Neptün

Mitoloji

Neptün, Roma mitolojisi'sinde denizler, depremler ve atlar Tanrısıdır. Dünya paylaşımında: Jüpiter'e Gökler, Neptün'e Denizler, Plüton'a Yeraltı düşmüştür. Yunan mitolojisinde Poseidon olarak bilinir. Poseidon Yunanlar tarafından saygı görmektedir (çünkü Yunanlar denizciydi) fakat Neptün Romalılar tarafından hiç saygı görmemektedir (çünkü Romalılar denizden korkuyordu ve denizcilikte başarılı değillerdi).

Bulunuşu

Galileo'nun çizimlerine göre o, Neptün'ü 28 Aralık 1612 ve 27 Ocak 1613'te gözlemlemiş. Ama Galileo iki seferde de, Neptün'ü hareketsiz görüntüsünden dolayı bir yıldız olarak değerlendirmiştir. Bu sebeple bu gözlemler Neptün'ün keşfi olarak sayılmamaktadır. Tam Galileo'nun ilk gözlemini yaptığı tarihlerde Dünya ve Neptün'ün yörüngedeki hareket yönleri tersine dönmekteydi. Bu kısa zaman aralığı boyunca gezegenler gökyüzünde sabitmiş gibi görünür. Bu da Galileo'nun o zamanki teleskobuyla gezegenin hareketini farketmesini iyice güçleştirmişti. Bununla birlikte, Temmuz 2009'da Melbourne Üniversitesi'nden bir fizikçinin açıklamalarına göre Galileo gözlemlediği bu gök cisminin hareketli olduğunu farketmiş olabilir.
1821'de Alexis Bouvard, Uranüs yörüngesinin astronomik çizelgelerini yayınladı. Takip eden gözlemler, hazırlanan çizelgelerde kayda değer hataların olduğunu ortaya koydu. Bu da Bouvard'ı, Uranüs ile henüz bilinmeyen bir gök cismi arasında olan kütleçekimsel etkileşimin buna sebep olduğunu düşünmeye itti. John Couch Adams, 1843 yılında elindeki verilerden yararlanarak Uranüs'ün yörüngesi üzerine çalışmaya başladı. Daha sonra George Airy'den yeni veriler edindi ve çalışmalarını 1846 senesine kadar sürdürdü. Yeni bir gezegenin varlığıyla ilgili bazı varsayımlar üretti fakat Airy'nin Uranüs'ün yörüngesiyle ilgili talebine karşılık vermedi.
Aynı tarihlerde Urbain Le Verrier de Adams'tan bağımsız olarak kendi hesaplamalarını geliştirdi. 1846 Haziran'ında Le Verrier'in yayınladığı bulguları gören Airy, bunların Adams'ınkilerle örtüştüğünü fark etti ve Cambridge Gözlemevi müdürü James Challis'i bu öngörülen yeni gezegeni aramaya ikna etti. Challis Ağustos ve Eylül ayları boyunca gökyüzünü taradı fakat bir sonuç çıkmadı.
Bir taraftan Le Verrier de Berlin Gözlemevi astronomu Johann Gottfried Galle'den gezegeni araştırmasını istedi. Gözlemevindeki öğrencilerden Heinrich d'Arrest, Galle'ye Le Verrier'in tahmin ettiği bölgenin güncel çizelgelerdeki durumuyla o anki gökyüzünün durumunu bir gezegenin sabit bir yıldıza göre yer değiştirmesini de göz önüne alarak karşılaştırmasını önerdi. Le Verrier'in mektubunu aldıkları 23 Eylül 1846 gecesi Neptün, Le Verrier'in tahmin ettiği yerin sadece 1°(Adams'ın tahmininin ise 12° yakınında) uzağında keşfedildi. Challis ise sonradan söz konusu gök cismini Ağustos ayında iki kere gözlemlediğini fakat peşindeki gezegen olduğunu fark edemediğini anladı.

İsimlendirme

Keşfi ertesinde, Neptün, basitçe "Uranüs'ün ötesindeki gezegen" veya "Le Verrier'in gezegeni" biçiminde anılıyordu. İsim konusunda ilk öneri "Janus" olarak Galle'den geldi. Daha sonra Challis de Oceanus ismini önerdi. Keşfini isimlendirme hakkının kendisinde olduğunu söyleyen Le Verrier Neptün ismini önerdi. Daha sonra Ekim ayında, bu sefer kendi adı Le Verrier'i isim olarak önerdi ve bu öneri kendi ülkesinde destek de buldu. Fakat Fransa dışında kabul görmedi. Fransız almanaklarında Uranüs'ün adı Herschel(gezegenin kaşifi William Herschel'in adından) olarak değiştirildi ve yeni gezegen için de Leverrier ismi kullanıldı.
29 Aralık 1846'da Struve gezegen için Saint Petersburg Bilimler Akademisi'ne Neptün ismini önerdi. Daha sonra da Neptün ismi gezegenin uluslararası kabul görmüş ismi oldu. Roma mitolojisi'nde Neptün, deniz tanrısıdır. Dünya haricindeki tüm gezegenlerin ismi Roma mitolojisindeki tanrılardan geliyordu. Neptün için de bu ismin önerilmesiyle bu isimlendirme geleneği korunmuştur.
Greko-Romen kültürle doğrudan bir ilişkisi olmayan ülkelerde bile bu ismin değiştirilmiş şekilleri kullanılmaktadır. Örneğin, Çince, Japonca ve Korece'de gezegen için "Deniz Tanrısı'nın Yıldızı" anlamındaki yerel sözcükler kullanılmaktadır.

Yapısı

1.0243×10²⁶ kg'lık kütlesi, Dünya'nın 17 katı fakat Jupiter'in 1/19'udur. Gezegenin yüzey kütleçekimini sadece Jupiter aşar. Güneş Sistemi'nde yüzey kütleçekimi Dünya'dan fazla olanlar, sadece bu iki gaz devidir. 24764 km'lik yarıçapı ile de Dünya'nın 4 katı kadardır.

İç yapısı

Neptün'ün iç yapısı Uranüs'e benzemektedir. Atmosferi toplam kütlesinin %5-%10 kadarını ve dıştan merkeze doğru olan mesafesinin de yaklaşık %10-%20'lik kısmını oluşturur. Atmosfer basıncı 10GPa'yı bulmaktadır. Metan, amonyak ve su oranları atmosferin alt katmanlarında daha yüksektir.
Bu daha koyu ve sıcak bölge, derinlere gittikçe yavaş yavaş sıcaklığın 5000 °C'yi bulduğu, sıvı bir mantoya dönüşür. Manto, 10-15 Dünya kütlesine denk; su, amonyak ve metanca zengindir. 7000 km derinlikten itibaren çekirdeğe kadar ortam koşulları öyle bir hal alır ki metan, elmas kristallerine ayrışır.
Neptün'ün çekirdeği ağırlıklı olarak demir, nikel ve silikatlardan oluşmaktadır, kütlesi 1.2 Dünya kütlesi kadardır. Basınç, merkezde 7Mbar(700GPa), sıcaklık ise 5400K civarındadır.

Atmosfer

Yüksek kısımlarında, Neptün atmosferi %80 hidrojen, ve %19 helyumdan oluşur. Eser miktarda metan da vardır. Metan, ağırlıklı olarak elektormanyetik tayfın kızıl ve kızılötesi bölgesine denk gelen 600 nm ve daha uzun dalga boylu ışınları soğurur. Bu sebeple, tıpkı Uranüs gibi Neptün de mavi görüntüsüne kavuşur. Bununla birlikte, Neptün'ün azur mavisi görünüşüne karşılık Uranüs, hafif turkuvaza çalan bir görünüme sahiptir. Uranüs ve Neptün atmosferindeki metan miktarları çok benzer olduğu için bu farkın nedeninin atmosferlerdeki henüz bilmediğimiz bazı farklı bileşenler olduğu düşünülüyor.
Neptün atmosferi iki ana katmandan oluşur; içteki troposferde sıcaklık yükseldikçe azalır ve dıştaki stratosferde ise sıcaklık yükseldikçe artar. Bu iki katmanı ayıran tropopoz 0.1bar(10kPa) basınc seviyesindedir. Stratosferden sonra ise, 0.0001microbar ve daha düşük basınçtaki termosfer başlar. Ve son olarak termosferden sonra ekzosfer bulunur.
Yapılan çalışmalar Neptün troposferinin, yüksekliğe bağlı olarak değişen bileşimlere sahip bulutlar barındırdığını göstermiştir. Yüksek seviylerdeki bulutlar, sıcaklığın metanın yoğunlaşmasına izin verdiği 1 barın altındaki basınçlarda oluşur. 1 - 5 bar arasındaki basınçlarda amonyak ve hidrojen sülfür bulutlarının oluştuğuna inanılıyor. 5 barın üzerindeki basınçlarda ise bulutlar amonyak, amonyum sülfit( (NH₄)₂S ) ve sudan oluşuyor olabilir. Daha derinlerdeki su buzu bulutları, sıcaklığın 0 °C'ya kadar yükseldiği 50 bar civarındaki basınçlarda meydana geliyor olmalı. Daha da alt kısımlarda amonyak ve hidrojen sülfit bulutları bulunabilir.
Sebebi henüz bilinmeyen nedenlerden dolayı gezegenin termosferi 1000 °C gibi anormal derecede yüksek bir sıcaklığa sahiptir. Neptün,  Güneş'ten morötesi ışınların bu sıcaklığı üretemeyeceği kadar uzaktadır. Atmosferle gezegenin manyetik alanındaki iyonların etkileşimi de olası sebeplerden biridir. Termosfer ayrıca eser miktarlarda karbondioksit ve su da içermektedir, bunun kaynağının da göktaşları ve tozlar olduğu sanılıyor.

Manyetosfer

Neptün manyetosferi de Uranüs'ünkine çok benzemektedir. Manyetik ekseni, dönme eksenine göre 47° eğiktir. Voyager 2, Neptün'e varmadan önce Uranüs manyetosferinin eğikliğinin gezegenin aşırı eğik dönme ekseninin bir sonucu olduğu tahmin ediliyordu. Ama iki gezegenin manyetik alanlarını karşılaştırdıktan sonra, bilim adamları artık bu aşırı eğikliklere, gezegenlerin iç kısımlarındaki akıntıların neden olduğunu düşünüyor.
Neptün'ün dipol manyetik momenti 2.2 × 10¹⁷ T·m³'tür. Gezegen yarıçapının yaklaşık 35 katı kadar ötesinde, manyetik alanı Güneş rüzgarlarını yavaşlatarak bir şok dalgası oluşturmaktadır. Güneş rüzgarları basıncının dengelendiği manyetopoz ise Neptün'den, kendi yarıçapının yaklaşık 25 katı kadar ileridedir. Manyetik alanın kuyruğu ise gezegen yarıçapının 72 katı kadar geriye uzanmaktadır.

İklim

Neptün, hızları 600m/sn'ye kadar çıkabilen rüzgarlarla, oldukça hareketli fırtına sistemlerine sahiptir. Bulut seviyelerinde ortalama rüzgar hızı, ekvator bölgesinde 400m/sn'den kutuplar civarında 250m/sn'ye kadar düşmektedir. Rüzgarların çoğu Neptün'ün dönüş yönünün tersine esmektedir.
Atmosferdeki metan, etan ve asetilen yoğunluğu ekvatorda kutuplardan 10-100 kez daha fazladır. Bu da, ekvatorda yükselme, kutuplarda ise alçalma hareketlerine kanıt olarak yorumlanmaktadır.
2007'de ortalama −200 °C (70 K) sıcaklığıyla Neptün'ün güney yarıküresinde, troposferin üst katmanlarının Neptün'ün geri kalanından 10 °C daha sıcak olduğu keşfedildi. Bu sıcaklık farkı da atmosferin geri kalanında katı halde bulunan metanın gaz haline geçmesine yetmektedir. Bu "sıcak" bölgenin sebebi ise bu aralar Güneş ışınlarının güney yarıküreye vurması nedeniyle bu yarıkürenin "yaz" mevsimini yaşamasıdır. İleride mevsimlerin değişmesiyle, güney yarıküre kararacak ve kuzey yarıküre ışık almaya başlayacaktır ve böylece metan salınımı da, güneyden kuzey yarıküreye geçecek.
Mevsimsel değişiklikler yüzünden 1980'lerden bu yana, bulutların gezegenin güney yarımküresinde yoğunlaştığı gözlenmiştir.Bu eğilimin 2020'lere kadar sürmesi bekleniyor. Uzun yörünge periyodu nedeniyle Neptün'de mevsimler 40 yıl sürer.

Fırtınalar

1989 yılında, yaklaşık 86milyon km² alana sahip antisiklonik bir kasırga olan Büyük koyu leke Voyager 2 tarafından keşfedildi. Kasırga, Jupiter'deki Büyük kırmızı lekeyi andırıyordu. Bununla birlikte 5 yıl sonra Hubble Uzay Teleskobuyla yapılan gözlemlerde bu leke gözlenemedi. Bunun yerine büyük koyu lekeye çok benzeyen bir kasırga gezegenin kuzey yarımküresinde görüldü.
Gene Voyager 2'nin 1989'daki geçişi sırasında büyük koyu lekeye göre daha güneyde kalan ve siklonik bir kasırga olan Küçük koyu leke de gözlemlendi.

İç ısısı

Neptün'ün Uranüs'e göre daha değişken hava koşulları, iç ısısının görece yüksekliğine bağlanıyor. Neptün Güneş'e, Uranüs'e oranla 1.5 kat uzak olsa da ve Uranüs'ün aldığı günışığının %40'ını alsa da yüzey sıcaklıklığı aşağı yukarı Uranüs'le aynıdır. Neptün troposferinin üst kısımları −221.4 °C sıcaklığa kadar düşer. Atmosfer basıncının 1 bar olduğu  seviyede ise sıcaklık −201.15 °C'dir. Uranüs'te olduğu gibi bu ısının kaynağı bilinmemektedir ama tutarsızlıklar daha fazladır: Uranüs'ün yaydığı enerji, Güneş'ten aldığı enerjiye göre sadece 1.1 kat fazladır bununla birlikte bu oran Neptün'de 2.61'dir. Neptün Güneş'ten en uzak gezegendir ama barındırdığı enerji, Güneş Sistemi'nin en hızlı rüzgarlarını besleyebilmektedir. Olası nedenler arasında gezegen çekirdeğinden gelen radyoaktif bozunum kökenli ısı, yüksek basınç altında metanın hidrojen, karbon(elmas) ve uzun zincirli hidrokarbonlara bozunumu sonucu ortaya çıkabilecek enerji ve alt atmosfer katmanlarındaki konveksiyon sonucu stratosferde oluşan hava dalgalarıdır.

Yörünge ve dönme

Neptün, Güneş'ten ortalama 4.5 milyar km uzaktadır ve Güneş çevresinde bir turunu 164.79 yılda tamamlamaktadır. 12 Temmuz 2011 tarihinde Neptün, 1846'daki keşfinden sonra henüz ilk turunu tamamladı bununla birlikte, gökyüzünde tam olarak keşfedildiği noktada görünmeyecektir çünkü, dünya kendi yörüngesinde o güne göre farklı bir yerde bulunacaktır.
Neptün'ün yörünge düzlemi Dünya'nınkiyle 1.77°'lik açı yapmaktadır. 0.011'lik dışmerkezliği dolayısıyla Neptün'ün Güneş'e en yakın olduğu uzaklıkla en uzak olduğu uzaklık arasında 101 milyon km fark vardır.
Neptün'ün eksen eğikliği 28.32°'dir, bu açı Dünya(23°) ve Mars'ınkine(25°) çok benzerdir. Bunun sonucu olarak bu gezegen de benzer mevsimsel değişiklikler geçirir. Ama çok uzun yörünge periyodu dolayısıyla bir mevsimi 40 Dünya senesi sürer. Kendi ekseni etrafında bir turu ise kabaca 16.11 saat sürer. Neptün katı bir yapıya sahip olmadığı için, atmosferi enleme göre farklı hızlarda döner. Ekvatoral bölgenin bir tam tur dönüşü, 18 saate kadar çıkmaktadır. Kutup bölgelerinde ise bu süre 12 saate kadar düşmektedir. Güneş Sistemi'ndeki gaz devleri arasında, bölgeler arası dönüş farkı en fazla olan gezegendir. Bu büyük farklar da enlem bölgeleri sınırlarında çok güçlü rüzgarlar yaratır.

Yörüngesel rezonans

Neptün, hemen ardından gelen Kuiper kuşağı üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Kuiper kuşağı Mars'la Jupiter arasındaki ateroid kuşağına benzer olarak ufak, buzlu gök cisimlerinden oluşan bir halkadır. Güneş'e 30AU uzaktaki Neptün yörüngesinin hemen ardınan başlayıp yaklaşık 55AU uzaklığa kadar devam eder. Nasıl ki, Jupiter'in kütleçekimi asteroit kuşağını şekillendiriyorsa, Neptün kütleçekimi de Kuiper kuşağını şekillendirmektedir. Güneş Sistemi varolduğundan beri, Kuiper kuşağının belli bölgeleri Neptün kütleçekimi tarafından dengesizleştirilmekte, belli bölgelerde boşluklar oluşturulmaktadır. 40. ve 42. AU'lar bunun örnekleridir. Bununla beraber Güneş Sistemi'nin oluşumundan bugüne, bu bölgelerde varlığını sürdüren gök cisimleri de vardır. Varlıklarını ise 1:2 veya 3:4 gibi yörüngesel rezonanslara borçlular. Bu şu anlama gelmektedir: Eğer iki gök cisminden biri, Güneş'etrafında bir turunu tamamladığında diğer gök cismi yörüngesinin tam yarısını katetmişse bu iki gök cismi arasında 1:2'lik rezonans söz konusudur. Neptün'ün her 3 turuna karşılık 2 tur anlamına gelen 2:3'lük rezonans, Kuiper kuşağındaki 200 gök cisminde görülür. Bu, Kuiper kuşağı cisimleriyle Neptün arasındaki en yaygın yörüngesel rezonanstır, Plüton da bu gök cisimlerinden biridir. Eliptik yörüngesi nedeniyle bazen Neptün yörüngesine çok yakın geçmesine rağmen bu rezonans sayesinde Neptün'e hiçbir zaman çarpmayacaktır.

Oluşumu

Neptün ve Uranüs'ün oluşum süreçlerini doğru şekilde açıklamak şu anki bilgilerimizle çok zordur. Günümüzdeki modellere göre ilk zamanlarında Güneş Sistemi'nin dış bölgelerinde bu büyüklükteki yapıların oluşumu için yeterli madde miktarı yoktu. Bu nedenle sürekli etrafındaki kütleyi çekerek büyümeye dayalı geleneksel varsayımların yerine farklı modeller geliştirildi.
Bu varsayımlardan birine göre bu gezegenler maddenin daha yoğun olduğu Güneş'e yakın bölgelerde oluştular ve yavaş yavaş günümüzde bulundukları yörüngelere kaydılar. Şu anda Kuiper kuşağındaki küçük cisimlerin çokluğunu da açıklayabilen bu varsayım gök bilimciler arasında en çok kabul gören varsayımdır. Göç eden Neptün'ün ve diğer gaz devlerinin Kuiper kuşağı üzerindeki etkilerini araştıran bu hipotez, Nice modeli olarak bilinir.

Uyduları

Neptün'ün bilinen 14 uydusu vardır. Bunların içinde açık farkla en büyüğü; William Lassell tarafından, Neptün'ün keşfinden sadece 17 gün sonra gözlenen, Neptün etrafında dönen toplam kütlenin %99.5'ini oluşturan, ve ayrıca küresel şekle sahip olabilecek kadar kütleye sahip tek gök cismi olan, Triton'dur. İstisnai olarak, Güneş Sistemi'ndeki diğer tüm uydulara göre ters yönde bir yörüngeye sahiptir. Bu özelliği onun olduğu yerde oluşmadığını, Neptün tarafından yakalandığını gösteriyor. Eski bir Kuiper kuşağı cüce gezegeni olabilir. Triton yörüngesinde eş zamanlı olarak döner, yani Neptün'e hep aynı yüzü dönüktür. Gelgit ivmelenmesi nedeniyle de gezegenine git gide yaklaşmakadır, 3.6 milyar yıl sonra Roche limitine ulaştığında da parçalanarak yok olacaktır. 1989'da yaklaşık −235 °C (38 K) sıcaklığıyla Triton,. Güneş Sistemi'ndeki en soğuk gök cismiydi.
Neptün'ün ikinci keşfedilen uydusu, Güneş Sistemi'ndeki en eliptik uydu yörüngesiyle Nereid'tir. 0.7512'lik dışmerkezliğiyle; enöte uzaklığı, enberi uzaklığının 7 katıdır.
1989'da, Temmuz'dan Eylül'e kadar Voyager 2 altı yeni uydu daha keşfetti. Bunlar gezegenin ikinci büyük uydusu Proteus, en içteki dört uydusu Naiad, Thalassa, Despina ve Galatea ve en uzak uydusu Larissa'dır. Beş yeni, küçük ve düzensiz uydu 2004 yılında duyuruldu. Neptün, adını Roma deniz tanrısından aldığı için uydularına da daha küçük deniz tanrıları ve perilerinin isimleri verilmiştir. Neptün'ün 14. uydusu S/2004 N 1'in keşfi 15 Temmuz 2013'te duyuruldu.

Gözlem

Neptün'ü, Jüpiter'in Galileo uyduları ve cüce gezegen Ceres'den bile düşük olan +7.7 ila +8.0 kadirden arasında değişen parlaklığı sebebiyle çıplak gözle göremeyiz. Bir teleskop veya güçlü bir dürbünle ufak mavi bir disk olarak gözlemlenebilir.
Dünya'mıza olan uzaklığı sebebiyle görünür boyutları da oldukça küçüktür. Bu da gezegen üzerinde görsel verilere dayalı çalışmaları iyice güçleştirmişti. Hubble Uzay Teleskobu'ndan önce teleskoplardan elde edilen veriler oldukça sınırlıydı..

Keşif ve araştırmalar

Voyager 2'nin Neptün yakın geçişi, 25 Ağustos 1989 tarihinde gerçekleşti. Daha sonra aynı gün içinde Triton'a da bir yakın geçiş yapıldı. Gezegenin manyetik alanının özellikleri, kendi ekseni etrafında dönüş süresi, hareketli atmosferi, uyduları ve halkaları hakkında birçok bilgi, Voyager 2'nin bu ziyareti sırasında edinildi.
2003 yılında NASA'nın Neptün'e yollanacak bir uzay aracı önerisi yayınlanmıştı. Uzay aracının 2016 yılında fırlatılması öngörülüyordu ama şu anda projenin geleceği belirsizdir.