Dziewiętnastego września 2023 roku Neptun znalazł się w opozycji do Słońca. Dzień wcześniej planeta była najbliżej Ziemi, w odległości 28,9 AU (4,324 mld km). Jej rozmiary kątowe podczas największego zbliżenia do Ziemi wyniosły 2,53”, a jasność osiągnęła wartość 7m,63.
Neptun to ostatnia planeta Układu Słonecznego, oddalona od Słońca średnio o 4,5 mld km. Obiega Słońce po niemal kołowej orbicie – mimośród jego orbity to zaledwie e=0,00859. Czas jednego pełnego obiegu planety wokół Słońca wynosi 164 lat 325,6 dnia. Płaszczyzna jej orbity nachylona jest pod kątem 1°46’ do płaszczyzny ekliptyki. Neptun również wiruje wokół własnej osi. Ponieważ planeta nie jest ciałem sztywnym, a gazową kulą, jej wnętrze dokonuje jednego pełnego obrotu wokół osi w czasie 16h 07m, a górne warstwy atmosfery planety obracają się w czasie około 17 godzin. Płaszczyzna równika planety jest nachylona do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 29°36’. Skutkuje to występowaniem pór roku na Neptunie. Ze względu na podobieństwo do ziemskiego nachylenia osi obrotu planety do płaszczyzny orbity na Neptunie występują strefy klimatyczne podobne do ziemskich. Po wykonaniu obliczeń z wykorzystaniem algorytmów VSOP87 okazuje się, że na półkuli północnej Neptuna panuje obecnie zima, która rozpoczęła się... 26 lutego 1997 roku. Wiosna na półkuli północnej zagości tam dopiero 28 lutego 2038 roku!
Oś Neptuna nie zachowuje stałego położenia. Bieguny planety podlegają nutacji z okresem 688 lat, za sprawą Trytona, największego księżyca planety, którego węzły orbity również dokonują jednego pełnego obiegu w czasie 688 lat. Ruch węzłów orbity Trytona jest spowodowany spłaszczeniem Neptuna. Planeta ma razem 14 naturalnych księżyców. Masa Neptuna wynosi 1,024*1024 kg, czyli jest 17,15 razy większa od masy Ziemi. Pod względem masy stanowi trzecią co do wielkości planetę w Układzie Słonecznym. Średnia gęstość Neptuna to 1,638 kg/m3 i jest największa spośród planet olbrzymów. Średnica planety wynosi 49244 km, co plasuje planetę pod kątem rozmiarów na czwartym miejscu spośród planet olbrzymów.
Budowa Neptuna jest dość prosta. Wnętrze stanowi skaliste krzemianowe jądro otoczone ciekłym metanem oraz warstwą wody. Atmosfera planety zbudowana jest helu i wodoru oraz metanu i etanu. W górnych obszarze atmosfery występują chmury zbudowane z zamrożonego metanu. Wyglądem przypominają ziemskie chmury typu Cirrus. Chmury Cirrus występują nad zasadniczą warstwą chmur na wysokości około 50-100 km. Górne warstwy atmosfery są niezwykle zimne. Temperatura wynosi zaledwie 53 K (-220°C). Wiatry na Neptunie osiągają prędkość rzędu 400 m/s. Z pomiarów wynika, że atmosfera przemieszcza się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu obrotowego planety, co tworzy zawirowania. Podobnie jak na Jowiszu, na Neptunie również występuje plama, a dokładniej Wielka Ciemna Plama zalegająca w strefie tropikalnej (22°S). Oprócz Wielkiej Ciemnej Plamy na Neptunie można zidentyfikować jeszcze jedną plamę, jest to mała ciemna plama, na której środku można odnaleźć białe obłoki. Plama zalega na półkuli południowej (54°S). Co ciekawe, obłoki towarzyszą także Wielkiej Ciemnej Plamie. Ponadto stwierdzono cyrkulację białych obłoków między ww. plamami. Obecny w atmosferze Neptuna metan, absorbując czerwony zakres widma światła, nadaje mu charakterystyczny niebieskawy wygląd.
Wokół planety, w płaszczyźnie równika, rozciąga się sześć pierścieni. Pięć z nich otrzymało nazwy Adams, Lassell, Galle, Leverrier, Arago. Szósty nie ma nadanej nazwy. Rozciągają się od 17100 km do 38100 km nad powierzchnią Neptuna. W jednym z układu pierścieni o nazwie Adams stwierdzono istnienie łuków, które są mniej przepuszczalne dla światła, co jest spowodowane większą ilością materii w łukach. Nazwy łuków to wolność, równość, braterstw, odwaga.
Do najbliższej zaobserwowanej gwiazdy – Proximy Centauri – mamy stąd jakieś 30 bilionów kilometrów. Amerykańskie Voyagery po 40 latach misji międzyplanetarnej są w odległości około 20 miliardów kilometrów od Słońca. W 1989 roku Voyager 2 przeleciał w pobliżu Neptuna, wysyłając nam szereg pięknych „pocztówek” – zdjęć znad jego powierzchni. Ukazał nam m.in. system chmur, łącznie z Wielką Ciemną Plamą – wirem cyklonicznym z wiatrem o prędkości sięgającej 2000 km/godzinę. Jest to jak na razie największa zmierzona prędkość wiatru w Układzie Słonecznym (nie licząc, oczywiście, specyficznego wiatru słonecznego).
Neptun należy do grona planet górnych. Pozorny ruch planet górnych na sferze niebieskiej różni się od pozornego ruchu planet dolnych, tj. Merkurego i Wenus. W przypadku planet dolnych wyróżnia się dwa rodzaje koniunkcji ze Słońcem. To koniunkcja dolna, mająca miejsce wtedy, gdy planeta znajduje się między Ziemią a Słońcem, oraz górna, kiedy Słońce znajduje się między planetą a Ziemią. W wypadku planet górnych podczas koniunkcji ze Słońcem nasza Dzienna Gwiazda zawsze znajduje się między planetą a Ziemią, czyli możliwa jest tylko koniunkcja górna. Podczas koniunkcji prędkość kątowa planety na sferze niebieskiej jest największa. Wschodzi i zachodzi ona w przybliżeniu w tym samym czasie co Słońce. Kiedy Słońce zaczyna wyprzedzać pozornie na sferze niebieskiej planetę, planeta odsuwa się od Słońca na zachód. Ponadto w miarę oddalania się planety na zachód od Słońca jej prędkość kątowa na tle gwiazd maleje. Planeta początkowo wschodzi kilka minut wcześniej przed Słońcem. W miarę oddalania się planety od Słońca zaczyna wschodzić coraz wcześniej i wcześniej, a obserwatorzy mogą ją obserwować w drugiej połowie nocy. W miarę jak wzrasta odległość planety od Słońca, zmniejsza się jej prędkość, aż w pewnej chwili planeta na tle gwiazd staje się stacjonarna, czyli osiąga stanowisko zachodnie. Od tej chwili planeta zaczyna poruszać się ruchem wstecznym. Mówimy wtedy, że zaczyna zakreślać pętlę retrogradacyjną. Kształt tej pętli zależy od położenia stanowiska zachodniego i wschodniego względem węzła orbity planety. Rozmiary kątowe pętli zależą od odległości planety od Słońca i obserwatora, czyli w naszym wypadku od Ziemi.
W wypadku Neptuna długość łuku wynosi około 3°. Czas trwania ruchu wstecznego również zależy od tego, w jakiej odległości od Słońca i Ziemi znajduje się planeta. Dla Neptuna średni czas ruchu retrogradacyjnego to około 158 dni. Planeta wchodząc w ruch wsteczny cofa się na tle gwiazd, jednocześnie zwiększając prędkość. W pewnej chwili znajdzie się po przeciwnej stronie niż Słońce. Na tle gwiazd osiąga największą prędkość w ruchu wstecznym. Planeta jest wówczas w opozycji ze Słońcem; wschodzi mniej więcej w okresie, kiedy zachodzi Słońce oraz zachodzi mniej więcej w czasie wschodu Słońca. Wówczas planeta jest widoczna przez całą noc. Po osiągnięciu opozycji planeta nadal porusza się ruchem wstecznym, ale jej prędkość na tle gwiazd zaczyna maleć aż do chwili osiągnięcia przez planetę stanowiska wschodniego. Od tej chwili planeta zaczyna poruszać się ruchem prostym, zwiększając jednocześnie prędkość kątową, aż do chwili koniunkcji górnej, czyli złączenia ze Słońcem. Po opozycji planeta wschodzi, gdy Słońce jest jeszcze nad zachodnim horyzontem i zachodzi w godzinach nocnych przed wschodem Słońca. Z upływem czasu planeta zachodzi coraz wcześniejszych. Obserwatorzy początkowo mogą obserwować planetę głównie wieczorem i przez znaczną część nocy, jednak w miarę upływu czasu planeta jest widoczna tylko wieczorem, zachodząc przed północą. A przed koniunkcją górną planeta widoczna jest już tylko wieczorem i szybko zachodzi po zachodzie Słońca.
Planety górne również wykazują fazy. Oczywiście tylko planety dolne, Wenus i Merkury, wykazuje pełen cykl faz. W przypadku planet górnych jest inaczej, cykl faz jest ograniczony. Im planeta znajduje się dalej od Ziemi, tym zmniejsza się różnica w zmianach części oświetlonej przez Słońce powierzchni planety. Jedynie Mars i Jowisz wykazują wyraźniejszy przebieg faz, chociaż w ograniczonym zakresie. Dla pozostałych planet różnice w fazie są nieznaczne i dla obserwatora stają się mniej zauważalne.
We wrześniu 2023 roku Neptun znalazł się w opozycji, czyli na przeciwległej stronie nieba niż Słońce. Wschodził wtedy mniej więcej, gdy nasza Dzienna Gwiazda zachodziła, i był widoczny przez całą noc jako tarcza ( 2”) na brzegu gwiazdozbioru Ryb (Pisces) i Wodnika (Aquarius). Teraz, w październiku, warunki do obserwacji Neptuna są oczywiście nadal bardzo dobre.
Wielka Ciemna Plama (ang. Great Dark Spot) na powierzchni Neptuna. Źródło: Voyager 2, NASA.
Pamiętajmy, że ze względu na ogromną odległość od Słońca Neptun przesuwa się po niebie bardzo powoli, i to bardziej z racji względnego ruchu Ziemi aniżeli swojego obiegu wokół Słońca. Neptun jest niewidoczny gołym okiem, a do jego obserwacji trzeba użyć silnej lornety lub teleskopu.
Podsumowując, Neptun jest około 17 razy cięższy i 4 razy większy od Ziemi. Posiada – jak wszystkie planety olbrzymy w Układzie Słonecznym – system księżyców (spośród nich najjaśniejsze są Tryton i Nereida) oraz układ pierścieni. Neptun znajduje się w odległości 29 AU od Ziemi i jakieś 30 AU od Słońca. Neptun pełni też rolę strażnika i porządkowego w świecie… komet. Z razie swojej dużej masy oddziałuje na tory komet i powoduje, że część z nich (zwłaszcza tych przelatujących blisko planety) wpada z nim w rezonans.
Czytaj więcej:
Źródło: CMN IMGW-PIB
Opracowanie: dr Marcin Kolonko, dr Grzegorz Duniec
Na zdjęciu: Widok Neptuna i jego satelitów, 25 X 2023 roku po godzinie 23. Źródło: stellarium-web.org
