Тритон был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом в 1846 г., всего через 17 дней после открытия планеты. Назван в честь Тритона — бога морских глубин в греческой мифологии. Название было предложено Камилем Фламмарионом в 1880, однако вплоть до середины XX века более употребительным было просто «спутник Нептуна» (второй спутник Нептуна Нереида был открыт только в 1949).
Орбита. Тритон имеет необычную орбиту. Он движется в направлении, обратном вращению Нептуна, при этом его орбита сильно наклонена к плоскости экватора планеты и к плоскости эклиптики. Это единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении. Ещё одна особенность орбиты Тритона — она представляет собой почти правильную окружность. Особенности строения и орбитального движения Тритона позволяют предположить, что он возник в поясе Койпера как отдельное небесное тело, похожее на Плутон, и позднее был захвачен Нептуном. Расчёты показывают, что обычный гравитационный захват был маловероятен. По одной из гипотез, Тритон входил в состав двойной системы и в этом случае вероятность захвата повышается. По другой версии, Тритон затормозился и был захвачен потому, что «задел» верхние слои атмосферы Нептуна. Приливное воздействие постепенно привело его на орбиту, близкую к окружности, при этом выделялась энергия, расплавлявшая недра спутника. Поверхность застывала быстрее, чем недра, а затем, по мере замерзания и расширения водяного льда внутри спутника, поверхность покрывалась разломами. Возможно, что захват Тритона нарушил систему спутников, уже существовавшую у Нептуна, и необычная орбита Нереиды служит напоминанием об этом процессе. По одной из гипотез, приливное взаимодействие Нептуна и Тритона разогревают планету, благодаря чему Нептун выделяет больше тепла, чем Уран. В результате Тритон постепенно приближается к Нептуну.
Поверхность необычная, напоминающая «дынную корку». Тритон имеет диаметр 2706 км, что немногим меньше диаметра Луны, и плотность около 2,07 г/см³. Его поверхность хорошо отражает солнечный свет, поскольку покрыта метановым и азотным льдом. Во время пролёта «Вояджера», большую часть южного полушария покрывала полярная шапка. Тритон с Земли может быть найден только в достаточно крупный телескоп. Средняя температура поверхности Тритона составляет 38 K. Это настолько холодная поверхность, что азот вероятно оседает на ней в виде инея или снега. Вблизи экватора на обращённой к Нептуну стороне Тритона обнаружены по крайней мере два (а возможно и больше) образования, напоминающих замёрзшее озеро с террасами на берегах с высотой ступеней до километра. Их возникновение по-видимому, связано с последовательными эпохами замерзания и плавления, с каждым разом охватывавшими все меньший объём вещества. Даже в условиях поверхности Тритона, метановый или аммиачный лёд недостаточно прочны, чтобы удерживать такие перепады высот, поэтому полагают, что в основе террас лежит водяной лёд. Не исключено, что в результате приливного взаимодействия на Тритоне в течение миллиардов лет могла существовать жидкость. Южная полярная шапка из розового, желтого и белого материала занимает значительную часть южного полушария спутника. Это материал состоит из азотного льда с включениями метана и монооксида углерода. Слабое ультрафиолетовое излучение от Солнца действует на метан, вызывая химические реакции, приводящие к появлению розовато-жёлтой субстанции. На поверхности Тритона мало ударных кратеров, что говорит о геологической активности спутника. По мнению ряда исследователей, возраст поверхности Тритона не превышает 100 млн. лет. На Тритоне имеются необычные регулярные округлые образования — система впадин, через них проходят протяжённые полосы.
Атмосфера и криовулканизм. Несмотря на температуру поверхности 38 К, за счёт сублимации азота образуется разреженная атмосфера, давление у поверхности составляет до 15 микробар. В области полярной шапки имеются многочисленные тёмные полосы (около 50). По меньшей мере две из них являются результатами действия гейзероподобных выбросов остальные, скорее всего, — тоже. Азот, пробиваясь сквозь отверстия во льду, выносит пылевые частицы на высоту до 8 км, откуда они, снижаясь, могут распространяться на расстояния до 150 км. Все они тянутся в западном направлении, что говорит о существовании преобладающего ветра. Источники энергии и механизм действия этих выбросов ещё непонятны, но то, что они наблюдаются в широтах, над которыми Солнце находится в зените, позволяет предположить влияние солнечного света. На Тритоне зафиксированы протяжённые облака на высоте около 100 км над поверхностью.
Климат
Одно из различий между Нептуном и Ураном — уровень метеорологической активности. «Вояджер-2», пролетавший вблизи Урана в 1986 году, зафиксировал крайне слабую активность атмосферы. В противоположность Урану, Нептун демонстрировал заметные погодные перемены во время съёмки с «Вояджер-2» в 1989 году. Погода на Нептуне характеризуется чрезвычайно динамической системой штормов, с ветрами, достигающими порой сверхзвуковых скоростей (около 600 м/с). В ходе отслеживания движения постоянных облаков было зафиксировано изменение скорости ветра от 20 м/с в восточном направлении к 325 м/с на западном. В верхнем облачном слое скорости ветров разнятся от 400 м/с вдоль экватора до 250 м/с на полюсах. Большинство ветров на Нептуне дуют в направлении, обратном вращению планеты вокруг своей оси. Общая схема ветров показывает, что на высоких широтах направление ветров совпадает с направлением вращения планеты, а на низких широтах противоположно ему. Различия в направлении воздушных потоков, как полагают, следствие «скин-эффекта», а не каких-либо глубинных атмосферных процессов. Содержание в атмосфере метана, этана и ацетилена в области экватора превышает в десятки и сотни раз содержание этих веществ в области полюсов. В 2007 году было замечено, что верхняя тропосфера южного полюса Нептуна была на 10 C° теплее, чем остальная часть Нептуна, где температура в среднем составляет −200 C°. Такая разница в температуре достаточна, чтобы метан, который в других областях верхней части атмосферы Нептуна находится в замороженном виде, просачивался в космос на южном полюсе. Эта «горячая точка» — следствие осевого наклона Нептуна, южный полюс которого уже четверть нептунианского года, то есть примерно 40 земных лет, обращён к Солнцу. По мере того, как Нептун будет медленно продвигаться по орбите к противоположной стороне Солнца, южный полюс постепенно уйдёт в тень, и Нептун подставит Солнцу северный полюс. Таким образом, высвобождение метана в космос переместится с южного полюса на северный. Из сезонных изменений облачные полосы в южном полушарии Нептуна, как наблюдалось, увеличились в размере. Эта тенденция была замечена ещё в 1980 году, и, как ожидается, продлится до 2020 с наступлением на Нептуне нового сезона. Сезоны меняются каждые 40 лет.
Внутреннее тепло. Более разнообразная погода на Нептуне, по сравнению с Ураном, как полагают, — следствие более высокой внутренней температуры. При этом Нептун в два раза удалённее от Солнца чем Уран, и получает лишь 40 % от солнечного света, который получает Уран. Поверхностные же температуры этих двух планет примерно равны. Верхние области тропосферы Нептуна достигают весьма низкой температуры в −221,4 °C. На глубине, где давление равняется 1 бару, температура достигает -201,15 °C. Глубже идут газы, однако температура устойчиво повышается. Как и с Ураном, механизм нагрева неизвестен, но несоответствие большое: Уран излучает в 1,1 больше энергии чем получает от Солнца. Нептун же излучает в 2,61 раза больше чем получает, его внутренний источник тепла производит 161 % от получаемого от Солнца. Несмотря на то, что Нептун — самая далёкая планета от Солнца, его внутренней энергии достаточно для наличия самых быстрых ветров в Солнечной системе. Предлагается несколько возможных объяснений, включая радиогенный нагрев ядром планеты (как Земля греется калием-40, к примеру), диссоциация метана в другие цепные углеводороды в условиях атмосферы Нептуна, а также конвекция в нижней части атмосферы, которая приводит к торможению волн гравитации.
Явления не планете
В 1989, Большое тёмное пятно, устойчивый шторм-антициклон размерами 13,000 × 6,600 км, был открыт аппаратом НАСА «Вояджер-2». Этот атмосферный шторм напоминал Большое красное пятно Юпитера, однако 2 ноября 1994 года космический телескоп «Хаббл» не обнаружил его на прежнем месте. Вместо него новое похожее образование было обнаружено в северном полушарии планеты. Скутер — это другой шторм, обнаруженный южнее Большого тёмного пятна. Его название — следствие того, что ещё за несколько месяцев до сближения «Вояджера-2» с Нептуном было ясно, что эта группка облаков перемещалась гораздо быстрее Большого тёмного пятна. Последующие изображения позволили обнаружить ещё более быстрые, чем «скутер», группы облаков. Малое тёмное пятно, второй по интенсивности шторм, наблюдавшийся во время сближения «Вояджера-2» с планетой в 1989 году, расположено ещё южнее. Первоначально оно казалось полностью тёмным, но при сближении яркий центр Малого тёмного пятна стал виднее, что можно заметить на большинстве чётких фотографий с высоким разрешением. «Тёмные пятна» Нептуна, как полагают, рождаются в тропосфере на более низких высотах, чем более яркие и заметные облака. Таким образом, они кажутся своеобразными дырами в верхнем облачном слое. Поскольку эти штормы носят устойчивый характер и могут существовать в течение нескольких месяцев, они, как считается, имеют вихревую структуру. Часто связываются с тёмными пятнами более яркие, постоянные облака метана, которые формируются в тропопаузе. Постоянство сопутствующих облаков показывает, что некоторые прежние «тёмные пятна» могут продолжить своё существование как циклон, даже при том что они теряют тёмный окрас. Тёмные пятна могут рассеяться, если они движутся слишком близко к экватору или через некий иной неизвестный пока механизм.
Подобно типичной газовой планете, Нептун известен большими бурями и вихрями, быстрыми ветрами, дующими на ограниченных полосах, параллельным экватору. На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2 200 км/час. Ветры дуют в западном направлении, против вращения планеты. У планет-гигантов скорость потоков и течений в их атмосферах увеличивается с расстоянием от Солнца. Эта закономерность не имеет пока никакого объяснения. Подобно Юпитеру и Сатурну, Нептун имеет внутренний источник тепла - он излучает более, чем в два с половиной раза больше энергии, нежели получает от Солнца.
Заключение
Практически все сведения о Нептуне, которые мы имеем – это сведения, полученные после сближения с планетой «Вояджера-2» в августе 1989 года. В последнее время эти сведения существенно дополнены с использованием Космического телескопа им. Хаббла. Из-за большой удалённости Нептуна, около 31 а.е., его наблюдение с Земли сильно затруднено, поэтому современные исследования фактически ограничены только этим инструментом. До сих пор остаются открытыми такие вопросы:
* Магнитная ось Нептуна проходит далеко не через центр и под большим углом к оси вращения. Какие процессы формируют такое магнитное поле?
* В чем причина недостатка гелия и водорода на Нептуне?
* Почему на Нептуне так сильны ветры, тогда как он находится очень далеко от Солнца, а в то же время внутренний источник тепла в недрах планеты недостаточно силен для таких целей?
* Как разработать сравнительно дешевый проект эффективного изучения Нептуна и Урана с помощью космических аппаратов?
Список используемой литературы:
1. Маров М.Я. Планеты Солнечной системы/М.Я.Маров; М.: Просвещение, 1986. – 220 с.
2. Спарроу Д. Планеты. Путешествие по Солнечной системе/Д. Спарроу; М.: Амфора, 2008. – 224 с.
3. Третьяков Ю. М. Происхождение и структура Солнечной системы/Ю. М. Третьяков М.: Фолиум, 1998. – 92 с.
4. Умпл Ф. Семья Солнца/Ф. Умпл; М.: Просвещение, 1984. – 188 с.