מערכת השמש שלנו היא מקום מרתק. בין שמונת כוכבי הלכת שלו לכוכבי לכת ננסיים רבים, ישנם כמה הבדלים רציניים במונחים של מסלול, הרכב וטמפרטורה. ואילו תנאים בתוך מערכת השמש הפנימית, איפה כוכבי לכת הם ארציים בטבע, יכול להתחמם למדי, כוכבי לכת שמסתובבים מעבר ל קו פרוסט - היכן שהוא קר מספיק כדי שחומרים נדיפים (כלומר מים, אמוניה, מתאן, CO ו-CO²) מתעבים למוצקים - יכולים להתקרר מאוד!
בסביבה הזו אנו מוצאים נפטון , כוכב הלכת המרוחק ביותר (ומכאן הקר ביותר) של מערכת השמש. בעוד לענקית הגז/קרח הזו אין 'משטח' לדבר עליו, נערכו מחקרים מבוססי כדור הארץ ומעברי טיסה שהצליחו להשיג מדידות מדויקות של הטמפרטורה באטמוספרה העליונה של כוכב הלכת. בסך הכל, כוכב הלכת חווה טמפרטורות שנעות בין כ-55 K (-218 מעלות צלזיוס; -360 מעלות צלזיוס) ל-72 K (-200 מעלות צלזיוס; -328 מעלות פרנהייט), מה שהופך אותו לכוכב הלכת הקר ביותר במערכת השמש.
מאפייני מסלול:
מכל כוכבי הלכת במערכת השמש, נפטון מקיף את השמש במרחק הממוצע הגדול ביותר. עם אקסצנטריות מינורית מאוד (0.0086), הוא מקיף את השמש בציר חצי-עיקרי של כ-30.11 AU (4,504,450,000,000 ק'מ), הנע בין 29.81 AU (4.459 x 10)9ק'מ) בפריהליון ו-30.33 AU (4.537 x 109ק'מ) באפליון.
נפטון וחגורת קויפר העשירה באסטרואידים הקפואים שנמצאת מעבר למסלולה. קרדיט: נאס'א
לנפטון לוקח 16 שעות 6 דקות ו-36 שניות (0.6713 ימים) להשלים סיבוב צדדי בודד, ו-164.8 שנות כדור הארץ להשלים מסלול בודד סביב השמש. משמעות הדבר היא שיום בודד נמשך 67% יותר בנפטון, בעוד שנה שווה בערך ל-60,190 ימי כדור הארץ (או 89,666 ימים נפטוניים).
מכיוון שהטיה הצירית של נפטון (28.32°) דומה לזו של כדור הארץ (~23°) ומאדים (~25°), כוכב הלכת חווה שינויים עונתיים דומים. בשילוב עם תקופת המסלול הארוכה שלו, המשמעות היא שעונות השנה נמשכות ארבעים שנות כדור הארץ. בנוסף, הטיה הצירית של כוכבי הלכת מובילה גם לשונות באורך יומו, כמו גם לשונות בטמפרטורה בין חצי הכדור הצפוני והדרומי (ראה להלן).
טמפרטורת 'משטח':
בשל הרכבם, קביעת טמפרטורת פני השטח על ענקי גז או קרח (בהשוואה לכוכבי לכת יבשתיים או ירחים) היא בלתי אפשרית מבחינה טכנית. כתוצאה מכך, אסטרונומים הסתמכו על מדידות שהתקבלו בגבהים שבהם הלחץ האטמוספרי שווה ל-1 בר (או 100 קילו פסקל), המקבילה ללחץ האוויר כאן על פני כדור הארץ בגובה פני הים.
תמונה בעלת ניגודיות צבע המציגה את המאפיינים האטמוספריים של נפטון. קרדיט: אריך קרקושקה
כאן על נפטון, ממש מתחת לעננים ברמה העליונה, הלחצים מגיעים בין 1 ל-5 בר (100 - 500 kPa). זה גם ברמה זו שהטמפרטורות מגיעות לשיא הנרשם של 72 K (-201.15 °C; -330 °F). בטמפרטורה זו, התנאים מתאימים למתאן להתעבות, ונחשבים להיווצרות ענני אמוניה ומימן גופרתי (וזה מה שנותן לנפטון את צבע הציאן הכהה האופייני לו).
אבל כמו בכל ענקי הגז והקרח, הטמפרטורות משתנות בנפטון עקב עומק ולחץ. בקיצור, ככל שנכנס עמוק יותר לתוך נפטון, כך הוא נעשה חם יותר. בליבתו, נפטון מגיע לטמפרטורות של עד 7273 K (7000 מעלות צלזיוס; 12632 מעלות פרנהייט), אשר ניתן להשוות לפני השטח של השמש. הפרשי הטמפרטורות העצומים בין מרכז נפטון לפני השטח שלו יוצרים סופות רוח ענקיות, שיכולות להגיע ל-2,100 קמ'ש, מה שהופך אותן למהירות ביותר במערכת השמש.
חריגות ושינויים בטמפרטורה:
בעוד נפטון מעמיד את ממוצע הטמפרטורות הקרות ביותר במערכת השמש, אנומליה מוזרה היא הקוטב הדרומי של כוכב הלכת. כאן, חם ב-10 מעלות K משאר כדור הארץ. 'נקודה חמה' זו מתרחשת מכיוון שהקוטב הדרומי של נפטון חשוף כעת לשמש. כאשר נפטון ממשיך במסעו סביב השמש, מיקום הקטבים יתהפך. ואז הקוטב הצפוני יהפוך לחם יותר, והקוטב הדרומי יתקרר.
מזג האוויר המגוון יותר של נפטון בהשוואה לאורנוס נובע בחלקו מהחימום הפנימי הגבוה יותר שלו, וזה מביך במיוחד עבור מדענים. למרות העובדה שנפטון ממוקם יותר מ-50% יותר מהשמש מאשר אורנוס, ומקבל רק 40% מכמות אור השמש שלו, טמפרטורות פני השטח של שני כוכבי הלכת שוות בערך.
ארבע תמונות של נפטון שצולמו בהפרש של כמה שעות על ידי טלסקופ החלל האבל ב-25-26 ביוני 2011. קרדיט: נאס'א, ESA וצוות מורשת האבל (STScI/AURA)
עמוק יותר בתוך שכבות הגז, הטמפרטורה עולה בהתמדה. זה תואם לאורנוס, אבל למרבה הפלא, הפער גדול יותר. אורנוס מקרין רק פי 1.1 אנרגיה מזו שהוא מקבל מהשמש, בעוד נפטון מקרין בערך פי 2.61. נפטון הוא כוכב הלכת הרחוק ביותר מהשמש, אך האנרגיה הפנימית שלו מספיקה כדי להניע את הרוחות הפלנטריות המהירות ביותר שנראו במערכת השמש. המנגנון לכך עדיין לא ידוע.
ובעוד שהטמפרטורות בפלוטו תועדו כמגיעות לנמוכות יותר - עד ל-33 K (-240 מעלות צלזיוס; -400 מעלות צלזיוס) - מעמדו של פלוטו כ- כוכב לכת ננסי כלומר, זה כבר לא באותו מעמד כמו האחרים. ככזה, נפטון נשאר הכוכב הקר ביותר מבין השמונה.
כתבנו מאמרים רבים על נפטון כאן ביקום היום. הנה נפטון ענק הגז (והקרח). , איך נראים פני השטח של נפטון? , 10 עובדות מעניינות על נפטון , ו הטבעות של נפטון .
אם תרצה מידע נוסף על נפטון, תסתכל על מהדורות החדשות של Hubblesite על נפטון , והנה קישור ל מדריך לחקר מערכת השמש של נאס'א לנפטון .
הקלטנו פרק שלם של Cast Astronomy Cast רק על נפטון. אתה יכול להאזין לו כאן, פרק 63: נפטון .