Neptun
Physikalische Daten
Fast alles, was wir über Neptun wissen, verdanken wir der einzigen
Raumsonde, die sich ihm je genähert hat: Voyager 2. Sein Äquatorumfang
beträgt 48600 km; nachastronomischen Verhältnissen ist er von der
Größe her mit Uranus identisch. Seine mittlere Dichte beträgt 1.66 g/cm³.
Daran zeigt sich bereits, dass er massereicher ist als Uranus.
Tatsächlich bringt es der blaue Gasriese auf 17fache Erdmasse.
Ingewisser Hinsicht bilden Uranus und Neptun ein Zwillingspaar.
Es gibt zwar deutliche Unterschiede, aber sie sind einander ähnlicher
als allen anderen Planeten, obwohl sie wie Jupiter und Saturn zu den
jupiterähnlichen Planeten gehören. Jupiter und Saturn sind viel
größer und massereicher und bestehen zum
Großteil aus Wasserstoff und Helium.
Genau wie bei Uranus, kann auch bei Neptun über den Aufbau
nichts Eindeutiges gesagt werden. Es wird vermutet, dass er
hauptsächlich aus Eis besteht und einen Kern aus Silikaten besitzt.
Neptuns obere Atmosphäre besteht zu 85% aus Wasserstoff,
einem beträchtlichen Anteil an Helium und etwas Methan.
Als Voyager 2 sich der südlichen Hemisphäre des Planeten näherte,
erkannte sie neben flauschigen weißen Wolken einen riesigen Fleck
von der Größe der Erde , der sich auf einer südlichen Breite von 8°28'
befand. Er wird allgemein als der Große Dunkle Fleck (GDF)
bezeichnet, der zur Verblüffung der Forscher Ende 1994 verschwand.
Man hatte angenommen, es mit einem ähnlichen Phänomen zu tun zu
haben, wie es auf dem Jupiter existiert. Dort wurde nämlich
seit Jahrhunderten ein Großer Roter Fleck (GRF) beobachtet, ein
gigantischer Wirbelsturm, der immer wieder zurückkehrte.
Man vermutete auch bei Neptun ein Wirbelsturmsystem,
doch nun muß eine Erklärung gefunden werden, weshalb es so plötzlich
verschwunden ist. Der GDF dreht sich in über 18 Stunden
einmal gegen den Uhrzeigersinn um sich selbst und ändert
Form und Richtung ständig. Über ihm befinden sich weiße
Wolkenfetzen aus Methankristallen ("Methan-Zirrus") und
zwischen diesen und der eigentlichen Wolkendecke befindet sich
eine 50 km hohe, wolkenlose Schicht. Auf 24° südlicher Breite
befindet sich ein kleiner heller Fleck mit dem Spitznamen
"Tretroller". Ein zweiter dunkler Fleck existiert auf 55° südlicher Breite.
Die Windgeschwindigkeiten des Neptun sind wahrhaft
haarsträubend. Die Äquatorregion weist Geschwindigkeiten von bis zu
450 m/s in westliche Richtung auf; unter dem 50sten südlichen Breitengrad
rasen die Winde mit 300 m/s gen Osten. Im August 1998
erstellten Wissenschaftler des Nasa Infrared Telescope auf
dem Mauna Kea in Hawaii und Forscher des Hubble- Projekts
unter der Leitung von Lawrence A. Sromovsky einen Zeitlupenfilm
über Neptuns Rotation. Dabei fanden sie Stürme von
apokalyptischem Ausmaß, die zeitweise mit
Überschallgeschwindigkeit über den Planeten jagten. Das irdische
Wetter entsteht in Wechselwirkung mit der Energie, die die
Erde von der Sonne erhält. Neptun erhält 900mal weniger
Sonnenlicht und dennoch werden bei ihm derartig hohe
Windgeschwindigkeiten gemessen. Sromovsky: " Die
Wettermaschine des Neptun arbeitet im Vergleich zur irdischen
sehr effizient. Sie scheint fast vollständig ohne
Energie auszukommen!"
Auch die Flecken des Neptun wurden genau unter die Lupe
genommen. Seit dem Verschwinden des GDF ist ein weiterer
kleiner Fleck aufgetaucht, von dem man annahm, dass er sich zu
einem großen Sturmgebiet entwickeln würde. Stattdessen wird
er plötzlich wieder kleiner und schwächer. Sromovsky:
"Der Große Dunkle Fleck war ein riesenhaftes Phänomen, wie wir es
noch auf keinem anderen Planeten gesehen haben. Die Flecken des
Neptun kommen und gehen und anstatt sich zu größeren
Stürmen zusammenzubrauen, lösen sie sich einfach auf."
Der Planet wird parallel zum Äquator von Wetterbändern umgeben,
die nach Meinung einiger Forscher Ähnlichkeiten mit den
äquatornahen Wetterzonen der Erde besitzen könnten. In den
mittleren Regionen der südlichen Hemisphäre ist es kälter
als am Äquator und den Polen. Seine Atmosphäre weist eine
Temperatur von –190 ° C auf. Die Temperatur von Neptuns
Wolkendecke ist mit der des Uranus fast identisch, obwohl
Neptun mehr als 1600 Millionen km weiter von der Sonne
entfernt ist; der Planet besitzt also, wie Saturn und
Jupiter, eine starke interne Wärmequelle. Wie sie beschaffen ist,
ist noch ungeklärt.
Im Gegensatz zu Uranus besitzt Neptun keine ungewöhnlich hohe Achsenneigung;
sie beträgt lediglich 28°. Um sich einmal um seine
eigene Achse zu drehen, benötigt er nur 16 Stunden 7 Minuten. Dafür
braucht er für eine Sonnenumkreisung 165 Jahre.
Neptun strahlt im Radiobereich, wie erwartet. Sein Magnetfeld
war da schon überraschender. Die Magnetachse ist 47°zur Rotationsachse
geneigt und führt wie bei Uranus nicht durch das Zentrum des Neptun,
sondern ist um 10000 km verschoben. Allerdings ist das
magnetische Feld schwächer als das der anderen Riesenplaneten.
An den magnetischen Polen entdeckte Voyager helle Polarlichter.
Ringe und Monde des Neptun
Schon 1984 beobachteten die Astronomen R. Häfner und
J. Manfroid auf der Europäischen Südsternwarte in Chile das
Ringsystem des Neptun. Voyager 2 konnte diese Entdeckung bestätigen.
Die Sonde fand tatsächlich drei Ringe, allerdings nicht so deutliche
wie bei den anderen Gasriesen, und ein diffuses Band aus Materie,
ähnlich dem des Uranus. Am deutlichsten ausgeprägt ist der
Adamsring, der 62000 km entfernt von Neptun kreist.
Die Ringe wirken laut Patrick Moore "düster und gespenstisch".
Die Wissenschaftler vermuten, dass sie aus Methaneis
bestehen und durch die Sonneneinstrahlung in ein
teerartiges Produkt umgewandelt werden.
Bevor Voyager 2 Neptun erreichte, kannte man nur zwei seiner
Monde, Triton und Nereide. Triton wurde kurz nach der
Entdeckung Neptuns von Lassell gefunden und Voyager
bewies bald, dass der Neptunmond zu den
außergewöhnlichsten Satelliten gehört. Zum einen ist er 2700 km
groß, also größer als Pluto, zum anderen dreht er sich in
entgegengesetzter Richtung zur Rotation Neptuns.
Auch bei Jupiter und Saturn gibt es solche Monde,
doch bei diesen handelt es sich um eingefangene,
ungleichmäßige Asteroiden. Triton besitzt eine doppelt so
große Dichte wie Wasser, besteht also hauptsächlich
aus Stein. Seine Oberflächentemperatur beträgt -236° C, der
kälteste Wert, der bisher im Sonnensystem gemessen wurde.
Da seine Fluchtgeschwindigkeit 1,4 km/s beträgt, kann er
eine dünne Atmosphäre aus Stickstoff und Methan halten, die bis
ca. 6 km in die Höhe reicht. Der Luftdruck am Boden ist etwa 100.000mal
geringer als der auf der Erde. Die Winde in seiner
Atmosphäre gleiten mit 5m/s in
Richtung Westen.
Tritons Oberfläche ist abwechslungsreich. Sie ist
zwar überall mit Wassereis, gefrorenem Stickstoff und Methan
bedeckt, aber dennoch gibt es ein paar Krater und zahlreiche
Flüsse, die vermutlich mit Ammoniakwasser gefüllt sind.
Es wurden Eisvulkane und Stickstoff-Geysire gefunden. Bricht
ein Stickstoff-Geysir aus, wird die Materie, ein Gemisch
aus Stickstoff, Eis und Gas, mit einer Geschwindigkeit
von 150m/s in die Höhe geschleudert. Dadurch entstehen
bis zu 70 km lange Rauchwolken. Es gibt Ebenen, Seen
(natürlich gefrostet), Hügel und Spalten.
Der Südpol des Triton ist rosa, was laut Patrick Moore
auf gefrorenen Stickstoff und Schnee zurückführt. Da die
Jahreszeiten auf Triton sehr lang sind, herrscht
jetzt seit einem Jahrhundert Sommer auf dem Pol und es
gibt Anzeichen von Verdampfung. Seit Juni '98 ist auf
Triton "Hochsommer". James Elliot vom Massachusetts
Institute of Technology: "Seit dem Vorbeifliegen der
Voyager-Sonde im Jahr 1989 ist die Temperatur im
Durchschnitt um fünf Prozent gestiegen, was
wirklich erstaunlich ist." Mit anderen Worten, die
Oberflächentemperatur beträgt "nur noch" –234 ° C. Durch
die Wärme der Sonne wird ein Teil des gefrorenen Stickstoffes
gasförmig und die Atmosphäre des Triton verdichtet sich.
Dies wurde schon im November 1997 festgestellt, als Triton
an einem Stern vorbeizog und der Schein des Sterns immer
schwächer wurde. Es gilt: Je schwächer das Licht, desto dichter
die Atmosphäre und desto höher die Temperatur. Elliot und
sein Team rätseln nun, ob der Anstieg auf den
Jahrhundertsommer zurückzuführen ist, oder ob sich die
Frostverteilung auf der Oberfläche sich so verändert hat,
dass sie Sonnenlicht leichter absorbiert. Vielleicht hat
sich auch das Abstrahlverhalten des Eises geändert, so
dass mehr Wärme aufgenommen wird. Allgemein nimmt
man an, dass Triton ein Zwillingsbruder von Pluto sein könnte, der
vor Urzeiten von Neptuns Schwerkraft in seine Umlaufbahn
gezwungen wurde.
Nereide besitzt einen Durchmesser von nur 240 km und
ähnelt wegen ihrer Umlaufbahn eher einem Kometen als einem Mond.
Ihre Entfernung von Neptun verändert sich um über 8 Millionen km
und sie braucht fast ein Erdenjahr, um den Planeten zu
umrunden. Sechs weitere Satelliten, Naiad, Thalassa, Despina,
Galatea, Larissa und Proteus, wurden von Voyager
entdeckt. Proteus ist größer als Nereide, steht dem Neptun
aber zu nahe, als dass man ihn von der Erde aus gut
beobachten könnte. Er und Larissa sind dunkel
und mit Kratern übersät.
Über die anderen Satelliten kann man nur mutmaßen, da
es Voyager nicht gelang, sie zu fotografieren.
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Und wohin jetzt? Na zu...
Pluto und Uranus
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