Als Gasriese (oder Eisriese) Neptun hat keine feste Oberfläche. Tatsächlich ist die blaugrüne Scheibe, die wir alle im Laufe der Jahre auf Fotos gesehen haben, tatsächlich eine Illusion. Was wir sehen, sind tatsächlich die Spitzen einiger sehr tiefer Gaswolken, die wiederum Wasser und anderem geschmolzenem Eis weichen, das über einem etwa erdgroßen Kern aus Silikatgestein und einem Nickel-Eisen-Gemisch liegt. Würde eine Person versuchen, auf Neptun zu stehen, würde sie durch die Gasschichten sinken.
Beim Abstieg erfuhren sie erhöhte Temperaturen und Drücke, bis sie schließlich auf dem festen Kern selbst aufsetzten. Davon abgesehen hat Neptun eine Art Oberfläche (wie bei den anderen Gas- und Eisriesen), die von Astronomen als der Punkt in der Atmosphäre definiert wird, an dem der Druck ein Bar erreicht. Aus diesem Grund ist die Oberfläche von Neptun einer der aktivsten und dynamischsten Orte im gesamten Sonnensystem.
Zusammensetzung und Struktur:
Mit einem mittleren Radius von 24.622 ± 19 km ist Neptun der viertgrößte Planet im Sonnensystem. Aber mit einer Masse von 1.0243 × 1026kg – was ungefähr dem 17-fachen der Erde entspricht – ist es der drittmassereichste und überragende Uranus. Aufgrund seiner geringeren Größe und höheren Konzentrationen an flüchtigen Stoffen im Vergleich zu Jupiter und Saturn wird Neptun (ähnlich wie Uranus) oft als „Eisriese“ bezeichnet – eine Unterklasse eines Riesenplaneten.
Wie bei Uranus ist die Absorption von rotem Licht durch das atmosphärische Methan Teil dessen, was Neptun seinen blauen Farbton verleiht, obwohl Neptuns dunkler und lebendiger ist. Da der atmosphärische Methangehalt von Neptun dem von Uranus ähnlich ist, wird angenommen, dass ein unbekannter atmosphärischer Bestandteil zu Neptuns intensiverer Färbung beiträgt.
Die innere Struktur und Zusammensetzung von Neptun. Bildnachweis: NASA
Ebenso wie Uranus wird die innere Struktur von Neptun zwischen einem felsigen Kern aus Silikaten und Metallen unterschieden; ein Mantel bestehend aus Wasser, Ammoniak und Methaneis; und eine Atmosphäre bestehend aus Wasserstoff, Helium und Methangas. Seine Atmosphäre ist ebenfalls in vier Schichten unterteilt, bestehend aus (von der innersten zur äußersten) der unteren Troposphäre, der Stratosphäre, der Thermosphäre und der Exosphäre.
Die beiden Hauptregionen der Neptunatmosphäre sind die beiden innersten: die untere Troposhere, wo die Temperaturen mit der Höhe abnehmen; und die Stratosphäre, wo die Temperatur mit der Höhe zunimmt. In der Troposphäre reichen die Druckniveaus von einem bis fünf Bar (100 und 500 kPa), daher wird die Oberfläche von Neptun als in dieser Region liegend definiert.
Atmosphäre:
Man kann daher sagen, dass die „Oberfläche“ von Neptun zu etwa 80 % aus Wasserstoff und 19 % Helium mit Spuren von Methan besteht. Die Oberflächenschicht ist auch von umherziehenden Wolkenbändern mit unterschiedlicher Zusammensetzung, je nach Höhe und Druck, durchzogen. Auf der oberen Ebene sind die Temperaturen für die Kondensation von Methan geeignet, und die Druckbedingungen sind so, dass Wolken aus Ammoniak, Ammoniumsulfid, Schwefelwasserstoff und Wasser existieren können.
Es wird angenommen, dass sich in niedrigeren Konzentrationen Wolken aus Ammoniak und Schwefelwasserstoff bilden. Tiefere Wassereiswolken sollten auch in den unteren Regionen der Troposphäre zu finden sein, wo Drücke von etwa 50 bar (5,0 MPa) und Temperaturen von 273 K (0 °C) üblich sind.
Neptuns Atmosphäre, mit Farbkontrasten, die modifiziert wurden, um die atmosphärischen Eigenschaften des Planeten hervorzuheben. Bildnachweis: Erich Karkoschka
Aus unbekannten Gründen erfährt die Thermosphäre des Planeten ungewöhnlich hohe Temperaturen von etwa 750 K (476,85 °C/890 °F). Der Planet ist zu weit von der Sonne entfernt, als dass diese Wärme durch ultraviolette Strahlung erzeugt werden könnte, was bedeutet, dass ein anderer Erwärmungsmechanismus beteiligt ist – dies könnte die Wechselwirkung der Atmosphäre mit Ionen im Magnetfeld des Planeten oder Gravitationswellen aus dem Inneren des Planeten sein, die sich im Inneren des Planeten auflösen Atmosphäre.
Da Neptun kein fester Körper ist, unterliegt seine Atmosphäre einer unterschiedlichen Rotation. Die weite äquatoriale Zone rotiert mit einer Periode von etwa 18 Stunden, was langsamer ist als die 16,1-Stunden-Rotation des Magnetfelds des Planeten. Im Gegensatz dazu gilt das Gegenteil für die Polarregionen, in denen die Rotationsperiode 12 Stunden beträgt.
Diese unterschiedliche Rotation ist die stärkste aller Planeten im Sonnensystem und führt zu starker Windscherung in Breitengraden und heftigen Stürmen. Die drei beeindruckendsten wurden alle 1989 von den Reisen 2 Raumsonde und dann nach ihrem Aussehen benannt.
Der erste, der entdeckt wurde, war ein massiver antizyklonaler Sturm mit einer Größe von 13.000 x 6.600 km und ähnelte dem Großer roter Fleck des Jupiters. Bekannt als Großer dunkler Fleck , wurde dieser Sturm fünf später (2. November 1994) nicht gesichtet, als das Hubble-Weltraumteleskop danach suchte. Stattdessen wurde auf der Nordhalbkugel des Planeten ein neuer Sturm mit sehr ähnlichem Aussehen gefunden, was darauf hindeutet, dass diese Stürme eine kürzere Lebensdauer haben als die des Jupiter
Neptuns Großer Dunkler Fleck, beobachtet vom Hubble-Weltraumteleskop. Bildnachweis: NASA/ESA/HST/L.Sromovsky/UofW
Die Roller ist ein weiterer Sturm, eine weiße Wolkengruppe, die sich weiter südlich befindet als der Große Dunkle Fleck. Dieser Spitzname entstand erstmals in den Monaten vor derReisen 2Begegnung im Jahr 1989, als beobachtet wurde, wie sich die Wolkengruppe schneller bewegte als der Große Dunkle Fleck. Die Kleiner dunkler Fleck , ein südlicher zyklonaler Sturm, war der zweitstärkste Sturm, der während der Begegnung 1989 beobachtet wurde. Es war anfangs völlig dunkel; aberReisen 2sich dem Planeten näherte, entwickelte sich ein heller Kern, der auf den meisten Bildern mit der höchsten Auflösung zu sehen war.
Innere Hitze:
Aus Gründen, die den Astronomen noch unklar sind, ist das Innere von Neptun ungewöhnlich heiß. Obwohl Neptun viel weiter von der Sonne entfernt ist als Uranus und 40% weniger Sonnenlicht erhält, ist seine Oberflächentemperatur ungefähr gleich. Tatsächlich gibt Neptun 2,6-mal mehr Energie ab, als er von der Sonne aufnimmt. Auch ohne Sonne leuchtet Neptun.
Diese hohe Innenraumwärme in Verbindung mit der Kälte des Raumes erzeugt einen enormen Temperaturunterschied. Und das lässt die Winde um Neptun wehen. Die maximalen Windgeschwindigkeiten auf Jupiter können mehr als 500 km/h betragen. Das ist doppelt so schnell wie die stärksten Hurrikane der Erde. Aber das ist nichts im Vergleich zu Neptun. Astronomen haben Winde berechnet, die mit 2.100 km/h über die Oberfläche von Neptun wehen.
Tief im Inneren von Neptun könnte der Planet eine echte feste Oberfläche haben. Im Kern des Gas-/Eisriesen wird eine Gesteinsregion mit etwa der Masse der Erde vermutet. Aber die Temperaturen in dieser Region würden Tausende von Grad betragen; heiß genug, um Gestein zu schmelzen. Und der Druck durch das Gewicht der gesamten Atmosphäre wäre erdrückend.
Kurzum, auf der „Oberfläche des Neptun“ kann man einfach nicht stehen, geschweige denn herumlaufen.
Wir haben viele interessante Artikel über Neptun hier bei Universe Today. Hier ist eine über die Ringe von Neptun , das Monde von Neptun , Wer hat Neptun entdeckt? , Gibt es Ozeane auf Neptun?
Weitere Informationen zu Neptun finden Sie unter Pressemitteilungen von Hubblesite über Neptun , und hier ist ein Link zu NASAs Leitfaden zur Erforschung des Sonnensystems zu Neptun .
Astronomy Cast hat einige interessante Episoden über Neptun. Hier können Sie zuhören, Folge 63: Neptun und Folge 199: Das Voyager-Programm .
