | 53.200 | 110 | |
| Lassel | 55.200 | 55.200 4.000 | Planalto fraco entre Le Verrier e Aragão |
| Arago | 57.200 | 57 200 <100 | Aro externo brilhante Lassell |
| Galatea | 61.950 | 61.950 <100 | Órbita compartilhada com a lua Galatea. |
| Adão | 62.930 | 62 930 15 | 15 Arco brilhante. borda interna mantida pela lua Galatea |
Poeira, gelo escuro e um sistema jovem
A Voyager 2 tentou detectar esses anéis usando ondas de rádio. O sinal passa pelo anel sem dispersão. Isso significa que não existem partículas maiores que 1 centímetro. Se houvesse, eles teriam devolvido o sinal.
Os anéis são principalmente poeira. Eles são mais brilhantes quando iluminados pelo sol, pois as pequenas partículas espalham a luz em direção ao observador. Eles são escuros e podem estar cobertos por gelo de metano mais escuro em termos de radiação.
Isso nos traz de volta à era das instituições. A versão de Adams ainda é muito jovem. Os outros anéis são muito estreitos. É difícil limitá-los. Nenhuma lua conhecida pode impedir completamente a propagação natural do material do anel. Portanto, o sistema de anéis enring pode ser uma nova adição a Netuno. Provavelmente nem há um milhão de anos.
Um milhão de anos não é nada num planetário. Os anéis que vemos hoje poderiam ter sido completamente diferentes num piscar de olhos geológicos. Próximo Uma nave espacial visitante pode encontrar sistemas que evoluíram de forma irreconhecível.
Observação do solo
Fantasma do Céu
Netuno não exagera. É o único planeta gigante que não pode ser encontrado sem um telescópio. Tem uma magnitude aparente de 7,8, o que a torna cerca de cinco vezes mais fraca do que a estrela nua visível a olho nu. Esta diferença no brilho significa que os astrónomos antigos podem não a ter percebido.
Galileu apontou seu telescópio para o céu pela primeira vez em 1609. Mas ele também não percebeu isso. Um esboço de 28 de dezembro de 1612 mostra que ele realmente viu Netuno enquanto ele se aproximava de Júpiter. Ele o salvou como uma estrela.
O sistema solar parecia perfeito até William Herschel descobrir Urano em 1781. seis planetas. Terra, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter, Saturno. é isso. Filósofos e cientistas concordam com isso. A descoberta do sétimo corpo celeste destruiu esta crença popular. Isso levanta a questão persistente: há algo mais por aí?
Há também uma luxúria matemática. Lei de Bode. Ou a lei de Titius Bode. Johann Daniel Titius descobriu o padrão em 1766. Os planetas conhecidos formam uma ordem organizada de acordo com a distância ao Sol. Isso não é aleatório. Segue uma equação simples medida em unidades astronômicas (UA) – a distância média da Terra ao Sol.
O tamanho de Mercúrio é de cerca de 0,4 UA.
Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno seguem a fórmula 0,4 + (0,3 × 2 ^ n).
Aqui n é 0, 1, 2, 4, 5.
Você notou que salta de 2 para 4? O número 3 está faltando. Johann Elert Bode publicou este artigo em 1772. Ele achava que a lacuna não era um erro. Isto é um sinal. Deveria haver um planeta entre Marte e Júpiter.
Ninguém se importa. Até que Urano apareceu.
Urano tem 19,2 UA. A lei de Bode prevê 19,6 UA quando n = 6. Perto o suficiente para fazer os astrônomos se sentarem. Então, em 1801, Ceres e outros asteróides apareceram naquele ponto n = 3 faltante entre Marte e Júpiter. A lei parece justificada.
A autoconfiança está no auge. Alguns astrônomos estão ficando mais ousados. Eles chamaram o hipotético oitavo planeta de “Ophion”. A lei de Bode define n = 7 em 38,8 UA. Isso é especulação disfarçada de ciência.
No entanto, algo está errado com Urano.
Não seguiu o caminho previsto pelas leis de Newton. Não funcionaria com o Sol ou outros planetas conhecidos. Além disso, existem mais de 20 avistamentos antigos de 1690. Os locais calculados não correspondem aos avistamentos. Algo está puxando Urano. gravidade invisível. vizinhos escondidos.
Competição de processamento de dados
Em 1843, John Couch Adams começou a analisar números. Os matemáticos britânicos estavam tentando encontrar a massa oculta. Ele enviou os resultados para George B. Airy, o Astrônomo Real de Greenwich. Airy não ficou impressionado. Ele argumentou que os dados não tinham a precisão necessária para pesquisas direcionadas. Então ele colocou em espera.
Ao mesmo tempo, na França, Urbain-Jean-Joseph Le Verrier fez os mesmos cálculos. Ele não conhecia Adams. Ele trabalha isolado.
Em meados de 1846, a atmosfera havia mudado. John Herschel, filho do descobridor de Urano, considerou esses cálculos sérios. Airy finalmente ouviu. Ele ordenou que James Challis, de Cambridge, caçasse usando as coordenadas de Adams.
Challis tentou. Mas ele estava com os olhos vendados. Ele não tinha um mapa estelar detalhado daquela parte do céu. Seu método era uma tortura lenta. Ele pode desenhar estrelas. Volte em algumas noites. Compare os desenhos. Procure movimento. Isso é ineficaz.
Le Verrier tem um atrito semelhante. O astrônomo francês achou que a distância de busca proposta era uma perda de tempo do telescópio. Ele pressionou de qualquer maneira.
Em 23 de setembro de 1846, ele enviou seus cálculos finais a Johann Gottfried Galle, no Observatório de Berlim.
Galle olhou. Ele e seu assistente Heinrich Louis d’Arrest tinham mapas estelares detalhados. Eles são feitos para caçar asteróides. A precisão é importante.
Galle olhou para onde Le Verrier apontava. Ele viu um ponto.
Não está no mapa.
Ela verificou novamente na noite seguinte. Ele verificou novamente na noite seguinte.
Os pontos se moviam em relação às estrelas de fundo.
É Netuno.
Quem é o dono do Discovery?
Suas primeiras testemunhas foram Galle e d’Arrest. Mas logo começou a guerra de crédito.
Le Verrier afirmou que foi sua única descoberta. Ele queria que o planeta recebesse o seu nome. A mídia francesa concordou. Mas o resto do mundo hesitou. Existem duas razões para isso.
Primeiro, Adams fez as contas. Ele não conseguiu que seu chefe olhasse.
Em segundo lugar, parece errado nomear os planetas principais com nomes de pessoas vivas. Arrogante até.
No final, tanto Adams quanto Le Verrier foram homenageados. No entanto, a história moderna sugere que a contribuição de Adams não foi tão clara como afirmavam os primeiros relatórios. Seus cálculos foram bons, mas não tão precisos quanto a previsão final de Le Verrier.
No final, a tradição vence. O nome deste planeta vem do mundo antigo. Netuno. Deus romano do mar. Um mundo pronto para ser descoberto através da gravidade e da curiosidade humana.
O céu é amplo. somos pequenos mas podemos contar o que não podemos ver.
A descoberta de Netuno foi o prego no caixão da lei de Bode. Não foi apenas um fracasso. Ele entra em colapso devido às suas próprias imprecisões. Os astrónomos prevêem que o novo planeta estará a cerca de 38,8 UA do Sol. Esse número vem diretamente de uma fórmula, uma sequência aritmética bacana que promete funcionar como uma régua para mapear o sistema solar.
Em contraste, Netuno é encontrado a 30,1 UA.
Esta é uma grande lacuna. Quase 9AU desligados. Não é um erro de arredondamento. Não há o menor desvio. Desacordo fundamental. Esta diferença física, combinada com a aparente falta de uma razão teórica pela qual a lei “funciona” (sem lógica gravitacional ou mecânica orbital para apoiá-la), significa que a comunidade científica já não pode agir como se isto fosse uma lei. Isto é uma coincidência. Um palpite de sorte sobre física.
E então Plutão chegou.
Em 1930, Clyde Tombaugh descobriu uma mancha tênue que havia sido classificada como planeta há décadas. Se a Lei de Bode ainda tivesse alguma credibilidade, Plutão poderia salvá-la. Esta fórmula prevê que o próximo intervalo na sequência será 77,2 UA, n = 8. Plutão está a 39,5 UA de distância.
Ainda está bem abaixo de 77,2.
Mas é aqui que as coisas ficam complicadas. A distância média de Plutão é surpreendentemente próxima do valor previsto de 38,8 UA para n = 7, o espaço que Netuno deveria ocupar. Alguns podem argumentar por um momento que Plutão se ajusta melhor a este modelo do que Netuno. Talvez o padrão esteja correto e Netuno seja uma anomalia?
Não
A previsão de que Plutão se aproxima de n = 7 não restaura esta lei. Isso destaca o quão aleatório esse ato é. Se você não acredita no mecanismo subjacente, pode escolher qualquer planeta, a qualquer distância, e reverter os cálculos conforme desejar. Plutão não validou a lei de Bode. Isso mostra que se você tiver planetas suficientes e espaço suficiente para mudar, sempre poderá encontrar um número que pareça vagamente correto.
A fórmula morreu não com um estrondo, mas com um encolher de ombros. Não existem verdades profundas escondidas nas lacunas entre as órbitas. Acontece que a geometria, o acaso e a realidade confusa do nosso sistema solar se recusam a seguir um simples conjunto de números inteiros.
Netuno visto da Terra
Observar Netuno da Terra sempre foi difícil. A distância média ao planeta é de 30,1 UA. Esta distância significa que o brilho da luz solar que atinge a atmosfera é apenas 0,1% do brilho aqui. Antes da chegada da Voyager 2, os telescópios mostravam poucos detalhes. Mesmo em condições perfeitas, a atmosfera da Terra cobre um terreno com menos de um décimo do diâmetro da Terra.
Os astrônomos passaram décadas especulando. Eles calcularam seu tamanho, massa, densidade e órbita. Eles estão procurando satélites. Mas eles não conseguiam realmente ver o planeta.
Então veio a década de 1980. Câmeras CCD infravermelhas de alta resolução são uma virada de jogo. Pela primeira vez, os astrónomos conseguiram encontrar características visuais no topo das nuvens que eram suficientemente consistentes para medir os seus períodos de rotação. O espectro confirmou hidrogênio e metano. Com base no que sabemos sobre outros gigantes, acredita-se que o hélio esteja presente. Os dados infravermelhos também revelaram o facto surpreendente de que Neptuno gera o seu próprio calor interno. Não reflete apenas a luz solar.
Em meados da década de 1990, o Telescópio Espacial Hubble assumiu o controle. Está fora do filtro que distorce o ar da Terra. Imagens tiradas pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer mostram Netuno com uma clareza que os telescópios terrestres da década de 1980 só poderiam sonhar.
Mas a astronomia na Terra não ficou na poeira. Os pesquisadores estão desenvolvendo óptica adaptativa. Esta técnica usa dados em tempo real de imagens infravermelhas de estrelas para ajustar instantaneamente os espelhos do telescópio. Remove o desfoque atmosférico. Hoje, grandes telescópios que usam óptica adaptativa geralmente têm resolução melhor que o Hubble. Agora podemos estudar Netuno em detalhes com observações de perto feitas pela espaçonave Voyager.
Visitantes únicos
A Voyager 2 é a única espaçonave a visitar Netuno. Foi lançado junto com sua irmã gêmea Voyager 1 em 1977. O plano original era mais simples. Visite Júpiter. Visite Saturno. Parar.
Mas o tempo é importante. A janela de lançamento da Voyager 2 permitiu que a Voyager 2 se dirigisse em direção a Urano com a ajuda da gravidade de Saturno. E ainda mais longe, para Netuno.
Ele passou nos dias 24 e 25 de agosto de 1989 e tem observado o sistema continuamente desde junho. Meça o raio. Verifique a rotação interna. Como resultado, foi encontrado um campo magnético fortemente inclinado em relação ao eixo de rotação. Confirmou os anéis. Encontradas 6 novas luas.
Os dados refutaram a hipótese. Os cientistas acham que Netuno é muito frio para um clima ativo. A Voyager provou que eles estavam errados. Estas imagens mostram os ventos mais rápidos do sistema solar. Uma grande tempestade estourou. A tempestade tem aproximadamente o tamanho da Terra.
Os cientistas da missão correram esse risco. Eles trouxeram a Voyager para mais perto de Netuno do que qualquer outro planeta em sua jornada. A espaçonave passou a 5.000 quilômetros do Pólo Norte. Poucas horas depois, ele voou a 40.000 quilômetros de Tritão em uma velocidade vertiginosa.
Este sobrevôo permitiu imagens de alta resolução da superfície variada de Tritão. Você pode medir com precisão o raio e a temperatura da lua.
Nenhuma outra missão está planejada. Temos um par de olhos próximos do gigante mais externo. Depois disso, tudo o que restou éramos nós, nossos telescópios e a longa escuridão.
