נפטון

גילוי

האיורים של גלילאו חושפים כי התצפיות הראשונות על נפטון בוצעו ב־28 בדצמבר 1612 ושוב ב־27 בינואר 1613. בשני המקרים הוא ייחס את הגילוי לכוכב שבת ולא לכוכב לכת, ולכן לא פרסם את ממצאיו.
בשנת 1821 פרסם האסטרונום הצרפתי אלכסיס בּוּבָאר (Alexis Bouvard) טבלאות אסטרונומיות של מסלול אורנוס. תצפיות עוקבות שבוצעו בשנים הבאות הראו סטייה מהותית מהטבלאות, הדבר הוביל את בוֹבר להניח כי קיים גוף אחר המשפיע מבחינה גרביטציונית על מסלולו של אורנוס.
בשנת 1843 חישב המתמטיקאי האנגלי ג'ון קאוץ' אדמס מסלול של כוכב הלכת השמיני שלקח בחשבון את ההשפעה על אורנוס. הוא שלח את חישוביו לסר ג'ורג' בידל איירי, וכאשר אדמס התבקש לשלוח מספר הבהרות בקשר לחישוביו הוא החל בעבודה אך מעולם לא שלח את תשובתו.
כעבור כשלוש שנים, בשנת 1846, ביצע המתמטיקאי הצרפתי אורבן לה־ורייה חישובים, בנפרד מאדמס, והגיע למסקנה דומה בדבר קיומו של גוף נוסף המשפיע על מסלולו של אורנוס. אף על פי שהוא לא הצליח לשכנע את עמיתיו בהתלהבותו, החל באותה שנה ג'ון הרשל האנגלי להפיץ את הגישה המתמטית ואף שכנע את ג'יימס צ'ליס (James Challis) לחפש את כוכב הלכת המסתורי.
אחרי מספר דחיות, החל צ'ליס, שלא מרצונו, את החיפוש ביולי 1846. אולם, בינתיים שכנע לה־ורייה את האסטרונום הגרמני יוהאן גלה (Johann Gottfried Galle) לחפש את כוכב הלכת שלו. נפטון נצפה לראשונה בטלסקופ על ידי יוהאן גלה במצפה הכוכבים של ברלין ב־23 בספטמבר 1846. מיקומו היה כ־1° מחישוביו של לה־ורייה וכ־10° מחישוביו של אדמס. מאוחר יותר התברר לצ'ליס כי צפה בכוכב לכת פעמיים באוגוסט, אך כשל בזיהויו בגלל צורת העבודה הארעית שלו.
בשנת 1998 התגלו המסמכים הרשמיים של אדמס וקמה צעקה של ממש בדבר הקרדיט השווה שקיבל אדמס, והממלכה המאוחדת כולה, בגילוי נפטון. לאור הגילוי החדש, החל ויכוח לאומני בין צרפת לממלכה המאוחדת בשאלה מי יזכה בקרדיט בגין גילוי כוכב. לבסוף התקבלה הסכמה בינלאומית כי גם ללה־ורייה וגם לאדמס מגיע לקבל את הקרדיט במשותף.
גילוי נפטון הוא אירוע בהיסטוריה של המדע המשמש רבות כדוגמה להתקדמות מדעית לא אמפירית, כלומר כזו שהתאוריה המדעית הקדימה את גילוי העובדות.

מקור השם

מיד אחרי גילוי כוכב הלכת החדש, הוא נקרא פשוט "כוכב הלכת שמעבר לאורנוס". ההצעה הראשונה לשם קבוע התקבלה על ידי יוהאן גלה שהציע לקרוא לכוכב לכת על שמו של אל השערים הרומי יאנוס. בממלכה המאוחדת הציע ג'יימס צ'ליס את השם אוקיינוס. ובצרפת, הציע אורבן לה־ורייה בתמיכתו של פרנסואה אראגו את השם לה־ורייה (Le Verrier), הצעה שזכתה להתנגדות נחרצת מחוץ לצרפת. אלמנכים צרפתיים הציגו ללא דיחוי את אורנוס בשם "הרשל" ואת נפטון בשם "לה־ורייה", על שם מגליהם.
בינתיים, במקרה נפרד ועצמאי לחלוטין, ג'ון קואוץ' אדמס הציע לשנות את השם אורנוס לשם "גאורגי" (Georgian), ואורבן לה־ורייה הציע (דרך מועצת קו האורך הבריטית) לקרוא לכוכב לכת החדש נפטון. ב־29 בדצמבר 1846, תמך פרידריך פון שטרובה (Friedrich Georg Wilhelm von Struve) בשם זה בפני האקדמיה למדעים של סנקט פטרבורג, ועד מהרה השם נפטון הפך שם המקובל בקהילה הבינלאומית.
במיתולוגיה הרומית, היה נפטון אל הים, מקבילו של פוסידון במיתולוגיה היוונית. הדרישה לשם מיתולוגי הסתדרה עם האטימולוגיה של שמות כוכבי הלכת האחרים.
שמו של כוכב הלכת תורגם ככוכב הלכת אל הים בסינית, בקוריאנית, ביפנית ובווייטנאמית. בהודו שמו של כוכב הלכת הוא וארונה, על שם אל הים במיתולוגיה ההודית.

מקור השם בעברית

ב־30 בדצמבר 2009, לרגל סיום שנת האסטרונומיה הבינלאומית, הכריזה האקדמיה ללשון העברית על שמו העברי של נפטון - רַהַב. ההצעה באה בעקבות משמעות השם נֶפְּטון – שמו של אל הים. השם המקביל לו במסורת היהודית הוא רַהַב – שמו של שר הים, "שָׂרוֹ של ים". כך למשל מתפרש בתלמוד הבבלי הפסוק "בְּכֹחוֹ רָגַע הַיָּם וּבִתְבוּנָתוֹ מָחַץ רָהַב" (ספר איוב, פרק כ"ו, פסוק י"ב) כמתאר את הניצחון על שר הים. השם רַהַב טעון קונוטציות מיתולוגיות כמו השם הלטיני.

נתונים פיזיים

נפטון דומה במידותיו לאורנוס, קוטרו 49,538 ק"מ וצפיפותו היא הגדולה שבין הצפיפויות של ענקי הגזים - 1.64 גרם לסמ"ק. במרכזו ישנה ליבה של ברזל וסיליקטים ומסביבה שכבת קרח המכילה מים, מתאן ואמוניה וסביבה משתרעת האטמוספירה המכילה בעיקר מימן והליום, אך גם מתאן המעניק לנפטון את גוונו הכחלחל. נפטון נע סביב השמש במהירות של 5.43 ק"מ לשנייה כשהוא משלים הקפה סביבה אחת ל 164.79 שנים. הטמפרטורה של פני השטח של נפטון היא 218- C°.
התצפיות של וויאג'ר 2 גילו את הכתם האפל הגדול על פני נפטון הדומה לכתם האדום הגדול על פני צדק וכן ענני צירוס המכילים מתאן קפוא.

מזג אוויר

מהירות הרוחות (באטמוספירה) יכולה להגיע עד ל־2000 קמ"ש. מהירות זו היא הגבוהה ביותר מבין כל כוכבי הלכת במערכת השמש. כמו כן, יש בנפטון הוריקנים. ככל הנראה, תנאים אלו של מזג האוויר נובעים מהסיבוב העצמי המהיר של נפטון. מאז גילוי הרוחות הללו על ידי הגשושית וויאג'ר 2, ניסו חוקרים לגלות מה היקף תופעת הרוחות, על מנת להבין יותר טוב את הרכב מבנה ענקי הקרח הללו. ב־2013, יוחאי כספי ועודד אהרונסון ממכון ויצמן למדע, יחד עם רוית חלד מאוניברסיטת תל אביב, אדם שומאן וביל הבארד מאוניברסיטת אריזונה, הצליחו לחשב כי הרוחות החזקות הנושבות על פני נפטון ואורנוס מוגבלות לשכבת אטמוספירה שעומקה אינו עולה על 1000 ק"מ. חלד, כספי, שומאן, הבארד ואהרונסון הצליחו למדל את ההשפעה של הרוחות על שדה הכבידה של כוכבי הלכת ולהראות כי זרמי הסילון מהווים רק אחוז קטן ממסת כוכבי הלכת. תנועת הרוחות מביאה לשינוי במסה הרגעית של כוכב הלכת ובכך לתנודה בשדה הכבידה שלו. באמצעות חישוב הקשר בין לחץ וצפיפות לתבנית הרוחות, הם הראו מה ההשפעה של הרוחות על שדה הכבידה של נפטון ואורנוס ולצור מפה של שדה הכבידה של כוכבי הלכת.

תצפיות טלסקופיות

התצפית המתועדת הראשונה של נפטון התרחשה ב־23 בספטמבר 1846 על ידי יוהאן גלה במצפה הכוכבים שלו בברלין, וזאת בהסתמך על חישוביו של אורבן לה ורייה. מאוחר יותר התברר לג'יימס צ'ליס כי הוא צפה בכוכב לכת פעמיים באוגוסט אותה שנה, אך כשל לזהותו בגלל צורת העבודה הארעית שלו.
מאז גילוי כוכב הלכת אסטרונומים המשיכו לחקור את נפטון בעזרת טלסקופים שונים וביצעו מחקרים שונים בהסתמך על התצפיות השונות. ירחים רבים הסובבים את נפטון התגלו על ידי התצפיות אלה ומאפיינים מסלוליים אומתו על סמך מחקר מעמיק המבוסס על טלסקופים. שיכלול המכשור, הוספת תוכנות המנקות את התמונה ושימוש בטלסקופים מהחלל שיפרו עוד יותר את הידע אודות כוכב הלכת.

חקר באמצעות גשושיות

לעבר כוכב הלכת נפטון נשלחה רק גשושית אחת מכדור הארץ, וויאג'ר 2, והיא הגיעה לנפטון ב־25 באוגוסט 1989. משום שנפטון הוא ענק גזים, אין לו קרקע מוצקה ולכן לא ניתן לשלוח רכב מחקר לפני השטח.
וויאג'ר 2 חלפה מעל פני הקוטב הצפוני של נפטון במרחק של 4,950 ק"מ, המעבר הקרוב ביותר לכוכב לכת של משימת וויאג'ר 2 (קדמו לו המעברים בסמוך לצדק, שבתאי ואורנוס) . הגשושית חקרה את האטמוספירה של נפטון, את המגנטוספירה, את טבעות נפטון ואת ירחיו. ידע רב נצבר במהלך ביקור וויאג'ר 2 כאשר התגליות היותר משמעותיות היו הכתם האפל הגדול והגייזרים של טריטון.
בניגוד לכל הציפיות, וויאג'ר 2 חשפה כי האטמוספירה של נפטון מאוד פעילה, וזאת אף על פי שהיא מקבלת רק 3% מאור השמש שמקבל צדק. וויאג'ר 2 גם חשפה את האנטי ציקלון המכונה הכתם האפל הגדול, בדומה לכתם האדום הגדול ולכתם האדום הקטן שעל פני צדק. אולם תצפיות שנעשו מאוחר יותר מטלסקופ החלל האבל גילו כי הכתם התפוגג.
וויאג'ר 2 חשפה את 4 הטבעות שנמצאות במסלולו סביב נפטון וגילתה כי לא כל הטבעות שלמות. חקר המגנטוספירה גילה כי משך היום של נפטון נמשך 6 שעות ו־7 דקות, ובדומה לכדור הארץ בקטבים של נפטון קיימת תופעת זוהר הקוטב רק שהיא הרבה יותר מורכבת.
וויאג'ר 2 גילתה שישה ירחים הנמצאים במסלול סביב נפטון, כאשר רק 3 מהם צולמו (פרוטאוס, נראיד וטריטון).