Astronomie

Quelle est exactement la relation entre les orbites des lunes de Neptune Naïade et Thalassa ?

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Wild Orbits of Neptune Moons a 'Dance of Avoidance' [Vidéo] de Scitechdaily renvoie à la vidéo YouTube Neptune Moon Dance (Naiad et Thalassa) et dit :

Dans ce chorégraphie perpétuelle, Naïade tourbillonne autour du géant de glace toutes les sept heures, tandis que Thalassa, sur la piste extérieure, met sept heures et demie. Un observateur assis sur Thalassa verrait Naïade sur une orbite qui varie énormément en zigzag, passant deux fois d'en haut puis deux fois d'en bas. Ce schéma haut, haut, bas, bas se répète à chaque fois que Naiad gagne quatre tours sur Thalassa.

Bien que la danse puisse sembler étrange, elle maintient les orbites stables, ont déclaré les chercheurs.

« Nous appelons ce motif répétitif une résonance,», a déclaré Marina Brozovic, experte en dynamique du système solaire au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, et auteure principale du nouvel article, publié le 13 novembre dans Icarus. "Il existe de nombreux types de" danses "que les planètes, les lunes et les astéroïdes peuvent suivre, mais celui-ci n'a jamais été vu auparavant.

[… ]

Référence : « Orbits and resonances of the regular moons of Neptune » par Marina Brozović, Mark R. Showalter, Robert A. Jacobson, Robert S. French, Jack J. Lissauer et Imke de Pater, 22 octobre 2019, Icarus.

DOI : 10.1016/j.icarus.2019.113462

arXiv : 1910.13612


Je pense que le terme "chorégraphie" était censé être coloré, mais ne faisait pas référence à une chorégraphie réelle à n corps.

Question: Les résonances orbitales sont assez courantes, mais que signifie « celui-ci » dans la dernière phrase « celui-ci n'a jamais été vu auparavant » ? Quelques questions supplémentaires peuvent aider à expliquer ce que j'ai du mal à comprendre :

  • A quel type d'orbite « celle-ci » fait-elle référence ? Y a-t-il un terme ?
  • Est-ce vraiment comportement de résonance ?
  • Les deux périodes sont-elles liées par un nombre rationnel ?
  • Y a-t-il aussi des aspects chaotiques à leur mouvement relatif ?

dessus: recadrée seconde d'une capture d'écran de la vidéo liée. Si je comprends bien, c'est au moins approximativement dans le cadre synodique de Thalassa ; Naïade se déplace lentement autour de Neptune et la planète est représentée en rotation en dessous.

au dessous de: plus de captures d'écran…


Combien de lunes a Neptune ?

Neptune est la huitième planète du Soleil et a été découverte en 1846. Neptune met 164 ans pour orbiter autour du Soleil une fois. Neptune est la planète la plus éloignée de notre système solaire et compte 14 lunes.

La plus grande lune de Neptune s'appelle Triton et porte le nom du dieu grec de l'océan (Neptune est le nom du dieu romain de l'océan). Triton a été découvert par William Lassell, un astronome anglais. Triton est un peu plus petit que la lune de la Terre et est couvert de nombreux volcans actifs. Ces volcans font éclater de l'azote glacial sur toute la surface de Triton.

Triton est une lune particulièrement étrange, car elle a une orbite rétrograde : cela signifie qu'elle orbite Neptune vers l'arrière (dans le sens inverse de la rotation de Neptune). Une orbite rétrograde est un indice fort pour les scientifiques que Triton a été capturé par l'attraction gravitationnelle de Neptune. Une théorie est que Triton a frappé Neptune et a perdu tout son élan lorsqu'il a rebondi sur une autre théorie, c'est que peut-être Triton s'est écrasé sur l'une des autres lunes de Neptune, puis n'a pas pu échapper à la gravité de Neptune.

La deuxième lune de Neptune à découvrir s'appelle Néréide. Elle a été découverte en 1949 par Gerard Kuiper, un astronome américain né aux Pays-Bas. Dans la mythologie grecque, les Néréides sont des nymphes de la mer et sont utiles aux marins qui combattent de dangereuses tempêtes. Néréide est la plus externe des lunes de Neptune. Il reflète une proportion raisonnable (14 %) de la lumière du soleil qui le frappe, ce qui le rend légèrement plus lumineux que la lune de la Terre. Néréide a l'orbite la plus excentrique de toutes les lunes du système solaire - elle est parfois aussi éloignée que 9,66 millions de km de Neptune, tandis qu'à d'autres moments, elle est aussi proche que 1,37 million de km.

En 1981, une troisième lune a été découverte, nommée Larissa. Malheureusement, peu de temps après avoir découvert Larissa, les astronomes l'ont perdue ! Larissa doit son nom à l'une des Néréides. Larissa est une petite lune, de forme irrégulière et couverte de cratères. L'orbite de Larissa tourne lentement vers l'intérieur en direction de Neptune - cela signifie que Larissa pourrait éventuellement s'écraser dans l'atmosphère de Neptune, ou que les forces de marée de Neptune pourraient séparer Larissa ! Larissa est en orbite autour de Neptune toutes les 13 heures et 20 minutes.

En 1989, Voyager 2 a observé Neptune, passant près de 5000 km au-dessus du pôle nord de Neptune. Lorsque Voyager 2 a survolé Neptune, il a de nouveau vu Larissa. À ce stade, Larissa a été considérée comme "officiellement" découverte. Voyager 2 a également découvert que Neptune avait 5 lunes supplémentaires. Ceux-ci ont été nommés Naïade, Thalassa, Despina, Galatée et Protée. Les astronomes ont ensuite découvert 5 autres lunes en 2002 et 2003, et les ont nommées Halimede, Sao, Psamathe, Laomedeia et Neso. Beaucoup de ces autres lunes portent également le nom de nymphes de la mer (Néréides), tandis que d'autres portent le nom d'autres dieux et déesses grecs de la rivière ou de la mer.

En juillet 2013, il a été découvert que Neptune avait une autre lune, portant le nombre total de lunes de Neptune à 14. Cette lune a été découverte par Mark Schowalter, chercheur scientifique principal à l'Institut SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence). Cette lune est si nouvelle qu'elle n'a même pas encore de nom propre - à la place, elle s'appelle S/2004 N 1. Cette nouvelle lune est minuscule par rapport à Triton - alors que Triton mesure 2705 km de diamètre, S/2004 Le N 1 ne fait que 20 km de diamètre ! Il orbite autour de Neptune toutes les 23 heures. Voyager 2 reste le seul vaisseau spatial à avoir visité Neptune, mais peut-être que si d'autres sont envoyés, d'autres lunes seront découvertes !

Des articles


Contenu

Découverte

Certaines des premières observations enregistrées jamais faites au télescope, les dessins de Galilée des 28 décembre 1612 et 27 janvier 1613 contiennent des points tracés qui correspondent à ce qui est maintenant connu pour être la position de Neptune. Dans les deux cas, Galilée semble avoir confondu Neptune avec une étoile fixe lorsqu'elle est apparue proche - en conjonction - de Jupiter dans le ciel nocturne. [27] Par conséquent, il n'est pas crédité de la découverte de Neptune. Lors de sa première observation en décembre 1612, Neptune était presque immobile dans le ciel car il venait de devenir rétrograde ce jour-là. Ce mouvement arrière apparent est créé lorsque l'orbite de la Terre passe devant une planète extérieure. Comme Neptune ne faisait que commencer son cycle rétrograde annuel, le mouvement de la planète était bien trop faible pour être détecté avec le petit télescope de Galilée. [28] En 2009, une étude a suggéré que Galilée était au moins conscient que "l'étoile" qu'il avait observée s'était déplacée par rapport aux étoiles fixes. [29]

En 1821, Alexis Bouvard publie des tables astronomiques de l'orbite du voisin de Neptune, Uranus. [30] Des observations ultérieures ont révélé des écarts substantiels par rapport aux tables, conduisant Bouvard à émettre l'hypothèse qu'un corps inconnu perturbait l'orbite par interaction gravitationnelle. [31] En 1843, John Couch Adams a commencé à travailler sur l'orbite d'Uranus en utilisant les données qu'il avait. Il a demandé des données supplémentaires à Sir George Airy, l'astronome royal, qui les a fournies en février 1844. Adams a continué à travailler en 1845-1846 et a produit plusieurs estimations différentes d'une nouvelle planète. [32] [33]

En 1845-1846, Urbain Le Verrier, indépendamment d'Adams, développe ses propres calculs mais ne suscite aucun enthousiasme chez ses compatriotes. En juin 1846, après avoir vu la première estimation publiée par Le Verrier de la longitude de la planète et sa similitude avec l'estimation d'Adams, Airy a persuadé James Challis de rechercher la planète. Challis parcourut vainement le ciel en août et septembre. [31] [34]

Pendant ce temps, Le Verrier a envoyé une lettre et a exhorté l'astronome de l'Observatoire de Berlin Johann Gottfried Galle à rechercher avec le réfracteur de l'observatoire. Heinrich d'Arrest, étudiant à l'observatoire, a suggéré à Galle de comparer une carte du ciel récemment dessinée dans la région de l'emplacement prédit de Le Verrier avec le ciel actuel pour rechercher le déplacement caractéristique d'une planète, par opposition à un étoile fixe. Le soir du 23 septembre 1846, le jour où Galle reçut la lettre, il découvrit Neptune juste au nord-est de Iota Aquarii, à 1° du "cinq degrés à l'est du Delta du Capricorne" la position que Le Verrier avait prédite à environ 12° de la prédiction d'Adams, et à la frontière du Verseau et du Capricorne selon les limites de la constellation moderne de l'IAU. Challis réalisa plus tard qu'il avait observé la planète deux fois, les 4 et 12 août, mais ne l'a pas reconnu comme une planète parce qu'il ne disposait pas d'une carte des étoiles à jour et était distrait par ses travaux simultanés sur les observations de comètes [31] [37]

À la suite de la découverte, il y avait une vive rivalité nationaliste entre les Français et les Britanniques pour savoir qui méritait le mérite de la découverte. Finalement, un consensus international a émergé que Le Verrier et Adams méritaient un crédit commun. Depuis 1966, Dennis Rawlins a remis en question la crédibilité de la prétention d'Adams à la co-découverte, et la question a été réévaluée par les historiens avec le retour en 1998 des « papiers de Neptune » (documents historiques) à l'Observatoire royal de Greenwich. [38] [39]

Appellation

Peu de temps après sa découverte, Neptune était simplement appelée "la planète extérieure à Uranus" ou "la planète de Le Verrier". La première suggestion de nom est venue de Galle, qui a proposé le nom Janus. En Angleterre, Challis a proposé le nom Océanus. [40]

Revendiquant le droit de nommer sa découverte, Le Verrier proposa rapidement le nom Neptune pour cette nouvelle planète, tout en déclarant faussement que cela avait été officiellement approuvé par le Bureau des longitudes français. [41] En octobre, il cherche à nommer la planète Le Verrier, après lui, et il a été fidèlement soutenu en cela par le directeur de l'observatoire, François Arago. Cette proposition rencontre une vive résistance hors de France. [42] Les almanachs français ont rapidement réintroduit le nom Herschel pour Uranus, après le découvreur de cette planète, Sir William Herschel, et Leverrier pour la nouvelle planète. [43]

Struve s'est prononcé en faveur du nom Neptune le 29 décembre 1846, à l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. [44] Bientôt, Neptune est devenu le nom internationalement accepté. Dans la mythologie romaine, Neptune était le dieu de la mer, identifié au grec Poséidon. La demande d'un nom mythologique semblait être conforme à la nomenclature des autres planètes, qui, à l'exception de la Terre, portaient le nom de divinités de la mythologie grecque et romaine. [45]

La plupart des langues utilisent aujourd'hui une variante du nom « Neptune » pour la planète en effet, en chinois, vietnamien, japonais et coréen, le nom de la planète a été traduit par « étoile du roi des mers » ( 海王星 ). [46] [47] En mongol, Neptune s'appelle Fourgon Dalain ( Далайн ван ), reflétant le rôle de son dieu homonyme en tant que souverain de la mer. En grec moderne, la planète s'appelle Poséidon ( , Poséidonas), l'homologue grec de Neptune. [48] ​​En hébreu, Rahab ( רהב ), d'un monstre marin biblique mentionné dans le Livre des Psaumes, a été sélectionné lors d'un vote géré par l'Académie de la langue hébraïque en 2009 comme nom officiel de la planète, même si le terme latin existant Neptune ( ) est couramment utilisé. [49] [50] En maori, la planète est appelée Tangaroa, du nom du dieu maori de la mer. [51] En nahuatl, la planète est appelée Tlāloccītlalli, du nom du dieu de la pluie Tlāloc. [51] En thaï, Neptune est désigné à la fois par son nom occidentalisé Dao Nepjun ( ดาวเนปจูน ), et est également nommé Dao Ketu ( ดาวเกตุ , lit. 'étoile de Ketu'), après Ketu ( केतु ), le nœud lunaire descendant, qui joue un rôle dans l'astrologie hindoue. En malais, le nom Waruna, après le dieu hindou des mers, a été attesté jusque dans les années 1970 [52] jusqu'à ce qu'il soit finalement remplacé par l'équivalent latin soit comme Neptune (en malais [53] ) ou Neptune (en indonésien [54] ).

La forme adjectivale habituelle est Neptunien. La forme nonce Poséidienne ( / p ə ˈ s aɪ d i n / ), de Poséidon, a également été utilisé, [4] bien que la forme adjectivale habituelle de Poséidon soit Poséidonien ( / p oʊ s aɪ ˈ doʊ n i n / ). [55]

Statut

De sa découverte en 1846 jusqu'à la découverte de Pluton en 1930, Neptune était la planète la plus éloignée connue. Lorsque Pluton a été découverte, elle était considérée comme une planète et Neptune est ainsi devenue la deuxième planète la plus éloignée connue, à l'exception d'une période de 20 ans entre 1979 et 1999 lorsque l'orbite elliptique de Pluton l'a rapprochée du Soleil. [56] La découverte de la ceinture de Kuiper en 1992 a conduit de nombreux astronomes à se demander si Pluton devait être considéré comme une planète ou comme faisant partie de la ceinture de Kuiper. [57] [58] En 2006, l'Union astronomique internationale a défini le mot "planète" pour la première fois, reclassant Pluton comme une "planète naine" et faisant de Neptune la planète la plus connue du système solaire. [59]

La masse de Neptune de 1,0243 × 10 26 kg [6] est intermédiaire entre la Terre et les plus grandes géantes gazeuses : c'est 17 fois celle de la Terre mais seulement 1/19e celle de Jupiter. [d] Sa gravité à 1 bar est de 11,15 m/s 2 , 1,14 fois la gravité de surface de la Terre, [60] et n'est dépassée que par Jupiter. [61] Le rayon équatorial de Neptune de 24 764 km [10] est près de quatre fois celui de la Terre. Neptune, comme Uranus, est une géante de glace, une sous-classe de planète géante, car elles sont plus petites et ont des concentrations de composés volatils plus élevées que Jupiter et Saturne. [62] Dans la recherche de planètes extrasolaires, Neptune a été utilisé comme métonymie : les corps découverts de masse similaire sont souvent appelés "Neptunes", [63] tout comme les scientifiques appellent divers corps extrasolaires "Jupiters".

Structure interne

La structure interne de Neptune ressemble à celle d'Uranus. Son atmosphère forme environ 5 à 10 % de sa masse et s'étend peut-être de 10 à 20 % du trajet vers le noyau, où elle atteint des pressions d'environ 10 GPa, soit environ 100 000 fois celles de l'atmosphère terrestre. Des concentrations croissantes de méthane, d'ammoniac et d'eau se trouvent dans les régions inférieures de l'atmosphère. [24]

  1. Haute atmosphère, nuages ​​supérieurs
  2. Atmosphère composée d'hydrogène, d'hélium et de méthane gazeux
  3. Manteau composé de glace d'eau, d'ammoniac et de méthane
  4. Noyau constitué de roche (silicates et nickel-fer)

Le manteau équivaut à 10 à 15 masses terrestres et est riche en eau, en ammoniac et en méthane. [1] Comme il est d'usage en science planétaire, ce mélange est qualifié de glacial même s'il s'agit d'un fluide chaud et dense. Ce fluide, qui a une conductivité électrique élevée, est parfois appelé océan eau-ammoniac. [64] Le manteau peut consister en une couche d'eau ionique dans laquelle les molécules d'eau se décomposent en une soupe d'ions hydrogène et oxygène, et plus profondément en eau superionique dans laquelle l'oxygène cristallise mais les ions hydrogène flottent librement dans le réseau d'oxygène . [65] À une profondeur de 7 000 km, les conditions peuvent être telles que le méthane se décompose en cristaux de diamant qui pleuvent comme des grêlons. [66] [67] [68] Les scientifiques croient aussi que ce genre de pluie de diamant se produit sur Jupiter, Saturne et Uranus. [69] [67] Des expériences à très haute pression au Lawrence Livermore National Laboratory suggèrent que le sommet du manteau pourrait être un océan de carbone liquide avec des « diamants » solides flottants. [70] [71] [72]

Le noyau de Neptune est probablement composé de fer, de nickel et de silicates, avec un modèle intérieur donnant une masse d'environ 1,2 fois celle de la Terre. [73] La pression au centre est de 7 Mbar (700 GPa), environ deux fois plus élevée qu'au centre de la Terre, et la température peut être de 5 400 K. [24] [25]

Atmosphère

À haute altitude, l'atmosphère de Neptune est composée à 80 % d'hydrogène et à 19 % d'hélium. [24] Une trace de méthane est également présente. Des bandes d'absorption importantes du méthane existent à des longueurs d'onde supérieures à 600 nm, dans la partie rouge et infrarouge du spectre. Comme avec Uranus, cette absorption de lumière rouge par le méthane atmosphérique fait partie de ce qui donne à Neptune sa teinte bleue, [74] bien que l'azur vif de Neptune diffère du cyan plus doux d'Uranus. Parce que la teneur en méthane atmosphérique de Neptune est similaire à celle d'Uranus, on pense que certains constituants atmosphériques inconnus contribuent à la couleur de Neptune. [21]

L'atmosphère de Neptune est subdivisée en deux régions principales : la basse troposphère, où la température diminue avec l'altitude, et la stratosphère, où la température augmente avec l'altitude. La limite entre les deux, la tropopause, se situe à une pression de 0,1 bar (10 kPa). [20] La stratosphère cède alors la place à la thermosphère à une pression inférieure à 10 -5 à 10 -4 bars (1 à 10 Pa). [20] La thermosphère passe progressivement à l'exosphère.

Les modèles suggèrent que la troposphère de Neptune est baguée par des nuages ​​de compositions variables selon l'altitude. Les nuages ​​de niveau supérieur se trouvent à des pressions inférieures à un bar, où la température est propice à la condensation du méthane. Pour des pressions comprises entre un et cinq bars (100 et 500 kPa), des nuages ​​d'ammoniac et d'hydrogène sulfuré se formeraient. Au-dessus d'une pression de cinq bars, les nuages ​​peuvent être constitués d'ammoniac, de sulfure d'ammonium, d'hydrogène sulfuré et d'eau. Des nuages ​​de glace d'eau plus profonds devraient être trouvés à des pressions d'environ 50 bars (5,0 MPa), où la température atteint 273 K (0 °C). En dessous, des nuages ​​d'ammoniac et de sulfure d'hydrogène peuvent être trouvés. [75]

Des nuages ​​à haute altitude sur Neptune ont été observés projetant des ombres sur le pont nuageux opaque ci-dessous. Il existe également des bandes nuageuses à haute altitude qui s'enroulent autour de la planète à latitude constante. Ces bandes circonférentielles ont des largeurs de 50 à 150 km et se situent à environ 50 à 110 km au-dessus de la couche nuageuse. [76] Ces altitudes sont dans la couche où le temps se produit, la troposphère. Le temps ne se produit pas dans la stratosphère ou la thermosphère supérieure.

Les spectres de Neptune suggèrent que sa stratosphère inférieure est brumeuse en raison de la condensation des produits de la photolyse ultraviolette du méthane, tels que l'éthane et l'éthyne. [20] [24] La stratosphère abrite également des traces de monoxyde de carbone et de cyanure d'hydrogène. [20] [77] La ​​stratosphère de Neptune est plus chaude que celle d'Uranus en raison de la concentration élevée d'hydrocarbures. [20]

Pour des raisons qui restent obscures, la thermosphère de la planète est à une température anormalement élevée d'environ 750 K. [78] [79] La planète est trop éloignée du Soleil pour que cette chaleur soit générée par le rayonnement ultraviolet. Un candidat pour un mécanisme de chauffage est l'interaction atmosphérique avec les ions dans le champ magnétique de la planète. D'autres candidats sont les ondes de gravité de l'intérieur qui se dissipent dans l'atmosphère. La thermosphère contient des traces de dioxyde de carbone et d'eau, qui peuvent avoir été déposées par des sources externes telles que des météorites et de la poussière. [75] [77]

Magnétosphère

Neptune ressemble à Uranus dans sa magnétosphère, avec un champ magnétique fortement incliné par rapport à son axe de rotation à 47° et décalé d'au moins 0,55 rayon, soit environ 13 500 km du centre physique de la planète. Avant que Voyageur 2 À l'arrivée de Neptune, on a émis l'hypothèse que la magnétosphère inclinée d'Uranus était le résultat de sa rotation latérale. En comparant les champs magnétiques des deux planètes, les scientifiques pensent maintenant que l'orientation extrême peut être caractéristique des flux à l'intérieur des planètes. Ce champ peut être généré par des mouvements de fluides convectifs dans une fine enveloppe sphérique de liquides électriquement conducteurs (probablement une combinaison d'ammoniac, de méthane et d'eau) [75] entraînant une action dynamo. [80]

La composante dipolaire du champ magnétique à l'équateur magnétique de Neptune est d'environ 14 microteslas (0,14 G). [81] Le moment magnétique dipolaire de Neptune est d'environ 2,2 × 10 17 T·m 3 (14 μT·RN 3 , où RN est le rayon de Neptune). Le champ magnétique de Neptune a une géométrie complexe qui comprend des contributions relativement importantes de composants non dipolaires, y compris un fort moment quadripolaire qui peut dépasser le moment dipolaire en force. En revanche, la Terre, Jupiter et Saturne n'ont que des moments quadripolaires relativement faibles et leurs champs sont moins inclinés par rapport à l'axe polaire. Le grand moment quadripolaire de Neptune peut être le résultat d'un décalage par rapport au centre de la planète et des contraintes géométriques du générateur dynamo du champ. [82] [83]

Le choc de l'arc de Neptune, où la magnétosphère commence à ralentir le vent solaire, se produit à une distance de 34,9 fois le rayon de la planète. La magnétopause, où la pression de la magnétosphère contrebalance le vent solaire, se situe à une distance de 23 à 26,5 fois le rayon de Neptune. La queue de la magnétosphère s'étend sur au moins 72 fois le rayon de Neptune, et probablement beaucoup plus loin. [82]

Le temps de Neptune est caractérisé par des systèmes de tempêtes extrêmement dynamiques, avec des vents atteignant des vitesses de près de 600 m/s (2 200 km/h 1 300 mph) – atteignant presque un flux supersonique. [23] Plus généralement, en suivant le mouvement des nuages ​​persistants, il a été démontré que la vitesse du vent varie de 20 m/s vers l'est à 325 m/s vers l'ouest. [85] Au sommet des nuages, la vitesse des vents dominants varie de 400 m/s le long de l'équateur à 250 m/s aux pôles. [75] La plupart des vents sur Neptune se déplacent dans une direction opposée à la rotation de la planète. [86] Le schéma général des vents montrait une rotation prograde aux latitudes élevées par rapport à une rotation rétrograde aux latitudes inférieures. La différence de direction d'écoulement est considérée comme un « effet de peau » et non due à des processus atmosphériques plus profonds. [20] À 70° de latitude S, un jet à grande vitesse se déplace à une vitesse de 300 m/s. [20]

Neptune diffère d'Uranus par son niveau d'activité météorologique typique. Voyageur 2 phénomènes météorologiques observés sur Neptune lors de son survol de 1989, [87] mais aucun phénomène comparable sur Uranus lors de son survol de 1986.

L'abondance de méthane, d'éthane et d'acétylène à l'équateur de Neptune est 10 à 100 fois plus élevée qu'aux pôles. Ceci est interprété comme une preuve d'upwelling à l'équateur et d'affaissement près des pôles car la photochimie ne peut pas expliquer la distribution sans circulation méridienne. [20]

En 2007, il a été découvert que la haute troposphère du pôle sud de Neptune était environ 10 K plus chaude que le reste de son atmosphère, qui est en moyenne d'environ 73 K (-200 °C). Le différentiel de température est suffisant pour laisser le méthane, qui ailleurs est gelé dans la troposphère, s'échapper dans la stratosphère près du pôle. [88] Le "point chaud" relatif est dû à l'inclinaison axiale de Neptune, qui a exposé le pôle sud au Soleil pendant le dernier quart de l'année de Neptune, soit environ 40 années terrestres. Au fur et à mesure que Neptune se déplace lentement vers le côté opposé du Soleil, le pôle sud s'assombrit et le pôle nord s'illumine, provoquant le déplacement de la libération de méthane vers le pôle nord. [89]

En raison des changements saisonniers, les bandes nuageuses de l'hémisphère sud de Neptune ont augmenté en taille et en albédo. Cette tendance a été observée pour la première fois en 1980 et devrait durer jusqu'en 2020. La longue période orbitale de Neptune se traduit par des saisons d'une durée de quarante ans. [90]

Tempêtes

En 1989, le Great Dark Spot, un système de tempête anticyclonique couvrant 13 000 km × 6 600 km (8 100 mi × 4 100 mi) [87] a été découvert par la NASA Voyageur 2 vaisseau spatial. La tempête ressemblait à la Grande Tache Rouge de Jupiter. Environ cinq ans plus tard, le 2 novembre 1994, le télescope spatial Hubble n'a pas vu la grande tache sombre sur la planète. Au lieu de cela, une nouvelle tempête similaire à la Grande Tache Noire a été trouvée dans l'hémisphère nord de Neptune. [91]

Le Scooter est une autre tempête, un groupe de nuages ​​blancs plus au sud que la Grande Tache Noire. Ce surnom est apparu pour la première fois au cours des mois qui ont précédé la Voyageur 2 rencontre en 1989, quand ils ont été observés se déplaçant à des vitesses plus rapides que la Grande Tache Noire (et les images acquises plus tard révéleraient par la suite la présence de nuages ​​se déplaçant encore plus vite que ceux qui avaient été initialement détectés par Voyageur 2). [86] Le Small Dark Spot est une tempête cyclonique du sud, la deuxième tempête la plus intense observée lors de la rencontre de 1989. Il faisait initialement complètement noir, mais comme Voyageur 2 s'est approché de la planète, un noyau brillant s'est développé et peut être vu dans la plupart des images à plus haute résolution. [92] Plus récemment, en 2018, une tache sombre principale plus récente et une tache sombre plus petite ont été identifiées et étudiées. [22]

On pense que les taches sombres de Neptune se produisent dans la troposphère à des altitudes inférieures à celles des nuages ​​​​plus brillants [93], de sorte qu'elles apparaissent comme des trous dans les couches supérieures des nuages. Comme ce sont des caractéristiques stables qui peuvent persister plusieurs mois, on pense qu'il s'agit de structures vortex. [76] Souvent associés aux taches sombres, des nuages ​​de méthane plus brillants et persistants se forment autour de la couche de tropopause. [94] La persistance des nuages ​​compagnons montre que certaines anciennes taches sombres peuvent continuer à exister sous forme de cyclones même si elles ne sont plus visibles en tant que caractéristique sombre. Les taches sombres peuvent se dissiper lorsqu'elles migrent trop près de l'équateur ou éventuellement par un autre mécanisme inconnu. [95]

L'apparition d'une grande tache sombre du Nord en 2018 est la preuve d'une énorme tempête qui se prépare [96]

La grande tache sombre du nord et une plus petite tempête compagnon imagée par Hubble en 2020 [97]

La Grande Tache Noire, illustrée par Voyageur 2

Le vortex rétréci de Neptune [98]

Chauffage interne

Le temps plus varié de Neptune par rapport à Uranus est dû en partie à son chauffage interne plus élevé. Les régions supérieures de la troposphère de Neptune atteignent une température basse de 51,8 K (−221,3 °C). A une profondeur où la pression atmosphérique est égale à 1 bar (100 kPa), la température est de 72,00 K (−201,15 °C). [100] Plus profondément à l'intérieur des couches de gaz, la température augmente régulièrement. Comme pour Uranus, la source de cet échauffement est inconnue, mais l'écart est plus important : Uranus ne rayonne que 1,1 fois plus d'énergie qu'il n'en reçoit du Soleil [101] alors que Neptune rayonne environ 2,61 fois plus d'énergie qu'il n'en reçoit du Soleil. . [102] Neptune est la planète la plus éloignée du Soleil, et se trouve plus de 50 % plus loin du Soleil qu'Uranus, et ne reçoit que 40 % de sa quantité de lumière solaire, [20] pourtant son énergie interne est suffisante pour entraîner les vents planétaires les plus rapides observés. dans le système solaire. Selon les propriétés thermiques de son intérieur, la chaleur laissée par la formation de Neptune peut être suffisante pour expliquer son flux de chaleur actuel, bien qu'il soit plus difficile d'expliquer simultanément le manque de chaleur interne d'Uranus tout en préservant la similitude apparente entre les deux planètes. [103]

La distance moyenne entre Neptune et le Soleil est de 4,5 milliards de km (environ 30,1 unités astronomiques (UA)), et il complète une orbite en moyenne tous les 164,79 ans, soumis à une variabilité d'environ ±0,1 an. La distance du périhélie est de 29,81 UA, la distance de l'aphélie est de 30,33 UA. [104]

Le 11 juillet 2011, Neptune a terminé sa première orbite barycentrique complète depuis sa découverte en 1846, [105] [106] bien qu'elle n'apparaisse pas à sa position exacte de découverte dans le ciel, car la Terre était à un endroit différent dans ses 365,26 jours. orbite. En raison du mouvement du Soleil par rapport au barycentre du système solaire, le 11 juillet, Neptune n'était pas non plus à sa position de découverte exacte par rapport au Soleil si le système de coordonnées héliocentrique le plus courant est utilisé, la longitude de découverte a été atteinte le 12 juillet 2011. [11] [107] [108]

L'orbite elliptique de Neptune est inclinée de 1,77° par rapport à celle de la Terre.

L'inclinaison axiale de Neptune est de 28,32°, [109] ce qui est similaire aux inclinaisons de la Terre (23°) et de Mars (25°). En conséquence, Neptune subit des changements saisonniers similaires à ceux de la Terre. La longue période orbitale de Neptune signifie que les saisons durent quarante années terrestres. [90] Sa période de rotation sidérale (jour) est d'environ 16,11 heures. [11] Parce que son inclinaison axiale est comparable à celle de la Terre, la variation de la durée de son jour au cours de sa longue année n'est plus extrême.

Parce que Neptune n'est pas un corps solide, son atmosphère subit une rotation différentielle. La large zone équatoriale tourne avec une période d'environ 18 heures, ce qui est plus lent que la rotation de 16,1 heures du champ magnétique de la planète. En revanche, l'inverse est vrai pour les régions polaires où la période de rotation est de 12 heures. Cette rotation différentielle est la plus prononcée de toutes les planètes du système solaire [110] et entraîne un fort cisaillement du vent latitudinal. [76]

Résonances orbitales

L'orbite de Neptune a un impact profond sur la région située juste au-delà, connue sous le nom de ceinture de Kuiper. La ceinture de Kuiper est un anneau de petits mondes glacés, similaire à la ceinture d'astéroïdes mais beaucoup plus grand, s'étendant de l'orbite de Neptune à 30 UA jusqu'à environ 55 UA du Soleil. [111] De la même manière que la gravité de Jupiter domine la ceinture d'astéroïdes, façonnant sa structure, la gravité de Neptune domine la ceinture de Kuiper. Au cours de l'ère du système solaire, certaines régions de la ceinture de Kuiper ont été déstabilisées par la gravité de Neptune, créant des lacunes dans la structure de la ceinture de Kuiper. La région entre 40 et 42 UA en est un exemple. [112]

Il existe des orbites dans ces régions vides où les objets peuvent survivre pendant l'âge du système solaire. Ces résonances se produisent lorsque la période orbitale de Neptune est une fraction précise de celle de l'objet, comme 1:2 ou 3:4. Si, par exemple, un objet orbite autour du Soleil une fois toutes les deux orbites de Neptune, il ne terminera qu'une demi-orbite au moment où Neptune reviendra à sa position d'origine. La résonance la plus peuplée de la ceinture de Kuiper, avec plus de 200 objets connus, [113] est la résonance 2:3. Les objets dans cette résonance complètent 2 orbites pour chaque 3 de Neptune et sont connus sous le nom de plutinos car le plus grand des objets connus de la ceinture de Kuiper, Pluton, en fait partie. [114] Bien que Pluton croise régulièrement l'orbite de Neptune, la résonance 2:3 garantit qu'ils ne peuvent jamais entrer en collision. [115] Les résonances 3:4, 3:5, 4:7 et 2:5 sont moins peuplées. [116]

Neptune a un certain nombre d'objets de Troie connus occupant à la fois le Soleil-Neptune L4 et moi5 Points de Lagrange - régions gravitationnellement stables menant et suivant Neptune dans son orbite, respectivement. [117] Les chevaux de Troie Neptune peuvent être considérés comme étant en résonance 1:1 avec Neptune. Certains chevaux de Troie Neptune sont remarquablement stables dans leurs orbites et se sont probablement formés aux côtés de Neptune plutôt que d'être capturés. Le premier objet identifié comme associé au L de fuite de Neptune5 Le point lagrangien était 2008 LC 18 . [118] Neptune possède également un quasi-satellite temporaire, (309239) 2007 RW 10 . [119] L'objet a été un quasi-satellite de Neptune pendant environ 12 500 ans et il restera dans cet état dynamique pendant encore 12 500 ans. [119]

La formation des géantes de glace, Neptune et Uranus, s'est avérée difficile à modéliser avec précision. Les modèles actuels suggèrent que la densité de matière dans les régions externes du système solaire était trop faible pour expliquer la formation de corps aussi grands à partir de la méthode traditionnellement acceptée d'accrétion du noyau, et diverses hypothèses ont été avancées pour expliquer leur formation. L'une est que les géantes de glace n'ont pas été formées par accrétion de noyau mais à partir d'instabilités au sein du disque protoplanétaire d'origine et que leur atmosphère a ensuite été détruite par le rayonnement d'une étoile OB massive voisine. [62]

An alternative concept is that they formed closer to the Sun, where the matter density was higher, and then subsequently migrated to their current orbits after the removal of the gaseous protoplanetary disc. [120] This hypothesis of migration after formation is favoured, due to its ability to better explain the occupancy of the populations of small objects observed in the trans-Neptunian region. [121] The current most widely accepted [122] [123] [124] explanation of the details of this hypothesis is known as the Nice model, which explores the effect of a migrating Neptune and the other giant planets on the structure of the Kuiper belt.

Neptune has 14 known moons. [6] [125] Triton is the largest Neptunian moon, comprising more than 99.5% of the mass in orbit around Neptune, [e] and it is the only one massive enough to be spheroidal. Triton was discovered by William Lassell just 17 days after the discovery of Neptune itself. Unlike all other large planetary moons in the Solar System, Triton has a retrograde orbit, indicating that it was captured rather than forming in place it was probably once a dwarf planet in the Kuiper belt. [126] It is close enough to Neptune to be locked into a synchronous rotation, and it is slowly spiralling inward because of tidal acceleration. It will eventually be torn apart, in about 3.6 billion years, when it reaches the Roche limit. [127] In 1989, Triton was the coldest object that had yet been measured in the Solar System, [128] with estimated temperatures of 38 K (−235 °C). [129]

Neptune's second-known satellite (by order of discovery), the irregular moon Nereid, has one of the most eccentric orbits of any satellite in the Solar System. The eccentricity of 0.7512 gives it an apoapsis that is seven times its periapsis distance from Neptune. [f]

From July to September 1989, Voyageur 2 discovered six moons of Neptune. [130] Of these, the irregularly shaped Proteus is notable for being as large as a body of its density can be without being pulled into a spherical shape by its own gravity. [131] Although the second-most-massive Neptunian moon, it is only 0.25% the mass of Triton. Neptune's innermost four moons—Naiad, Thalassa, Despina and Galatea—orbit close enough to be within Neptune's rings. The next-farthest out, Larissa, was originally discovered in 1981 when it had occulted a star. This occultation had been attributed to ring arcs, but when Voyageur 2 observed Neptune in 1989, Larissa was found to have caused it. Five new irregular moons discovered between 2002 and 2003 were announced in 2004. [132] [133] A new moon and the smallest yet, Hippocamp, was found in 2013 by combining multiple Hubble images. [134] Because Neptune was the Roman god of the sea, Neptune's moons have been named after lesser sea gods. [45]

Planetary rings

Neptune has a planetary ring system, though one much less substantial than that of Saturn. The rings may consist of ice particles coated with silicates or carbon-based material, which most likely gives them a reddish hue. [135] The three main rings are the narrow Adams Ring, 63,000 km from the centre of Neptune, the Le Verrier Ring, at 53,000 km, and the broader, fainter Galle Ring, at 42,000 km. A faint outward extension to the Le Verrier Ring has been named Lassell it is bounded at its outer edge by the Arago Ring at 57,000 km. [136]

The first of these planetary rings was detected in 1968 by a team led by Edward Guinan. [26] [137] In the early 1980s, analysis of this data along with newer observations led to the hypothesis that this ring might be incomplete. [138] Evidence that the rings might have gaps first arose during a stellar occultation in 1984 when the rings obscured a star on immersion but not on emersion. [139] Images from Voyageur 2 in 1989 settled the issue by showing several faint rings.

The outermost ring, Adams, contains five prominent arcs now named Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 et Fraternité (Courage, Liberty, Equality and Fraternity). [140] The existence of arcs was difficult to explain because the laws of motion would predict that arcs would spread out into a uniform ring over short timescales. Astronomers now estimate that the arcs are corralled into their current form by the gravitational effects of Galatea, a moon just inward from the ring. [141] [142]

Earth-based observations announced in 2005 appeared to show that Neptune's rings are much more unstable than previously thought. Images taken from the W. M. Keck Observatory in 2002 and 2003 show considerable decay in the rings when compared to images by Voyageur 2. In particular, it seems that the Liberté arc might disappear in as little as one century. [143]

Neptune brightened significantly between 1980 and 2000. [144] The apparent magnitude currently ranges from 7.67 to 7.89 with a mean of 7.78 and a standard deviation of 0.06. [15] Prior to 1980 the planet was as faint as magnitude 8.0. [15] Neptune is too faint to be visible to the naked eye and can be outshone by Jupiter's Galilean moons, the dwarf planet Ceres and the asteroids 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno, and 6 Hebe. [145] A telescope or strong binoculars will resolve Neptune as a small blue disk, similar in appearance to Uranus. [146]

Because of the distance of Neptune from Earth, its angular diameter only ranges from 2.2 to 2.4 arcseconds, [6] [16] the smallest of the Solar System planets. Its small apparent size makes it challenging to study visually. Most telescopic data was fairly limited until the advent of the Hubble Space Telescope and large ground-based telescopes with adaptive optics (AO). [147] [148] [149] The first scientifically useful observation of Neptune from ground-based telescopes using adaptive optics was commenced in 1997 from Hawaii. [150] Neptune is currently entering its spring and summer season and has been shown to be heating up, with increased atmospheric activity and brightness as a consequence. Combined with technological advancements, ground-based telescopes with adaptive optics are recording increasingly more detailed images of it. Tous les deux Hubble and the adaptive-optics telescopes on Earth have made many new discoveries within the Solar System since the mid-1990s, with a large increase in the number of known satellites and moons around the outer planet, among others. In 2004 and 2005, five new small satellites of Neptune with diameters between 38 and 61 kilometres were discovered. [151]

From Earth, Neptune goes through apparent retrograde motion every 367 days, resulting in a looping motion against the background stars during each opposition. These loops carried it close to the 1846 discovery coordinates in April and July 2010 and again in October and November 2011. [108]

Neptune's 164 year orbital period means that the planet takes an average of 13 years to move through each constellation of the zodiac. In 2011, it completed its first full orbit of the Sun since being discovered and returned to where it was first spotted northeast of Iota Aquarii. [35]

Observation of Neptune in the radio-frequency band shows that it is a source of both continuous emission and irregular bursts. Both sources are thought to originate from its rotating magnetic field. [75] In the infrared part of the spectrum, Neptune's storms appear bright against the cooler background, allowing the size and shape of these features to be readily tracked. [152]

Voyageur 2 is the only spacecraft that has visited Neptune. The spacecraft 's closest approach to the planet occurred on 25 August 1989. Because this was the last major planet the spacecraft could visit, it was decided to make a close flyby of the moon Triton, regardless of the consequences to the trajectory, similarly to what was done for Voyageur 1 ' s encounter with Saturn and its moon Titan. The images relayed back to Earth from Voyageur 2 became the basis of a 1989 PBS all-night program, Neptune All Night. [153]

During the encounter, signals from the spacecraft required 246 minutes to reach Earth. Hence, for the most part, Voyageur 2 's mission relied on preloaded commands for the Neptune encounter. The spacecraft performed a near-encounter with the moon Nereid before it came within 4,400 km of Neptune's atmosphere on 25 August, then passed close to the planet's largest moon Triton later the same day. [154]

The spacecraft verified the existence of a magnetic field surrounding the planet and discovered that the field was offset from the centre and tilted in a manner similar to the field around Uranus. Neptune's rotation period was determined using measurements of radio emissions and Voyageur 2 also showed that Neptune had a surprisingly active weather system. Six new moons were discovered, and the planet was shown to have more than one ring. [130] [154]

The flyby also provided the first accurate measurement of Neptune's mass which was found to be 0.5 percent less than previously calculated. The new figure disproved the hypothesis that an undiscovered Planet X acted upon the orbits of Neptune and Uranus. [155] [156]

Après le Voyageur 2 flyby mission, the next step in scientific exploration of the Neptunian system, is considered to be a Flagship orbital mission. [157] Such a hypothetical mission is envisioned to be possible in the late 2020s or early 2030s. [157] However, there have been discussions to launch Neptune missions sooner. In 2003, there was a proposal in NASA's "Vision Missions Studies" for a "Neptune Orbiter with Probes" mission that does Cassini-level science. [158] Another, more recent proposal was for Argo, a flyby spacecraft to be launched in 2019, that would visit Jupiter, Saturn, Neptune, and a Kuiper belt object. The focus would be on Neptune and its largest moon Triton to be investigated around 2029. [159] The proposed New Horizons 2 mission (which was later scrapped) might also have done a close flyby of the Neptunian system. Currently a pending proposal for the Discovery program, the Trident would conduct a flyby of Neptune and Triton. [160] Neptune Odyssey is the current mission concept for a Neptune orbiter and atmospheric probe being studied as a possible large strategic science mission by NASA that would launch in 2033 and arrive at Neptune in 2049. [161]


Histoire

Découverte

Triton was discovered by William Lassell in 1846, just seventeen days after the discovery of Neptune. [2] Nereid was discovered by Gerard P. Kuiper in 1949. [3] The third moon, later named Larissa, was first observed by Harold J. Reitsema, William B. Hubbard, Larry A. Lebofsky and David J. Tholen on May 24, 1981. The astronomers were observing a star's close approach to Neptune, looking for rings similar to those discovered around Uranus four years earlier. [4] If rings were present, the star's luminosity would decrease slightly just before the planet's closest approach. The star's luminosity dipped only for several seconds, which meant that it was due to a moon rather than a ring.

No further moons were found until Voyageur 2 flew by Neptune in 1989. Voyageur 2 rediscovered Larissa and discovered five inner moons: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea and Proteus. [5] In 2001 two surveys using large ground-based telescopes found five additional outer moons, bringing the total to thirteen. [6] Follow-up surveys by two teams in 2002 and 2003 respectively re-observed all five of these moons, which are Halimede, Sao, Psamathe, Laomedeia, and Neso. [6] [7] A sixth candidate moon was also found in the 2002 survey but was lost thereafter. [6]

In 2013 Mark R. Showalter discovered Hippocamp while examining Hubble Space Telescope images of Neptune's ring arcs from 2009. He used a technique similar to panning to compensate for orbital motion and allow stacking of multiple images to bring out faint details. [8] [9] [10] After deciding on a whim to expand the search area to radii well beyond the rings, he found an unambiguous dot that represented the new moon. [11] He then found it repeatedly in other archival HST images going back to 2004. Voyageur 2, which had observed all of Neptune's other inner satellites, did not detect it during its 1989 flyby, due to its dimness. [8]

Names

The number of moons known for each of the four outer planets up to October 2019. Neptune currently has 14 known satellites.

Triton did not have an official name until the twentieth century. The name "Triton" was suggested by Camille Flammarion in his 1880 book Astronomie Populaire, [12] but it did not come into common use until at least the 1930s. [13] Until this time it was usually simply known as "the satellite of Neptune". Other moons of Neptune are also named for Greek and Roman water gods, in keeping with Neptune's position as god of the sea: [14] either from Greek mythology, usually children of Poseidon, the Greek Neptune (Triton, Proteus, Despina, Thalassa) lovers of Poseidon (Larissa) classes of minor Greek water deities (Naiad, Nereid) or specific Nereids (Halimede, Galatea, Neso, Sao, Laomedeia, Psamathe). [14] The most recently discovered moon, Hippocamp, was left unnamed from 2013 until 2019, when it was named after the Hippocamp, a mythological creature that was half horse and half fish. [15]

For the "normal" irregular satellites, the general convention is to use names ending in "a" for prograde satellites, names ending in "e" for retrograde satellites, and names ending in "o" for exceptionally inclined satellites, exactly like the convention for the moons of Jupiter. [16] Two asteroids share the same names as moons of Neptune: 74 Galatea and 1162 Larissa.


Can two moons have intersecting orbits yet be guaranteed not to collide?

Working on a D&D campaign. As a physics nerd, I'd like the orbital mechanics of the planet, its sun, and its moons, to follow standard Newtonian/Keplerian mechanics. I'm trying to come up with an interesting set of parameters so that there are neat and tidy alignments at certain times. The system was semi-intelligently designed, and so everything here can be in nice round numbers. That's all mostly just background.

There are two moons, one with a circular orbit and one with a very elliptical orbit. The circular moon has a very short period and the elliptical one a very long period. Here's the thing. I would like the elliptical orbit to have a smaller perigee than the other's altitude, but an apogee several times larger. This means that, if they aren't inclined, their orbits will have to intersect at two points, 90 degrees from the apogee.

I'm not sure if this matters, but I plan for them to have harmonic orbits. Right now the numbers I'm thinking are that the planet has a year of 243 days, the circular moon has a period of 15 days and the elliptical moon has a period of 61 days (seasons, basically). Every 15 orbits/915 days, they align at the apogee and really cool stuff happens.

My question is, with all this, is it possible to say somehow that if these two moons are in the same orbital plane, their orbits intersect at two points, and they both align at the apogee periodically, can it be shown that they either will or will not eventually collide? My rationale for hoping has something to do with the fact that they are harmonic, and at the point 90 degrees around the orbit, where they'd collide, is going to have something to do with pi, so rational and irrational numbers mean they'll never be the same value at the same time. ¯\_(ツ)_/¯

If this isn't the case, either if it can be shown that they definitely will collide, or that it can't be shown one way or another, I can work with that. I know that I can incline one or both orbits as an easy fix, and I know I can ALSO say "yep, magically they never collide" because it's D&D, but it would be super cool if there was a way they could both be in the same plane.

EDIT: This is an aside, in response to Morris' answer, it was getting too long for a comment. Since you mentioned the Dark Crystally-type stuff, there are a few other things going on here, if I may elaborate. :) First, I didn't mention but the planet's year equals its day, as if it were tidally locked. So one half is always baking, the other half is always frozen, and the ring in the middle is roughly habitable. So since the sun never moves and they don't have seasons, they use a lunar calendar. The solar year is 243 days long, the elliptical period is 61 days and the circular period is 15 days. So the elliptical's apogee happens exactly four times a year (1 cycle = 1 "season"), and the circular moon orbits 4 times plus one day for each of the elliptical moon's orbits. So the alignments happen once every 15 of those "seasons", or every 915 days/3.75 years. The alignment happens along the orbital equator at four different points, 90 degrees apart. Each of those four points has an alignment every 60 seasons or 15 years. Very different good/bad things happen depending on which point they overlap. But it works so that every 15 years the planet, sun and moons all align, which is a pretty ominous time.


Triton and Nereid:

Triton and Nereid are unusual irregular satellites and are thus treated separately from the other five irregular Neptunian moons. Between these two and the other irregular moons, four major differences have been noted.

First of all, they are the largest two known irregular moons in the Solar System. Triton itself is almost an order of magnitude larger than all other known irregular moons and comprises more than 99.5% of all the mass known to orbit Neptune (including the planet’s rings and thirteen other known moons).

Global Color Mosaic of Triton, taken by Voyager 2 in 1989. Credit: NASA/JPL/USGS

Secondly, they both have atypically small semi-major axes, with Triton’s being over an order of magnitude smaller than those of all other known irregular moons. Thirdly, they both have unusual orbital eccentricities: Nereid has one of the most eccentric orbits of any known irregular satellite, and Triton’s orbit is a nearly perfect circle. Finally, Nereid also has the lowest inclination of any known irregular satellite

With a mean diameter of around 2700 km and a mass of 214080 ± 520 x 10 17 kg, Triton is the largest of Neptune’s moons, and the only one large enough to achieve hydrostatic equilibrium (i.e. is spherical in shape). At a distance of 354,759 km from Neptune, it also sits between the planet’s inner and outer moons.

Triton follows a retrograde and quasi-circular orbit, and is composed largely of nitrogen, methane, carbon dioxide and water ices. With a geometric albedo of more than 70% and a Bond albedo as high as 90%, it is also one of the brightest objects in the Solar System. The surface has a reddish tint, owning to the interaction of ultraviolet radiation and methane, causing tholins.

Triton is also one of the coldest moons in the Solar System, with surface temperature of about 38 K (?235.2 °C). However, owing to the moon being geologically active (which results in cryovolcanism) and surface temperature variations that cause sublimation, Triton is one of only two moons in the Solar System that has a substantial atmosphere. Much like it’s surface, this atmosphere is composed primarily of nitrogen with small amounts of methane and carbon monoxide, and with an estimated pressure of about 14 ?bar.

Using the CRIRES instrument on ESO’s Very Large Telescope, a team of astronomers has been able to see that the summer is in full swing in Triton’s southern hemisphere. Credit: ESO

Triton has a relatively high density of about 2 g/cm 3 indicating that rocks constitute about two thirds of its mass, and ices (mainly water ice) the remaining one third. There also may be a layer of liquid water deep inside Triton, forming a subterranean ocean. Surface features include the large southern polar cap, older cratered planes cross-cut by graben and scarps, as well as youthful features caused by endogenic resurfacing.

Because of its retrograde orbit and relative proximity to Neptune (closer than the Moon is to Earth), Triton is grouped with the planet’s irregular moons (see below). In addition, it is believed to be a captured object, possibly a dwarf planet that was once part of the Kuiper Belt. At the same time, these orbital characteristics are the reason why Triton experiences tidal deceleration. and will eventually spiral inward and collide with the planet in about 3.6 billion years.

Nereid is the third-largest moon of Neptune. It has a prograde but very eccentric orbit and is believed to be a former regular satellite that was scattered to its current orbit through gravitational interactions during Triton’s capture. Water ice has been spectroscopically detected on its surface. Nereid shows large, irregular variations in its visible magnitude, which are probably caused by forced precession or chaotic rotation combined with an elongated shape and bright or dark spots on the surface.


What exactly is the relationship between the orbits of Neptune's moons Naiad and Thalassa? - Astronomie

Neptune (how to say: /ˈnɛp.tjun/), is the eighth and last planet from the Sun in the Solar System. It is a gas giant. It is the fourth largest planet and third heaviest. Neptune has four rings which are hard to see from the Earth. It is 17 times heavier than Earth and is a little bit heavier than Uranus. It was named after the Roman God of the Sea.

Neptune's atmosphere is mostly made up of hydrogen and helium. It also contains small amounts of methane which makes the planet appear blue. Neptune's blue color is much brighter compared to Uranus', which has a similar amount of methane, so there might be another reason why Neptune is blue. Neptune also has the strongest winds of any planet in the solar system, measured as high as 2,100 km/h or 1,300 mph.

The first possible sighting of Neptune is thought to be by Galileo as his drawings showed Neptune near Jupiter. But Galileo was not credited for the discovery since he thought Neptune was a "fixed star" instead of a planet. Because of Neptune's slow movement across the sky, Galileo's small telescope was not strong enough to detect Neptune as a planet.

In 1821, Alexis Bouvard published the astronomical tables of the orbit of Uranus. Later observations showed that Uranus was moving in an irregular way in its orbit, making some astronomers think of another large body being the cause of the irregular motions of Uranus. In 1843, John Couch Adams calculated the orbit of an eighth planet that would possibly be influencing the orbit of Uranus. He sent his calculations to Sir George Airy, the Astronomer Royal, who asked Adams for an explanation. Adams began to make a copy of the reply, but never sent it.

In 1846, Urbain Le Verrier, who was not working with Adams, made his own calculations but also failed to get much attention from French astronomers. However, in the same year, John Herschel began to support the mathematical method and encouraged James Challis to search for the planet. After much delay, Challis began his unwilling search in July 1846. Meanwhile, Le Verrier had convinced Johann Gottfried Galle to search for the planet.

Although Heinrich d'Arrest was still a student at the Berlin Observatory, he suggested that a newly drawn map of the sky, in the region of Le Verrier's predicted area, could be compared with the current sky to look for the displacement characteristic of a planet, as compared to a fixed star. Neptune was then discovered that very night on September 23, 1846, within 1° of where Le Verrier had predicted it to be, and about 10° from Adams' prediction. Challis later found out that he had seen the planet twice in August, failing to recognize it owing to his careless approach to the work.

After the news of the discovery of Neptune spread, there was also a lot of arguing between the French and the British about who was to be deserved credit for the discovery. Later, an international agreement decided that both Le Verrier and Adams together deserved credit. However, historians are now reviewing the topic after the rediscovery in 1998 of the "Neptune papers" (historical documents from the Royal Greenwich Observatory), which had seemingly been stolen by astronomer Olin Eggen for nearly three decades and were only rediscovered (in his ownership) right after his death. After reviewing the documents, some historians now think that Adams does not deserve equal credit with Le Verrier.

Shortly after its discovery, Neptune was temporarily called "the planet exterior to Uranus" or "Le Verrier's planet". The first suggestion for a name came from Galle. He proposed the name Janus. In England, Challis suggested the name Oceanus. In France, Arago suggested that the new planet be called Leverrier, a suggestion which was met with a lot of opposition outside France. French almanacs promptly reintroduced the name Herschel for Uranus and Leverrier for the new planet.

  • 1. Upper atmosphere, top clouds
  • 2. Atmosphere consisting of hydrogen, helium and methane gas
  • 3. Mantle consisting of water, ammonia and methane ices
  • 4. Core consisting of rock (silicates and nickel–iron)

At 10.243×1025 kg, Neptune's mass puts the planet between Earth and the largest gas giants Neptune has seventeen Earth masses but just 1/18th the mass of Jupiter. Neptune and Uranus are often considered to be part of a sub-class of gas giant known as "ice giants", given their smaller size and big differences in composition compared to Jupiter and Saturn. In the search for extrasolar planets, Neptune has been used as a reference to determine the size and structure of the discovered planet. Some discovered planets that have similar masses like Neptune are often called "Neptunes". just as astronomers refer to various extra-solar "Jupiters."

The atmosphere of Neptune is made up mostly of hydrogen, with a smaller amount of helium. A tiny amount of methane is also detected in the atmosphere. Important absorption bands of methane happen at wavelengths above 600 nm, in the red and infrared portion of the spectrum. This absorption of red light by the atmospheric methane gives Neptune its blue hue.

Because Neptune orbits so far from the Sun, it gets very little heat with the uppermost regions of the atmosphere at −218 °C (55 K). Deeper inside the layers of gas, however, the temperature rises slowly. Like Uranus, the source of this heating is unknown, but the differences are larger: Neptune is the farthest planet from the Sun, yet its internal energy is strong enough to create the fastest winds seen in the Solar System. Several possible explanations have been suggested, including radiogenic heating from the planet's core, the continued radiation into space of leftover heat made by infalling matter during the planet's birth, and gravity waves breaking above the tropopause.

One difference between Neptune and Uranus is the level of meteorological activity that has been observed (seen or measured). When the Voyager spacecraft flew by Uranus in 1986, that winds on that planet were observed to be mild. When Voyager flew by Neptune in 1989, powerful weather events were observed. The weather of Neptune has extremely active storm systems. Its atmosphere has the highest wind speeds in the solar system, thought to be powered by the flow of internal heat. Regular winds in the equatorial region have speeds of around 1,200 km/h (750 mph), while winds in storm systems can reach up to 2,100 km/h, near-supersonic speeds.

In 1989, the Great Dark Spot, a cyclonic storm system the size of Eurasia, was discovered by NASA's Voyager 2 spacecraft. The storm resembled the Great Red Spot of Jupiter. However, on November 2, 1994, the Hubble Space Telescope did not see the Great Dark Spot on the planet. Instead, a new storm similar to the Great Dark Spot was found in the planet's northern hemisphere. The reason why the Great Dark Spot has disappeared is unknown. One possible theory is that heat transfer from the planet's core disrupted the atmospheric balance and existing circulation patterns. The Scooter is another storm, a white cloud group farther south than the Great Dark Spot. Its nickname was given when it was first noticed in the months leading up to the Voyager encounter in 1989: it moved faster than the Great Dark Spot. Later images showed clouds that moved even faster than Scooter. The Wizard's eye/Dark Spot 2 is another southern cyclonic storm, the second most strongest storm seen during the 1989 encounter. It originally was completely dark, but as Voyager came closer to the planet, a bright core developed and is seen in most of the highest resolution images.

Unlike other gas giants, Neptune's atmosphere shows the presence of high clouds making shadows on a thick cloud deck below. Though Neptune's atmosphere is much more active than that of Uranus, both planets are made up of the same gases and ices. Uranus and Neptune are not exactly the same type of gas giants like to Jupiter and Saturn, but are rather ice giants, meaning they have a larger solid core and are also made of ices. Neptune is very cold, with temperatures as low as −224 °C (−372 °F or 49 K) recorded at the cloud tops in 1989.

Very small blue colored rings have been discovered around the blue planet, but they are not as well known as the rings of Saturn. When these rings were discovered by a team led by Edward Guinan, originally they thought that the rings may not be complete rings. However, this was proven wrong by Voyager 2. Neptune's planetary rings have a weird "clumpy" arrangement. Although the cause is currently unknown but some scientists think that it may be because of the gravitational contact with small moons that orbit near them.

Proof that the rings are incomplete first began in the mid-1980s, when stellar occultation were found to rarely show an extra "blink" just before or after the planet occulted the star. Pictures from Voyager 2 in 1989 solved the problem, when the ring system was found to have several faint rings. The farthest ring, Adams, has three famous arcs now named Liberté, Egalité, and Fraternité (Liberty, Equality, and Fraternity).

The existence of arcs is very hard to understand because the laws of motion would predict that arcs spread out into a single ring in a very short time. The gravitational effects of Galatea, a moon just inward from the ring, are now thought to have created the arcs.

Several other rings were discovered by the Voyager cameras. Also with the thin Adams Ring about 63,000 km from the center of Neptune, the Leverrier Ring is at 53,000 km and the wider, smaller Galle Ring is at 42,000 km. A very small outward expansion to the Leverrier Ring has been named Lassell it is surrounded at its outer edge by the Arago Ring at 57,000 km.

New Earth-based observations published in 2005 appeared to show that Neptune's rings are a lot more unstable than thought before. To be exact, it looks like that the Liberté ring might disappear maybe quickly in less than 100 years. The new observations seems to puzzle our understanding of Neptune's rings into a lot of confusion.

Neptune has 14 known moons. Triton is the largest Neptunian moon, comprising more than 99.5% of the mass in orbit around Neptune, and it is the only one massive enough to be spheroidal. Triton was discovered by William Lassell just 17 days after the discovery of Neptune itself. Unlike all other large planetary moons in the Solar System, Triton has a retrograde orbit, indicating that it was captured rather than forming in place it was probably once a dwarf planet in the Kuiper belt. It is close enough to Neptune to be locked into a synchronous rotation, and it is slowly spiralling inward because of tidal acceleration. It will eventually be torn apart, in about 3.6 billion years, when it reaches the Roche limit. In 1989, Triton was the coldest object that had yet been measured in the Solar System, with estimated temperatures of 38 K (−235 °C).

Neptune's second known satellite (by order of discovery), the irregular moon Nereid, has one of the most eccentric orbits of any satellite in the Solar System. The eccentricity of 0.7512 gives it an apoapsis that is seven times its periapsis distance from Neptune.

Neptune cannot be seen with naked eye alone, since Neptune's normal brightness are between magnitudes +7.7 and +8.0, which can be out-shined by Jupiter's Galilean moons, the dwarf planet Ceres, and the asteroids 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno and 6 Hebe. A telescope or strong binoculars will show Neptune as a small blue dot, similar in appearance to Uranus. The blue color comes from the methane in its atmosphere. Its small obvious size has made it difficult to study visually most telescopic data was quite limited until the arrival of the Hubble Space Telescope and large ground-based telescopes with adaptive optics.

Voyager 2 is the only spacecraft that has visited Neptune. The spacecraft's closest approach to the planet occurred on 25 August 1989. Because this was the last major planet the spacecraft could visit, it was decided to make a close flyby of the moon Triton, regardless of the consequences to the trajectory, similarly to what was done for Voyager 1's encounter with Saturn and its moon Titan. The images relayed back to Earth from Voyager 2 became the basis of a 1989 PBS all-night program, Neptune All Night.

During the encounter, signals from the spacecraft required 246 minutes to reach Earth. Hence, for the most part, Voyager 2's mission relied on preloaded commands for the Neptune encounter. The spacecraft performed a near-encounter with the moon Nereid before it came within 4,400 km of Neptune's atmosphere on 25 August, then passed close to the planet's largest moon Triton later the same day.

The spacecraft verified the existence of a magnetic field surrounding the planet and discovered that the field was offset from the centre and tilted in a manner similar to the field around Uranus. Neptune's rotation period was determined using measurements of radio emissions and Voyager 2 also showed that Neptune had a surprisingly active weather system. Six new moons were discovered, and the planet was shown to have more than one ring.

The flyby also provided the first accurate measurement of Neptune's mass which was found to be 0.5 percent less than previously calculated. The new figure disproved the hypothesis that an undiscovered Planet X acted upon the orbits of Neptune and Uranus.


Comparaison des planètes

Why is Earth the only planet in our solar system capable of sustaining life? Why is Earth the only planet in the solar system that has plentiful liquid water and an atmosphere that can protect the planet from the harmful ultra-violet rays of the Sun? Qu'est-ce qui rend la Terre si spéciale ? These are some of the questions that will be explored in greater detail as we use Comparative Planetology to understand what makes Earth a habitat for life and what makes it so different from the other planets in our solar system.

Earth As Compared to The Other Planets In Our Solar System
If we were to look at Earth as a starting point to compare the other eight planets in our solar system, the first thing we notice from space is the magnificent blue color and swirls of clouds. This is an inviting sight and is the first hint at why life is found on our planet. Earth has many features that the other planets do not have. Earth has many features that make it unique. Earth is made of rock and metal. It is one of the four terrestrial planets and has the largest Moon in the solar system. Earth has abundant volcanic activity because of its size in comparison to the other terrestrial planets. With the abundance of water and oxygen, Earth's atmosphere stays in balance and is able to continue supporting life. The liquid oceans help to remove carbon dioxide from the atmosphere and the presence of a stratosphere helps protect the surface from the deadly ultra-violet rays of the Sun. Another unique feature of Earth is plate tectonics. Plate tectonics acts as giant conveyor belt that moves the mantle of Earth around constantly changing the look of our planet. Although Earth's interior has not been explored nearly as much, scientists can tell about the composition of the deepest regions of Earth by using seismic waves following an earthquake. By reading this seismic data carefully, scientists get a better understanding of interior Earth.


A Planet in Danger

I recognized how our world is in danger. I had always pictured the earth to be a wonderland with perfect habitats of luscious plants and animals. But I now realized that this world is not as perfect as I thought. Humans have been living on this planet for two million years and in the last two hundred years, humans have made a mess of the planet: chopped trees, killed animals, polluted air, water and soil. The twentieth century was the century of a huge scientific- technical revolution and progress in whole spaces of industry and life. It was the century that created the nuclear and hydrogen bombs, modern planes and spaceships, and computerized all developed civilization. It was the century when life was improved, elaborated, and made more modern. In spite of so much progress and as a result of people’s actions, new problems were born. Scientists considered global warming, or the greenhouse effect, to be one of the most serious problems in the modern world. Global warming means there is gradually increasing temperature on the earth, and consequently climate changing. Global warming is the result of human actions. The atmosphere is changing, and the ozone layer is under the threat from chemicals that people use on the earth. The amount of using fossil fuels, such as oil, gas, coal, and deforestation produces carbon dioxide.

The global warming, as a result of man- made pollution, will increase not only temperature, but will change all life conditions. Permanent flooding, droughts (susa), contamination of fresh drinking water, fires, and storms will destroy plants crops and cause massive deforestation. The main basis of the food supply will be crushed. It will cause the death of animals, birds, insects, and people too. Forests produce and supply the earth with oxygen. Any changes in this area will cause big changes in the life of many organisms. Furthermore, these changes will cause subsequent ozone layer depletion (trosenje), increasing.


Orbital properties

S/2004 Nف completes one revolution around Neptune every 22 hours and 28.1 minutes (0.9362 days), [3] implying a semi-major axis of 105,283 kilometres (65,420 mi), just over a quarter that of Earth's moon, and roughly twice the average radius of Neptune's rings. Both its inclination and eccentricity are close to zero. [3] It orbits between Larissa and Proteus, making it the second outermost of Neptune's regular satellites. Its small size at this location runs counter to a trend among the other regular Neptunian satellites of increasing diameter with increasing distance from the primary. [2]

The periods of Larissa and S/2004 Nف are within about one percent of a 3:5 orbital resonance, while S/2004 Nف and Proteus are within 0.1% of a 5:6 resonance. [Note 1] Larissa and Proteus are thought to have passed through a 1:2 mean-motion resonance a few hundred million years ago. [16] [17] Proteus [16] and S/2004 N 1 have drifted away from Larissa since then because the former two are outside Neptune-synchronous orbit (Neptune's rotational period is 0.6713 day [18] ) and are thus being tidally accelerated, while Larissa is within and is being tidally decelerated. [16]