Nettuno

Storia

Scoperta

Il primo possibile avvistamento di Nettuno si pensa sia opera di Galileo, poiché i suoi disegni mostrano Nettuno vicino a Giove. Ma a Galileo non è stato attribuito il merito della scoperta perché pensava che Nettuno fosse una "stella fissa" invece che un pianeta. A causa del lento movimento di Nettuno nel cielo, il piccolo telescopio di Galileo non era abbastanza forte per rilevare Nettuno come pianeta.

Nel 1821, Alexis Bouvard pubblicò le tavole astronomiche dell'orbita di Urano. Le osservazioni successive hanno mostrato che Urano si muoveva in modo irregolare nella sua orbita, facendo pensare ad alcuni astronomi che un altro grande corpo fosse la causa dei movimenti irregolari di Urano. Nel 1843, John Couch Adams calcolò l'orbita di un ottavo pianeta che avrebbe potuto influenzare l'orbita di Urano. Egli inviò i suoi calcoli a Sir George Airy, l'Astronomo Reale, che chiese ad Adams una spiegazione. Adams cominciò a fare una copia della risposta, ma non la inviò mai.

Nel 1846, Urbain Le Verrier, che non lavorava con Adams, fece i suoi calcoli, ma non riuscì a ottenere molta attenzione da parte degli astronomi francesi. Tuttavia, nello stesso anno, John Herschel iniziò a sostenere il metodo matematico e incoraggiò James Challis a cercare il pianeta. Dopo molto ritardo, Challis iniziò la sua riluttante ricerca nel luglio del 1846. Nel frattempo, Le Verrier aveva convinto Johann Gottfried Galle a cercare il pianeta.

Sebbene Heinrich d'Arrest fosse ancora uno studente dell'Osservatorio di Berlino, suggerì che una mappa del cielo appena disegnata, nella regione dell'area prevista di Le Verrier, potesse essere confrontata con il cielo attuale per cercare il cambiamento di posizione di un pianeta, rispetto a una stella fissa. Nettuno fu poi scoperto quella stessa notte del 23 settembre 1846, entro il 1° (un grado (angolo) da dove Le Verrier l'aveva previsto, e circa 10° dalla previsione di Adams. Challis scoprì in seguito di aver visto il pianeta due volte in agosto, non riuscendo a riconoscerlo a causa del suo approccio disattento all'opera.

Accreditamento e denominazione

Dopo che la notizia della scoperta di Nettuno si diffuse, ci furono anche molte discussioni tra i francesi e gli inglesi su chi avrebbe meritato il merito della scoperta. In seguito, un accordo internazionale ha deciso che sia Le Verrier che Adams insieme meritavano il merito. Tuttavia, gli storici passarono in rassegna l'argomento dopo la riscoperta, nel 1998, dei "Neptune papers" (documenti storici del Royal Greenwich Observatory), che apparentemente erano stati rubati e conservati dall'astronomo Olin Eggen per quasi tre decenni e che furono riscoperti (in suo possesso) solo poco dopo la sua morte. Dopo aver esaminato i documenti, alcuni storici pensano ora che Adams non meriti lo stesso credito di Le Verrier.

Poco dopo la sua scoperta, Nettuno fu temporaneamente chiamato "il pianeta esterno a Urano" o "il pianeta di Le Verrier". Il primo suggerimento per un nome venne da Galle. Egli propose il nome Giano. In Inghilterra, Challis propose il nome Oceanus. In Francia, Arago suggerì di chiamare il nuovo pianeta Leverrier, un suggerimento che fu accolto con molta opposizione al di fuori della Francia. Gli almanacchi francesi reintrodussero prontamente il nome Herschel per Urano e Leverrier per il nuovo pianeta.

Nel frattempo, per ragioni diverse e separate, Adams ha suggerito di cambiare il nome georgiano in Urano, mentre Leverrier (attraverso il Consiglio di Longitudine) ha suggerito Nettuno per il nuovo pianeta. Struve diede il suo appoggio a quel nome il 29 dicembre 1846 all'Accademia delle Scienze di San Pietroburgo. Ben presto Nettuno fu accettato a livello internazionale da molte persone e fu poi il nome ufficiale del nuovo pianeta. Nella mitologia romana, Nettuno era il dio del mare, identificato con il dio greco Poseidone.

Urbain Le Verrier, co-scopritore di Nettuno.

Struttura

Massa e composizione

Con una massa di 10,243×1025 kg, la massa di Nettuno pone il pianeta tra la Terra e i più grandi giganti gassosi; Nettuno ha diciassette masse terrestri ma solo 1/18 della massa di Giove. Nettuno e Urano sono spesso considerati parte di una sottoclasse di giganti gassosi noti come "giganti di ghiaccio", date le loro dimensioni più piccole e le grandi differenze di composizione rispetto a Giove e Saturno. Nella ricerca di pianeti extrasolari, Nettuno è stato usato come riferimento per determinare le dimensioni e la struttura del pianeta scoperto. Alcuni pianeti scoperti che hanno masse simili come Nettuno sono spesso chiamati "Nettuni". così come gli astronomi si riferiscono a vari "Giove" extrasolari.

L'atmosfera di Nettuno è costituita per lo più da idrogeno, con una quantità minore di elio. Nell'atmosfera viene rilevata anche una piccola quantità di metano. Importanti bande di assorbimento del metano avvengono a lunghezze d'onda superiori a 600 nm, nella parte rossa e infrarossa dello spettro. Questo assorbimento della luce rossa da parte del metano atmosferico conferisce a Nettuno la sua tonalità blu.

Poiché Nettuno orbita così lontano dal Sole, riceve pochissimo calore con le regioni più alte dell'atmosfera a -218 °C (55 K). Più profonda all'interno degli strati di gas, tuttavia, la temperatura sale lentamente. Come Urano, la fonte di questo riscaldamento è sconosciuta, ma le differenze sono maggiori: Nettuno è il pianeta più lontano dal Sole, eppure la sua energia interna è abbastanza forte da creare i venti più veloci che si vedono nel Sistema Solare. Sono state suggerite diverse possibili spiegazioni, tra cui il riscaldamento radiogeno dal nucleo del pianeta, la continua radiazione nello spazio del calore residuo prodotto dalla caduta dimateria durante la nascita del pianeta e le onde di gravità che si infrangono sopra la tropopausa.

Si ritiene che la struttura dell'interno di Nettuno sia molto simile alla struttura dell'interno di Urano. È probabile che ci sia un nucleo, che si pensa sia costituito da circa 15 masse di terra, costituito da roccia fusa e metallo circondato da una miscela di roccia, acqua, ammoniaca e metano. Le forti pressioni mantengono la parte ghiacciata di questa miscela circostante come solida, nonostante le grandi temperature in prossimità del nucleo. L'atmosfera, che si estende per circa il 10-20% del percorso verso il centro, è per lo più idrogeno ed elio ad alta quota. Altre miscele di metano, ammoniaca e acqua si trovano nelle zone più basse dell'atmosfera. Molto lentamente questa zona più scura e calda si fonde con l'interno liquido surriscaldato. La pressione al centro di Nettuno è milioni di volte superiore a quella sulla superficie della Terra. Confrontando la sua velocità di rotazione con il suo grado di oblatanza si vede che ha la sua massa meno concentrata verso il centro, a differenza di Urano.

Tempo e campo magnetico

Una differenza tra Nettuno e Urano è il livello di attività meteorologica che è stato osservato (visto o misurato). Quando la navicella Voyager ha volato con Urano nel 1986, si è osservato che i venti su quel pianeta erano miti. Quando la Voyager ha volato da Nettuno nel 1989, sono stati osservati potenti eventi meteorologici. Il tempo di Nettuno ha sistemi di tempesta estremamente attivi. La sua atmosfera ha le più alte velocità del vento nel sistema solare, che si pensa sia alimentato dal flusso di calore interno. I venti regolari nella regione equatoriale hanno velocità di circa 1.200 km/h (750 mph), mentre i venti nei sistemi di tempesta possono raggiungere fino a 2.100 km/h, velocità quasi-supersoniche.

Nel 1989, il Great Dark Spot, un sistema di tempeste cicloniche delle dimensioni dell'Eurasia, è stato scoperto dalla navicella spaziale Voyager 2 della NASA. La tempesta assomigliava al Grande Punto Rosso di Giove. Tuttavia, il 2 novembre 1994, il telescopio spaziale Hubble non vide il Grande Punto Scuro del pianeta. Invece, una nuova tempesta simile al Grande Punto Scuro è stata trovata nell'emisfero nord del pianeta. Il motivo per cui il Grande Punto Buio è scomparso è sconosciuto. Una possibile teoria è che il trasferimento di calore dal nucleo del pianeta abbia sconvolto l'equilibrio atmosferico e i modelli di circolazione esistenti. Lo Scooter è un'altra tempesta, un gruppo di nuvole bianche più a sud della Grande Macchia Nera. Il suo soprannome è stato dato quando è stato notato per la prima volta nei mesi precedenti l'incontro con la Voyager nel 1989: si è mosso più velocemente della Grande Macchia Oscura. Le immagini successive hanno mostrato nuvole che si muovevano ancora più velocemente di Scooter. Il Wizard's Eye/Dark Spot 2 è un'altra tempesta ciclonica del sud, la seconda più forte tempesta vista durante lo scontro del 1989. In origine era completamente buio, ma man mano che Voyager si avvicinava al pianeta, si è sviluppato un nucleo luminoso che si vede nella maggior parte delle immagini ad altissima risoluzione.

A differenza di altri giganti gassosi, l'atmosfera di Nettuno mostra la presenza di alte nubi che creano ombre su uno spesso ponte di nubi sottostanti. Sebbene l'atmosfera di Nettuno sia molto più attiva di quella di Urano, entrambi i pianeti sono costituiti dagli stessi gas e dagli stessi ghiacci. Urano e Nettuno non sono esattamente lo stesso tipo di giganti gassosi come Giove e Saturno, ma sono piuttosto giganti di ghiaccio, il che significa che hanno un nucleo solido più grande e sono anche fatti di ghiacci. Nettuno è molto freddo, con temperature fino a -224 °C (-372 °F o 49 K) registrate alle cime delle nubi nel 1989.

Nettuno ha anche similitudini con Urano nella sua magnetosfera, con un campo magnetico fortemente inclinato rispetto al suo asse di rotazione a 47° e sfasato di almeno 0,55 raggi (circa 13.500 chilometri) dal centro fisico del pianeta. Confrontando i campi magnetici dei due pianeti, gli scienziati pensano che l'andamento estremo possa essere caratteristico dei flussi all'interno del pianeta e non il risultato del movimento rotatorio laterale di Urano. ^[]

Anelli di Nettuno

Sono stati scoperti anelli molto piccoli di colore blu intorno al pianeta blu, ma non sono così noti come gli anelli di Saturno. Quando questi anelli sono stati scoperti da un team guidato da Edward Guinan, in origine si pensava che gli anelli non fossero completi. Tuttavia, questo è stato dimostrato erroneamente da Voyager 2. Gli anelli planetari di Nettuno hanno una strana disposizione "goffa". Anche se la causa è attualmente sconosciuta, ma alcuni scienziati pensano che possa essere dovuta al contatto gravitazionale con piccole lune che orbitano vicino a loro. ^[]

La prova che gli anelli sono incompleti è iniziata a metà degli anni '80, quando si è scoperto che l'occultazione stellare raramente mostrava un "battito di ciglia" extra poco prima o dopo che il pianeta occultava la stella. Le immagini di Voyager 2 nel 1989 hanno risolto il problema, quando si è scoperto che il sistema ad anelli aveva diversi anelli deboli. L'anello più lontano, Adams, ha tre famosi archi ora chiamati Liberté, Egalité e Fraternité (Libertà, Uguaglianza e Fraternità).

L'esistenza degli archi è molto difficile da capire perché le leggi del movimento prevedono che gli archi si estendano in un unico anello in un tempo molto breve. Si pensa che gli effetti gravitazionali di Galatea, una luna che si trova appena all'interno dell'anello, abbiano creato gli archi.

Diversi altri anelli sono stati scoperti dalle telecamere della Voyager. Anche con il sottile anello Adams Ring a circa 63.000 km dal centro di Nettuno, il Leverrier Ring si trova a 53.000 km e il più largo e piccolo Galle Ring a 42.000 km. Una piccolissima espansione verso l'esterno dell'anello Leverrier Ring è stata chiamata Lassell; è circondata al suo margine esterno dall'Arago Ring a 57.000 km.

Nuove osservazioni terrestri pubblicate nel 2005 sembrano mostrare che gli anelli di Nettuno sono molto più instabili di quanto si pensasse prima. Per l'esattezza, sembra che l'anello di Liberté potrebbe scomparire forse rapidamente in meno di 100 anni. Le nuove osservazioni sembrano confondere la nostra comprensione degli anelli di Nettuno in una grande confusione.

Anelli di Nettuno

Le Lune di Nettuno

Nettuno ha un totale di 14 lune conosciute. Essendo Nettuno il dio romano del mare, le lune del pianeta prendono il nome da divinità marine minori o dee. La più grande, e l'unica abbastanza grande da avere la forma di una sfera è Tritone, (si pronuncia:ˈtraɪtən) scoperta da William Lassell appena 17 giorni dopo la scoperta di Nettuno stesso. A differenza di tutte le altre grandi lune planetarie, Tritone ha un'orbita retrograda, il che dimostra che la luna è stata probabilmente catturata, e forse una volta era un oggetto della cintura di Kuiper. È abbastanza vicino a Nettuno da essere bloccato in un'orbita sincrona, e si sta lentamente spostando verso Nettuno e un giorno verrà fatto a pezzi quando supererà il limite di Roche. Il Tritone è l'oggetto più freddo che sia stato misurato nel sistema solare, con temperature di -235 °C (38 K, -392 °F). Il suo diametro è di 2700 km, (80% della Luna della Terra, Luna), la sua massa è di 2,15×1022 kg (30% della Luna), il suo diametro orbitale è di 354.800 km (90% della Luna) e il suo periodo orbitale è di 5,877 giorni (20% della Luna).

La seconda luna conosciuta di Nettuno (in ordine di distanza), la strana luna Nereide, ha una delle orbite più insolite di qualsiasi satellite del sistema solare.

Da luglio a settembre 1989, Voyager 2 ha scoperto sei nuove lune di Nettuno. Di queste, il Proteo a forma di grumo è il più grande oggetto conosciuto che non sia stato modellato in una sfera dalla sua stessa gravità. Sebbene sia la seconda luna nettuniana più massiccia, ha solo un quarto dell'uno per cento della massa del Tritone. Le quattro lune più vicine a Nettuno, Naiade, Thalassa, Despina e Galatea, orbitano abbastanza vicine da essere all'interno degli anelli di Nettuno.

La più lontana, Larissa è stata scoperta originariamente nel 1981, quando aveva occultato una stella. La luna è stata accreditata per aver causato gli archi anulare di Nettuno quando Voyager 2 ha osservato Nettuno nel 1989. Nel 2004 sono state annunciate cinque nuove insolite lune scoperte tra il 2002 e il 2003. L'ultima luna è stata scoperta esaminando le immagini del telescopio Hubble il 16 luglio 2013. Si trova a soli 12 miglia di diametro, permettendogli di eludere il rilevamento anche da parte della navicella Voyager 2.

Osservazione

Nettuno non può essere visto ad occhio nudo, poiché la normale luminosità di Nettuno è compresa tra le magnitudini +7,7 e +8,0, che possono essere superate dalle lune galileiane di Giove, dal pianeta nano Cerere e dagli asteroidi 4 Vesta, 2 Pallade, 7 Iris, 3 Giunone e 6 Ebe. Un telescopio o un forte binocolo mostrerà Nettuno come un piccolo punto blu, simile in apparenza a Urano. Il colore blu deriva dal metano nella sua atmosfera. Le sue piccole dimensioni evidenti hanno reso difficile lo studio visivo; la maggior parte dei dati telescopici era piuttosto limitata fino all'arrivo del telescopio spaziale Hubble e dei grandi telescopi a terra con ottica adattiva.

Con un periodo orbitale (periodo siderale) di 164,88 anni giuliani, Nettuno tornerà presto (per la scoperta) nello stesso luogo del cielo dove fu scoperto nel 1846. Ciò avverrà tre volte, anche con una quarta in cui si avvicinerà molto a quella posizione. Sono l'11 aprile 2009, quando sarà in moto di programmazione; il 17 luglio 2009, quando sarà in moto retrogrado; e il 7 febbraio 2010, quando sarà in moto di programmazione. Sarà anche molto vicino ad essere nello stesso punto dalla scoperta del 1846 alla fine di ottobre fino ai primi di metà novembre 2010, quando Nettuno passerà dal moto retrogrado al moto diretto sul grado esatto della scoperta di Nettuno e si fermerà per un momento lungo l'eclittica entro 2 minuti d'arco in quel punto (il più vicino è il 7 novembre 2010). Questa sarà l'ultima volta, per i prossimi 165 anni circa, che Nettuno si troverà nel suo punto di scoperta.

Questo si spiega con l'idea della retrogradazione. Come tutti i pianeti e gli asteroidi del Sistema Solare oltre la Terra, Nettuno passa attraverso la retrogradazione in alcuni punti durante il suo periodo sinodico. Oltre all'inizio della retrogradazione, altri eventi all'interno del periodo sinodico includono l'opposizione astronomica, il ritorno al moto programmato e la congiunzione con il Sole.

Nella sua orbita intorno al Sole, Nettuno è tornato al punto di partenza nell'agosto 2011.

Esplorazione

Attualmente, solo un'astronave ha visitato Nettuno. La sonda Voyager2 della NASA ha fatto un rapido volo del pianeta con il suo incontro più ravvicinato il 25 agosto 1989, ed è stato l'ultimo pianeta ad essere visitato da almeno una navicella spaziale.

Alcune delle importanti scoperte di Voyager 2 sono state il suo volo molto vicino a Tritone, dove ha scattato foto di diverse parti della luna. La sonda ha anche scoperto la Grande Macchia Oscura, anche se ora è scomparsa dopo che il telescopio spaziale Hubble ha fotografato Nettuno nel 1994. In origine si pensava si trattasse di una grande nube o di un sistema di tempeste cicloniche, in seguito si è pensato che fosse solo un buco nel ponte di nubi visibile.

Nettuno si è rivelato avere i venti più forti di tutti i giganti gassosi del sistema solare. Nelle regioni esterne del sistema solare, dove il Sole splende più di 1000 volte più debole che sulla Terra (ancora molto luminoso con una magnitudine di -21), l'ultimo dei quattro giganti si è verificato come quello che gli scienziati si aspettavano. Si potrebbe pensare che più un pianeta è lontano dal Sole, meno energia e calore ci sarebbero per creare e far girare i venti molto forti. I venti su Giove erano già centinaia di chilometri all'ora. Invece di vedere venti più lenti, gli scienziati hanno trovato venti più veloci (oltre 1600 km/h) su Nettuno più lontano.

Una possibile ipotesi per la causa delle maggiori velocità del vento è che se si produce abbastanza energia, si creano delle turbolenze che rallentano i venti (come quelli di Giove). A Nettuno, tuttavia, c'è così poca energia solare che una volta che i venti sono iniziati incontrano pochissima resistenza, e sono in grado di mantenere velocità molto elevate. In ogni caso, Nettuno emette più energia di quella che riceve dal Sole, e la fonte di energia interna di questi venti rimane indeterminata.

Le immagini inviate sulla Terra da Voyager 2 nel 1989 sono diventate la base di un programma PBS per tutta la notte chiamato Nettuno All Night.

Voyager 2.