Als gasreus (of ijsreus) heeft Neptunus geen vast oppervlak. In feite is de blauwgroene schijf die we allemaal door de jaren heen op foto's hebben gezien eigenlijk een beetje een illusie. Wat we zien zijn eigenlijk de toppen van enkele zeer diepe gaswolken, die op hun beurt plaats maken voor water en andere gesmolten ijsjes die over een ongeveer aardgrote kern liggen, gemaakt van silicaatgesteente en een nikkel-ijzer-mix. Als iemand zou proberen op Neptunus te gaan staan, zouden ze door de gaslagen zinken.
Terwijl ze afdaalden, ervoeren ze verhoogde temperaturen en drukken totdat ze uiteindelijk de vaste kern zelf bereikten. Dat gezegd hebbende, heeft Neptunus een soort oppervlak (zoals bij de andere gas- en ijsreuzen) dat door astronomen wordt gedefinieerd als het punt in de atmosfeer waar de druk één bar bereikt. Hierdoor is het oppervlak van Neptunus een van de meest actieve en dynamische plekken in het hele zonnestelsel.
Samenstelling en structuur:
Met een gemiddelde straal van 24.622 ± 19 km is Neptunus de vierde grootste planeet in het zonnestelsel. Maar met een massa van 1,0243 × 1026 kg - dat is ongeveer 17 keer dat van de aarde - het is de op twee na grootste, overtreft Uranus. Vanwege zijn kleinere omvang en hogere concentraties vluchtige stoffen in vergelijking met Jupiter en Saturnus, wordt Neptunus (net als Uranus) vaak een "ijsreus" genoemd - een subklasse van een gigantische planeet.
Net als bij Uranus maakt de opname van rood licht door het atmosferische methaan deel uit van wat Neptunus zijn blauwe tint geeft, hoewel dat van Neptunus donkerder en levendiger is. Omdat het atmosferische methaangehalte van Neptunus vergelijkbaar is met dat van Uranus, wordt aangenomen dat een onbekend atmosferisch bestanddeel bijdraagt aan de intensere kleuring van Neptunus.
Net als Uranus wordt de interne structuur van Neptunus onderscheiden tussen een rotsachtige kern die bestaat uit silicaten en metalen; een mantel bestaande uit water, ammoniak en methaanijs; en een atmosfeer die bestaat uit waterstof, helium en methaangas. De atmosfeer is ook verdeeld in vier lagen, bestaande uit (van binnen naar buiten) de lagere troposfeer, de stratosfeer, de thermosfeer en de exosfeer.
De twee belangrijkste regio's van de atmosfeer van Neptunus zijn de twee binnenste: de lagere troposfeer, waar de temperatuur daalt met de hoogte; en de stratosfeer, waar de temperatuur toeneemt met de hoogte. Binnen de troposfeer variëren de drukniveaus van één tot vijf bar (100 en 500 kPa), daarom wordt het oppervlak van Neptunus gedefinieerd als binnen dit gebied.
Atmosfeer:
Het "oppervlak" van Neptunus kan daarom worden beschouwd als samengesteld uit ongeveer 80% waterstof en 19% helium, met een sporenhoeveelheid methaan. De oppervlaktelaag is ook doordrongen van zwevende wolkenbanden met verschillende samenstellingen, afhankelijk van hoogte en druk. Op het hoogste niveau zijn temperaturen geschikt om methaan te condenseren, en de drukomstandigheden zijn zodanig dat wolken bestaande uit ammoniak, ammoniumsulfide, waterstofsulfide en water kunnen voorkomen.
Op lagere niveaus wordt gedacht dat zich wolken ammoniak en waterstofsulfide vormen. Diepere wolken waterijs zouden ook moeten worden gevonden in de lagere regionen van de troposfeer, waar een druk van ongeveer 50 bar (5,0 MPa) en een temperatuur van 273 K (0 ° C) gebruikelijk zijn.
Om redenen die onduidelijk blijven, ervaart de thermosfeer van de planeet ongewoon hoge temperaturen van ongeveer 750 K (476,85 ° C / 890 ° F). De planeet staat te ver van de zon om deze warmte te genereren door ultraviolette straling, wat betekent dat er een ander verwarmingsmechanisme bij betrokken is - dat kan de interactie van de atmosfeer zijn met ionen in het magnetische veld van de planeet, of zwaartekrachtgolven van het binnenste van de planeet die verdwijnen in de atmosfeer.
Omdat Neptunus geen vast lichaam is, ondergaat de atmosfeer een differentiële rotatie. De brede equatoriale zone roteert met een periode van ongeveer 18 uur, wat langzamer is dan de 16,1 uur rotatie van het magnetische veld van de planeet. Het omgekeerde geldt daarentegen voor de poolgebieden waar de rotatieperiode 12 uur is.
Deze differentiële rotatie is de meest uitgesproken van alle planeten in het zonnestelsel en resulteert in sterke longitudinale windschering en hevige stormen. De drie meest indrukwekkende werden in 1989 allemaal gezien door de Voyager 2 ruimtesonde en vervolgens genoemd op basis van hun uiterlijk.
De eerste die werd opgemerkt was een enorme anticyclonische storm van 13.000 x 6.600 km die leek op de Grote Rode Vlek van Jupiter. Bekend als de Grote Donkere Vlek, werd deze storm vijf later (2 november 1994) niet opgemerkt toen de Hubble-ruimtetelescoop ernaar op zoek was. In plaats daarvan werd op het noordelijk halfrond van de planeet een nieuwe storm gevonden die erg op elkaar leek, wat suggereert dat deze stormen een kortere levensduur hebben dan die van Jupiter
De scooter is een andere storm, een witte wolkengroep die verder naar het zuiden ligt dan de Great Dark Spot. Deze bijnaam ontstond voor het eerst in de maanden voorafgaand aan de Voyager 2 ontmoeting in 1989, toen werd waargenomen dat de cloudgroep zich sneller bewoog dan de Great Dark Spot. De Small Dark Spot, een zuidelijke cycloonstorm, was de op één na meest intense storm die werd waargenomen tijdens de ontmoeting in 1989. Het was aanvankelijk helemaal donker; maar als Voyager 2 benaderde de planeet, ontwikkelde zich een heldere kern en was te zien in de meeste beelden met de hoogste resolutie.
Interne warmte:
Om redenen waarover astronomen nog steeds niet duidelijk zijn, is het interieur van Neptunus ongewoon heet. Hoewel Neptunus veel verder van de zon verwijderd is dan Uranus en 40% minder zonlicht ontvangt, is de oppervlaktetemperatuur ongeveer hetzelfde. Neptunus geeft zelfs 2,6 keer meer energie af dan het van de zon opneemt. Zelfs zonder de zon gloeit Neptunus.
Deze grote hoeveelheid binnenwarmte in combinatie met de koude ruimte zorgt voor een enorm temperatuurverschil. En dit zet de wind rond Neptunus. Maximale windsnelheden op Jupiter kunnen meer dan 500 km / uur zijn. Dat is tweemaal de snelheid van de sterkste orkanen op aarde. Maar dat is niets vergeleken met Neptunus. Astronomen hebben berekend dat de wind over het oppervlak van Neptunus met 2.100 km / uur waait.
Diep in Neptunus heeft de planeet misschien een echt vast oppervlak. In de kern van de gas / ijsreus wordt gedacht dat het een rotsgebied is met ongeveer de massa van de aarde. Maar de temperaturen in deze regio zouden duizenden graden zijn; heet genoeg om rots te smelten. En de druk van het gewicht van de hele atmosfeer zou verpletterend zijn.
Kortom, er is gewoon geen enkele manier om op het "oppervlak van Neptunus" te staan, laat staan erover te lopen.
We hebben veel interessante artikelen over Neptunus hier bij Space Magazine. Hier is er een over de Rings of Neptune, the Moons of Neptune, Who Discovered Neptune ?, Are There Oceans on Neptune?
Als je meer informatie over Neptune wilt, kijk dan eens naar Hubblesite's nieuwsberichten over Neptune, en hier is een link naar NASA's Solar System Exploration Guide to Neptune.
Astronomy Cast heeft een aantal interessante afleveringen over Neptunus. Je kunt hier luisteren, Aflevering 63: Neptunus en Aflevering 199: The Voyager Program.
