נפטון

מתוך Astropedia

קפיצה אל: ניווט, חיפוש
נפטון
נפטון, כפי שצולם ע"י החללית וויאג'ר 2 (1989).
מידע כללי
סוג עצם: כוכב לכת
מיקום: מסלול סביב השמש
מאפיינים מסלוליים
רדיוס מסלול: 4,503,443,661 ק"מ
רדיוס מסלול: 30.10366 י"א AU
אפהליון: 4,553,946,490 ק"מ
(30.441 י"א AU)
פריהליון: 4,452,940,833 ק"מ
(29.766 י"א AU)
אקסצנטריות: 0.01121
זמן הקפה: 164.79 שנים, 60,190 ימים
נטיית מסלול: 1.77°
מאפיינים פיזיים
בהירות: 7.8±0.1 מגניטוד
רדיוס בקו המשווה: 24,764±15 ק"מ
צפיפות ממוצעת: 1.638 גרם/סמ"ק
אלבדו: 0.29

נפטון (או רהב, באנגלית: Neptune) הוא כוכב הלכת השמיני והמרוחק ביותר מהשמש. הוא כוכב הלכת הרביעי בגודלו (קוטרו כ-49,500 ק"מ, כמעט 4 פעמים קוטר הארץ) והשלישי במסתו (כ-17 פעמים מסת כדור הארץ) ודומה בתכונותיו לכוכב הלכת אוראנוס. הן נפטון והן אורנוס מכילים בעיקר קרח מוצק מיסודות שונים כמו מים, פחמן, אמוניה ומתאן (צפיפותו של נפטון 1.64 גרם לסמ"ק) ולכן יש המכנים את השניים "ענקי הקרח" בניגוד לענקים הגזיים צדק ושבתאי העשויים בעיקר ממימן והליום (צפיפותו של שבתאי כ-0.7 גרם לסמ"ק) ובניגוד לכוכבי הלכת הארציים כמו הארץ (צפיפותו כ-5.5 גרם לסמ"ק). חלקו המוצק של נפטון מוקף בשכבה עבה מאוד (יותר מ-20 אחוזים מרדיוס הגוף) של אטמוספרה המכילה מימן (כ-80%), הליום (כ-19%) ושאר חומרים נדיפים כמו אמוניה, מים ומתאן, האחראי לגוון הכחול של כוכב הלכת. מתוך צילומים של חללית המחקר וויאג'ר 2, שביקרה את נפטון ב-1989, התברר כי האטמוספרה של נפטון היא הסוערת ביותר בכל מערכת השמש: רוחות עזות מנשבות שם במהירות של יותר מ-2000 קמ"ש. סופת ציקלון ענקית שגודלה כגודל הארץ נצפתה ע"י וויאג'ר 2 ונעלמה לחלוטין בתצפיות שנעשו ב-1994 ע"י טלסקופ החלל האבל. האטמוספרה הסוערת מוסברת ע"י הפרשי הטמפרטורות הגדולים בין ליבתו של נפטון (עשרות אלפי מעלות) לבין סביבתו הקרובה – הטמפרטורה על פניו הינה כ-218- מעלות צלזיוס בלבד, אודות למרחקו העצום מהשמש, 4.5 מיליארד ק"מ (4,500,000,000 ק"מ) פי 30 מהמרחק בין הארץ לשמש.

תוכן עניינים

טבעות וירחים

ירחו הגדול של נפטון: טריטון כפי שצולם ע"י החללת וויג'אר 2 ב 1989. צילום: מנהלת החלל והתעופה של ארה"ב.
ירחו הגדול של נפטון: טריטון כפי שצולם ע"י החללת וויג'אר 2 ב 1989. צילום: מנהלת החלל והתעופה של ארה"ב.

לנפטון מספר טבעות דקות ומעורפלות (גרסה חיוורת לטבעות שבתאי המרשימות) ו-13 ירחים. 12 מירחיו הם קטנים ביותר (קוטרם עשרות ק"מ בלבד) והתגלו רק בסוף המאה ה-20, אבל הירח ה-13, טריטון (השביעי במרחקו מנפטון) הוא ירח ענק (קוטרו כ-2,700 ק"מ, כקוטרו של כוכב לכת ננסי), והוא הירח השביעי בגודלו בכל מערכת השמש (אחרי ארבעת הירחים הגלילאנים של צדק, טיטן של שבתאי והירח של הארץ). טריטון מסיבי מספיק כדי לאחוז באטמוספרה דקיקה, וקר מספיק (פחות מ-230- מעלות צלזיוס) כדי לגרום לחנקן לקפוא על-פניו. אודות לחום פנימי נחזו הרי געש על טריטון שאינם פולטים לבה אלא חנקן גזי. טריטון סובב סביב נפטון בכיוון הפוך לכיוון התנועה של שאר הירחים (במערכת של נפטון בפרט ובמערכת השמש בכלל). כנראה, שמסלולו זה נובע מלכידתו של טריטון ע"י כוח הכבידה החזק של נפטון ממסלולו הקדום של הירח בחגורת קייפר, שהיא חגורה של גופי קרח קטנים ומוצקים הכוללת למשל את פלוטו, שהוגדר עד לא מזמן ככוכב לכת וכיום מכונה כוכב לכת ננסי השייך לחגורת קייפר. כבידתו של נפטון "עושה שמות" בחגורת קייפר ומנקה מסלולים מסוימים הנמצאים בתהודה עם מסלולו של נפטון. השפעת הכבידה של נפטון על מסלולו האליפטי של פלוטו, החוצה לעיתים את מסלולו של הענק הכחול, הינה אחת מהסיבות שפלוטו "גורש" מרשימת כוכבי הלכת.

גילוי

לגילויו של נפטון מקום של כבוד בהיסטוריה של המדעים. נפטון הוא כוכב הלכת הראשון שקיומו וחשוב מכך מיקומו נחזה על-סמך חישובים מתמטיים ומודלים פיסיקלים ורק לאחר מכן נצפה ממש ע"י האסטרונומים.

ראשית הסיפור הינה בגילויו של כוכב הלכת אורנוס ב-1781 ע"י ויליאם הרשל. במהלך המאה ה-19 התברר כי מסלולו של אורנוס איננו מתאים לתחזיות של המכניקה הניוטונית. לדוגמא ב 1832 מיקומו הנצפה של אורנוס סטה בכחצי דקת קשת ממקומו החזוי. במהלך המחצית הראשונה של המאה ה-19 הועלו מספר תאוריות שניסו להסביר את הסטיות במסלולו של אורנוס. בינהן:

  • קיומו של "נוזל" קוסמי שמפריע את מסלולו של כוכב הלכת - רעיון זה לא נתמך בתצפיות ולמעשה לא היה מסוגל להסביר את אופיין של ההפרעות במסלולו של אורנוס.
  • קיומו של ירח מסיבי, בלתי נראה לאורנוס - במצב כזה אורנוס יקיף את מרכז הכובד של המערכת. רעיון זה חוזה כי השינויים במסלולו של אונוס יהיו בעלי זמן מחזור קצר בעוד הסטיות הנצפות במסלול היו איטיות והתרחשו על פני שנים רבות.
  • שביט גדול פגע באורנוס זמן קצר לאחר גילויו והפריע את מסלולו. רעיון זה חזה כי מסולו של אורנוס יהיה ניתן לתאור ע"י אליפסה אחת בזמן גילויו ואליפסה אחרת מאוחר יותר, אך התצפיות הראו שמודל זה איננו מסוגל לחזות את מסלולו של אורנוס.
  • חוק הכבידה של ניוטון איננו מדויק במרחקים גדולים מהשמש. לא היתה זו הפעם הראשונה ש"נראו" בעיות לכאורה בחוק הכבידה של ניוטון. למעשה במהלך המאה ה-18 היה נראה כי המכניקה הניוטונית איננה מסבירה כיאות את מסלולו של הירח. מספר חישובים הראו כי הקצב שבו מתקדם הפריגאי של הירח היה מחצית מהערך הנצפה. בנוסף היתה אי התאמה בין התחזית והתאוריה של התאוצה הסקולרית של הירח. שתי הבעיות הנ"ל נפתרו עד מהרה ע"י סדרת חישובים מתמטיים.
  • קיומו של כוכב לכת נוסף במערכת השמש המפריע את מסלולו של אורנוס. לא היתה זו הפעם הראשונה שרעיון כזה הועלה. למעשה רעיון דומה עלה עוד ב 1758 ע"י האסטרונום קלירוט (Clairaut) כהסבר אפשרי לסטיות בין חזרתו המחושבת לחזרות הנצפית של שביט האלי.


בשנת 1843 החל לעבוד על הבעייה של מיקומו של אורנוס האסטרונום המתמטי הצעיר ג'ון קושי אדמס (John Couch Adams). שנתיים מאחור יותר ב 1845, החל לעבוד על הבייה האסטרונום המתמטי הצרפתי ג'ין ג'וסף לה-ווריה (Jean Joseph Leverrier). הן אדמס והן לה-ווריה הבינו כי אם אכן כוכב לכת נוסף הוא זה האחראי לסטיות הנצפות במסלולו של אורנוס הם יוכלו לחשב את מיקומו של כוכב הלכת החסר. שני האסטרונומים עבדו על הבעייה באופן בלתי תלוי והשתמשו בשיטות מעט שונות. בספטמבר 1945 אדמס השלים את חישוביו הראשוניים והיתה בידו תחזית למיקומו של כוכב הלכת החסר. אדמס שלח את מיקומו של כוכב הלכת החסר לאסטרונום צ'אליס (Challis), אך זה לא עשה דבר בעניין. בנוסף אדמס נסע ללונדון בתקווה להיפגש הם האסטרונון המלכותי איירי (Airy) אך זה שהה באותה עת בכנס בפריז. באוקטובר אותה שנה השלים אדמס סדרת חישובים שאותה סיכם במאמר קצר ששלח לאיירי. איירי, מתוך אמונה כי אין זה אפשרי ל"הפוך את הבעיה" ולגלות את מיקומו של כוכב הלכת החסר מתוך ההפרעות במסלולו של אורנוס התעלם מבקשתו של אדמס לחפש את כוכב הלכת החסר.

ב 1846 השלים האסטרונום הצרפתי לה-ווריה את חישוביו, אך למרות בקשותיו הנשנות אסטרונומים צרפתיים התעלמו מתחזיותיו. למעשה מספר תצפיות שנעשו אותה עת על סמך תחזיותיהם של אדמס ולה-ווריה העלו חרס כתוצאה מחוסר מזל עגום.

ב 18 בספטמבר 1846, התייאש לה-ווריה מעמיתיו הצרפתיים, ותוך כדי וויתור על הכבוד הלאומי, כתב מכתב לאסטרונום הגרמני הצעיר גאלה (Galle) שבאותה עת סיים את עבודת הדוקטורט שלו. שנה קודם לכן שלח גלה ללה-ווריה את עבודתו בתקווה שיקרא אותה ויעיר את הערותיו. לה-ווריה ניצל את ההזדמנות ובמכתבו לגאלה, לאחר ששיבח את עבודתו, ביקש ממנו לחפש את כוכב הלכת הנוסף בקורדנאטות שאותן צירף למכתב. המכתב הגיע אל גאלה ב 23 בספטמבר 1846 שמיד פנה לממונה עליו האסטרונום ג'ון פרנץ אנקה (Encke) המנהל של מצפה הכוכבים של ברלין. גאלה ביקש מאנקה רשות לחפש את כוכב הלכת החסר בקורדינאטות שסופקו לו ע"י לה--ווריה. אנקה הטיל ספק ברעיון, אך גאלה התעקש ולבסוף קיבל רשות לערוך את החיפוש. באותה הלילה גאלה עשה שימוש בטלסקופ במפתח 9 אינצ' במצפה הכוכבים של ברלין ובעזרתו של אסטרונום צעיר נוסף הינריך לואיס ד'ארסט (d'Arrest) מצא את כוכב הלכת החדש פחות ממעלה מהמיקום שנחזה ע"י לה-ווריה.

מעט מאוחר יותר, נצפה נפטון מאנגליה, ופרץ ויכוח למי נתונה זכות הראשונים של הגילוי לה-ווריה או אדמס ולמי הזכות לתת את השם לכוכב הלכת החדש. לאחר מספר הצעות כמו "כוכב לה-ווריה", "אוקיינוס", "יאנוס" ועוד, התקבלה הצעתו של לה-ווריה – "נפטון" – על-שם אל הים הרומאי המזוהה עם מטה הקילשון שלו (סמלו של נפטון) ומקבילו של פוסידון מהמיתולוגיה היוונית. מבחינה זו, שמו תואם לשמותיהם של שאר כוכבי הלכת המכונים ע"ש אלים מהפנתיאון הרומאי (מלבד הארץ ואורנוס). אגב, מעניין לדעת שדווקא לה-ווריה ואדמס לא השתתפו בויכוח שגלש לעימות של כבוד לאומי בעיתונות הצרפתית והאנגלית (צרפת מול אנגליה) והיו דווקא מיודדים.

חלליות מחקר

מרחקו הרב של נפטון מכדור הארץ הביא לכך שרק חללית מחקר אחת חקרה אותו מקרוב. הייתה זו ויאג'ר 2 ששוגרה בקייץ 1977, והגיעה לקרבת נפטון רק באוגוסט 1989, לאחר מעברים קרובים לצדק, שבתאי ואורנוס. מרחק של כ-4,500 ק"מ בלבד מפני השטח של נפטון ויאג'ר 2 הצליחה לגלות כתם כהה ועצום באטמוספרה של נפטון ומדדה רוחות מהירות מאד. בנוסף, ויאג'ר 2 גילתה שישה ירחים קטנים סביב כוכב הלכת וטבעות לא מוכרות. כמו כן, חקרה ויאג'ר 2 את ירחו של נפטון, טריטון וגילתה שהוא מוקף באטמוספרה דקה, קטבים קפואים, ואף גייזרים של חנקן נוזלי על פני השטח.

בשנים הקרובות לא צפויה חללית מחקר נוספת לבקר את נפטון.

תצפית בכוכב הלכת נפטון

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית

מחברים


דוד פולישוק, ערן אופק

כלים אישיים