Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Neptunus:een ijsreus met diamantenregen

Deze foto van de verre planeet Neptunus werd gereconstrueerd op basis van twee afbeeldingen gemaakt door NASA's Voyager 2 in 1998 Linksboven bevindt zich de Grote Donkere Vlek, een ovaalvormig stormsysteem van 13.000 kilometer breed. NASA/JPL

Tenzij je een piloot bent – ​​of lid van de Justice League – lijkt alles wat een snelheid van 770 mijl per uur (1.238 kilometer per uur) kan bereiken behoorlijk snel. Op een lauwe dag, wanneer het buiten 21 graden Celsius is en de atmosferische omstandigheden normaal zijn, is dat bij benadering de geluidssnelheid op zeeniveau op aarde.

Maar de windsnelheden op de gigantische Joviaanse planeet Neptunus kan dit cijfer te schande maken. Sommige winden op Neptunus zijn geklokt op sneller dan 1200 mijl per uur (2000 kilometer per uur). Tot nu toe zijn dit de hoogste windsnelheden die waar dan ook in het zonnestelsel zijn geregistreerd.

De locatie van Neptunus maakt ze des te interessanter. Hier op aarde is het de energie van de zon die onze wind aandrijft. Toch is Neptunus de achtste planeet in het zonnestelsel, ongeveer dertig keer verder weg van de zon dan de aarde. De afstand tussen Neptunus en zijn moederster is maar liefst 4,5 miljard kilometer, waardoor het de verste planeet van de zon is.

Vanwege de enorme kloof krijgt Neptunus relatief weinig zonne-energie. Je zou dus kunnen verwachten dat er zwakke of niet-bestaande winden zijn. Het feit dat het tegenovergestelde is true weerspiegelt de dynamische en mysterieuze samenstelling van de vierde grootste planeet in het zonnestelsel.

Inhoud
  1. Neptunus is de buitenste planeet van de ijsreuzen
  2. Neptunus is groot en blauw
  3. Het vreemde stormsysteem van Neptunus
  4. De manen en ringen van Neptunus
  5. Baan van Neptunus
  6. Neptunus:de enige planeet voorspeld door wiskunde

Neptunus is de buitenste planeet van de ijsreuzen

Neptunus en Uranus zijn de twee ijsreuzenplaneten. NASA en ESA

Astronomen verdeelden de planeten vroeger in twee brede categorieën. De eerste, de aardse planeten genoemd, omvatte Mercurius, de Aarde, Venus en Mars. Deze vier planeten bestaan ​​voornamelijk uit metalen of silicaatgesteenten en hebben een stevig buitenoppervlak.

Vóór de jaren negentig werden Uranus en Neptunus samen met de andere reuzenplaneten Jupiter en Saturnus op één hoop gegooid in de tweede groep:de gasreuzen. "Reus" is een passend label.

Jupiter is veruit de grootste planeet in ons zonnestelsel, maar Neptunus is geen onderduiker. Het heeft een straal van 24.622 kilometer, waardoor het vier keer groter is dan de aarde en de vierde grootste planeet in het zonnestelsel.

Tegen het einde van het millennium realiseerden wetenschappers zich echter dat de helft van de ‘gasreuzen’ fundamenteel anders was dan de andere helft. Het is waar dat alle vier de planeten geen solide buitenkant hebben. Maar Jupiter en Saturnus bestaan ​​voornamelijk uit waterstof- en heliumgas. Hetzelfde kan niet gezegd worden van Uranus of Neptunus. Deze twee buitenste planeten bestaan ​​eigenlijk uit zwaardere elementen.

De buitenste atmosfeer van Neptunus (evenals die van Uranus) is gemaakt van helium, waterstof en methaan, maar daaronder heeft Neptunus een dikke mantel. Deze laag is beladen met modderig methaanijs, samen met de vaste, gekristalliseerde vormen van ammoniak en water. Het binnenste van Neptunus omvat een binnenkern die rotsachtig en zo groot als de aarde kan zijn.

Tegenwoordig worden Uranus en Neptunus niet langer als gasreuzen beschouwd. In plaats daarvan zijn ze gedegradeerd tot een derde categorie planeten die astronomen ijsreuzen noemen.

Neptunus is groot en blauw

Terwijl Uranus (links) en Neptunus (rechts) qua kleur vergelijkbaar zijn, is Neptunus een diepere blauwe schaduw. LINKS:NASA/JPL-CALTECH, RECHTS:NASA

Je zou de ene ijsreus niet voor de andere verwarren. Uranus ziet er in onze ogen blauwgroen uit, terwijl Neptunus een meer azuurblauwe huidskleur heeft. Beide planeten bevatten atmosferische methaanwolken, die tegelijkertijd rode lichtgolven absorberen en blauwe lichtgolven reflecteren.

Dit is wat de twee ijsreuzen hun blauwachtige kleurenschema geeft, maar het verklaart niet waarom Neptunus zichtbaar donkerder van kleur is. (Misschien hangt er een mysterieus ingrediënt rond in de atmosfeer van Neptunus.)

Hier is nog een belangrijk onderscheid. Uranus geeft niet veel overtollige warmte af aan de ruimte, maar toch zendt Neptunus – net als Jupiter en Saturnus – meer energie uit dan hij van de zon ontvangt. Toch wordt Neptunus beschouwd als de koudste planeet in het zonnestelsel.

In sommige delen van de buitenste atmosfeer van Neptunus kunnen de temperaturen oplopen tot min 218 graden Celsius (minus 360 graden Fahrenheit). Misschien verklaart dat de ultrasnelle windsnelheden van Neptunus:men denkt dat de atmosferische kou de wrijving vermindert, waardoor de windsnelheden vrijer rond kunnen razen.

Het vreemde stormsysteem van Neptunus

Over weerpatronen gesproken:toen het ruimtevaartuig Voyager 2 in 1989 Neptunus bezocht, fotografeerde het een ovaalvormig stormsysteem met een doorsnede van 13.000 kilometer. Bijgenaamd 'de Grote Donkere Vlek', verdween het spoor tegen de tijd dat de Hubble-ruimtetelescoop in 1994 een nieuwe reeks foto's maakte.

Hubble ontdekte in 2018 opnieuw een enorme draaikolk op het noordelijk halfrond van Neptunus, breder dan de Atlantische Oceaan. Een jaar later registreerden wetenschappers opnieuw dat de storm zuidwaarts dreef richting het zuidelijk halfrond van Neptunus, waar deze stormen doorgaans verdwijnen.

Maar in augustus 2020 bevestigde Hubble dat het stormsysteem weer van richting was veranderd en naar het noorden trok, verrassende onderzoekers. In totaal zijn er in de afgelopen dertig jaar een zestal Neptuniaanse stormsystemen gedocumenteerd.

De manen en ringen van Neptunus

Dit beeld van Neptunus en zeven van zijn manen werd vastgelegd door de James Webb Telescoop. NASA's Voyager 2-ruimtevaartuig gaf de mensheid in 1989 de eerste glimp van Neptunus en zijn maan Triton, het lichtpuntje linksboven. NASA, ESA, CSA, STScI

Er gebeuren ook veel interessante dingen boven Neptunus. De ijsreus heeft veertien bekende manen, waaronder één die pas in 2013 werd ontdekt. ​​Deze nieuwkomer kreeg de naam Hippocamp, ter ere van een waterbeest uit de Griekse mythologie.

Neptunus ontleent zijn eigen naam aan de Romeinse god van de zee. Om die reden noemen astronomen de manen van de planeet graag naar kleinere zeegoden en nimfen uit de Griekse mythologie, waaronder Poseidon.

Een van de manen van Neptunus is vernoemd naar Triton, de zoon van Poseidon. Triton is ook de grootste maan van Neptunus. Met een diameter van 2.700 kilometer is hij groter dan de dwergplaneet Pluto.

Triton is ook de enige grote maan in het hele zonnestelsel die om zijn planeet draait in de tegenovergestelde richting van de rotatie van zijn planeet (een retrograde baan). De temperaturen op Triton zijn extreem koud en schommelen rond de min 391 graden Fahrenheit (minus 235 graden Celsius). Deze vriestemperaturen maken het ongebruikelijk dat Triton actieve geisers heeft, een zeldzaamheid in ons zonnestelsel.

De zwaartekracht van Neptunus sleept Triton dichter bij de planeet, wat betekent dat Triton over miljoenen jaren zo dichtbij zal zijn dat de zwaartekracht van Neptunus hem uit elkaar zal scheuren, waardoor er mogelijk een ring overblijft.

We weten dat Neptunus vijf planeetringen en vier prominente ringbogen heeft. De ringen van Neptunus zijn de meest recente die ontdekt zijn van alle ringen rond grote planeten in het zonnestelsel.

Donker en zwak, de ringen van Neptunus – Galle, Leverrier, Lassell, Arago en Adams – worden verondersteld jong te zijn. Volgens Universe Today zouden het de overblijfselen kunnen zijn van een maan die op een of andere manier vernietigd is.

De vier ringbogen – Liberté, Egalité, Fraternité en Courage – bevinden zich in de buitenste ring. Wetenschappers denken dat de zwaartekrachteffecten van Galatea, een maan net binnen de ring, deze ringbogen stabiliseert.

De baan van Neptunus

De baan van Neptunus is zeer ongebruikelijk vanwege zijn relatie met dwergplaneet Pluto. Ten eerste heeft Neptunus ongeveer 16 uur nodig om eenmaal te roteren (een Neptuniaanse dag). Maar het duurt ongeveer 165 aardse jaren voordat Neptunus een volledige baan rond de zon maakt (een Neptuniaans jaar).

De planeet Neptunus is ook 28 graden gekanteld op zijn vlak in zijn baan rond de zon. Dit betekent dat Neptunus seizoenen heeft zoals de aarde; Maar omdat een jaar op Neptunus zo lang duurt, duurt elk van de vier seizoenen meer dan 40 aardse jaren.

Nog een interessant aspect van de baan van Neptunus:de elliptische baan van dwergplaneet Pluto brengt Pluto elke 248 aardse jaren binnen de baan van Neptunus. Pluto blijft twintig jaar in de baan van Neptunus, maar zal nooit tegen Neptunus botsen. Waarom? Omdat voor elke drie keer dat Neptunus om de zon draait, Pluto er twee keer om draait.

De laatste keer dat Pluto's elliptische baan zich binnen die van Neptunus bevond, was van 1979 tot 1999. Dit zal pas in 2227 weer gebeuren.

Neptunus en Pluto hebben een zeer interessante orbitale dynamiek tussen hen. Planetary.org

Neptunus:de enige planeet voorspeld door wiskunde

In tegenstelling tot andere planeten in ons zonnestelsel is Neptunus de enige planeet die nooit met het blote oog zichtbaar is. Maar toen hij in 1846 voor het eerst met een telescoop werd opgemerkt, kwam de ontdekking niet als een verrassing.

Scherpe waarnemers hadden bepaalde onregelmatigheden in de baan van Uranus opgemerkt. Terwijl de zevende planeet zich rond de zon bewoog, week Uranus af van zijn verwachte traject.

Dus aan het begin van de 18e eeuw redeneerden wiskundigen dat een verre planeet door de zwaartekracht aan Uranus moest trekken. En ze hadden gelijk:het was Neptunus.

Het bestaan ​​van deze azuurblauwe wereld – met zijn woeste winden en verdwijnende stormen – is nog steeds de enige planeet die vóór zijn ontdekking door de wiskunde werd voorspeld. Studenten, laat dat feit je inspireren als de finaleweek voor de deur staat.

Dat is briljant

Uranus en Neptunus zouden edelsteenfabrieken kunnen zijn. Onder hun respectieve atmosfeer theoretiseren wetenschappers dat hoge hitte en druk diamanten – wat vermoedelijk betekent dat er diamantregen plaatsvindt op Neptunus en Uranus – uit methaanmoleculen smeden.

Veelgestelde vragen over Neptunus

Hoeveel manen heeft Neptunus?
De ijsreus heeft veertien bekende manen, waaronder één die pas in 2013 werd ontdekt.
Wat is de temperatuur op Neptunus?
Neptunus wordt beschouwd als de koudste planeet van het zonnestelsel. In sommige delen van de buitenste atmosfeer kunnen de temperaturen min 360 graden Fahrenheit (minus 218 graden Celsius) bereiken.
Is Neptunus gemaakt van diamanten?
Uranus en Neptunus zouden edelsteenfabrieken kunnen zijn. Volgens American Scientist theoretiseren wetenschappers dat onder hun respectieve atmosfeer, hoge hitte en druk diamanten – die vermoedelijk naar beneden komen regenen – uit methaanmoleculen smeden.
Kun je Neptunus zien?
In tegenstelling tot alle andere planeten in ons zonnestelsel is Neptunus nooit met het blote oog zichtbaar. Het is alleen zichtbaar met een telescoop.
Waarom is Neptunus blauw?
Uranus en Neptunus bevatten atmosferische methaanwolken, die tegelijkertijd rode lichtgolven absorberen en blauwe lichtgolven reflecteren. Dit is wat de twee ijsreuzen hun blauwachtige kleurenschema geeft, maar het verklaart niet waarom Neptunus zichtbaar donkerder van kleur is.