Neptun

Neptun ist von der Sonne aus gesehen der achte Planet und gehört wie Jupiter, Saturn und Uranus der Gruppe jupiterähnlichen Planeten an. Er ist mit freiem Auge nicht sichtbar und wurde deshalb erst 1846 entdeckt.

Die Vorhersage des Neptuns

Nach der Entdeckung von Uranus 1781 konnten die Astronomen anhand der Keplerschen Planetengesetze und des Newtonschen Gravitationsgesetzes die genaue Umlaufbahn dieses Planeten berechnen. Mit der Entdeckung von Uranus  war die bis dahin unumstößliche geltende Zahl der Planeten nicht mehr gültig, die einschließlich Sonne und Mond mit sieben angenommen wurde. Aus diesem Grund kam man auf die Idee, nach weiteren Himmelskörpern Ausschau zu halten, die um die Sonne kreisen könnten. Diese Annahme gewann an Bedeutung, als 1821 Alexis Bouvard bemerkte, dass die tatsächliche Umlaufbahn des Uranus nicht mit der Bahn übereinstimmte, die auf Grund der Newtonschen Gesetze zu erwarten gewesen wäre.

Auf diese Weise verbreitete sich unter den Astronomen die Annahme, dass die beobachteten Abweichungen durch einen unbekannten Körper verursacht würden, der außerhalb der Uranusbahn liegen müsse. Bereits 1821 sprach Friedrich Bessel in einem Brief an H.Olbers von der Möglichkeit eines zusätzlichen fernen Planeten. Einer seiner Schüler, Flemin, widmete sich mit großer Hingabe dieser Aufgabe, konnte sie jedoch auf Grund seines frühen Todes 1840 nicht mehr vollenden.

Die Entdeckung

Die Arbeit von Flemin wurde von den Astronomen John Adams und Urban Leverrier unabhängig voneinander fortgeführt. Adams kam zu dem Schluss, dass der vermutete Planet 38,4 AE von der Sonne entfernt sein müsse, also doppelt so weit wie Uranus. Dieser Wert kam dem in der Titius-Bode-Reihe festgelegten Wert sehr nahe, die eine Beziehung zwischen den mittleren Entfernungen der Planeten von der Sonne herstellte. Es gelang Adams jedoch nicht, die Verantwortlichen an der Greenwich-Sternwarte davon zu überzeugen, an der von ihm errechneten Position nach dem vermuteten Planeten zu suchen.

In Frankreich begann Leverrier 1845 an dem Problem zu arbeiten und präsentierte seine Ergebnisse im darauf folgenden Jahr der Akademie der Wissenschaften in Paris. Als ihm klar wurde, dass in Frankreich niemand die Absicht hatte, nach dem Planeten zu suchen, wandte er sich ebenfalls an die Kollegen in Greenwich. Dort begann man nun zu erkennen, dass die Annahmen von Adams durchaus verfolgenswert  waren, ohne ihm dies jedoch mitzuteilen.

In Großbritannien begannen die Forschungen im Juli 1846 an der Sternwarte in Cambridge, doch der verantwortliche Astronom J. Challis ignorierte die vorhandenen Berechnungen, um auf eigene Faust zu suchen.

Im August 1846 legte Leverrier noch genauere Berechnungen vor, bei denen er auch auf die Masse und die Umlaufbahn des Planeten einging. Man äußerste sich zwar anerkennend überseine mathematischen Leistungen, doch sah sich niemand veranlasst, seine Berechnungen durch Beobachtungen zu prüfen. Schließlich wandte sich Leverrier an Johann Galle, einen Assistenten an der Sternwarte von Berlin. Galle erhielt Leverriers Brief am 23. September 1846. Noch in derselben Nacht richtete Galle sein Teleskop auf die angegebene Stelle. Es dauerte keine Stunde, bis er den achten Planeten unseres Sonnensystems im Visier hatte, und zwar annähernd an der von Leverrier angegebenen Stelle.

Die Entdeckung wurde Leverrier zugeschrieben, da Galle den Planeten anhand seiner Daten gefunden hatte. Als jedoch auch die Engländer Anspruch auf die Entdeckung erhoben, entspann ein heftiger Streit mit der Akademie der Wissenschaften in Paris, der schließlich damit endete, dass auch Adams die ihm gebührende Würdigung erhielt.

Aufbau

Das Innere des Neptuns ist ähnlich aufgebaut wie bei den anderen Gasriesen, besonders bei Uranus. Seine Dichte ist mit jener von Jupiter vergleichbar, doch seine viel geringere Masse verhinderte wohl die Bildung von metallischem Wasserstoff. Wie im Fall des Planeten Uranus befindet sich über dem verhältnismäßig großen Kern eine flüssige Schicht aus Wasser, Ammoniak und Methan. Darüber liegen zwei atmosphärische Schichten: Die oberste Schicht wird von Eiskristallen aus Methan und Wasser gebildet, während in der unteren auch Ammoniak bzw. Schwefelwasserstoff zu finden sind.

1. obere Atmosphäre, oberste Wolkenschicht
2. Atmosphäre (Wasserstoff, Helium, Methangas)
3. Mantel (Wasser, Ammoniak, Methaneis)
4. Kern (Fels, Eis)

Atmosphäre

Die Atmosphäre auf Neptun ist von größerer Aktivität geprägt als die von Uranus. Es gibt dort große Flecken, die sehr lange bestehen bleiben können. Es wurden dort bereits Windgeschwindigkeiten von bis zu 2.100 km/h gemessen, wobei die Windrichtung stets der Rotationsrichtung entgegengesetzt ist. Der Wind führt zur Bildung von Streifen und Bändern, die an die des Jupiters erinnern. Zu den Polen hin nimmt die Windgeschwindigkeit ab.

Dieses Bild Neptuns wurde aus zwei Bildern, die von Voyager 2's Narrow Angle camera (NAC) durch das klare und das grüne Filter aufgenommen wurden, rekonstruiert. Das Bild zeigt drei der Merkmale, die Voyager 2 während des Fly-bys fotographiert hat. Im Norden (oben) ist der „Große Dunkle Fleck“, begleitet von hellen, weißen Wolken, die schnelle Änderungen in ihrem Aussehen zeigen. Südlich des „Große Dunkle Fleck“ ist das helle Gebilde, das die Wissenschaftler den „Scooter“ nannten. Noch weiter südliche ist der „Dark Spot 2“ (DS2), der einen hellen Kern zeigt. Jedes Gebilde bewegt mit einer anderen Geschwindigkeit Richtung Osten, so dass sie nur gelegentlich nebeneinander erscheinen, wie es auch zum Zeitpunkt der Aufnahme dieses Bildes der Fall war.

Die blaue Farbe des Planeten ist auf das Methan in der Atmosphäre zurückzuführen. Neptun verfügt über eine starke innere Wärmequelle, die bewirkt, dass er fast das Dreifache der Energie abgibt, die er von der Sonne erhält. Die innerhalb des Planeten erzeugte Wärmeenergie führt zu Konvektionsbewegungen, die für die starken Winde in der Atmosphäre verantwortlich sind.

Magnetfeld 

Neptun besitzt auch ein Magnetfeld, das wahrscheinlich im Mantel des Planeten erzeugt wird, das jedoch nur halb so stark wie das von Uranus ist. Die Achse des Magnetfeldes ist um 47° gegen die Rotationsachse geneigt.

Neptunringe

Neptun hat ein sehr feines azurfarbenes Ringsystem, das aus mehreren ausgeprägten Ringen und den ungewöhnlichen Ringbögen im äußeren Adams-Ring besteht. Die Ringe sind, wie auch die Ringe von Uranus und Jupiter, ungewöhnlich dunkel und enthalten einen hohen Anteil mikroskopischen Staubes, der aus Einschlägen winziger Meteoriten auf Neptuns Monden stammen könnte.

Neptunmissionen

Voyager 2 war die erste und bislang einzige Raumsonde, die Neptun besucht hat. Sie flog über den Nordpol von Neptun und passierte den Planeten am 25. August 1989 in nur 4950 Kilometer Abstand.Voyager 2 untersuchte die Atmosphäre, Ringe, Magnetosphäre und die Monde Neptuns. Die Sonde entdeckte den „Great Dark Spot“, den mandelförmigen „Small Dark Spot“ (D2) und eine helle, sich hoch über der Wolkendecke schnell bewegende Wolke, die „Scooter“ genannt wurde.

Wegen des großen Abstandes erscheint die Sonne über 1000-mal schwächer als auf der Erde, wobei sie mit einer Helligkeit von −21m immer noch sehr hell strahlt. Deshalb stellte man erstaunt fest, dass auf Neptun die stärksten Winde aller Gasriesen wehen.

 Durch die Sonde wurden vier Ringe gefunden und die Ringbögen nachgewiesen. Mit Hilfe ihres „Planetary Radio Astronomy Instruments“ konnte ein Neptuntag auf 16 Stunden und 7 Minuten bestimmt werden. Voyager 2 entdeckte sechs Monde.

Quelle Bilder und Textteile: Wikipedia

 

1. obere Atmosphäre, oberste Wolkenschicht
2. Atmosphäre (Wasserstoff, Helium, Methangas)
3. Mantel (Wasser, Ammoniak, Methaneis)
4. Kern (Fels, Eis)