Guinguette Marais Poitevin

Als gasreus (of ijsreus) heeft Neptunus geen vast oppervlak. De blauwgroene schijf die we in de loop der jaren op foto’s hebben gezien, is eigenlijk een illusie. Wat we zien zijn in feite de toppen van een aantal zeer diepe gaswolken, die op hun beurt plaats maken voor water en andere gesmolten ijssoorten die liggen over een kern ter grootte van ongeveer de aarde, gemaakt van silicaatgesteente en een nikkel-ijzer mengsel. Als iemand zou proberen op Neptunus te gaan staan, zou hij door de gaslagen heen zakken

Terwijl hij afdaalde, zou hij steeds hogere temperaturen en druk ondervinden, totdat hij uiteindelijk op de vaste kern zelf zou neerkomen. Dit gezegd hebbende, heeft Neptunus wel een soort oppervlak (net als 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 plaatsen in het hele zonnestelsel.

Samenstelling en Structuur:

Met een gemiddelde straal van 24.622 ± 19 km is Neptunus de op drie na grootste planeet in het zonnestelsel. Maar met een massa van 1,0243 × 1026 kg – wat ruwweg 17 keer zo veel is als die van de aarde – is hij de op twee na zwaarste, en staat hij boven Uranus. Vanwege zijn kleinere afmetingen en hogere concentraties vluchtige stoffen in vergelijking met Jupiter en Saturnus, wordt Neptunus (net als Uranus) vaak een “ijsreus” genoemd – een subklasse van een reuzenplaneet.

Net als bij Uranus is de absorptie van rood licht door het methaan in de atmosfeer een deel van wat Neptunus zijn blauwe tint geeft, hoewel die van Neptunus donkerder en levendiger is. Omdat het methaangehalte in de atmosfeer van Neptunus vergelijkbaar is met dat van Uranus, wordt aangenomen dat een onbekend atmosferisch bestanddeel bijdraagt aan de intensere kleur van Neptunus.

Ook net als Uranus is de interne structuur van Neptunus verdeeld in een rotsachtige kern bestaande uit silicaten en metalen; een mantel bestaande uit water, ammoniak en methaanijs; en een atmosfeer bestaande uit waterstof, helium en methaangas. De atmosfeer van Neptunus is ook verdeeld in vier lagen, die bestaan uit (van binnen naar buiten) de onderste troposfeer, de stratosfeer, de thermosfeer en de exosfeer.

De twee belangrijkste regio’s van de atmosfeer van Neptunus zijn de twee binnenste: de onderste troposfeer, waar de temperatuur afneemt met de hoogte; en de stratosfeer, waar de temperatuur toeneemt met de hoogte. In de troposfeer varieert de druk van één tot vijf bar (100 en 500 kPa), zodat het oppervlak van Neptunus in dit gebied ligt.

Atmosfeer:

Het “oppervlak” van Neptunus bestaat dus voor ongeveer 80% uit waterstof en 19% uit helium, met een spoor van methaan. De oppervlaktelaag is ook doortrokken van zwervende wolkenbanden met wisselende samenstelling, afhankelijk van hoogte en druk. Op de hoogste niveaus zijn de temperaturen geschikt voor methaan om te condenseren, en zijn de drukomstandigheden zodanig dat wolken bestaande uit ammoniak, ammoniumsulfide, waterstofsulfide en water kunnen bestaan.

Op lagere niveaus worden wolken van ammoniak en waterstofsulfide verondersteld zich te vormen. Diepere wolken van waterijs zouden ook moeten worden aangetroffen 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 onduidelijke redenen kent 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 hitte door ultraviolette straling op te wekken, wat betekent dat er een ander verhittingsmechanisme in het spel is – dat zou de interactie van de atmosfeer met ionen in het magnetische veld van de planeet kunnen zijn, of zwaartekrachtsgolven uit het inwendige van de planeet die in de atmosfeer verdwijnen.

Omdat Neptunus geen vast lichaam is, ondergaat zijn atmosfeer een differentiële rotatie. De brede equatoriale zone roteert met een periode van ongeveer 18 uur, wat langzamer is dan de 16,1 uur durende rotatie van het magnetische veld van de planeet. Het omgekeerde geldt daarentegen voor de poolgebieden, waar de rotatieperiode 12 uur bedraagt.

Deze differentiële rotatie is de meest uitgesproken van alle planeten in het zonnestelsel, en resulteert in sterke latitudinale windschering en hevige stormen. De drie indrukwekkendste werden alle in 1989 door de ruimtesonde Voyager 2 waargenomen, en vervolgens op basis van hun verschijningsvorm benoemd.

De eerste die werd waargenomen was een enorme anticyclonale storm van 13.000 x 6.600 km die op de Grote Rode Vlek van Jupiter leek. Deze storm, die bekend staat als de Grote Donkere Vlek, werd vijf jaar later (2 november 1994) niet opgemerkt toen de Hubble-ruimtetelescoop ernaar op zoek ging. In plaats daarvan werd op het noordelijk halfrond van de planeet een nieuwe storm gevonden die er zeer vergelijkbaar uitzag, wat suggereert dat deze stormen een kortere levensduur hebben dan die van Jupiter.

De Scooter is een andere storm, een witte wolkengroep die zich verder naar het zuiden bevindt dan de Grote Donkere Vlek. Deze bijnaam ontstond in de maanden voorafgaand aan de ontmoeting met de Voyager 2 in 1989, toen werd waargenomen dat de wolkengroep sneller bewoog dan de Grote Donkere Vlek. De Kleine Donkere Vlek, een zuidelijke cyclonale storm, was de op één na hevigste storm die tijdens de ontmoeting in 1989 werd waargenomen. Aanvankelijk was hij helemaal donker, maar toen de Voyager 2 de planeet naderde, ontwikkelde zich een heldere kern die op de meeste beelden met de hoogste resolutie te zien was.

Inwendige hitte:

Om redenen die sterrenkundigen nog steeds niet duidelijk zijn, is het inwendige van Neptunus ongewoon heet. Hoewel Neptunus veel verder van de zon staat dan Uranus en 40% minder zonlicht ontvangt, is de oppervlaktetemperatuur ongeveer even hoog. In feite geeft Neptunus 2,6 keer meer energie af dan hij van de zon binnenkrijgt. Zelfs zonder zon gloeit Neptunus.

De combinatie van deze grote hoeveelheid interne hitte en de kou van de ruimte zorgt voor een enorm temperatuurverschil. En dit zet de winden rond Neptunus in beweging. De maximale windsnelheden op Jupiter kunnen meer dan 500 km/uur bedragen. Dat is twee keer zo snel als de sterkste orkanen op aarde. Maar dat is niets vergeleken met Neptunus. Astronomen hebben berekend dat de wind met 2100 km/uur over het oppervlak van Neptunus raast.

Diep in Neptunus heeft de planeet misschien een echt vast oppervlak. In de kern van de gas-ijsreus zou zich een rotsgebied bevinden met ongeveer de massa van de aarde. Maar de temperatuur in dit gebied zou duizenden graden zijn; heet genoeg om rots te smelten. En de druk van het gewicht van alle atmosfeer zou verpletterend zijn.

Kortom, het is gewoon onmogelijk om op het “oppervlak van Neptunus” te staan, laat staan er rond te lopen.