Neptuno
Definición
 La Gran Mancha Negra de Neptuno y su compañero mancha brillante; en la extremidad oeste, se ve la característica brillante de movimiento rápido llamada Scooter y la pequeña mancha oscura. | |
Neptuno es el octavo y más lejano planeta conocido del Sol en el Sistema Solar. En el Sistema Solar, es el cuarto planeta más grande por diámetro, el tercer planeta más masivo y el planeta gigante más denso. Neptuno tiene 17 veces la masa de la Tierra y es un poco más masivo que su Urano casi gemelo, que es 15 veces la masa de la Tierra y un poco más grande que Neptuno. Neptuno orbita al Sol una vez cada 164.8 años a una distancia promedio de 30.1 UA (4.5 mil millones de km). Lleva el nombre del dios romano del mar y tiene el símbolo astronómico ♆, una versión estilizada del tridente del dios Neptuno.
Neptuno no es visible a simple vista y es el único planeta en el Sistema Solar que se encuentra por predicción matemática y no por observación empírica. Cambios inesperados en la órbita de Urano llevaron a Alexis Bouvard a deducir que su órbita estaba sujeta a la perturbación gravitacional de un planeta desconocido. Neptuno fue observado posteriormente con un telescopio el 23 de septiembre de 1846 por Johann Galle dentro de un grado del puesto predicho por Urbain Le Verrier. Su luna más grande, Tritón, fue descubierta poco después, aunque ninguna de las 13 lunas conocidas restantes del planeta se ubicaron telescópicamente hasta el siglo XX. La distancia del planeta desde la Tierra le da un tamaño aparente muy pequeño, por lo que es un reto estudiar con telescopios basados en la Tierra. Neptuno fue visitado por el Voyager 2, cuando voló por el planeta el 25 de agosto de 1989. El advenimiento del Telescopio Espacial Hubble y los grandes telescopios terrestres con óptica adaptativa ha permitido recientemente observaciones detalladas adicionales desde lejos.
Al igual que Júpiter y Saturno, la atmósfera de Neptuno está compuesta principalmente de hidrógeno y helio, junto con trazas de hidrocarburos y posiblemente nitrógeno, pero contiene una mayor proporción de "hielos" como agua, amoníaco y metano. Sin embargo, su interior, como el de Urano, está compuesto principalmente de hielos y rocas, razón por la cual a Urano y Neptuno normalmente se los considera "gigantes de hielo" para enfatizar esta distinción. Las huellas de metano en las regiones ultraperiféricas explican, en parte, la apariencia azul del planeta.
En contraste con la atmósfera nebulosa y relativamente sin rasgos distintivos de Urano, la atmósfera de Neptuno tiene patrones de clima activos y visibles. Por ejemplo, en el momento de la Voyager 2 sobrevolando en 1989, el hemisferio sur del planeta tenía una Gran Mancha Oscura comparable a la Gran Mancha Roja en Júpiter. Estos patrones climáticos son impulsados por los vientos sostenidos más fuertes de cualquier planeta en el Sistema Solar, con velocidades de viento registradas de hasta 2.100 km / h (580 m / s; 1.300 mph). Debido a su gran distancia del Sol, la atmósfera exterior de Neptuno es uno de los lugares más fríos del Sistema Solar, con temperaturas en la cima de las nubes que se aproximan a 55 K (-218 ° C; -361 ° F). Las temperaturas en el centro del planeta son aproximadamente 5,400 K (5,100 ° C; 9,300 ° F). Neptune tiene un sistema de anillo débil y fragmentado (etiquetado como "arcos"), que fue descubierto en 1982 y luego confirmado por Voyager 2 .
Historia
Descubrimiento
Algunas de las observaciones más antiguas que se hayan registrado a través de un telescopio, los dibujos de Galileo del 28 de diciembre de 1612 y del 27 de enero de 1613 contienen puntos trazados que coinciden con lo que ahora se conoce como la posición de Neptuno. En ambas ocasiones, Galileo parece haber confundido a Neptuno con una estrella fija cuando parecía estar cerca, en conjunción, con Júpiter en el cielo nocturno; por lo tanto, no se le atribuye el descubrimiento de Neptuno. En su primera observación en diciembre de 1612, Neptuno estaba casi inmóvil en el cielo porque ese día se había vuelto retrógrado. Este aparente movimiento hacia atrás se crea cuando la órbita de la Tierra lo lleva más allá de un planeta exterior. Debido a que Neptuno solo estaba comenzando su ciclo anual retrógrado, el movimiento del planeta era demasiado pequeño para ser detectado con el pequeño telescopio de Galileo. En julio de 2009,
En 1821, Alexis Bouvard publicó tablas astronómicas de la órbita del vecino Urano de Neptuno. Las observaciones posteriores revelaron desviaciones sustanciales de las tablas, lo que llevó a Bouvard a la hipótesis de que un cuerpo desconocido estaba perturbando la órbita a través de la interacción gravitacional. En 1843, John Couch Adams comenzó a trabajar en la órbita de Urano utilizando los datos que tenía. A través del director del Observatorio de Cambridge, James Challis, solicitó datos adicionales de Sir George Airy, el Astrónomo Real, quien lo suministró en febrero de 1844. Adams continuó trabajando en 1845-46 y produjo varias estimaciones diferentes de un nuevo planeta.
En 1845-46, Urbain Le Verrier, independientemente de Adams, desarrolló sus propios cálculos pero no despertó entusiasmo en sus compatriotas. En junio de 1846, al ver la primera estimación publicada de Le Verrier sobre la longitud del planeta y su similitud con la estimación de Adams, Airy persuadió a Challis para que buscara el planeta. Challis recorrió en vano el cielo durante agosto y septiembre.
Mientras tanto, Le Verrier instó al astrónomo del observatorio de Berlín, Johann Gottfried Galle, a buscar con el refractor del observatorio. Heinrich d'Arrest, un estudiante en el observatorio, sugirió a Galle que podían comparar un gráfico del cielo dibujado recientemente en la región de la ubicación predicha de Le Verrier con el cielo actual para buscar el desplazamiento característico de un planeta, en lugar de un estrella fija. La noche del 23 de septiembre de 1846, el día en que Galle recibió la carta, descubrió a Neptuno a 1 ° de donde Le Verrier había predicho que estaba, a unos 12 ° de la predicción de Adams. Más tarde, Challis se dio cuenta de que había observado el planeta dos veces, los días 4 y 12 de agosto, pero no lo reconoció como planeta porque carecía de un mapa estelar actualizado y se distrajo con su trabajo concurrente sobre observaciones de cometas.
A raíz del descubrimiento, hubo mucha rivalidad nacionalista entre los franceses y los británicos sobre quién merecía el crédito por el descubrimiento. Finalmente, surgió un consenso internacional de que tanto Le Verrier como Adams merecían el crédito. Desde 1966, Dennis Rawlins ha cuestionado la credibilidad del reclamo de Adams de co-descubrimiento, y el tema fue reevaluado por los historiadores con el regreso en 1998 de los "documentos de Neptuno" (documentos históricos) al Observatorio Real de Greenwich. Después de revisar los documentos, sugieren que "Adams no merece el mismo crédito que Le Verrier por el descubrimiento de Neptuno. Ese crédito pertenece solo a la persona que logró predecir el lugar del planeta y convencer a los astrónomos de que lo buscaran".
Nombrando
Poco después de su descubrimiento, Neptuno fue referido simplemente como "el planeta exterior a Urano" o como "el planeta de Le Verrier". La primera sugerencia para un nombre vino de Galle, quien propuso el nombre Janus . En Inglaterra, Challis presentó el nombre Oceanus .
Reivindicando el derecho de nombrar su descubrimiento, Le Verrier propuso rápidamente el nombre de Neptuno para este nuevo planeta, aunque afirmó falsamente que esto había sido aprobado oficialmente por la Oficina Francesa de Longitudes. En octubre, buscó el nombre del planeta Le Verrier , después de él, y contó con el apoyo leal del director del observatorio, François Arago. Esta sugerencia encontró una fuerte resistencia fuera de Francia. Los almanaques franceses volvieron a introducir rápidamente el nombre Herschel para Urano, después del descubridor del planeta, Sir William Herschel, y Leverrier para el nuevo planeta.
Struve se pronunció a favor del nombre Neptuno el 29 de diciembre de 1846, en la Academia de Ciencias de San Petersburgo. Pronto, Neptuno se convirtió en el nombre internacionalmente aceptado. En la mitología romana, Neptuno era el dios del mar, identificado con el Poseidón griego. La demanda de un nombre mitológico parecía estar en consonancia con la nomenclatura de los otros planetas, todos los cuales, a excepción de la Tierra, fueron nombrados por las deidades en la mitología griega y romana.
La mayoría de los idiomas actuales, incluso en países que no tienen un vínculo directo con la cultura greco-romana, usan alguna variante del nombre "Neptuno" para el planeta. Sin embargo, en chino, vietnamita, japonés y coreano, el nombre del planeta se tradujo como "estrella del rey marino" ( 海王星 ), porque Neptuno era el dios del mar. En mongol, Neptune se llama Dalain Van (Далайн ван), lo que refleja el papel del dios homónimo como gobernante del mar. En griego moderno, el planeta se llama Poseidón (Ποσειδώνας, Poseidonas)), la contraparte griega de Neptuno. En hebreo, "Rahab" (רהב), de un monstruo marino bíblico mencionado en el Libro de los Salmos, fue seleccionado en una votación administrada por la Academia de la Lengua Hebrea en 2009 como el nombre oficial del planeta, a pesar de que el latín existente el término "Neptun" (נפטון) se usa comúnmente. En maorí, el planeta se llama Tangaroa , llamado así por el dios maorí del mar. En náhuatl, el planeta se llama Tlāloccītlalli , llamado así por el dios de la lluvia Tlāloc. En tailandés, Neptuno es referido por su nombre occidentalizado Dao Nepjun (ดาว เนปจูน), y también se llama Dao Ketu (ดาว เกตุ, "Estrella de Ketu"), después del nodo lunar descendente Ketu (केतु) que desempeña un papel en hindú astrología.
Estado
Desde su descubrimiento en 1846 hasta el posterior descubrimiento de Plutón en 1930, Neptuno era el planeta más lejano conocido. Cuando Plutón fue descubierto, se lo consideró un planeta, y Neptuno se convirtió así en el segundo planeta más conocido, excepto por un período de 20 años entre 1979 y 1999 cuando la órbita elíptica de Plutón la acercó más que Neptuno al Sol. El descubrimiento del cinturón de Kuiper en 1992 llevó a muchos astrónomos a debatir si Plutón debería considerarse como un planeta o como parte del cinturón de Kuiper. En 2006, la Unión Astronómica Internacional definió la palabra "planeta" por primera vez, reclasificando a Plutón como un "planeta enano" y haciendo de Neptuno, una vez más, el planeta más externo conocido en el Sistema Solar.
Características físicas
La masa de Neptuno de 1.0243 × 10 kg es intermedia entre la Tierra y los gigantes de gas más grandes: es 17 veces la de la Tierra, pero solo 1/19 de la de Júpiter. Su gravedad en 1 bar es 11.15 m / s, 1.14 veces la gravedad superficial de la Tierra, y solo superada por Júpiter. El radio ecuatorial de Neptuno de 24.764 km es casi cuatro veces mayor que el de la Tierra. Neptuno, como Urano, es un gigante de hielo, una subclase del planeta gigante, porque son más pequeños y tienen concentraciones más altas de volátiles que Júpiter y Saturno. En la búsqueda de planetas extrasolares, Neptuno se ha utilizado como una metonimia: cuerpos descubiertos de masa similar a menudo se denominan "Neptunes", al igual que los científicos se refieren a varios cuerpos extrasolares como "Júpiter".
Estructura interna
La estructura interna de Neptuno se parece a la de Urano. Su atmósfera forma aproximadamente del 5% al 10% de su masa y se extiende quizás del 10% al 20% del camino hacia el núcleo, donde alcanza presiones de aproximadamente 10 GPa, o aproximadamente 100.000 veces la de la atmósfera terrestre. Se encuentran concentraciones crecientes de metano, amoníaco y agua en las regiones más bajas de la atmósfera.
El manto es equivalente a 10 a 15 masas de tierra y es rico en agua, amoníaco y metano. Como es habitual en la ciencia planetaria, esta mezcla se conoce como helada a pesar de que es un fluido caliente y denso. Este fluido, que tiene una alta conductividad eléctrica, a veces se denomina océano agua-amoníaco. El manto puede consistir en una capa de agua iónica en la que las moléculas de agua se descomponen en una sopa de hidrógeno y iones de oxígeno, y más profundo en agua superiónica en la que el oxígeno cristaliza pero los iones de hidrógeno flotan libremente dentro de la red de oxígeno. A una profundidad de 7.000 km, las condiciones pueden ser tales que el metano se descompone en cristales de diamante que llueven hacia abajo como granizo.
El núcleo de Neptuno está compuesto probablemente de hierro, níquel y silicatos, con un modelo interior que da una masa aproximadamente 1.2 veces mayor que la de la Tierra. La presión en el centro es de 7 Mbar (700 GPa), aproximadamente dos veces más alta que en el centro de la Tierra, y la temperatura puede ser de 5.400 K.
Atmósfera
Un video de lapso de tiempo de Neptuno y sus lunas
A grandes altitudes, la atmósfera de Neptuno es 80% de hidrógeno y 19% de helio. Una pequeña cantidad de metano también está presente. Existen bandas de absorción prominentes de metano a longitudes de onda superiores a 600 nm, en la porción roja e infrarroja del espectro. Al igual que con Urano, esta absorción de luz roja por el metano atmosférico es parte de lo que le da a Neptuno su matiz azul, aunque el vívido azul de Neptuno difiere del cian más suave de Urano. Debido a que el contenido de metano atmosférico de Neptuno es similar al de Urano, se cree que algún constituyente atmosférico desconocido contribuye al color de Neptuno.
La atmósfera de Neptuno se subdivide en dos regiones principales: la troposfera inferior, donde la temperatura disminuye con la altitud, y la estratosfera, donde la temperatura aumenta con la altitud. El límite entre los dos, la tropopausa, se encuentra a una presión de 0.1 bares (10 kPa). La estratosfera luego da paso a la termosfera a una presión inferior a 10 a 10 bares (1 a 10 Pa). La termosfera pasa gradualmente a la exosfera.
Los modelos sugieren que la troposfera de Neptuno está rodeada por nubes de composiciones variables según la altitud. Las nubes de nivel superior se encuentran a presiones por debajo de una barra, donde la temperatura es adecuada para que el metano se condense. Para presiones entre una y cinco barras (100 y 500 kPa), se cree que se forman nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno. Por encima de una presión de cinco bares, las nubes pueden consistir en amoníaco, sulfuro de amonio, sulfuro de hidrógeno y agua. Se deben encontrar nubes más profundas de hielo de agua a presiones de aproximadamente 50 bares (5,0 MPa), donde la temperatura alcanza los 273 K (0 ° C). Debajo, se pueden encontrar nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno.
Se han observado nubes de gran altitud en Neptune proyectando sombras en la cubierta de nubes opaca a continuación. También hay bandas de nubes a gran altitud que se envuelven alrededor del planeta a latitud constante. Estas bandas circunferenciales tienen anchuras de 50-150 km y se encuentran a unos 50-110 km por encima de la cubierta de nubes. Estas altitudes se encuentran en la capa donde se produce el clima, la troposfera. El clima no ocurre en la estratosfera o termosfera superior. A diferencia de Urano, la composición de Neptuno tiene un mayor volumen de océano, mientras que Urano tiene un manto más pequeño.
Los espectros de Neptuno sugieren que su estratosfera inferior está nublada debido a la condensación de productos de fotólisis ultravioleta de metano, como el etano y el etileno. La estratosfera también alberga cantidades mínimas de monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno. La estratosfera de Neptuno es más cálida que la de Urano debido a la elevada concentración de hidrocarburos.
Por razones que siguen siendo desconocidas, la termosfera del planeta está a una temperatura anómalamente alta de unos 750 K. El planeta está demasiado lejos del Sol como para que este calor sea generado por la radiación ultravioleta. Un candidato para un mecanismo de calentamiento es la interacción atmosférica con iones en el campo magnético del planeta. Otros candidatos son las ondas de gravedad del interior que se disipan en la atmósfera. La termosfera contiene trazas de dióxido de carbono y agua, que pueden haber sido depositadas de fuentes externas como meteoritos y polvo.
Magnetosfera
Neptuno se asemeja a Urano en su magnetosfera, con un campo magnético fuertemente inclinado con relación a su eje de rotación a 47 ° y compensado al menos 0.55 radios, o cerca de 13,500 km del centro físico del planeta. Antes de la llegada del Voyager 2 a Neptuno, se formuló la hipótesis de que la magnetosfera inclinada de Urano era el resultado de su rotación lateral. Al comparar los campos magnéticos de los dos planetas, los científicos ahora piensan que la orientación extrema puede ser característica de los flujos en los interiores de los planetas. Este campo puede ser generado por movimientos de fluido convectivo en una delgada capa esférica de líquidos eléctricamente conductores (probablemente una combinación de amoníaco, metano y agua) que resulta en una acción de dínamo.
El componente dipolo del campo magnético en el ecuador magnético de Neptuno es de aproximadamente 14 microteslas (0.14 G). El momento magnético dipolar de Neptuno es de aproximadamente 2.2 × 10 T • m (14 μT • R N , donde R N es el radio de Neptuno). El campo magnético de Neptuno tiene una geometría compleja que incluye contribuciones relativamente grandes de componentes no dipolares, incluido un fuerte momento cuadripolar que puede exceder el momento dipolar en intensidad. Por el contrario, la Tierra, Júpiter y Saturno tienen solo momentos cuadripolares relativamente pequeños, y sus campos están menos inclinados desde el eje polar. El gran momento cuadripolar de Neptuno puede ser el resultado del desplazamiento desde el centro del planeta y las restricciones geométricas del generador de dínamo del campo.
El impacto del arco de Neptuno, donde la magnetosfera comienza a ralentizar el viento solar, se produce a una distancia de 34,9 veces el radio del planeta. La magnetopausa, donde la presión de la magnetosfera contrarresta el viento solar, se encuentra a una distancia de 23-26.5 veces el radio de Neptuno. La cola de la magnetosfera se extiende al menos 72 veces el radio de Neptuno, y probablemente mucho más lejos.
Clima
El clima de Neptuno se caracteriza por sistemas de tormenta extremadamente dinámicos, con vientos que alcanzan velocidades de casi 600 m / s (2.200 km / h, 1.300 mph), llegando casi al flujo supersónico. Más típicamente, al rastrear el movimiento de nubes persistentes, se ha demostrado que las velocidades del viento varían de 20 m / s en dirección este a 325 m / s hacia el oeste. En las cimas de las nubes, los vientos predominantes varían en velocidad desde 400 m / s a lo largo del ecuador hasta 250 m / s en los polos. La mayoría de los vientos en Neptuno se mueven en una dirección opuesta a la rotación del planeta. El patrón general de vientos mostró una rotación programada en latitudes altas frente a la rotación retrógrada en latitudes más bajas. Se cree que la diferencia en la dirección del flujo es un "efecto de piel" y no debido a procesos atmosféricos más profundos. A 70 ° S de latitud, un avión de alta velocidad viaja a una velocidad de 300 m / s.
Neptuno se diferencia de Urano en su nivel típico de actividad meteorológica. El Voyager 2 observó fenómenos climáticos en Neptuno durante su sobrevuelo en 1989, pero no hubo fenómenos comparables en Urano durante su sobrevuelo de 1986.
La abundancia de metano, etano y acetileno en el ecuador de Neptuno es 10-100 veces mayor que en los polos. Esto se interpreta como evidencia de surgencia en el ecuador y subsidencia cerca de los polos.
En 2007, se descubrió que la troposfera superior del polo sur de Neptuno era aproximadamente 10 K más cálida que el resto de su atmósfera, que promedia aproximadamente 73 K (-200 ° C). La diferencia de temperatura es suficiente para permitir que el metano, que en otro lugar está congelado en la troposfera, escape a la estratosfera cerca del polo. El "punto caliente" relativo se debe a la inclinación axial de Neptuno, que ha expuesto el polo sur al Sol durante el último cuarto del año de Neptuno, o aproximadamente 40 años terrestres. A medida que Neptuno se mueve lentamente hacia el lado opuesto del Sol, el polo sur se oscurecerá y el polo norte se iluminará, provocando que la liberación de metano cambie al polo norte.
Debido a los cambios estacionales, se ha observado que las bandas de nubes en el hemisferio sur de Neptuno aumentan de tamaño y albedo. Esta tendencia se vio por primera vez en 1980 y se espera que dure hasta aproximadamente 2020. El largo período orbital de Neptuno da como resultado temporadas que duran cuarenta años.
Tormentas
En 1989, la sonda espacial Voyager 2 de la NASA descubrió la Gran Mancha Oscura, un sistema de tormenta anticiclónica que abarca 13,000 × 6,600 km . La tormenta se parecía a la Gran Mancha Roja de Júpiter. Unos cinco años más tarde, el 2 de noviembre de 1994, el Telescopio Espacial Hubble no vio la Gran Mancha Oscura en el planeta. En cambio, se encontró una nueva tormenta similar a la Gran Mancha Oscura en el hemisferio norte de Neptuno.
El Scooter es otra tormenta, un grupo de nubes blancas más al sur que la Gran Mancha Oscura. Este apodo surgió durante los meses previos al encuentro del Voyager 2 en 1989, cuando se observaron moviéndose a velocidades más rápidas que la Gran Mancha Oscura (y las imágenes adquiridas posteriormente revelarían la presencia de nubes moviéndose incluso más rápido que las que tenían inicialmente ha sido detectado por el Voyager 2 ). The Small Dark Spot es una tormenta ciclónica del sur, la segunda tormenta más intensa observada durante el encuentro de 1989. Inicialmente estaba completamente oscuro, pero a medida que el Voyager 2 se acercaba al planeta, se desarrolló un núcleo brillante que se puede ver en la mayoría de las imágenes de mayor resolución.
Se piensa que las manchas oscuras de Neptuno ocurren en la troposfera a altitudes más bajas que las características de nubes más brillantes, por lo que aparecen como agujeros en las cubiertas de nubes superiores. Como son características estables que pueden persistir durante varios meses, se cree que son estructuras vortex. A menudo se asocian con manchas oscuras que son nubes de metano más brillantes y persistentes que se forman alrededor de la capa de tropopausa. La persistencia de las nubes compañeras muestra que algunos puntos oscuros anteriores pueden continuar existiendo como ciclones, a pesar de que ya no son visibles como una característica oscura. Las manchas oscuras pueden disiparse cuando migran demasiado cerca del ecuador o posiblemente a través de algún otro mecanismo desconocido.
Calentamiento interno
El clima más variado de Neptuno en comparación con Urano se debe en parte a su mayor calentamiento interno. Aunque Neptuno se encuentra más del 50% más alejado del Sol que Urano, y recibe solo el 40% de la cantidad de luz solar, las temperaturas de las dos planetas son aproximadamente iguales. Las regiones superiores de la troposfera de Neptuno alcanzan una temperatura baja de 51.8 K (-221.3 ° C). A una profundidad donde la presión atmosférica es igual a 1 bar (100 kPa), la temperatura es de 72.00 K (-201.15 ° C). Más profundo dentro de las capas de gas, la temperatura aumenta constantemente. Al igual que con Urano, la fuente de este calentamiento es desconocida, pero la discrepancia es mayor: Urano solo irradia 1.1 veces más energía que la que recibe del Sol; mientras que Neptuno irradia alrededor de 2,61 veces la cantidad de energía que recibe del sol. Neptuno es el planeta más alejado del Sol, sin embargo, su energía interna es suficiente para impulsar los vientos planetarios más rápidos vistos en el Sistema Solar. Dependiendo de las propiedades térmicas de su interior, el calor remanente de la formación de Neptuno puede ser suficiente para explicar su flujo de calor actual, aunque es más difícil explicar simultáneamente la falta de calor interno de Urano al tiempo que preserva la aparente similitud entre los dos planetas.
Órbita y rotación
La distancia promedio entre Neptuno y el Sol es de 4.5 billones de km (aproximadamente 30.1 unidades astronómicas (AU)), y completa una órbita en promedio cada 164.79 años, sujeto a una variabilidad de alrededor de ± 0.1 años. La distancia del perihelio es 29.81 AU; la distancia del afelio es 30.33 AU.
El 11 de julio de 2011, Neptuno completó su primera órbita baricéntrica completa desde su descubrimiento en 1846, aunque no apareció en su posición exacta de descubrimiento en el cielo, porque la Tierra estaba en una ubicación diferente en su órbita de 365.26 días. Debido al movimiento del Sol en relación con el baricentro del Sistema Solar, el 11 de julio, Neptuno tampoco se encontraba en su posición de descubrimiento exacta en relación con el Sol; si se usa el sistema de coordenadas heliocéntricas más común, la longitud de descubrimiento se alcanzó el 12 de julio de 2011.
La órbita elíptica de Neptuno está inclinada 1.77 ° en comparación con la de la Tierra.
La inclinación axial de Neptuno es 28.32 °, que es similar a las inclinaciones de la Tierra (23 °) y Marte (25 °). Como resultado, Neptuno experimenta cambios estacionales similares a la Tierra. El largo período orbital de Neptuno significa que las estaciones duran cuarenta años terrestres. Su período de rotación sideral (día) es aproximadamente 16.11 horas. Debido a que su inclinación axial es comparable a la de la Tierra, la variación en la longitud de su día a lo largo de su largo año no es más extrema.
Debido a que Neptuno no es un cuerpo sólido, su atmósfera sufre una rotación diferencial. La amplia zona ecuatorial gira con un período de aproximadamente 18 horas, que es más lenta que la rotación de 16.1 horas del campo magnético del planeta. Por el contrario, lo contrario es cierto para las regiones polares donde el período de rotación es de 12 horas. Esta rotación diferencial es la más pronunciada de cualquier planeta en el Sistema Solar, y resulta en una fuerte cizalladura latitudinal del viento.
Resonancias orbitales
La órbita de Neptuno tiene un profundo impacto en la región directamente más allá, conocida como el cinturón de Kuiper. El cinturón de Kuiper es un anillo de pequeños mundos helados, similar al cinturón de asteroides pero mucho más grande, que se extiende desde la órbita de Neptuno a 30 UA hacia fuera a alrededor de 55 UA del Sol. De la misma manera que la gravedad de Júpiter domina el cinturón de asteroides, dando forma a su estructura, la gravedad de Neptuno domina el cinturón de Kuiper. Durante la era del Sistema Solar, ciertas regiones del cinturón de Kuiper se desestabilizaron por la gravedad de Neptuno, creando lagunas en la estructura del cinturón de Kuiper. La región entre 40 y 42 UA es un ejemplo.
Existen órbitas dentro de estas regiones vacías donde los objetos pueden sobrevivir a la edad del Sistema Solar. Estas resonancias ocurren cuando el período orbital de Neptuno es una fracción precisa de la del objeto, como 1: 2 o 3: 4. Si, por ejemplo, un objeto orbita al Sol una vez por cada dos órbitas de Neptuno, solo completará la mitad de una órbita cuando Neptuno regrese a su posición original. La resonancia más poblada del cinturón de Kuiper, con más de 200 objetos conocidos, es la resonancia 2: 3. Los objetos en esta resonancia completan 2 órbitas por cada 3 de Neptuno, y son conocidos como plutinos porque el mayor de los objetos conocidos del cinturón de Kuiper, Plutón, se encuentra entre ellos. Aunque Plutón cruza la órbita de Neptuno regularmente, la resonancia 2: 3 asegura que nunca pueden colisionar. Las resonancias 3: 4, 3: 5, 4: 7 y 2: 5 están menos pobladas.
Neptuno tiene una serie de objetos troyanos conocidos que ocupan los puntos lagrangianos Sun-Neptune L
4 y L
5, regiones gravitacionalmente estables que lideran y siguen a Neptuno en su órbita, respectivamente. Los troyanos de Neptuno se pueden ver en una resonancia 1: 1 con Neptuno. Algunos troyanos de Neptuno son notablemente estables en sus órbitas, y es probable que se hayan formado junto a Neptuno en lugar de ser capturados. El primer objeto identificado como asociado con el punto L
5 Lagrangiano posterior de Neptuno fue 2008 LC
18 . Neptune también tiene un cuasi-satélite temporal, (309239) 2007 RW
10. El objeto ha sido un cuasatélite de Neptuno durante unos 12.500 años y permanecerá en ese estado dinámico durante otros 12.500 años.
4 y L
5, regiones gravitacionalmente estables que lideran y siguen a Neptuno en su órbita, respectivamente. Los troyanos de Neptuno se pueden ver en una resonancia 1: 1 con Neptuno. Algunos troyanos de Neptuno son notablemente estables en sus órbitas, y es probable que se hayan formado junto a Neptuno en lugar de ser capturados. El primer objeto identificado como asociado con el punto L
5 Lagrangiano posterior de Neptuno fue 2008 LC
18 . Neptune también tiene un cuasi-satélite temporal, (309239) 2007 RW
10. El objeto ha sido un cuasatélite de Neptuno durante unos 12.500 años y permanecerá en ese estado dinámico durante otros 12.500 años.
Formación y migración
La formación de los gigantes de hielo, Neptuno y Urano, ha demostrado ser difícil de modelar con precisión. Los modelos actuales sugieren que la densidad de la materia en las regiones exteriores del Sistema Solar era demasiado baja para explicar la formación de cuerpos tan grandes del método tradicionalmente aceptado de acreción del núcleo, y se han propuesto varias hipótesis para explicar su formación. Una es que los gigantes de hielo no se formaron por acreción del núcleo sino por inestabilidades dentro del disco protoplanetario original y más tarde sus atmósferas fueron destruidas por la radiación de una estrella OB masiva cercana.
Un concepto alternativo es que se formaron más cerca del Sol, donde la densidad de materia era más alta, y luego migraron a sus órbitas actuales después de la extracción del disco protoplanetario gaseoso. Esta hipótesis de la migración después de la formación se ve favorecida, debido a su capacidad para explicar mejor la ocupación de las poblaciones de pequeños objetos observados en la región trans-neptuniana. La explicación más aceptada actualmente de los detalles de esta hipótesis se conoce como el modelo de Niza, que explora el efecto de la migración de Neptuno y otros planetas gigantes sobre la estructura del cinturón de Kuiper.
Lunas
Neptuno tiene 14 lunas conocidas. Tritón es la luna neptuniana más grande, que comprende más del 99.5% de la masa en órbita alrededor de Neptuno, y es la única suficientemente masiva como para ser esferoidal. Triton fue descubierto por William Lassell solo 17 días después del descubrimiento de Neptuno. A diferencia de todas las demás lunas planetarias grandes del Sistema Solar, Tritón tiene una órbita retrógrada, lo que indica que se capturó en lugar de formarse en su lugar; Probablemente fue alguna vez un planeta enano en el cinturón de Kuiper. Está lo suficientemente cerca de Neptuno para ser encerrado en una rotación sincrónica, y está girando lentamente hacia adentro debido a la aceleración de las mareas. Eventualmente se desgarrará, en unos 3.6 mil millones de años, cuando alcance el límite de Roche. En 1989, Triton era el objeto más frío que se había medido en el Sistema Solar, con temperaturas estimadas de 38 K (-235 ° C).
El segundo satélite conocido de Neptuno (por orden de descubrimiento), la luna irregular Nereid, tiene una de las órbitas más excéntricas de cualquier satélite del Sistema Solar. La excentricidad de 0.7512 le da una apoapsis que es siete veces su distancia de periapsis de Neptuno.
De julio a septiembre de 1989, el Voyager 2 descubrió seis lunas de Neptuno. De estos, el Proteus de forma irregular es notable por ser tan grande como un cuerpo de su densidad puede ser sin ser arrastrado a una forma esférica por su propia gravedad. Aunque es la segunda luna neptuniana más masiva, es solo 0.25% de la masa de Triton. Las cuatro lunas más recónditas de Neptuno-Náyade, Thalassa, Despina y Galatea-orbitan lo suficiente como para estar dentro de los anillos de Neptuno. La siguiente salida más lejana, Larissa, fue descubierta originalmente en 1981 cuando ocultó una estrella. Esta ocultación se había atribuido a arcos en anillo, pero cuando el Voyager 2observó a Neptuno en 1989, se descubrió que Larissa lo había causado. Cinco nuevas lunas irregulares descubiertas entre 2002 y 2003 se anunciaron en 2004. Una luna nueva y la más pequeña aún, S / 2004 N 1, fue encontrada en 2013. Debido a que Neptuno era el dios romano del mar, las lunas de Neptuno han sido nombradas por menor dioses del mar
Anillos planetarios
Neptuno tiene un sistema de anillos planetarios, aunque uno mucho menos sustancial que el de Saturno. Los anillos pueden consistir en partículas de hielo recubiertas con silicatos o material a base de carbono, que muy probablemente les da un tono rojizo. Los tres anillos principales son el angosto Anillo Adams, a 63,000 km del centro de Neptune, el Anillo Le Verrier, a 53,000 km, y el Anillo Galle, más ancho y más débil, a 42,000 km. Una débil extensión hacia el Anillo Le Verrier ha sido llamada Lassell; está limitado en su borde exterior por el Anillo Arago a 57,000 km.
El primero de estos anillos planetarios fue detectado en 1968 por un equipo dirigido por Edward Guinan. A principios de la década de 1980, el análisis de estos datos junto con observaciones más recientes llevó a la hipótesis de que este anillo podría estar incompleto. La evidencia de que los anillos podrían tener vacíos surgió por primera vez durante una ocultación estelar en 1984 cuando los anillos oscurecieron una estrella en inmersión pero no en emersión. Las imágenes del Voyager 2 en 1989 solucionaron el problema mostrando varios anillos débiles.
El anillo más externo, Adams, contiene cinco arcos prominentes ahora llamados Courage , Liberté, Egalité 1 , Egalité 2 y Fraternité (Coraje, Libertad, Igualdad y Fraternidad). La existencia de arcos era difícil de explicar porque las leyes del movimiento predecían que los arcos se extenderían en un anillo uniforme en escalas de tiempo cortas. Los astrónomos ahora estiman que los arcos están acorralados en su forma actual por los efectos gravitacionales de Galatea, una luna justo hacia adentro desde el anillo.
Las observaciones basadas en la Tierra anunciadas en 2005 parecían mostrar que los anillos de Neptuno son mucho más inestables de lo que se pensaba anteriormente. Las imágenes tomadas desde el Observatorio WM Keck en 2002 y 2003 muestran una descomposición considerable en los anillos en comparación con las imágenes de Voyager 2 . En particular, parece que el arco de Liberté podría desaparecer en tan solo un siglo.
Observación
Con una magnitud aparente entre +7.7 y +8.0, Neptuno nunca es visible a simple vista y puede eclipsarse con las lunas galileas de Júpiter, el planeta enano Ceres y los asteroides 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno y 6 Hebe . Un telescopio o binoculares fuertes resolverán Neptuno como un pequeño disco azul, similar en apariencia a Urano.
Debido a la distancia de Neptuno desde la Tierra, su diámetro angular solo varía de 2.2 a 2.4 segundos de arco, el más pequeño de los planetas del Sistema Solar. Su pequeño tamaño aparente hace que sea difícil estudiarlo visualmente. La mayoría de los datos telescópicos fueron bastante limitados hasta la llegada del Telescopio Espacial Hubble y los grandes telescopios terrestres con óptica adaptativa (AO). La primera observación científicamente útil de Neptuno a partir de telescopios terrestres utilizando óptica adaptativa, se inició en 1997 desde Hawai. Neptune está entrando en la temporada de primavera y verano y se ha demostrado que se está calentando, con un aumento de la actividad atmosférica y el brillo como consecuencia. En combinación con los avances tecnológicos, los telescopios terrestres con óptica adaptativa están registrando imágenes cada vez más detalladas de este. Ambos El Hubble y los telescopios de óptica adaptativa en la Tierra han realizado muchos descubrimientos nuevos dentro del Sistema Solar desde mediados de la década de 1990, con un gran aumento en el número de satélites y lunas conocidos en el planeta exterior, entre otros. En 2004 y 2005, se descubrieron cinco nuevos satélites pequeños de Neptuno con diámetros entre 38 y 61 kilómetros.
Desde la Tierra, Neptuno atraviesa un aparente movimiento retrógrado cada 367 días, lo que produce un movimiento circular sobre las estrellas de fondo durante cada oposición. Estos bucles lo llevaron cerca de las coordenadas de descubrimiento 1846 en abril y julio de 2010 y nuevamente en octubre y noviembre de 2011.
La observación de Neptuno en la banda de frecuencia de radio muestra que es una fuente de emisión continua y ráfagas irregulares. Se cree que ambas fuentes se originan a partir de su campo magnético rotativo. En la parte infrarroja del espectro, las tormentas de Neptuno aparecen brillantes contra el fondo más frío, permitiendo rastrear fácilmente el tamaño y la forma de estas características.
Exploración
Voyager 2 es la única nave espacial que ha visitado Neptune. La nave espacial 's máximo acercamiento al planeta se produjo el 25 de agosto de 1989. Debido a que este era el último planeta importante la nave espacial podría visitar, se decidió hacer un sobrevuelo cercano de la luna Tritón, sin tener en cuenta las consecuencias a la trayectoria, de manera similar a lo que se hizo por la Voyager 1 ' encuentro s con Saturno y su luna Titán. Las imágenes retransmitidas a la Tierra desde el Voyager 2 seconvirtieron en la base de un programa de toda la noche de PBS de 1989, Neptune All Night .
Durante el encuentro, las señales de la nave espacial requirieron 246 minutos para llegar a la Tierra. Por lo tanto, en su mayor parte, la misión del Voyager 2 se basó en los comandos precargados para el encuentro de Neptuno. La nave espacial realizó un encuentro cercano con la luna Nereida antes de llegar a 4.400 km de la atmósfera de Neptuno el 25 de agosto, y luego pasó cerca de la luna más grande del planeta Tritón más tarde el mismo día.
La nave espacial verificó la existencia de un campo magnético que rodea el planeta y descubrió que el campo estaba desplazado del centro e inclinado de manera similar al campo alrededor de Urano. El período de rotación de Neptuno se determinó usando mediciones de emisiones de radio y el Voyager 2 también mostró que Neptune tenía un sistema de clima sorprendentemente activo. Se descubrieron seis lunas nuevas y se demostró que el planeta tenía más de un anillo.
El sobrevuelo también proporcionó la primera medición precisa de la masa de Neptuno que se encontró que era 0.5 por ciento menos de lo calculado previamente. La nueva figura refutó la hipótesis de que un Planeta X no descubierto actuó sobre las órbitas de Neptuno y Urano.
Después de la misión de sobrevuelo del Voyager 2 , el siguiente paso en la exploración científica del sistema neptuniano, se considera una misión orbital del buque insignia. Se prevé que esta misión hipotética sea posible a fines de la década de 2020 o principios de la de 2030. Sin embargo, ha habido discusiones para lanzar las misiones de Neptuno antes. En 2003, hubo una propuesta en la NASA "Vision Missions Studies" para una misión de "Neptune Orbiter with Probes" que hace ciencia de nivel Cassini . Otra propuesta más reciente fue para Argo , una nave espacial de sobrevuelo lanzada en 2019, que visitaría Júpiter, Saturno, Neptuno y un objeto del cinturón de Kuiper. La atención se centraría en Neptuno y su luna más grande, Tritón, que se investigarán alrededor del año 2029. La propuesta New Horizons 2 La misión (que luego fue descartada) también pudo haber hecho un acercamiento del sistema neptuniano.
- Los elementos orbitales se refieren al baricentro de Neptuno y al baricentro del Sistema Solar. Estos son los valores de osculación instantáneos en la época J2000 precisa. Las cantidades de baricentro se dan porque, en contraste con el centro planetario, no experimentan cambios apreciables en el día a día del movimiento de las lunas.
- Se refiere al nivel de 1 bar (100 kPa) de presión atmosférica
- Basado en el volumen dentro del nivel de 1 bar de presión atmosférica
- Neptuno es más denso y físicamente más pequeño que Urano porque la mayor masa de Neptuno comprime más la atmósfera gravitacionalmente.
- La masa de la Tierra es 5.9736 × 10 kg, lo que da una relación de masa
- La masa de Urano es de 8.6810 × 10 kg, lo que da una relación de masa
- La masa de Júpiter es 1.8986 × 10 kg, dando una relación de masa
- Valores en masa de Williams, David R. (29 de noviembre de 2007). "Hoja de datos planetarios: métrica". NASA. Consultado el 13 de marzo de 2008.
- Masa de Tritón: 2,14 × 10 kg. Masa combinada de otras 12 lunas conocidas de Neptuno: 7.53 × 10 kg, o 0.35%. La masa de los anillos es insignificante.