NETTUNO (PIANETA): CARATTERISTICHE, COMPOSIZIONE, ORBITA, MOVIMENTO, STRUTTURA - ARTE - 2025

Nettuno è l'ottavo pianeta del sistema solare in termini di distanza orbitale, un gigante di ghiaccio e il più esterno di tutti. Questo è il caso da quando Plutone ha smesso di essere considerato un pianeta nel 2006, diventando un pianeta nano che fa parte della fascia di Kuiper.

Nel cielo notturno Nettuno sembra un piccolo punto bluastro di cui si sapeva molto poco, fino a quando le missioni spaziali alla fine degli anni '80, come la Voyager 2, fornirono dati sul pianeta e sui suoi satelliti.

Figura 1. Nettuno fotografato dalla Voyager 2 nel 1989, l'immagine mostra le macchie scure dovute alle tempeste atmosferiche. (Fonte: NASA)

Le immagini della Voyager 2 hanno mostrato per la prima volta un pianeta con una superficie blu-verde, con forti tempeste e correnti di vento veloci, producendo macchie scure anticicloniche. Sono molto simili a quelli di Giove, sebbene non permanenti nel tempo come questi.

L'atmosfera di Nettuno è ricca di metano e ha un sistema ad anelli molto debole. Il pianeta ha una magnetosfera, motivo per cui si presume abbia un nucleo metallico.

Finora sono stati contati 15 satelliti di Nettuno, tra i quali Tritone e Nereida sono i satelliti principali.

Scoperta e storia

La scoperta di Nettuno è stata il risultato di una previsione matematica, basata sull'osservazione dei disturbi nelle orbite dei pianeti Urano e Saturno. In precedenza, nel 1610, Galileo aveva già avvistato Nettuno con lo stesso telescopio che usò per scoprire le lune di Giove, ma lo scambiò per una stella.

Molto più tardi, nel 1846, il matematico francese specializzato in meccanica celeste Urbain Le Verrier, studiò alcune perturbazioni nelle orbite di Saturno e Urano. La migliore spiegazione è stata quella di proporre l'esistenza di un nuovo pianeta, di cui prevedeva l'orbita e la posizione nel cielo. Il passo successivo era trovare il pianeta, così Le Verrier convinse l'astronomo tedesco Johann Gottfried Galle a cercarlo.

Nella notte del 23 settembre 1846 Galle confermò, dal suo osservatorio di Berlino, l'esistenza del nuovo pianeta e in pochi giorni apparve Triton, il suo satellite più grande.

Quasi contemporaneamente a Cambridge, in Inghilterra, il giovane matematico John Couch Adams, anch'egli da tempo al lavoro sul problema, fece previsioni simili.

Nettuno deve il suo nome al dio del mare nella mitologia romana (equivalente al dio greco Poseidone), seguendo la tradizione di dare ai pianeti il ​​nome delle divinità del pantheon romano.

Caratteristiche generali

Il diametro di Nettuno è quasi 4 volte il diametro della Terra, ma circa un terzo del gigantesco Giove.

Figura 2. Nettuno rispetto alla Terra. (Fonte: wikimedia commons)

La sua massa è 17 volte quella della Terra e il suo volume è 57 volte maggiore. In termini di massa, è al terzo posto tra i pianeti del sistema solare e al quarto per dimensioni.

Riepilogo delle principali caratteristiche fisiche di Nettuno

-Massa: 1.024 × 10 ²⁶ kg (17.147 volte quella della Terra)

-Raggio medio : 24.622 km, equivalente a 3,87 volte il raggio della Terra.

-Forma: appiattita ai poli di un fattore 0,983.

-Raggio medio dell'orbita: 4.498 x 10 ⁹ km equivalenti a 30.07 AU

- Inclinazione dell'asse di rotazione : 30º rispetto al piano orbitale.

-Temperatura : -220ºC (nuvole)

-Gravità: 11,15 m / s ² (1,14 g)

-Campo magnetico proprio: Sì, 14 microtesla all'equatore.

-Atmosfera: Idrogeno 84%, Elio 12%, Metano 2%, Ammoniaca 0,01%.

-Densità: 1.640 kg / m ³

-Satelliti: 15 conosciuti fino ad oggi.

-Anelli: Sì, sono sottili e composti da particelle di ghiaccio e silicati.

Movimento di traduzione

Nettuno, l'ottavo pianeta del sistema solare, è un gigante gassoso la cui orbita attorno al Sole ha un raggio medio di 30 UA. Un'unità astronomica AU equivale a 150 milioni di chilometri ed è la distanza media tra il Sole e la Terra.

Figura 3. Animazione che mostra l'orbita di Nettuno in rosso, insieme a quella di Urano che è il punto blu. Fonte: Wikimedia Commons.

Ciò significa che il raggio del percorso di Nettuno è 30 volte quello della Terra, quindi ci vogliono 165 anni per completare una rivoluzione attorno al Sole.

Curiosità su Nettuno

-È il pianeta più lontano dal Sole, poiché Plutone, che è dopo l'orbita di Nettuno, è ora un pianeta nano.

-Nettuno è il più piccolo dei quattro pianeti giganti (Giove, Saturno, Urano, Nettuno).

-La gravità di Nettuno è molto simile a quella della Terra.

-È il pianeta più freddo del sistema solare, con una temperatura media di -221,4 ° C.

-Ha un sistema di anelli, ma a differenza di quelli di Saturno, non sono continui, ma formano archi lungo il suo percorso orbitale.

-Nettuno è il più denso dei pianeti giganti.

-Ha uragani con i venti più veloci del sistema solare, che possono raggiungere l'incredibile velocità di 2.100 km / h.

-Nettuno ha una grande macchia scura, un vortice delle dimensioni del pianeta Terra. Questo spot, fotografato nel 1989, è scomparso nel 1994, ma ha dato origine a un nuovo Dark Spot.

-Tritone, il più grande satellite di Nettuno, ruota nella direzione opposta rispetto agli altri suoi satelliti, motivo per cui si pensa che sia stato intrappolato dal pianeta e non si sia formato contemporaneamente.

-Tritone (il più grande satellite di Nettuno) ha vulcani e geyser di azoto, tuttavia è una delle stelle più fredde del sistema solare (-235 ° C).

-La missione Voyager 2 ha superato i 3000 chilometri dal polo nord del pianeta Nettuno nel 1989.

-Il 12 luglio 2011, Nettuno ha completato la sua prima orbita completa dalla sua scoperta il 23 settembre 1846.

Moto rotatorio

Figura 4. Nettuno impiega quasi 16 ore per compiere un giro completo attorno al proprio asse. Fonte: NASA.

La rotazione di Nettuno è di 15 ore, 57 minuti e 59 secondi, secondo la misurazione più accurata fino ad oggi.

Non è un compito facile determinare la velocità di rotazione di un pianeta che mostra solo la superficie della sua atmosfera e che si muove anche lui. È molto più facile determinare la velocità di rotazione dei pianeti rocciosi.

Quando la Voyager 2 raggiunse Nettuno nel 1989 fu stimato un periodo di rotazione di 16 ore e 6,5 secondi. Oggi questa misurazione è nota per essere imprecisa, grazie alle meticolose misurazioni dello scienziato planetario Erich Karkoschka dell'Università dell'Arizona.

Velocità di rotazione e campo magnetico

La velocità di rotazione degli altri pianeti giganti è misurata dagli impulsi emessi dal campo magnetico. Tuttavia, questo metodo non si applica a Nettuno, poiché né l'asse né il centro del dipolo magnetico coincidono con l'asse di rotazione del pianeta, come vediamo nella seguente immagine comparativa:

Figura 5. Campo magnetico dei pianeti giganti. Fonte: Seeds, M. 2011 The Solar System. Settima edizione. Cengage Learning.

L'immagine mostra il modello del campo magnetico prodotto da un dipolo (un magnete), situato più o meno al centro del pianeta. Questo modello è adatto anche per il campo magnetico terrestre.

Ma il campo di Nettuno è anomalo, nel senso che gli ingressi quadrupolari e di ordine superiore possono essere maggiori del campo dipolare. E come si vede nella figura, il dipolo è spostato dal centro.

Quindi Karkoschka ha escogitato un metodo diverso, utilizzando più di cinquecento immagini dal telescopio Hubble. Ha trovato due caratteristiche del pianeta che ha chiamato: South Polar Feature e South Polar Wave.

Questi hanno ruotato alla stessa velocità dagli anni '90, confermando che questa è la vera velocità del pianeta.

Figura 6. In questa immagine di Nettuno, vengono utilizzati filtri colorati per evidenziare Dark Spot 2 e South Polar Feature, che sembrano essere ancorati al pianeta. Fonte: Erich Karkoschka.

L'immagine nella Figura 5 (sopra) mostra colori e contrasti modificati dai filtri per enfatizzare le caratteristiche atmosferiche del pianeta.

Come abbiamo detto, i venti nell'atmosfera di Nettuno spesso superano la velocità del suono.

Pertanto, la Grande Macchia Oscura di Nettuno varia la sua posizione relativa nel tempo, mentre la Macchia Nera 2 e la Caratteristica Polare Sud mantengono le loro posizioni relative. Ciò suggerisce che sono legati alla rotazione del pianeta, che ha permesso a Karkoschka di determinare con precisione la lunghezza di un giorno su Nettuno.

Composizione

Nell'atmosfera di Nettuno si trovano elementi come l'idrogeno (84%), l'elio (12%), il metano (2%) e altri gas come l'ammoniaca, l'etano e l'acetilene. Sotto questa atmosfera c'è una miscela di acqua, ammoniaca liquida, metano e roccia fusa, contenente silice, ferro e nichel.

Concentrazioni crescenti di metano, ammoniaca e acqua si trovano nelle regioni inferiori dell'atmosfera. A differenza di Urano, il pianeta gemello, la composizione di Nettuno ha un volume maggiore di oceano.

Struttura

Il pianeta ha un nucleo roccioso circondato da un guscio ghiacciato, il tutto sotto un'atmosfera densa e densa, che occupa un terzo del suo raggio. È simile a quello del pianeta gemello Urano.

La figura seguente mostra la struttura di Nettuno in modo più dettagliato.

Figura 7. Struttura interna di Nettuno. Fonte: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Nettuno ha una struttura con strati ben differenziati:

- Strato superiore: è costituito da nubi costituite principalmente da idrogeno ed elio, e in misura minore da metano e altri gas. Corrisponde a circa il 5-10% della massa del pianeta.

- Atmosfera : idrogeno, elio e metano.

- Mantello: sotto l'atmosfera si trova il grande mantello del pianeta, una regione liquida dove le temperature possono raggiungere tra 1.727 e 4.727 ° C. È composta da acqua, metano e ammoniaca allo stato fluido.

Il mantello ha da 10 a 15 masse terrestri ed è ricco di acqua, ammoniaca e metano. Questa miscela è chiamata "ghiaccio", nonostante sia un fluido caldo e denso, ed è anche chiamata l'oceano di acqua e ammoniaca.

Il mantello stesso ha temperature molto elevate, tra 1.700ºC e 4.700ºC, e anche la sua conduttività elettrica è elevata.

- Nucleo: costituito da roccia di silice, ferro e nichel, simile a Urano, l'altro gigante del ghiaccio e del gas. La massa del nucleo è 1,2 volte quella della Terra. La pressione al centro è stimata in 700 GPa, circa il doppio di quella al centro della Terra, con temperature fino a 5.670 ºC.

Atmosfera

L'atmosfera di Nettuno è molto interessante e merita una sezione speciale. Per cominciare, fa estremamente freddo, poiché è il pianeta più distante dal Sole e riceve pochissima radiazione solare. A causa di ciò, la temperatura nella parte superiore dell'atmosfera è dell'ordine di -220 ºC.

Ma Nettuno ha una fonte di calore interna, probabilmente dovuta alle collisioni degli elettroni di conduzione nel mantello fluido e anche al calore residuo durante la sua formazione.

A causa di questo enorme gradiente di temperatura, si verificano enormi correnti di convezione, che rendono il sistema climatico del pianeta molto estremo.

E così si producono le più grandi tempeste e uragani nel sistema solare, come dimostra la formazione di enormi chiazze di correnti anticicloniche, dovute a venti opposti a diverse latitudini.

Tra tutti i sistemi anticiclonici di Nettuno, spicca il Great Dark Spot, fotografato per la prima volta dalla sonda Voyager 2 nel 1989, quando passò a 3000 chilometri dal pianeta.

In termini di colore, quello di Nettuno è ancora più bluastro di Urano, proprio a causa della sua maggiore concentrazione di metano, che assorbe la lunghezza d'onda rossa e riflette quella blu. Ma ci sono anche altre molecole che contribuiscono al suo colore.

Nella regione inferiore dell'atmosfera (troposfera) la temperatura diminuisce con l'altezza, ma nella regione superiore (stratosfera) avviene il contrario. Tra questi strati la pressione è di 10 mila pascal (Pa).

Al di sopra della stratosfera si trova la termosfera, che si trasforma gradualmente nell'esosfera, dove la pressione diminuisce da 10 Pa a 1 Pa.

Satelliti di Nettuno

Ad oggi sono stati contati 15 satelliti naturali del pianeta. Il più grande dei suoi satelliti e il primo ad essere scoperto, nel 1846, è Triton. Nel 1949 fu scoperto un secondo satellite, chiamato Nereida.

Nel 1989 la missione Voyager 2 scoprì altri sei satelliti: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa e Proteus.

Più tardi nel 2003 vengono scoperti Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate e Neso. Il piccolo satellite 14 è stato scoperto nel 2013 dall'istituto SETI, il suo periodo orbitale è di 23 ore.

Vediamo alcuni dettagli sulle principali lune di Nettuno:

Tritone

È il più grande dei satelliti di Nettuno, con un diametro di 2.700 km, circa 18 volte più piccolo del suo pianeta ospite e quasi 5 volte più piccolo della Terra.

Il suo periodo orbitale è di quasi 6 giorni, ma curiosamente ruota nella direzione opposta alla rotazione di Nettuno e dei suoi altri satelliti. Inoltre, la sua orbita è inclinata di 30 gradi rispetto al piano orbitale del pianeta.

È l'oggetto più freddo del sistema solare, con una temperatura media di -235 ºC ed è composto da tre quarti di roccia e un quarto di ghiaccio. Sulla sua superficie sono presenti geyser, con scure emanazioni verso l'atmosfera, mentre la superficie presenta pianure e alcuni vulcani con crateri di 200 km.

Figura 8. I principali satelliti di Nettuno; Tritone, Proteo, Nereida e Larisa. Fonte: Wikimedia Commons.

Nereide

Fu scoperto da Gerard Kuiper nel 1949, grazie al fatto che riflette il 14% della luce solare che riceve.

La sua dimensione è un ottavo di Tritone e ha un'orbita molto eccentrica, l'approccio più vicino a Nettuno è di 1.354.000 km e la distanza più lontana è 9.624.000 km, impiegando 360 giorni per essere completato.

Proteus

Figura 9. Fraternità, uguaglianza, libertà è il nome dato agli archi dell'anello di Adams (il più esterno). L'anello interno è Le Verrier. (Fonte: wikimedia commons)

Nettuno ha cinque anelli sottili e deboli, composti principalmente da particelle di polvere e ghiaccio. Si ritiene che la sua origine sia nei detriti lasciati dalle collisioni tra meteore e satelliti naturali del pianeta.

Gli anelli prendono il nome dai cognomi degli scienziati che hanno contribuito maggiormente alla loro scoperta e studio. Dal più interno al più esterno sono Galle, Le Verrier, Lassell, Arago e Adams.

C'è anche un anello la cui orbita condivide con il satellite Galatea, che possiamo vedere nell'immagine seguente:

Figura 10. Diagramma dei cinque anelli di Nettuno e dei loro nomi. Viene mostrata anche l'orbita di alcuni satelliti. (Fonte: NASA).

Quando e come osservare Nettuno

Nettuno non può essere visto ad occhio nudo, anche con un telescopio amatoriale sembra così piccolo da poter essere scambiato per una stella.

Per questo è meglio usare un programma per computer o un'applicazione che funzioni come un planetario. Per il sistema operativo Android spicca l'applicazione Sky Maps, che permette di individuare rapidamente pianeti e altri oggetti celesti con notevole precisione.

Il momento migliore per osservare è quando il pianeta è in opposizione, cioè la Terra si trova tra la linea che unisce il Sole con Nettuno.

Questo fenomeno si verifica ogni 368 giorni ed entro il 2020 avverrà l'11 settembre. Non è certo l'unica occasione per osservare Nettuno, visibile anche in altri periodi dell'anno.

Con un buon telescopio, Nettuno può essere distinto dalle stelle di fondo, poiché sembra un disco blu-verde.

Magnetosfera di Nettuno

In precedenza è stato commentato le peculiarità del campo magnetico di Nettuno. I poli magnetici del pianeta sono inclinati di 47º rispetto all'asse di rotazione.

Il campo magnetico è generato dal movimento di fluidi conduttivi che formano un sottile strato sferico all'interno del pianeta. Ma su Nettuno, i poli magnetici sono spostati dal centro di circa 0,5 raggi dal pianeta.

L'intensità del campo all'equatore magnetico è dell'ordine di 15 microtesla, essendo 27 volte più intensa di quella della Terra.

La geometria del campo è complessa, poiché i contributi del quadrupolo possono superare il contributo del dipolo, a differenza della Terra in cui il contributo più rilevante è il dipolo.

Figura 11. Il peculiare campo magnetico di Nettuno. (Fonte: emaze.com)

La magnetosfera di Nettuno si estende fino a 35 volte il suo raggio nella parte anteriore dell'urto e 72 nella coda.

La magnetopausa, che è il luogo in cui la pressione magnetica è uguale alla pressione delle particelle cariche dal Sole, è compresa tra 23 e 27 raggi dal pianeta.

Missioni su Nettuno

Voyager 2

L'unica missione spaziale in orbita attorno al pianeta Nettuno è stata la Voyager 2, che è arrivata sul pianeta nel 1982.

A quel tempo si conoscevano solo due satelliti: Triton e Nereida. Ma grazie alla missione Voyager 2, ne furono scoperte altre sei: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa e Proteus. Questi satelliti sono molto più piccoli di Triton, con forma irregolare e orbite con raggio più piccolo.

Si sospetta che questi sei satelliti siano i resti di una collisione con un antico satellite che entrò in collisione con Tritone quando quest'ultimo fu catturato dall'attrazione gravitazionale di Nettuno.

La Voyager 2 ha anche scoperto nuovi anelli su Nettuno. Sebbene il primo degli anelli sia stato scoperto nel 1968, la sua esistenza e la scoperta di nuovi non fu possibile fino all'arrivo di detta sonda nel 1989.

L'avvicinamento più vicino della sonda al pianeta è avvenuto il 25 agosto 1989, a una distanza di 4.800 km sopra il polo nord di Nettuno.

Poiché questo era l'ultimo grande pianeta che la navicella poteva visitare, si decise di fare un sorvolo ravvicinato della luna Tritone, simile a quello che era stato fatto con la Voyager 1, che volava su Saturno e la sua luna Titano.

Il 25 agosto 1989, la sonda ha fatto un incontro ravvicinato con la luna Nereide prima di raggiungere i 4.400 km dall'atmosfera di Nettuno e lo stesso giorno è passata vicino a Tritone, la luna più grande del pianeta.

La sonda ha verificato l'esistenza del campo magnetico che circonda Nettuno e ha scoperto che il campo era spostato dal centro e inclinato, in modo simile al campo intorno a Urano.

Riferimenti

1. N + 1. 200 chilogrammi di diamanti stanno piovendo su Urano e Nettuno. Estratto da: nmas1.org.
2. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (e come identificarli). Estratto da: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Il sistema solare. Settima edizione. Cengage Learning.
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5. Wikipedia. Anneaux d'Neptune. Estratto da: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Esplorazione di Nettuno. Estratto da: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Nettuno (pianeta). Estratto da: es.wikipedia.org.