NEPTUNE (PLANÈTE): CARACTÉRISTIQUES, COMPOSITION, ORBITE, MOUVEMENT, STRUCTURE - ARTE - 2024

Neptune est la huitième planète du système solaire en termes de distance orbitale, une géante de glace et la plus externe de toutes. C'est le cas depuis que Pluton a cessé d'être considérée comme une planète en 2006, devenant une planète naine faisant partie de la ceinture de Kuiper.

Dans le ciel nocturne, Neptune ressemble à un petit point bleuâtre dont on savait très peu de choses, jusqu'à ce que les missions spatiales de la fin des années 1980, comme Voyager 2, fournissent des données sur la planète et ses satellites.

Figure 1. Neptune photographiée par Voyager 2 en 1989, l'image montre les taches sombres dues aux tempêtes atmosphériques. (Source: NASA)

Les images de Voyager 2 ont montré pour la première fois une planète avec une surface bleu-vert, avec de fortes tempêtes et des courants de vent rapides, produisant des taches anticycloniques sombres. Ils sont très similaires à ceux de Jupiter, mais pas aussi permanents dans le temps que ceux-ci.

L'atmosphère de Neptune est riche en méthane et possède un système d'anneau très faible. La planète a une magnétosphère, c'est pourquoi elle est présumée avoir un noyau métallique.

Jusqu'à présent, 15 satellites de Neptune ont été dénombrés, parmi lesquels Triton et Nereida sont les principaux satellites.

Découverte et histoire

La découverte de Neptune était le résultat d'une prédiction mathématique, basée sur des observations de perturbations sur les orbites des planètes Uranus et Saturne. Auparavant, en 1610, Galilée avait déjà aperçu Neptune avec le même télescope qu'il avait utilisé pour découvrir les lunes de Jupiter, mais il l'a pris pour une étoile.

Bien plus tard, en 1846, le mathématicien français spécialisé en mécanique céleste Urbain Le Verrier, étudie certaines perturbations sur les orbites de Saturne et d'Uranus. La meilleure explication a été de proposer l'existence d'une nouvelle planète, dont il a prédit l'orbite et la position dans le ciel. L'étape suivante était de trouver la planète, alors Le Verrier a convaincu l'astronome allemand Johann Gottfried Galle de la chercher.

Dans la nuit du 23 septembre 1846, Galle confirma, depuis son observatoire de Berlin, l'existence de la nouvelle planète et, en quelques jours, Triton, son plus gros satellite, apparut.

Presque simultanément à Cambridge, en Angleterre, le jeune mathématicien John Couch Adams, qui travaillait également sur le problème depuis un certain temps, fit des prédictions similaires.

Neptune doit son nom au dieu de la mer dans la mythologie romaine (équivalent au dieu grec Poséidon), suivant la tradition de nommer les planètes d'après les divinités du panthéon romain.

Caractéristiques générales

Le diamètre de Neptune est presque 4 fois le diamètre de la Terre, mais environ un tiers du gigantesque Jupiter.

Figure 2. Neptune comparé à la Terre. (Paquet source: wikimedia commons)

Sa masse est 17 fois supérieure à celle de la Terre et son volume est 57 fois supérieur. En termes de masse, elle se classe troisième parmi les planètes du système solaire et quatrième en taille.

Résumé des principales caractéristiques physiques de Neptune

-Masse: 1024 × 10 ²⁶ kg (17.147 fois celle de la Terre)

-Rayon moyen : 24 622 km, soit 3,87 fois le rayon de la Terre.

-Forme: aplatie aux pôles d'un facteur 0,983.

-Rayon moyen de l'orbite: 4,498 x 10 ⁹ km équivalent à 30,07 UA

- Inclinaison de l'axe de rotation: 30º par rapport au plan orbital.

-Température : -220ºC (nuages)

-Gravité: 11,15 m / s ² (1,14 g)

-Propre champ magnétique: Oui, 14 microtesla à l'équateur.

-Atmosphère: Hydrogène 84%, Hélium 12%, Méthane 2%, Ammoniac 0,01%.

-Densité: 1640 kg / m ³

-Satellites: 15 connus à ce jour.

-Anneaux: Oui, ils sont minces et composés de particules de glace et de silicates.

Mouvement de traduction

Neptune, la huitième planète du système solaire, est une géante gazeuse dont l'orbite autour du Soleil a un rayon moyen de 30 UA. Une unité astronomique UA équivaut à 150 millions de kilomètres et correspond à la distance moyenne entre le Soleil et la Terre.

Figure 3. Animation montrant l'orbite de Neptune en rouge, avec celle d'Uranus qui est le point bleu. Source: Wikimedia Commons.

Cela signifie que le rayon du chemin de Neptune est 30 fois celui de la Terre, il faut donc 165 ans pour effectuer une révolution autour du Soleil.

Faits amusants sur Neptune

-C'est la planète la plus éloignée du Soleil, puisque Pluton, qui est après l'orbite de Neptune, est désormais une planète naine.

-Neptune est la plus petite des quatre planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune).

-La gravité de Neptune est très similaire à celle de la Terre.

-C'est la planète la plus froide du système solaire, avec une température moyenne de -221,4 ° C.

-Il a un système d'anneaux, mais contrairement à ceux de Saturne, ils ne sont pas continus, mais forment plutôt des arcs le long de sa trajectoire orbitale.

-Neptune est la plus dense des planètes géantes.

-Il a des ouragans avec les vents les plus rapides du système solaire, qui peuvent atteindre un étonnant 2100 km / h.

-Neptune a une grande tache sombre, un tourbillon de la taille de la planète Terre. Ce spot, photographié en 1989, a disparu en 1994, mais a donné naissance à un nouveau Dark Spot.

-Triton, le plus grand satellite de Neptune, tourne dans le sens opposé à ses autres satellites, c'est pourquoi on pense qu'il a été piégé par la planète et ne s'est pas formé en même temps qu'elle.

-Triton (le plus grand satellite de Neptune) possède des volcans et des geysers azotés, mais c'est l'une des étoiles les plus froides du système solaire (-235 ° C).

-La mission Voyager 2 a dépassé 3000 kilomètres du pôle nord de la planète Neptune en 1989.

-Le 12 juillet 2011, Neptune a terminé sa première orbite complète depuis sa découverte le 23 septembre 1846.

Mouvement rotatoire

Figure 4. Neptune met près de 16 heures pour effectuer une révolution complète autour de son axe. Source: NASA.

La rotation de Neptune est de 15 heures, 57 minutes et 59 secondes, selon la mesure la plus précise à ce jour.

Ce n'est pas une tâche facile de déterminer la vitesse de rotation d'une planète qui ne montre que la surface de son atmosphère et qui se déplace également. Il est beaucoup plus facile de déterminer la vitesse de rotation des planètes rocheuses.

Lorsque Voyager 2 a atteint Neptune en 1989, une période de rotation de 16 heures 6,5 secondes a été estimée. Aujourd'hui, cette mesure est connue pour être inexacte, grâce aux mesures minutieuses du scientifique planétaire Erich Karkoschka de l'Université de l'Arizona.

Vitesse de rotation et champ magnétique

La vitesse de rotation des autres planètes géantes est mesurée par les impulsions émises par le champ magnétique. Cependant, cette méthode ne s'applique pas à Neptune, car ni l'axe ni le centre du dipôle magnétique ne coïncident avec l'axe de rotation de la planète, comme on le voit dans l'image comparative suivante:

Figure 5. Champ magnétique des planètes géantes. Source: Seeds, M. 2011 Le système solaire. Septième édition. Apprentissage Cengage.

L'image montre le modèle du champ magnétique produit par un dipôle (un aimant), situé plus ou moins au centre de la planète. Ce modèle convient également au champ magnétique terrestre.

Mais le champ de Neptune est anormal, en ce sens que les entrées quadripolaires et d'ordre supérieur peuvent être supérieures au champ dipolaire. Et comme on le voit sur la figure, le dipôle est déplacé du centre.

Karkoschka a donc conçu une méthode différente, utilisant plus de cinq cents images du télescope Hubble. Il a trouvé deux traits caractéristiques de la planète qu'il a appelés: Entité polaire sud et vague polaire sud.

Ceux-ci tournent à la même vitesse depuis les années 1990, corroborant que c'est la vraie vitesse de la planète.

Figure 6. Dans cette image de Neptune, des filtres colorés sont utilisés pour mettre en évidence Dark Spot 2 et la fonction polaire sud, qui semblent être ancrées à la planète. Source: Erich Karkoschka.

L'image de la figure 5 (ci-dessus) montre des couleurs et des contrastes modifiés par des filtres pour souligner les caractéristiques atmosphériques de la planète.

Comme nous l'avons dit, les vents dans l'atmosphère de Neptune dépassent fréquemment la vitesse du son.

Ainsi, la grande tache sombre de Neptune varie sa position relative au fil du temps, tandis que la tache sombre 2 et la fonction polaire sud conservent leurs positions relatives. Cela suggère qu'ils sont liés à la rotation de la planète, ce qui a permis à Karkoschka de déterminer avec précision la durée d'une journée sur Neptune.

Composition

Des éléments tels que l'hydrogène (84%), l'hélium (12%), le méthane (2%) et d'autres gaz tels que l'ammoniac, l'éthane et l'acétylène se trouvent dans l'atmosphère de Neptune. Sous cette atmosphère se trouve un mélange d'eau, d'ammoniac liquide, de méthane et de roche fondue, contenant de la silice, du fer et du nickel.

Des concentrations croissantes de méthane, d'ammoniac et d'eau se trouvent dans les régions inférieures de l'atmosphère. Contrairement à Uranus, la planète jumelle, la composition de Neptune a un plus grand volume d'océan.

Structure

La planète a un noyau rocheux entouré d'une coquille glacée, le tout sous une atmosphère dense et épaisse, occupant un tiers de son rayon. Il est similaire à celui de la planète jumelle Uranus.

La figure suivante montre la structure de Neptune plus en détail.

Figure 7. Structure interne de Neptune. Source: Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptune a une structure avec des couches bien différenciées:

- Couche supérieure: elle est constituée de nuages ​​majoritairement constitués d'hydrogène et d'hélium, et dans une moindre mesure de méthane et d'autres gaz. Cela correspond à environ 5 à 10% de la masse de la planète.

- Atmosphère: hydrogène, hélium et méthane.

- Manteau: sous l'atmosphère se trouve le grand manteau de la planète, une région liquide où les températures peuvent atteindre entre 1 727 et 4 727 ° C. Il est composé d'eau, de méthane et d'ammoniac à l'état fluide.

Le manteau s'étend de 10 à 15 masses terrestres et est riche en eau, en ammoniac et en méthane. Ce mélange est appelé "glace", bien qu'il s'agisse d'un fluide chaud et dense, et il est également appelé l'océan d'eau et d'ammoniac.

Le manteau lui-même a des températures très élevées, entre 1 700 ° C et 4 700 ° C, et sa conductivité électrique est également élevée.

- Noyau: constitué de silice, de fer et de roche de nickel, semblable à Uranus, l'autre géant de la glace et du gaz. La masse du noyau est 1,2 fois celle de la Terre. La pression au centre est estimée à 700 GPa, soit environ le double de celle au centre de la Terre, avec des températures allant jusqu'à 5 670 ºC.

Atmosphère

L'atmosphère de Neptune est très intéressante et mérite une section spéciale. Pour commencer, il fait extrêmement froid, car c'est la planète la plus éloignée du Soleil et reçoit très peu de rayonnement solaire. De ce fait, la température dans la partie supérieure de l'atmosphère est de l'ordre de -220 ºC.

Mais Neptune a une source de chaleur interne, probablement due aux collisions des électrons de conduction dans le manteau fluide et aussi à la chaleur restante pendant sa formation.

En raison de cet énorme gradient de température, d'énormes courants de convection se produisent, ce qui rend le système climatique de la planète très extrême.

Et ainsi, les plus grandes tempêtes et ouragans du système solaire sont produits, comme en témoigne la formation d'énormes plaques de courants anticycloniques, en raison de vents opposés à différentes latitudes.

Parmi tous les systèmes anticycloniques de Neptune, se détache la grande tache sombre, photographiée pour la première fois par la sonde Voyager 2 en 1989, alors qu'elle passait à 3000 kilomètres de la planète.

En termes de couleur, Neptune est encore plus bleuâtre qu'Uranus, précisément à cause de sa concentration plus élevée de méthane, qui absorbe la longueur d'onde rouge et reflète la longueur d'onde bleue. Mais il existe également d'autres molécules qui contribuent à sa couleur.

Dans la région inférieure de l'atmosphère (troposphère), la température diminue avec la hauteur, mais dans la région supérieure (stratosphère), c'est l'inverse. Entre ces couches, la pression est de 10 mille pascals (Pa).

Au-dessus de la stratosphère se trouve la thermosphère, qui se transforme progressivement en exosphère, où la pression diminue de 10 Pa à 1 Pa.

Satellites Neptune

À ce jour, 15 satellites naturels de la planète ont été dénombrés. Le plus grand de ses satellites et le premier à être découvert, en 1846, est Triton. En 1949, un deuxième satellite a été découvert, nommé Nereida.

En 1989, la mission Voyager 2 a découvert six autres satellites: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa et Proteus.

Plus tard en 2003, Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate et Neso sont découverts. Le petit satellite 14 a été découvert en 2013 par l'institut SETI, sa période orbitale étant de 23 heures.

Voyons quelques détails sur les principales lunes de Neptune:

Triton

C'est le plus grand des satellites de Neptune, avec un diamètre de 2700 km, environ 18 fois plus petit que sa planète hôte et presque 5 fois plus petit que la Terre.

Sa période orbitale est de presque 6 jours, mais curieusement elle tourne dans le sens opposé à la rotation de Neptune et de ses autres satellites. De plus, son orbite est inclinée de 30 degrés par rapport au plan orbital de la planète.

C'est l'objet le plus froid du système solaire, avec une température moyenne de -235 ºC et est composé des trois quarts de roche et d'un quart de glace. A sa surface il y a des geysers, avec des émanations sombres vers l'atmosphère, tandis que la surface présente des plaines et quelques volcans avec des cratères de 200 km.

Figure 8. Les principaux satellites de Neptune; Triton, Proteus, Nereida et Larisa. Source: Wikimedia Commons.

Néréide

Il a été découvert par Gerard Kuiper en 1949, grâce au fait qu'il reflète 14% de la lumière du soleil qu'il reçoit.

Sa taille est d'un huitième de Triton et il a une orbite très excentrique, la distance la plus proche de Neptune est de 1 354 000 km et la distance la plus éloignée de 9 624 000 km, ce qui prend 360 jours.

Proteus

Figure 9. Fraternité, égalité, liberté est le nom donné aux arcs de l'anneau Adams (le plus à l'extérieur). L'anneau intérieur est le Le Verrier. (Paquet source: wikimedia commons)

Neptune a cinq anneaux minces et pâles, composés principalement de particules de poussière et de glace. On pense que son origine est dans les débris laissés par les collisions entre les météores et les satellites naturels de la planète.

Les anneaux portent le nom des noms de famille des scientifiques qui ont le plus contribué à leur découverte et à leur étude. Du plus profond au plus extérieur, ce sont Galle, Le Verrier, Lassell, Arago et Adams.

Il y a aussi un anneau dont il partage l'orbite avec le satellite Galatea, que nous pouvons voir sur l'image suivante:

Figure 10. Schéma des cinq anneaux de Neptune et leurs noms. L'orbite de certains satellites est également indiquée. (Source: NASA).

Quand et comment observer Neptune

Neptune ne peut pas être vu à l'œil nu, même avec un télescope amateur, il semble si petit qu'il peut être confondu avec une étoile.

Pour ce faire, il est préférable d'utiliser un programme informatique ou une application qui fonctionne comme un planétarium. Pour le système d'exploitation Android, l'application Sky Maps se démarque, qui vous permet de localiser rapidement les planètes et autres objets célestes avec une précision considérable.

Le meilleur moment pour observer est lorsque la planète est en opposition, c'est-à-dire que la Terre est entre la ligne qui relie le Soleil à Neptune.

Ce phénomène se produit tous les 368 jours et d'ici 2020, il se produira le 11 septembre. Ce n'est certainement pas la seule occasion d'observer Neptune, qui est également visible à d'autres moments de l'année.

Avec un bon télescope, Neptune peut être distingué des étoiles de fond, car il ressemble à un disque bleu-vert.

Magnétosphère de Neptune

Plus tôt, il a été commenté sur les particularités du champ magnétique de Neptune. Les pôles magnétiques de la planète sont inclinés de 47 ° par rapport à l'axe de rotation.

Le champ magnétique est généré par le mouvement de fluides conducteurs qui forment une fine couche sphérique à l'intérieur de la planète. Mais sur Neptune, les pôles magnétiques sont déplacés du centre d'environ 0,5 rayon de la planète.

L'intensité du champ à l'équateur magnétique est de l'ordre de 15 microtesla, soit 27 fois plus intense que celle de la Terre.

La géométrie du champ est complexe, car les contributions quadripolaires peuvent dépasser la contribution dipolaire, contrairement à la Terre où la contribution la plus pertinente est le dipôle.

Figure 11. Le champ magnétique particulier de Neptune. (Paquet source: emaze.com)

La magnétosphère de Neptune s'étend jusqu'à 35 fois son rayon à l'avant du choc et 72 rayons à la queue.

La magnétopause, qui est le lieu où la pression magnétique est égale à la pression des particules chargées du Soleil, se situe entre 23 et 27 rayons de la planète.

Missions à Neptune

Voyager 2

La seule mission spatiale en orbite autour de la planète Neptune était Voyager 2, qui est arrivé sur la planète en 1982.

A cette époque, seuls deux satellites étaient connus: Triton et Nereida. Mais grâce à la mission Voyager 2, six autres ont été découverts: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa et Proteus. Ces satellites sont assez petits que Triton, avec une forme irrégulière et des orbites de plus petit rayon.

Ces six satellites sont soupçonnés d'être les restes d'une collision avec un ancien satellite qui est entré en collision avec Triton lorsque ce dernier a été capturé par l'attraction gravitationnelle de Neptune.

Voyager 2 a également découvert de nouveaux anneaux sur Neptune. Bien que le premier des anneaux ait été découvert en 1968, son existence et la découverte de nouveaux n'ont été possibles qu'à l'arrivée de ladite sonde en 1989.

L'approche la plus proche du vaisseau spatial de la planète a eu lieu le 25 août 1989, à une distance de 4 800 km au-dessus du pôle nord de Neptune.

Comme c'était la dernière grande planète que le vaisseau spatial pouvait visiter, il a été décidé de faire un survol rapproché de la lune Triton, similaire à ce qui avait été fait avec Voyager 1, qui a volé par Saturne et sa lune Titan.

Le 25 août 1989, le vaisseau spatial a fait une rencontre rapprochée avec la lune Néréide avant d'atteindre 4400 km de l'atmosphère de Neptune et le même jour est passé près de Triton, la plus grande lune de la planète.

Le vaisseau spatial a vérifié l'existence du champ magnétique entourant Neptune et a constaté que le champ était déplacé du centre et incliné, similaire au champ autour d'Uranus.

Références

1. N + 1. 200 kilogrammes de diamants pleuvent sur Uranus et Neptune. Récupéré de: nmas1.org.
2. Powell, M. Les planètes de l'œil nu dans le ciel nocturne (et comment les identifier). Récupéré de: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011 Le système solaire. Septième édition. Apprentissage Cengage.
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5. Wikipédia. Anneaux d'Neptune. Récupéré de: fr.wikipedia.org.
6. Wikipédia. Exploration de Neptune. Récupéré de: en.wikipedia.org.
7. Wikipédia. Neptune (planète). Récupéré de: es.wikipedia.org.