Нептун є восьмою та найвіддаленішою відомою планетою, яка обертається навколо Сонця, завершуючи одну орбіту кожні 164,8 років на відстані 30,1 астрономічної одиниці – приблизно 4,5 мільярда кілометрів. Це також єдина планета Сонячної системи, яку ніхто насправді не виявив першою. Астрономи обчислили, де вона повинна була бути, навели туди телескоп і знайшли її, яка чекала.
Ця історія відкриття навпаки – це лише початок. Нептун приховує дощ алмазів під раціональним тиском, має найшвидші вітри, коли-либо виміряні на планеті, і містить місяць, яка обертається навколо нього назад і повільно приречена бути розірваною. Ніщо з цього не видно з Землі без телескопа – Нептун занадто слабкий для спостереження неозброєним оком – що робить той факт, що ми взагалі щось про це знаємо, маленьким чудом фізики та терпіння.
Планета, знайдена математикою, а не спостереженням
Неочікувані зміни в орбіті Урану спонукали астронома Алексиса Бувара висунути гіпотезу про те, що шлях Урану був порушений гравітацією невідомої планети далі. Після смерті Бувара позицію цієї гіпотетичної планети незалежно розрахували два математики, Джон Коч Адамс і Урбен Ле Веррьє, використовуючи лише коливання Урану та рівняння Ньютона.
Нептун є єдиною планетою Сонячної системи, яка не була спочатку спостережена прямим емпіричним спостереженням. Вперше його побачили в телескоп 23 вересня 1846 року, коли астроном Йоганн Готфрід Галле навів свій прилад на небо Берліна та знайшов планету на відстані градуса від позиції, яку Ле Веррьє передбачив на папері. Іншими словами, Нептун був виявлений арифметикою раніше, ніж його виявили через зір.
Є ще дивніша примітка. Деякі з найстаріших відомих телескопічних спостережень, коли-либо зроблених – власні малюнки Галілея від 28 грудня 1612 та 27 січня 1613 – містять нанесені точки, які відповідають тому, що ми тепер знаємо як позиції Нептуна на ці точні дати. Галілей майже напевно бачив Нептун більше ніж за два століття до того, як хто-небудь розпізнав його як планету, і просто записав його як фонову зірку.
Названий за кольором, а не за Богом
Після підтвердження Нептуна йому потрібно було дати ім'я, і процес був менш очевидним, ніж це пропонує römische-бога-шаблон. Перший варіант надійшов від його першовідкривача Галле, який запропонував називати його Янусом. Це був інший астроном, Струве, який натомість аргументував назву Нептун 29 грудня 1846 року – не в першу чергу з міфологічних причин, а після кольору планети, як видно в телескоп.
Маленький гігант із реальною силою
Незважаючи на те, що Нептун четвертий за діаметром серед планет, він вражає значно вище за свій вага. Його маса в 17,15 разів більша за Землю, але тільки 1/19 за Юпітер – поміщаючи його твердо між скельними світами та справжніми гігантами. Це третя найбільш масивна планета Сонячної системи і, серед чотирьох гігантів-газів, найщільніша з усіх.
Ця щільність показується також у його гравітації. На рівні тиску 1 бара гравітація Нептуна становить 11,27 м/с², що в 1,15 разів перевищує поверхневу гравітацію Землі – і серед усіх планет це перевищує лише Юпітер. Якби ви стояли на вершинах хмар Нептуна (якби ви якимось чином могли), ви важили б більше, ніж на Землі, незважаючи на те, що планета складається майже повністю з рідини та газу.
Найшвидші вітри де-небудь
Погода на Нептуні є місцем, де числа стають справді екстремальними. По краях його грозових систем вітри були виміряні до 2100 кілометрів на годину (1300 миль на годину) – найшвидші вітри, коли-либо зареєстровані де-небудь у Сонячній системі. І Нептун рідко спокійний: планета, мабуть, проводить трохи більше половини часу, приймаючи грозу, відому як Велика Темна Пляма.
Перша Велика Темна Пляма була знайдена в 1989 році, коли космічний апарат NASA Voyager 2 сфотографував антициклоніальну грозову систему розміром 13 000 км × 6600 км – приблизно розмір Землі, вбудований у хмари іншого світу. Але коли ту ж ділянку неба сфотографували знову в листопаді 1994 року телескопом Hubble Space Telescope, буря повністю зникла. Це ключова різниця від знаменитої Великої Червоної Плями Юпітера, яка тривала сотні років: темні плями Нептуна формуються і дисипують протягом кількох років, а потім замінюються новими де-небудь на планеті.
Дощ алмазів та загадковий піч
Нептун отримує лише малу частку сонячного світла, яке отримують більш близькі планети, і все ж щось у ньому продовжує генерувати серйозну тепло. Уран, його майже-близнюк льодяний гігант, випромінює лише 1,1 разу енергію, яку він отримує від Сонця. Нептун випромінює приблизно в 2,61 рази більше – набагато більший надлишок, хоча Нептун розташований на понад 50% далі від Сонця, ніж Уран, і отримує лише приблизно 40% сонячного світла, яке отримує Уран. Ніхто не знає повністю, звідки приходить це додаткове внутрішнє тепло, але його достатньо, щоб керувати найшвидшими планетарними вітрами де-небудь у Сонячній системі.
Глибоко в цьому печі, тиск робить щось майже неймовірне. На глибині близько 7000 км умови можуть бути достатньо екстремальними, щоб молекули метану розпалися та перезібралися як кристали алмазу, які потім падають крізь внутрішність планети, як град. Це один із кількох місць у Сонячній системі, де нормальна погодна подія могла б передбачати справжні дорогоцінні камені, що падають з неба – просто не де-небудь, де людина могла б стояти і дивитися на це.
Кільця названі після революції
Нептун має свою систему кілець, хоча набагато слабшу, ніж Сатурну, і вона не була підтверджена зображенням до 1989 року, коли космічний апарат Voyager 2 його сфотографував. Кільця мають необичайно персональний набір імен. Найвнутрішнє – це кільце Галле, назване на честь Йоганна Готфріда Галле, астронома, який вперше побачив Нептун у телескоп. Наступне кільце назовні – це кільце Ле Веррьє, на честь Урбена Ле Веррьє, який обчислив, де повинен був бути Нептун. Далі знаходиться кільце Лассела, назване на честь Вільяма Лассела, англійського астронома, який виявив найбільшу місяць Нептуна.
.jpg){kind=link}
Навіть найяскравіші скупчені сегменти кілець Нептуна – його дугові кільця – отримали окремту назву теми. Рухаючись проти годинникової стрілки, вони називаються Fraternité, Égalité 1 і 2, Liberté та Courage. Перші чотири імена походять від "свободи, рівності, братства", девізу Французької революції та республіки, виявлені та названі французькими командами спостереження, що працювали з Землі.
Тритон, місяць, яка не повинна бути там
Найбільша місяць Нептуна, Тритон, була виявлена британським астрономом Вільямом Ласселем 10 жовтня 1846 року – лише 17 днів після відкриття самого Нептуна. Цю швидкість не є випадком: Тритон достатньо яскравий і близько, що уважний спостерігач, переслідуючи нову планету, був приречений на швидке її виявлення.
.jpg){kind=link}
Те, що робить Тритон дивним, це його орбіта. Тритон обертається навколо Нептуна в ретроградній орбіті, обертаючись у напрямку, протилежному власній ротації планети – єдина велика місяця Сонячної системи, яка це робить. Цей зворотний рух є сильним показником того, що Тритон не народився разом з Нептуном, а було пізніше захоплено гравітацією планети. Це також повільне судження про смерть: оскільки орбіта Тритона працює проти ротації Нептуна, а не з нею, місяць повільно спирально рухається внутрішньо, і вона буде зрештою розірвана, приблизно за 28 мільярдів років, коли вона досягне межі Роша.
Тритон також геологічно живий у способи, якими деякі льодяні місяці. Однією з її найбільших особливостей є Leviathan Patera, структура, подібна до кальдери, діаметром близько 100 км, оточена масивною замерзлою лавовою рівниною під назвою Cipango Planum, яка охоплює щонайменше 490000 км². Крім того, зонд Voyager 2 спіймав місяць в дії: в 1989 році він спостерігав викиди, подібні до гейзерів, азотного газу та пилу, що вибухають з-під поверхні Тритона в шлейфах висотою до 8 км – активна вентиляція на місяці настільки холодній, що містить лід азоту.
Один космічний корабель, один удар
Майже все, що ми знаємо крупним планом про шторми Нептуна, його кільця та гейзери Тритона, походить від одного пролітання. Voyager 2, запущений NASA 20 серпня 1977 року, лише за 16 днів до його близнюка Voyager 1, залишається єдиним космічним кораблем, який будь-коли відвідував один із льодяних гігантів Сонячної системи. З тих пір жодна інша місія не повернулася.
Цей пролітання також відповідає за барвистий міф, який прилипав десятиліття. Атмосфера Нептуна є насправді лише легко блакитною в оптичному спектрі – лише дещо більш насиченою, ніж бліда синь атмосфери Урану. Але коли Voyager 2 пролітав повз Нептуна 25 серпня 1989 року, його рендеринги зображень значно перебільшили контраст кольору, щоб краще виявити хмари, смуги та вітри. Результат зробив Нептун глибоко синім поруч майже білим Ураном, і цей драматичний контраст є тим, чому більшість людей все ще уявляють Нептун як яскраво-блакитний світ, хоча його справжній колір набагато ближче до його льодяного сусіда.