Som en gasjätte (eller isjätte), Neptunus har ingen fast yta. Faktum är att den blågröna skivan vi alla har sett på fotografier genom åren är faktiskt lite av en illusion. Det vi ser är faktiskt toppen av några mycket djupa gasmoln, som i sin tur ger vika för vatten och annan smält is som ligger över en kärna av ungefär jordens storlek gjord av silikatsten och en nickel-järnblandning. Om en person skulle försöka stå på Neptunus, skulle de sjunka genom de gasformiga lagren.
När de gick ner, skulle de uppleva ökade temperaturer och tryck tills de slutligen landade på själva den fasta kärnan. Som sagt, Neptunus har en yta av olika slag, (som med de andra gas- och isjättarna) som definieras av astronomer som den punkt i atmosfären där trycket når en bar. På grund av detta är Neptunus yta en av de mest aktiva och dynamiska platserna i hela solsystemet.
Sammansättning och struktur:
Med en medelradie på 24 622 ± 19 km är Neptunus den fjärde största planeten i solsystemet. Men med en massa på 1,0243 × 1026kg – vilket är ungefär 17 gånger jordens – det är den tredje mest massiva, högre än Uranus. På grund av dess mindre storlek och högre koncentrationer av flyktiga ämnen i förhållande till Jupiter och Saturnus, kallas Neptunus (ungefär som Uranus) ofta som en 'isjätte' - en underklass av en jätteplanet.
Liksom med Uranus är absorptionen av rött ljus av atmosfärisk metan en del av det som ger Neptunus dess blå nyans, även om Neptunus är mörkare och mer levande. Eftersom Neptunus atmosfäriska metaninnehåll liknar det i Uranus, tros någon okänd atmosfärisk beståndsdel bidra till Neptunus mer intensiva färgning.
Neptunus inre struktur och sammansättning. Kredit: NASA
Liksom Uranus är Neptunus inre struktur differentierad mellan en stenig kärna som består av silikater och metaller; en mantel bestående av vatten, ammoniak och metangis; och en atmosfär bestående av väte, helium och metangas. Dess atmosfär är också uppdelad i fyra lager, bestående av (från det innersta till det yttersta) den nedre troposfären, stratosfären, termosfären och exosfären.
De två huvudsakliga regionerna i Neptunus atmosfär är de två innersta: den nedre troposheren, där temperaturen minskar med höjden; och stratosfären, där temperaturen ökar med höjden. Inom troposfären varierar trycknivåerna från en till fem bar (100 och 500 kPa), varför Neptunus yta definieras som att vara inom denna region.
Atmosfär:
Neptunus 'yta' kan därför sägas vara sammansatt av cirka 80% väte och 19% helium, med en spårmängd av metan. Ytskiktet genomsyras också av strövande molnband med varierande sammansättning, beroende på höjd och tryck. På den övre nivån är temperaturerna lämpliga för att metan ska kondensera, och tryckförhållandena är sådana att moln bestående av ammoniak, ammoniumsulfid, vätesulfid och vatten kan förekomma.
På lägre nivåer tros det bildas moln av ammoniak och svavelväte. Djupare moln av vattenis bör också finnas i de nedre delarna av troposfären, där tryck på cirka 50 bar (5,0 MPa) och temperaturer på 273 K (0 °C) är vanliga.
Neptunus atmosfär, med färgkontraster modifierade för att betona planetens atmosfäriska egenskaper. Kredit: Erich Karkoschka
Av skäl som förblir oklara upplever planetens termosfär ovanligt höga temperaturer på cirka 750 K (476,85 °C/890 °F). Planeten är för långt från solen för att denna värme ska kunna genereras av ultraviolett strålning, vilket innebär att en annan uppvärmningsmekanism är inblandad – vilket kan vara atmosfärens interaktion med joner i planetens magnetfält, eller gravitationsvågor från planetens inre som skingras i atmosfären.
Eftersom Neptunus inte är en fast kropp, genomgår dess atmosfär differentiell rotation. Den breda ekvatorialzonen roterar med en period på cirka 18 timmar, vilket är långsammare än 16,1 timmars rotation av planetens magnetfält. Däremot gäller det omvända för de polära områdena där rotationsperioden är 12 timmar.
Denna differentiella rotation är den mest uttalade av alla planeter i solsystemet, och resulterar i kraftig latitudinell vindskjuvning och våldsamma stormar. De tre mest imponerande sågs alla 1989 av Reser 2 rymdsond och sedan namngiven baserat på deras utseende.
Den första som upptäcktes var en massiv anticyklonstorm som mätte 13 000 x 6 600 km och som liknar Stor röd fläck av Jupiter. Känd som Stor mörk fläck , denna storm upptäcktes inte fem senare (2 november 1994) när rymdteleskopet Hubble letade efter den. Istället hittades en ny storm som var väldigt lik till utseendet på planetens norra halvklot, vilket tyder på att dessa stormar har en kortare livslängd än Jupiters
Neptunus stora mörka fläck, som observerats av rymdteleskopet Hubble. Kredit: NASA/ESA/HST/L.Sromovsky/UofW
De Skoter är en annan storm, en grupp av vita moln som ligger längre söderut än den stora mörka fläcken. Detta smeknamn uppstod först under månaderna fram tillReser 2möte 1989, när molngruppen observerades röra sig i snabbare hastigheter än den stora mörka fläcken. De Liten mörk fläck , en sydlig cyklonstorm, var den näst mest intensiva stormen som observerades under mötet 1989. Det var från början helt mörkt; men somReser 2närmade sig planeten utvecklades en ljus kärna och kunde ses på de flesta av de högst upplösta bilderna.
Intern värme:
Av skäl som astronomerna fortfarande inte är klara över är Neptunus inre ovanligt varmt. Även om Neptunus är mycket längre från solen än Uranus och får 40 % mindre solljus, är dess yttemperatur ungefär densamma. Faktum är att Neptunus avger 2,6 gånger mer energi än vad den tar in från solen. Även utan solen lyser Neptunus.
Denna höga mängd inomhusvärme matchat med kylan i utrymmet skapar en enorm temperaturskillnad. Och detta får vindarna att blåsa runt Neptunus. Maximala vindhastigheter på Jupiter kan vara mer än 500 km/tim. Det är dubbelt så snabbt som de starkaste orkanerna på jorden. Men det är ingenting jämfört med Neptunus. Astronomer har beräknat vindar som blåser över Neptunus yta med 2 100 km/tim.
Djupt inne i Neptunus kan planeten ha en verklig fast yta. I själva kärnan av gas/isjätten tros det vara ett bergområde med ungefär jordens massa. Men temperaturen i denna region skulle vara tusentals grader; tillräckligt varmt för att smälta sten. Och trycket från tyngden av all atmosfär skulle vara förkrossande.
Kort sagt, det finns helt enkelt inget sätt att man kan stå på 'Neptunus yta', än mindre gå runt på den.
Vi har många intressanta artiklar om Neptunus här på Universe Today. Här är en om Ringar av Neptunus , den Neptunus månar , Vem upptäckte Neptunus? , Finns det hav på Neptunus?
Om du vill ha mer information om Neptune, ta en titt på Hubblesites nyhetsmeddelanden om Neptunus , och här är en länk till NASA:s Solar System Exploration Guide to Neptunus .
Astronomy Cast har några intressanta avsnitt om Neptunus. Du kan lyssna här, Avsnitt 63: Neptunus och Avsnitt 199: The Voyager Program .