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KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

Der Planet Neptun

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- Wikipedia - Der Planet Neptun

Eigenschaften des Neptun

Der Planet Neptun ist der äusserste Planet des Sonnensystems, bekannt für seine extremen Stürme, starken Winde und tiefblaue Farbe.
Er besitzt ein schwaches Ringsystem und zahlreiche Monde, darunter Triton, der einzigartig rückläufig um Neptun kreist und aktive Kryovulkan-Geysire zeigt.
Seine hohe innere Wärmeabstrahlung treibt seine dynamische Atmosphäre an, die mehr Aktivität zeigt als die seines Nachbarn Uranus.

Allgemeine Eigenschaften:

• - Typ: Eisriese (ähnlich Uranus, aber mit mehr innerer Wärme und aktiver Atmosphäre)
• - Grösse: Viertgrösster Planet des Sonnensystems (nach Jupiter, Saturn und Uranus)
• - Äquatordurchmesser: $49244 km$ (3.9-mal der Erddurchmesser)
• - Polardurchmesser: $48682 km$ (leicht abgeflacht durch Rotation)
• - Umfang: $154704 km$
• - Masse: $1.024 \cdot 10^{26} kg$ (ca. 17-mal die Erdmasse)
• - Dichte: $1.64 g/cm^3$ (höchste Dichte aller Gasriesen)
• - Schwerkraft: $11.15 m/s^2$ (etwa 114 % der Erdanziehungskraft)
• - Form: Abgeplattetes Sphäroid (wegen schneller Rotation leicht gedrungen)

Umlaufbahn & Rotation:

• - Mittlere Entfernung zur Sonne: 4.5 Mrd. km (30 AE)
• - Exzentrizität der Umlaufbahn: 0.009 (fast kreisförmig)
• - Perihel (sonnennächster Punkt): 4.46 Mrd. km
• - Aphel (sonnenfernster Punkt): 4.54 Mrd. km
• - Umlaufzeit um die Sonne: 164.8 Erdjahre (seit Entdeckung 1846 erst eine komplette Umrundung)
• - Rotationsperiode (Neptuntag): 16 h 6 min
• - Rotationsrichtung: Prograd (gegen den Uhrzeigersinn, wie Erde & Jupiter)
• - Neigung der Rotationsachse: $28.32 ^{\circ}$ (ähnlich zur Erde, verursacht Jahreszeiten)
• - Mittlere Bahngeschwindigkeit: $5.43 km/s$

Atmosphäre:

• - Gesamtdruck: In tiefen Schichten extrem hoch (tausende Bar)
• Hauptbestandteile:
  • - 80 % Wasserstoff ($H_2$)
  • - 19 % Helium ($He$)
  • - 1 % Methan ($CH_4$) (verleiht Neptun die tiefblaue Farbe)
  • - Spuren von Ammoniak ($NH_3$), Wasserdampf ($H_2O$) und Schwefelwasserstoff ($H_2S$)
• Farben:
  • - Tiefblau $\rightarrow$ stärker gesättigt als Uranus durch unbekannte zusätzliche Atmosphärenbestandteile
• Temperatur:
  • - Oberste Wolkenschicht: $-218 ^{\circ}C$
  • - Inneres deutlich wärmer
• Wolken:
  • - Bestehend aus Methan-, Ammoniak- und Wassereis
  • - Helle, hochgelegene Methanwolken ähnlich Zirruswolken auf der Erde
• Winde: Schnellste im Sonnensystem - bis zu 2100 km/h
• Stürme:
  • - Grosser Dunkler Fleck: Riesiges Sturmgebiet, ähnlich dem 'Grossen Roten Fleck' auf Jupiter
  • - Weisse Wolkenbänder: Schnell rotierende Stürme in der Atmosphäre
  • - Extrem variable Wettersysteme (sogar auf Monatsbasis)

Innere Struktur:

• - Kein feste Oberfläche, Übergang von Gas zu Flüssigkeit
• Aufbau:
  • - Äussere Atmosphäre aus Wasserstoff & Helium
  • - Flüssige 'Eis'-Schicht aus Wasser (H₂O), Ammoniak (NH₃) und Methan (CH₄)
  • - Fester Gesteinskern (Silicate, Metalle, Eis), ca. 1.2 Erdmassen
• Temperaturen:
  • - Höhere innere Wärmeabstrahlung als Uranus → Aktive Atmosphäre
  • - Kern möglicherweise heisser als $5000 ^{\circ}C$

Magnetfeld & Strahlung:

• - Stark geneigtes Magnetfeld ($47 ^{\circ}$ zur Rotationsachse)
• - Magnetosphäre:
  • - Unregelmässiges, asymmetrisches Magnetfeld
  • - Wahrscheinlich durch elektrisch leitende Schichten im Inneren erzeugt
• - Polarlichter: Vorhanden, aber weniger ausgeprägt als auf Jupiter & Saturn

Ringe:

• - Neptun hat ein Ringsystem, aber sehr dünn und dunkel
• - Bestehend aus: Kohlenstoffhaltigen Staubpartikeln (ähnlich Uranus)
• - Anzahl der Haupt-Ringe: 5
• - Bekannte Ringe:
  • - Galle-Ring (innerster)
  • - Le Verrier-Ring
  • - Lassell-Ring
  • - Arago-Ring
  • - Adams-Ring (enthält Bögen aus dichterem Material)
• - Entdeckung: 1984 durch Erdbeobachtungen, bestätigt von Voyager 2 1989

Monde:

• - Anzahl der Monde: 14 bekannte (Stand 2023)
• Die grössten Monde:
  1. - Triton -
     • - Grösster Neptunmond (2707 km Durchmesser)
     • - Retrograder Orbit (einziger grosser Mond im Sonnensystem mit entgegengesetzter Umlaufrichtung)
     • - Aktive Kryovulkanismus (Geysire aus flüssigem Stickstoff)
  2. - Proteus - Zweitgrösster, unregelmässige Form
  3. - Nereid - Sehr exzentrische Umlaufbahn
  4. - Larissa - Kleinerer Mond, nahe an Neptun
• Eigenschaften:
  • - Viele kleine, unregelmässige Monde
  • - Triton könnte ein eingefangener Kuipergürtel-Objekt sein
  • - Vermutlich früher ein eigener Zwergplanet

Besondere Eigenschaften:

• - Stärkste Winde im Sonnensystem: Bis zu $2100 km/h$
• - Dunkleres Blau als Uranus: Zusätzliche unbekannte Atmosphärenbestandteile
• - Grosser Dunkler Fleck: ähnlich Jupiters Grosser Roter Fleck, aber instabil
• - Triton als eingefangener Mond: Wahrscheinlich ein ehemaliger Zwergplanet
• - Wärmeabstrahlung: Gibt 2.6-mal mehr Energie ab, als er von der Sonne erhält
• - Mögliches unterirdisches Ozeanwasser auf Triton

Erforschung:

• Bisherige Missionen:
  • - Voyager 2 (1989, einzige Raumsonde, die Neptun besucht hat)
• Zukünftige Missionen:
  • - NASA & ESA erwägen neue Orbiter-Missionen für die 2040er Jahre
  • - James Webb Space Telescope untersucht aktuell Neptun im Detail

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