Atmosfera lui Neptun | |
Fotografie a punctului întunecat Mare făcută de Voyager 2 . | |
Informații generale | |
---|---|
Grosime | 8.000 km |
Compoziția volumetrică | |
Dihidrogen | > 84% |
Heliu | > 12% |
Metan | 2% |
Amoniac | 0,01% |
Etan | 0,00025% |
Acetilenă | 0,00001% |
Atmosfera lui Neptun este aproape de cea a lui Uranus . Reprezintă între 5 și 10% din masa planetei și se extinde pe 10-20% din raza planetei unde presiunea este de 10 GPa .
Atmosfera lui Neptun este compusă în principal din hidrogen (H 2) Pentru 85%, heliu (He) pentru 13% și metan (CH 4) pentru 2%. Urme de amoniac (NH 3), Etan (C 2 H 6) Și acetilena (C 2 H 2) au fost, de asemenea, detectate. Concentrații semnificative de metan , amoniac și apă au fost detectate în regiunile inferioare ale atmosferei.
Din monoxidul de carbon , cianura de hidrogen și monosulfura de carbon au fost de asemenea detectate acolo, iar prezența lor este interpretată ca o urmă a unui impact de cometă. Proporțiile relative ale acestor molecule în atmosferă ne permit să estimăm că acest lucru a avut loc acum aproximativ 1000 de ani.
La altitudini mari, atmosfera lui Neptun este formată din 80% hidrogen și 19% heliu. Au fost detectate urme de metan. Aceste benzi de absorbție compuse din metan sunt prezente la o lungime de undă mai mare de 600 nm. La fel ca la Uranus, absorbția culorii roșii de către metanul atmosferic conferă lui Neptun culoarea albastră, dar culoarea azurie a Neptunului diferă de culoarea acvamarină a lui Uranus. Prin urmare, un alt compus conferă norilor lui Neptun culoarea lor albastră caracteristică, dar nu a fost încă identificată.
Neptun, la fel ca alți giganți gazoși, are un sistem eolian compus din vânturi rapide limitate în benzi paralele cu ecuatorul și furtuni imense și vârtejuri. Vânturile lui Neptun sunt cele mai rapide din sistemul solar, ajungând la 2000 km / h.
Atmosfera din Neptun este împărțită în patru regiuni, dintre care două sunt importante:
Modelele sugerează că troposfera lui Neptun este alcătuită din benzi de nori cu compoziție variabilă în funcție de altitudine. Nori de mare altitudine (care se află la o presiune de 1 bar) se formează acolo unde temperatura este suficientă pentru a permite condensarea metanului. La presiuni de 1 și 5 bari (100 și 500 kPa), se așteaptă formarea de nori de amoniac și hidrogen sulfurat . La o presiune de peste 5 bar, norii sunt probabil compuși din amoniac, sulfură de amoniu , hidrogen sulfurat și apă. Norii mai adânci de gheață de apă trebuie să fie la o presiune de aproximativ 50 bar (5,0 MPa), unde temperatura ajunge la 0 ° C. Mai jos, probabil există nori de amoniac și hidrogen sulfurat.
Analiza spectrului Neptun sugerează că stratosfera inferioară este tulbure din cauza condensării produselor rezultate din fotoliza metanului de către razele ultraviolete, cum ar fi etanul și acetilena. De asemenea, au fost detectate prezența etilenei, precum și urme de monoxid de carbon și cianură de hidrogen . Stratosfera lui Neptun este mai caldă decât cea a lui Uranus datorită concentrației ridicate de hidrocarburi.
Din motive obscure, termosfera planetei se află la o temperatură anormal de ridicată de 750 K. Planeta este prea departe de Soare pentru ca această căldură să fie generată de radiațiile ultraviolete . Una dintre teoriile referitoare la această încălzire este interacțiunea cu ionii magnetosferei planetei. O altă teorie este cea a undelor gravitaționale care se disipă în atmosferă. Termosfera conține urme de dioxid de carbon și apă, care trebuie să provină din surse externe precum meteoriți și praf.
Una dintre diferențele dintre Neptun și Uranus este activitatea meteo. Când sonda Voyager 2 a trecut de Uranus în 1986, planeta a apărut calmă. În schimb, Neptun a prezentat fenomene meteorologice în timpul zborului Voyager 2 în 1989.
Vremea peste Neptun este caracterizată de un sistem dinamic de nori, cu vânturi care ating 600 m / s - mai rapid decât viteza sunetului. Viteza vântului variază de la 20 m / s când merge spre est la 325 m / s când merge spre vest. La vârfurile norilor, vânturile variază de la 400 m / s la ecuator la 250 m / s la poli. Majoritatea vânturilor de pe Neptun se mișcă într-o direcție opusă rotației planetei. Modelul general al vântului a arătat rotația progradă la latitudini mari față de rotația retrogradă la latitudini mai mici. Diferența de direcție a vântului nu pare a fi cauzată de un proces în atmosfera inferioară. La latitudinea 70 ° S, un jet jet se deplasează cu o viteză de 300 m / s.
Abundența de metan, etan și acetilenă la ecuatorul lui Neptun este de 10 până la 100 de ori mai mare decât la poli. Aceasta arată vânturile ascendente la ecuator și coborârea la poli.
În 2007, s-a descoperit că troposfera superioară de la polul sudic al Neptunului era cu aproximativ 10 ° C mai caldă decât restul Neptunului, unde temperatura este în medie −200 ° C (70 K). Diferența de căldură este suficientă pentru a permite metanului să existe ca gaz, în timp ce în toată regiunea superioară a atmosferei lui Neptun este înghețat, care din polul sud scapă în spațiu. Acest „punct fierbinte” al lui Neptun se datorează oblicității sale , care a expus polul sudic la soare în ultimul trimestru al anului Neptunian, sau aproximativ 40 de ani de pe Pământ. Pe măsură ce Neptun se mișcă încet peste soare, polul sud va fi întunecat și polul nord luminat, determinând fenomenul observat la polul sud să se deplaseze către polul nord.
Datorită modificărilor sezoniere, benzile de nori din emisfera sudică par să fi crescut în mărime și albedo. Această tendință a fost observată încă din 1980 și se așteaptă să dureze până în 2020. Perioada orbitală lungă a lui Neptun înseamnă că un sezon durează 40 de ani.
Petele întunecate ale Neptunului apar în troposferă la latitudini inferioare, deci apar ca „găuri” în stratul de nori. Deoarece sunt stabile, ele pot persista luni întregi. Sunt, probabil, structuri de vortex. Adesea asociate cu pete întunecate, în jurul tropopauzei se formează nori de metan persistente . Persistența acestor nori însoțitori arată că unele pete întunecate vechi continuă să existe ca cicloni, deși nu mai sunt vizibile. Petele întunecate se disipează atunci când migrează prea aproape de ecuator sau într-un alt proces.
Pata întunecată mareCând Voyager 2 a vizitat-o în 1989 , cea mai distinctivă marcă a planetei a fost „ Marea Pată Întunecată ”, care avea aproximativ jumătate din dimensiunea „ Marii Pete Roșii ” a lui Jupiter. Vânturile suflă spre vest la 300 m / s (1080 km / h) sau chiar până la 2500 km / h. Acest loc era un uragan uriaș întunecat care putea călători cu peste 1000 km / h.
Această pată dispăruse când Neptun a fost observat de Telescopul Spațial Hubble în 1994 . Alte pete întunecate din alte locuri au fost detectate de atunci, indicând faptul că atmosfera lui Neptun se schimbă rapid.
ScooterulScooterul este o furtună sub forma unui nor alb la sud de Marea Pată Întunecată. Porecla sa se datorează faptului că, atunci când a fost detectată, cu câteva luni înainte de lansarea Voyager 2 , se mișca mai repede decât Marea Pată Întunecată.
Mică pată întunecatăMicul întuneric la fața locului este furtuna uragan a doua cea mai intensă observată în timpul flyby 1989. A fost inițial întuneric complet, dar Voyager 2 sa apropiat , un nucleu luminos a dezvoltat și poate fi văzut în imagini de înaltă. Rezoluție.
Condițiile atmosferice mai variate ale Neptunului, comparativ cu cele ale lui Uranus, se datorează parțial căldurii sale interne mai mari. Deși Neptun este mai departe de Soare decât Uranus și primește doar 40% din lumina sa, temperaturile de suprafață ale celor două planete sunt aproximativ egale. Regiunea superioară a troposferei lui Neptun atinge o temperatură minimă de -221,4 ° C (51,7 K). La o adâncime în care presiunea atmosferică atinge 1 bar (100 kPa), temperatura este de -201,15 ° C (72,0 K). Mai adânc în jos, temperatura crește treptat. Ca și în cazul lui Uranus, sursa de căldură nu este cunoscută; cu toate acestea, există o diferență majoră: Uranus radiază de 1,1 ori mai mult decât primește de la Soare, în timp ce Neptun emite de 2,61 ori mai multă energie decât primește de la Soare. Neptun este cea mai îndepărtată planetă de Soare, totuși energia sa internă este suficientă pentru a crea cele mai rapide vânturi din sistemul solar. Au fost propuse mai multe explicații, inclusiv încălzirea radiogenică a miezului planetei, conversia metanului sub presiune ridicată în hidrogen, diamant și hidrocarburi (hidrogenul și diamantul se ridică și se topesc în atmosferă, producând energia potențială mecanică ) și convecția în atmosfera inferioară care provoacă unde gravitaționale care se formează la tropopauză.