Neptun (Planet)

Neptun ist der achte und äußerste Planet im Sonnensystem und wurde 1846 entdeckt. Er ist benannt nach Neptun, dem römischen Gott des Meeres und der Fließgewässer, und wird zu den jupiterähnlichen (iovianischen) Planeten gezählt. Sein Zeichen ist ein stilisierter Dreizack, die Waffe des Meeresgottes Neptun:

Der sehr kompakte Gasplanet (Dichte 1,64 g/cm³) dominiert durch seine große Masse (17 × Erde) das äußere Sonnensystem und beeinflusst die Bahn vieler kleinerer Körper - siehe Plutinos und Transneptune.

Umlaufbahn

Neptun läuft auf einer fast kreisförmigen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,0113 um die Sonne. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, liegt bei 29,709 AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 30,385 AE. Seine Umlaufbahn ist mit 1,769° nur leicht gegen die Ekliptik geneigt. Seine Umlaufzeit um die Sonne beträgt knapp 165 Jahre.

Aufbau

Neptun kann nicht mit bloßem Auge beobachtet werden. In einem starken Teleskop erscheint er als blaugrünes Scheibchen, ähnlich wie sein innerer Nachbarplanet Uranus. Die blaugrüne Farbe kommt vom Methan in seiner Atmosphäre. Sein Durchmesser beträgt 49.248 km. Neptun ist somit etwas kleiner als Uranus und der viertgrößte Planet des Sonnensystems, hinsichtlich seiner Masse jedoch der drittgrößte.

Wegen seiner großen Entfernung zur Sonne erreicht den Neptun nur wenig Strahlungswärme. Seine Oberflächentemperatur liegt bei -218 °C (55 K). Der Planet scheint jedoch eine innere Wärmequelle zu besitzen. Man vermutet, dass es sich dabei um Restwärme aus seiner Entstehungszeit handelt. Die Atmosphäre des Neptuns hat mit bis zu 2.000 km/h die höchsten Windgeschwindigkeiten im Sonnensystem, die vermutlich durch diese innere Wärmequelle zustande kommen. Im Gegensatz zum sonst ähnlichen Bruderplanet Uranus hat Neptun eine auffällige Struktur in der Wolkenhülle: der Große Dunkle Fleck. Man erkennt den Fleck auf den Voyager-Aufnahmen und geht davon aus, dass die Struktur analog zu Jupiters Großem Roten Fleck ein Wirbelsturm ist. Neptun rotiert insgesamt einmal in 16 h 6 min 36 s um seine Achse, wobei seine Drehachse um 28,32° gegen seine Umlaufbahn geneigt ist.

Der innere Aufbau des Neptun ähnelt dem des Uranus: Ein felsiger Kern, bedeckt von einer Eisschicht, darüber die dicke Atmosphäre. Wie Uranus, aber anders als Jupiter und Saturn, hat Neptun vermutlich klar unterscheidbare Schichten. Aufgrund seines felsigen Kerns ist seine mittlere Dichte höher als die von Jupiter und Saturn und beträgt 1,638 g/cm³. Wie auch bei Uranus ist das Magnetfeld von Neptun gegenüber der Rotationsachse geneigt, und zwar um 47°.

Neptun hat ein schwaches Ringsystem von unbekannter Zusammensetzung, das erst vor 20 Jahren entdeckt wurde. Die Ringe haben eine eigentümlich „klumpige“ Struktur, die Ursache dafür ist noch unbekannt, könnte aber mit der Gravitations-Wechselwirkung mit benachbarten kleineren Monden zu tun haben. Zunächst wurde vermutet, dass die Ringe nicht vollständig sind, nachdem Mitte der 1980er Jahre bei der Bedeckung von Sternen durch den Neptun ein zusätzliches Aufblitzen stattfand, kurz vor oder nachdem der Planet vor dem Stern vorübergezogen war. 1989 klärte Voyager 2 die Angelegenheit, als man auf ihren Aufnahmen mehrere schwache, vollständige Ringe entdeckte, von denen der äußerste, Adams genannt, drei große Verdickungen ("Ringbögen") aufwies, die Freiheit, Gleichheit und Brüderlichkeit getauft wurden. Die Existenz der Verdickungen ist nur schwer zu erklären, weil sie sich eigentlich nach längerer Zeit im kompletten Ring verteilen müssten. Möglicherweise sind Gravitationskräfte von Galatea, einem Mond an der Innenkante des Rings, dafür verantwortlich, dass sich die verdickten Ringabschnitte nicht auflösen. Weitere Ringe wurden von den Kameras von Voyager 2 entdeckt. Zusätzlich zu dem schmalen Adams-Ring mit einem Radius von 63.000 km gibt es noch den Leverrier-Ring mit 53.000 km und den breiteren, aber schwächeren Galle-Ring mit 42.000 km Radius. Die äußeren Erweiterungen des Leverrier-Rings werden Lassell und Arago genannt.

Monde

Hauptartikel: Liste der Neptunmonde

Neptun hat 13 bekannte Monde. Der bei weitem Größte ist der von William Lassell 17 Tage nach der Entdeckung von Neptun entdeckte Mond Triton. Im Gegensatz zu allen anderen großen Monden der Planeten des Sonnensystems läuft er retrograd (entgegengesetzt der Rotation des Planeten) um Neptun und nähert sich diesem langsam auf einer Spiralbahn. Neptuns zweiter Begleiter Nereid hat eine der exzentrischsten Umlaufbahnen aller Monde des Sonnensystems.

Von Juli bis September 1989 entdeckte die Weltraumsonde Voyager 2 sechs neue Neptunmonde. Aus diesen sticht der irregulär geformte Proteus dadurch hervor, dass er gerade eben noch zu klein ist, um nicht von seiner eigenen Schwerkraft in Kugelform gezogen zu werden. Die vier innersten Neptunmonde Naiad, Thalassa, Despina und Galatea haben Umlaufbahnen innerhalb der Neptunringe. Der von innen nächstfolgende Mond Larissa wurde ursprünglich 1981 entdeckt, als er einen Stern bedeckte. Zunächst dachte man, dass es ein Teil eines Neptunringbogens war, aber als Voyager 2 1989 Neptun erforschte stellte sich heraus, dass diese Sternbedeckung durch einen Mond verursacht wurde.

Die Entdeckung von fünf weiteren irregulären Monden des Neptuns wurde 2004 bekannt gegeben.

Trojaner

Seit Juni 2006 sind insgesamt vier Neptun-Trojaner bekannt (2001 QR₃₂₂, 2004 UP₁₀, 2005 TN₅₃ und 2005 TO₇₄). Die Objekte eilen dem Planeten 60° auf dem Lagrangepunkt L₄ voraus. Bis jetzt wurden noch keine Trojaner auf L₅ nachgewiesen.

Erforschung/Geschichte

Neptun, aufgenommen von Voyager 2 (Falschfarben)

Die Bewegung des Uranus um die Sonne verlief nicht ganz so, wie sie nach den Keplerschen Gesetzen hätte sein sollen. Astronomen vermuteten daher, dass es einen weiteren Planeten jenseits des Uranus geben müsse, der durch seine Gravitationskraft die Bewegung des Uranus verändert. John Couch Adams sowie der französische Mathematiker Urbain Leverrier errechneten unabhängig voneinander die Position, an der sich der unbekannte Planet befinden müsste, wobei die Berechnung von Leverrier wesentlich genauer war. Die Berechnung von Adams war James Challis aus Cambridge eine Vorlage für seine Beobachtungen am 4. und 12. August 1846. Challis hatte den Planeten gefunden, aber, weil er die Beobachtungen der verschiedenen Abende noch nicht miteinander verglichen hatte, ihn unter den zahlreichen Sternen noch nicht durch seine Ortsveränderung als Planeten erkannt. Aufgrund Leverriers Berechnung gelang es, nach einem Auftrag von Leverrier, Johann Gottfried Galle, dem Direktor der Berliner Sternwarte, gemeinsam mit seinem Assistenten Heinrich Louis d'Arrest am 23. September 1846 Neptun zu entdecken. Die tatsächliche Position wich nur geringfügig von der errechneten Position ab.

Später stellte sich heraus, dass schon Galileo Galilei den Neptun gesehen hatte. Aus seinen Aufzeichnungen vom Januar 1613 geht eine Beobachtung der Konjunktion mit dem Jupiter hervor, bei der Galilei den Neptun jedoch für einen Jupitermond bzw. einen Fixstern gehalten hatte. Hätte er Neptun nur wenige Tage früher beobachtet, wäre seine Bewegung am Himmel viel deutlicher gewesen.

Mit einer Umlaufzeit von 165 Jahren wird Neptun im Jahr 2011 erstmals wieder die gleiche Stelle passieren, an der ihn Johann Gottfried Galle entdeckt hatte. Erst dann wird man einen kompletten Orbit Neptuns tatsächlich beobachtet haben.

Im August 1989 war Voyager 2 die erste und bislang einzige Raumsonde, die Neptun aus der Nähe erforscht hat. Sie flog über den Nordpol von Neptun und passierte den Planeten mit etwa 4.950 Kilometer Abstand.

Zur Zeit (2006) wird bei der NASA über eine Neptune Orbiter(en) Raumsonde nachgedacht, die möglicherweise über einen Kernreaktor als Energiequelle verfügen soll und in etwa 15 bis 20 Jahren gestartet werden kann. Die Sonde könnte eine oder mehrere Atmosphärenkapseln auf Neptun abwerfen sowie einen Lander auf Triton absetzen.

Sichtbarkeit

Die Sichtbarkeit ist unter Neptunpositionen bis 2020 angegeben.

Kulturgeschichte

In der Astrologie steht Neptun unter anderem für Spiritualität, Sucht und Illusion. Er wird dem Element Wasser, dem Sternzeichen Fische und dem 12. Haus zugeordnet.

Literatur

William Sheehan, Nicholas Kollerstrom, Craig B. Waff: Die Neptun-Affäre. Spektrum der Wissenschaft, April 2005, S. 82-88 (2005), ISSN 170-2971
P.Moore, G.Hunt et al.: Atlas des Sonnensystems. Royal Astronomical Society und Herder-Verlag, 465p., Freiburg-Basel-Wien 1986.

Weblinks

Commons: Neptun – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Wikibooks: Neptun – Lern- und Lehrmaterialien

Hubble-Video von Neptuns Atmosphäre und seinen Monden (Englisch)
Galileis Neptun-Beobachtung im Jan.1613
Liste Neptunmonde (Englisch)
Liste der Neptun-Trojaner (Englisch)

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