Neptuno (planeta): características, composición, órbita, estructura
Neptuno es el octavo planeta del sistema solar en cuanto a distancia orbital, un gigante de hielo y el más externo de todos. Esto es así desde que Plutón dejó de considerarse planeta en 2006, pasando a ser un planeta enano que forma parte del cinturón Kuiper.
En el cielo nocturno Neptuno luce como un pequeño punto azulado del cual se conocía muy poco, hasta que las misiones espaciales de finales de los años ochenta, como el Voyager 2, aportaron datos sobre el planeta y sus satélites.
Las imágenes del Voyager 2 mostraron por primera vez un planeta con una superficie azul verdosa, con fuertes tormentas y rápidas corrientes de viento, que producen manchas oscuras anticiclónicas. Son muy similares a las de Júpiter, aunque no tan permanentes en el tiempo como estas.
La atmósfera de Neptuno es rica en metano y tiene un sistema de anillos muy tenues. El planeta posee magnetosfera, por lo que se presume que tiene un núcleo metálico.
Hasta el momento se han contabilizado 15 satélites de Neptuno, entre los cuales se tiene a Tritón y a Nereida como satélites principales.
Índice del artículo
- 1 Descubrimiento e historia
- 2 Características de Neptuno
- 3 Movimiento de traslación
- 4 Datos curiosos sobre Neptuno
- 5 Movimiento de rotación
- 6 Composición
- 7 Estructura
- 8 Atmósfera
- 9 Satélites de Neptuno
- 10 Anillos de Neptuno
- 11 Cuándo y cómo observar a Neptuno
- 12 Magnetosfera de Neptuno
- 13 Misiones a Neptuno
El descubrimiento de Neptuno fue el resultado de una predicción matemática, basada en las observaciones de perturbaciones en las órbitas de los planetas Urano y Saturno. Previamente en 1610, Galileo ya había divisado a Neptuno con el mismo telescopio que usó para descubrir las lunas de Júpiter, pero lo confundió con una estrella.
Mucho tiempo después, en 1846, el matemático francés especializado en mecánica celeste Urbain Le Verrier, estudió ciertas perturbaciones en las órbitas de Saturno y Urano. La mejor explicación fue proponer la existencia de un nuevo planeta, del cual predijo la órbita y la posición en el cielo. El paso siguiente era encontrar al planeta, así que Le Verrier convenció al astrónomo alemán Johann Gottfried Galle para que lo buscara.
Durante la noche del 23 de septiembre de 1846, Galle confirmó, desde su observatorio en Berlín, la existencia del nuevo planeta, y a los pocos días apareció Tritón, su mayor satélite.
Casi simultáneamente en Cambridge, Inglaterra, el joven matemático John Couch Adams, quien también llevaba tiempo trabajando en el problema, hizo predicciones similares.
Neptuno debe su nombre al dios del mar de la mitología romana (equivalente al Dios griego Poseidón), siguiendo la tradición de otorgar a los planetas nombres de las deidades del panteón romano.
El diámetro de Neptuno es casi 4 veces mayor al diámetro de la Tierra, pero cerca de una tercera parte del gigantesco Júpiter.
Su masa es 17 veces la de la Tierra y su volumen es 57 veces mayor. En cuanto a su masa, ocupa el tercer lugar de los planetas del sistema solar y el cuarto lugar en tamaño.
-Masa: 1,024 × 1026 kg (17,147 veces la de la Tierra)
-Radio medio: 24.622 km, equivalente a 3,87 veces el radio de la Tierra.
-Forma: achatado en los polos en un factor 0,983.
-Radio medio de la órbita: 4,498 x 109 km equivalente a 30,07 U.A.
–Inclinación del eje de rotación: 30º respecto del plano orbital.
-Temperatura: -220ºC (nubes)
-Gravedad: 11,15 m/s2 (1,14g)
-Campo magnético propio: Sí, 14 microtesla en el ecuador .
-Atmósfera: Hidrógeno 84%, Helio 12%, Metano 2%, Amoníaco 0,01%.
-Densidad: 1.640 kg/m3
-Satélites: 15 conocidos hasta la fecha.
-Anillos: Sí, son tenues y compuestos de partículas de hielo y silicatos.
Neptuno, el octavo planeta del sistema solar, es un gigante gaseoso cuya órbita en torno al Sol tiene un radio medio de 30 UA. Una unidad astronómica UA equivale a 150 millones de kilómetros y es la distancia media entre el Sol y la Tierra.
Esto quiere que decir que el radio de la trayectoria de Neptuno es 30 veces mayor que el de la Tierra, por lo que tarda 165 años en completar una vuelta en torno al Sol.
-Es el planeta más alejado del Sol, ya que Plutón, que está después de la órbita de Neptuno, es ahora un planeta enano.
-Neptuno es el más pequeño de los cuatro planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno).
-La gravedad de Neptuno es muy similar a la de la Tierra.
-Es el planeta más frío del sistema solar, con temperatura media de -221,4ºC.
-Tiene un sistema de anillos, pero a diferencia de los de Saturno, no son continuos, sino que forman arcos a lo largo de su recorrido orbital.
-Neptuno es el más denso de los planetas gigantes.
-Tiene huracanes con los vientos más rápidos del sistema solar, que pueden llegar hasta unos asombrosos 2.100 km/h.
-Neptuno tiene una Gran Mancha Oscura, un remolino del tamaño del planeta Tierra. Esta mancha, fotografiada en 1989, desapareció en 1994, pero dio lugar a una nueva Mancha Oscura.
-Tritón, el satélite más grande de Neptuno, gira en sentido contrario a sus otros satélites, razón por la que se piensa que fue atrapado por el planeta y no se formó a la par con él.
-Tritón (el mayor satélite de Neptuno) tiene volcanes y géiseres de nitrógeno, sin embargo es uno de los astros más fríos del sistema solar (-235ºC).
-La misión Voyager 2 pasó a 3 mil kilómetros del polo norte del planeta Neptuno en 1989.
-El 12 de julio de 2011, Neptuno completó su primera órbita completa desde su descubrimiento el 23 de septiembre de 1846.
La rotación de Neptuno es de 15 horas, 57 minutos y 59 segundos, según la medición más precisa hasta la fecha.
No es tarea fácil determinar la velocidad de rotación de un planeta al que solo se le aprecia la superficie de su atmósfera y que además también se mueve. Es mucho más sencillo determinar la velocidad de rotación de los planetas rocosos.
Cuando el Voyager 2 llegó a Neptuno en 1989 se estimó un periodo de rotación de 16 horas con 6,5 segundos. Hoy se sabe que esta medida no es precisa, gracias a las mediciones minuciosas del científico planetario Erich Karkoschka de la Universidad de Arizona.
La velocidad de rotación de los otros planetas gigantes se mide por los pulsos emitidos por el campo magnético. Sin embargo, este método no aplica a Neptuno, ya que ni el eje ni el centro del dipolo magnético coinciden con el eje de rotación del planeta, como vemos en la siguiente imagen comparativa:
La imagen muestra el modelo de campo magnético producido por un dipolo (un imán), ubicado más o menos en el centro del planeta. Este modelo es apropiado también para el campo magnético terrestre.
Pero el campo de Neptuno es anómalo, en el sentido de que los aportes cuadrupolares y de orden superior pueden ser mayores al campo dipolar. Y como vemos en la figura superior, el dipolo está desplazado del centro.
Entonces Karkoschka ideó un método diferente, usando más de quinientas imágenes del telescopio Hubble. Él encontró dos rasgos característicos del planeta a los que llamó: Característica Polar Sur y Onda Polar Sur.
Estas han rotado a la misma velocidad desde la década de 1990, corroborando que esta es la verdadera velocidad del planeta.
Los vientos en la atmósfera de Neptuno frecuentemente superan la velocidad del sonido. Así, la Gran Mancha oscura de Neptuno varía su posición relativa con el tiempo, en cambio la Mancha Oscura 2 y la Característica Polar Sur mantienen sus posiciones relativas. Esto sugiere que están ligadas a la rotación del planeta, lo cual permitió a Karkoschka determinar con precisión la duración de un día en Neptuno.
En la atmósfera de Neptuno se encuentran elementos como hidrógeno (84%), helio (12%), metano (2%) y otros gases como amoniaco, etano y acetileno. Bajo esta atmósfera hay una mezcla de agua, amoníaco en estado líquido, metano y roca fundida, conteniendo sílice, hierro y níquel.
En las regiones bajas de la atmósfera se encuentran concentraciones crecientes de metano, amoniaco y agua. A diferencia de Urano, el planeta gemelo, la composición de Neptuno tiene un mayor volumen de océano.
El planeta tiene un núcleo rocoso rodeado de un cascarón helado, todo bajo una atmósfera densa y de un gran espesor, ocupando la tercera parte de su radio. Es semejante a la del planeta gemelo Urano.
En la siguiente imagen se aprecia la estructura de Neptuno con más detalles.
Neptuno tiene una estructura con capas bien diferenciadas:
–Capa superior: está constituida por nubes que en su mayor parte son de hidrógeno y helio, y en menor proporción metano y otros gases. Corresponde aproximadamente al 5-10% de la masa del planeta.
–Atmósfera: de hidrógeno, helio y metano.
–Manto: debajo de la atmósfera está el gran manto del planeta, una región líquida donde las temperaturas pueden alcanzar entre 1.727 hasta 4.727 ° C. Está compuesto por agua, metano y amoniaco en estado fluido.
El manto tiene entre 10 a 15 masas terrestres y es rico en agua, amoniaco y metano. Se llama “hielo” a esta mezcla, a pesar de ser un fluido caliente y denso, y también se le denomina océano de agua y amoniaco.
El manto propiamente dicho tiene temperaturas muy elevadas, comprendidas entre 1.700ºC y 4.700ºC, además su conductividad eléctrica también es alta.
–Núcleo: integrado por roca de sílice, hierro y níquel, semejante a Urano, el otro gigante de hielo y gas. La masa del núcleo es 1,2 veces la de la Tierra. La presión en el centro se estima en 700 GPa, aproximadamente el doble que en el centro de la Tierra, con temperaturas de hasta 5.670 ºC.
La atmósfera de Neptuno es muy interesante y merece un apartado especial. Para comenzar es extremadamente fría, ya que se trata del planeta más distante al Sol y recibe muy poca radiación solar. Debido a ello la temperatura en la parte alta de la atmósfera está en el orden de -220 ºC.
Pero Neptuno tiene una fuente de calor interna, probablemente debida a las colisiones de los electrones de conducción en el manto fluido y también al calor remanente durante su formación.
Debido a este enorme gradiente de temperaturas, se producen tremendas corrientes de convección, haciendo que el sistema climático del planeta sea muy extremo.
Y así se producen las tormentas y huracanes más grandes del sistema solar, como se evidencia por la formación de enormes manchas de corrientes anticiclónicas, debido a vientos contrapuestos a diferentes latitudes.
Entre todos los sistemas anticiclónicos de Neptuno destaca la Gran Mancha Oscura, fotografiada por primera vez por la sonda Voyager 2 en 1989, cuando pasó a 3.000 kilómetros del planeta.
En cuanto al color, el de Neptuno es todavía más azulado que el de Urano, precisamente por su mayor concentración de metano, que absorbe la longitud de onda roja y refleja la azul. Pero además hay otras moléculas que contribuyen a su color.
En la región inferior de la atmósfera (troposfera) la temperatura disminuye con la altura, pero en la región superior (estratosfera) ocurre lo contrario. Entre estas capas la presión es de 10 mil pascales (Pa).
Por arriba de la estratosfera está la termosfera, que gradualmente se transforma en la exosfera, donde la presión va disminuyendo de 10 Pa hasta 1 Pa.
Hasta la fecha se han contabilizado 15 satélites naturales del planeta. El más grande de sus satélites y el primero en ser descubierto, en 1846, es Tritón. En 1949 se descubrió un segundo satélite, denominado Nereida.
En 1989 la misión Voyager 2 descubrió seis satélites más: Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa y Proteo.
Más adelante en 2003 se descubren Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate y Neso. El pequeño satélite 14 fue descubierto en el 2013 por el instituto SETI, siendo su periodo orbital de 23 horas.
Veamos algunos detalles acerca de las principales lunas de Neptuno:
Es el más grande de los satélites de Neptuno, con un diámetro de 2.700 km, unas 18 veces menor que su planeta anfitrión y casi 5 veces menor que la Tierra.
Su periodo orbital es casi 6 días, pero curiosamente gira en sentido inverso a la rotación de Neptuno y de sus otros satélites. Además su órbita está inclinada 30 grados respecto del plano orbital del planeta.
Es el objeto más frío del sistema solar, con una temperatura promedio de -235 ºC y está formado por tres cuartas parte de roca y una cuarta parte de hielo. En su superficie hay géiseres, con oscuras emanaciones hacia la atmósfera, mientras que la superficie presenta llanuras y algunos volcanes con cráteres de 200 km.
Fue descubierta por Gerard Kuiper en 1949, gracias a que refleja el 14% de la luz solar que recibe.
Su tamaño es la octava parte de Tritón y tiene una órbita muy excéntrica, la distancia de menor acercamiento a Neptuno es de 1.354.000 km y la de mayor alejamiento de 9.624.000 km, tardando 360 días en completarla.
Este irregular satélite fue descubierto en 1989 por la misión Voyager 2 y en tamaño, ocupa el segundo lugar entre los satélites de Neptuno. Es un satélite de baja densidad y muy poroso.
A pesar de su gran tamaño no pudo ser descubierto mediante telescopios debido a que es muy oscuro y refleja poca luz solar. Su diámetro promedio es del orden de los 400 km, siendo 6,7 veces menor que Tritón.
Neptuno posee cinco anillos delgados y tenues, compuestos principalmente por partículas de polvo y hielo. Se cree que su origen está en los escombros dejados por las colisiones entre los meteoros y los satélites naturales del planeta.
A los anillos se les nombra con el apellido de los científicos que más han contribuido a su descubrimiento y estudio. Del más interno al más externo son Galle, Le Verrier, Lassell, Arago y Adams.
Hay también un anillo cuya órbita comparte con el satélite Galatea, que podemos ver en la siguiente imagen:
No es posible ver a Neptuno a simple vista, incluso con un telescopio de aficionado luce tan pequeño que puede confundirse con una estrella.
Para ello lo mejor es usar un programa o aplicación informática que funcione como planetario. Para el sistema operativo Android destaca la aplicación Sky Maps, que permite ubicar rápidamente planetas y otros objetos celestes con bastante precisión.
La mejor época para observar es cuando el planeta está en oposición, es decir, que la Tierra esté entre la línea que une al Sol con Neptuno.
Este fenómeno ocurre cada 368 días y para el año 2020 ocurrirá el 11 de septiembre. Desde luego no es la única ocasión de observar a Neptuno, el cual también está visible en otras épocas del año.
Con un buen telescopio, Neptuno puede diferenciarse de las estrellas de fondo, ya que se ve como un disco azul-verdoso.
Anteriormente se comentó acerca de las peculiaridades del campo magnético de Neptuno. Los polos magnéticos del planeta están inclinados en 47 º respecto del eje de rotación.
El campo magnético se genera por el movimiento de los fluidos conductores que forman una capa esférica delgada en el interior del planeta. Pero en Neptuno, los polos magnéticos están desplazados del centro en aproximadamente 0,5 radios del planeta.
La intensidad del campo en el ecuador magnético es del orden de los 15 microtesla, siendo 27 veces más intenso que el de la Tierra.
La geometría del campo es compleja, ya que las contribuciones cuadrupolares pueden superar la contribución dipolar, a diferencia de la Tierra en la que la contribución más relevante es la dipolar.
La magnetosfera de Neptuno se extiende hasta 35 veces su radio en el frente de choque y 72 radios en la cola.
La magnetopausa, que es el lugar donde la presión magnética se iguala con la presión de las partículas cargadas provenientes del Sol, está entre 23 a 27 radios del planeta.
La única misión espacial que llegó a orbitar al planeta Neptuno fue la Voyager 2, que arribó al planeta en 1982.
Para este momento solo se conocían dos satélites: Tritón y Nereida. Pero gracias a la misión Voyager 2 se descubrieron seis más: Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa y Proteo. Estos satélites son bastantes menores que Tritón, con forma irregular y órbitas de menor radio.
Se sospecha que estos seis satélites son los restos de una colisión con un antiguo satélite que chocó con Tritón cuando este último fue capturado por la fuerza de gravedad de Neptuno.
El Voyager 2 también descubrió nuevos anillos en Neptuno. Aunque el primero de los anillos fue descubierto en el 1968, su existencia y el descubrimiento de otros nuevos no fue posible hasta la llegada de dicha sonda en 1989.
El acercamiento más cercano de la nave espacial al planeta ocurrió el 25 de agosto de 1989, que tuvo lugar a una distancia de 4.800 km sobre el polo norte de Neptuno.
Debido a que este era el último planeta importante que la nave espacial podría visitar, se decidió hacer un sobrevuelo cercano de la luna Tritón, a semejanza de lo que se había hecho con la Voyager 1, que sobrevoló a Saturno y su luna Titán.
El 25 de agosto de 1989, la nave se dirigió a un encuentro cercano con la luna Nereida antes de llegar a 4.400 km de la atmósfera de Neptuno y el mismo día pasó cerca de Tritón, la luna más grande del planeta.
La nave espacial verificó la existencia del campo magnético que rodea a Neptuno y descubrió que el campo estaba desplazado del centro e inclinado, de manera similar al campo alrededor de Urano.