14.10.2004 / Autor: Karl Urban und Michael Stein Astronomie > Sonnensystem

Der Neptun

Neptun wurde am Schreibtisch "entdeckt": Abweichungen der berechneten von der tatsächlichen Uranus-Bahn deuteten auf eine diesen Planeten störende Masse hin.



Auf dieser Voyager 2-Aufnahme von Neptun sind verschiedene atmosphärische Strukturen erkennbar.
(Foto: NASA)
Einleitung
Neptun, der achte Planet des Sonnensystems, wurde nicht am Teleskop, sondern am Schreibtisch "entdeckt". Dabei entdeckte man eigentlich nur eine störende Masse, die auf einen weiteren großen Planeten schließen ließ. So berechneten John Couch Adams und Urbain Jean Joseph Leverrier unabhängig voneinander die Neptunbahn. Gottfried Galle und sein Assistent Heinrich D'Arrest fanden ihn schließlich nahe der berechneten Position am 23. September 1846.

Dieser Artikel ist in folgende Kapitel unterteilt:

Lage und Einordnung
Aufbau und Atmosphäre
Monde
Fakten

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Lage und Einordnung
Neptun läuft in 165 Jahren einmal um die Sonne - auf einer annähernd kreisförmigen Bahn. Da sich der neunte Planet unseres Sonnensystems, Pluto, auf einer stark elliptisch geformten Umlaufahn um unser Zentralgestirn bewegt und dabei sogar die Neptunbahn kreuzt kommt Neptun mit schöner Regelmäßigkeit die Ehre zu, die Position des äußersten Planeten unseres Sonnensystems einzunehmen: Alle 248 Jahre (so lange dauert ein Pluto-Jahr) ist Neptun für 20 Jahre weiter von der Sonne entfernt als Pluto - zuletzt war dies von 1979 bis 1999 der Fall.
 
Neptun hat mit 49.528 Kilometer Durchmesser eine etwas geringere Größe als Uranus und ist der kleinste der vier großen Gasriesen unseres Sonnensystems. Im gleichen Jahr wie Neptun wurde auch sein erster Mond - Triton - entdeckt. Den zweiten Trabanten entdeckte man erst 1949, und Voyager 2 lieferte beim Vorbeiflug 1989 Aufnahmen von sechs weiteren Monden. In den Jahren 2002 und 2003 wurden mit erdgebundenen Teleskopen noch einmal fünf Monde entdeckt, so dass die Gesamtzahl der bekannten Neptun-Monde auf 13 gestiegen ist.

Aufbau und Atmosphäre


Schematischer Aufbau von Neptun.
(Grafik: Lunar & Planetary Institute)
Die Atmosphäre des Gasriesen besteht - wie für diese Planetenklasse üblich - hauptsächlich aus den Gasen Wasserstoff und Helium. Außerdem sind Methan und Ammoniak nachgewiesen worden. Die Farbe des Planeten ist ein helles blau, was durch das Methan in der Atmosphäre verursacht wird, da es das rote Licht absorbiert. Besonders auffällig an der Neptunatmosphäre sind weiße Wolken, die sich der Sonde Voyager 2 zeigten, sowie ein großer dunkler Fleck (gigantischer Wirbelsturm) ähnlich wie beim Jupiter. In 16 Stunden und 3 Minuten rotiert Neptun um sich selbst. Der große dunkle Fleck rotiert in nur 18 Stunden um den Planeten. Dies ist ein Indiz für gewaltige Windgeschwindigkeiten in der Atmosphäre, die dreimal stärker als die ohnehin schon beeindruckenden Stürme des Jupiter sind - angesichts der enormen Entfernung zur Sonne und der deswegen nur geringen Energiemenge, die auf die Neptunatmosphäre einwirkt, ein erstaunlicher Umstand. Bei Beobachtungen des Hubble Space Telescope 1995 ließ sich der große dunkle Fleck allerdings nicht mehr aufspüren. Die Neptunatmosphäre hat eine Temperatur von etwa -190° C, was ausreicht, dass Methan Flocken bilden kann und zur Bildung der weißen Wolken beiträgt.

Die Rotationsachse des Planeten ist gegenüber der Ebene seiner Umlaufbahn um 30 Grad geneigt. Diese große Achsenneigung - der entsprechende Wert für die Erde beträgt nur etwa 23 Grad - führt zu ausgeprägten Jahreszeiten auf Neptun, die jeweils 41 Jahre dauern. Vor einigen Jahren entdeckte das Weltraumteleskop Hubble Veränderungen in der Neptunatmosphäre, die jahreszeitlich bedingt sein könnten - sollte diese Theorie stimmen so wäre dies ein weiterer Beleg dafür, wie stark der Einfluss der Sonne selbst in großen Entfernungen noch ist.
 
Neptun besitzt wie Saturn und Uranus ein Ringsystem, das aber eher vergleichbar mit den ebenfalls unscheinbaren Ringen des Uranus ist. Die von der Voyager 2-Sonde entdeckten Ringe scheinen relativ jung zu sein. In ferner Zukunft allerdings könnte Neptun dem derzeitigen Ring-König Saturn den Rang streitig machen: Der größte Mond Triton wird sich irgendwann in 10 bis 100 Millionen Jahren Neptun so weit genähert haben, dass er aufgrund der Gezeitenkräfte auseinander brechen und dabei ein beeindruckendes Ringsystem bilden wird.



Annähernd farbechte Voyager 2-Aufnahme der Triton-Oberfläche.
(Foto: NASA)
Monde
Triton ist der mit Abstand größte Mond des Neptunsystems und mit rund 2.700 Kilometer Durchmesser nur knapp ein Viertel kleiner als unser Erdenmond. Alle übrigen zwölf Monde sind mit den Attributen "klein" beziehungsweise "winzig" gut beschrieben, liegen ihre Durchmesser doch nur zwischen 14 und etwa 400 Kilometer. Interessanterweise entdeckte der berühmte niederländisch-amerikanische Planetenforscher Gerard Kuiper 1949 mit dem rund 340 Kilometer durchmessenden Nereid als zweiten Neptunmond nicht etwa die Nummer Zwei auf der Größenskala, sondern die Nummer Drei. Dies liegt daran, dass der mit ca. 400 Kilometer Durchmesser zweitgrößte Mond Proteus gerade einmal sechs Prozent des spärlichen einfallenden Sonnenlichts reflektiert und daher nur sehr schwer auszumachen ist. Nereid zeichnet sich übrigens durch eine der exzentrischsten bisher entdeckten Umlaufbahnen aus: während er Neptun auf seinem Orbit am planetennächsten Punkt (dem so genannten Perizentrum) bis auf 1,35 Millionen Kilometer nahe kommt entfernt er sich am planetenfernsten Punkt (dem Apozentrum) ganze 9,62 Millionen Kilometer von ihm!
 
Wenngleich die Neptunmonde in ihrer Vielfalt und Größe nicht mit den Monden von Saturn oder Jupiter konkurrieren können, so weisen sie doch einige interessante und teilweise einzigartige Eigenschaften auf. Triton beispielsweise ist der kälteste bisher in unserem Sonnensystem entdeckte Himmelkörper. Auf seiner eisigen Oberfläche, die von gefrorenem Stickstoff bedeckt ist und daher einen Großteil der einfallenden Sonnenstrahlung reflektiert, herrschen Temperaturen von -235° C - nur wenig über dem absoluten Nullpunkt von -273° C! Trotz der eisigen Temperaturen kommt es auf Triton zu interessanten Phänomenen: Voyager 2 konnte Geysire aus gasförmigen Stickstoff und Staub beobachten, die von der Oberfläche des Mondes acht Kilometer hoch in die extrem dünne "Atmosphäre" emporstiegen.

Doch nicht nur seine bodenlos tiefe Temperatur macht diesen von großen Rissen durchzogenen Trabanten interessant: Er ist der einzige bekannte große Mond, der einen Planeten in retrograder Richtung umkreist, d.h. Triton umkreist Neptun entgegen der Rotationsrichtung des Planeten. Üblicherweise wird ein solches Verhalten bei natürlichen Satelliten als Indiz dafür gewertet, dass der Mond irgendwann einmal vom Planeten "eingefangen" worden und nicht gemeinsam mit ihm entstanden ist. Triton nähert sich immer weiter der Neptunoberfläche an und wird in ferner Zukunft - irgendwann in einigen Dutzend Millionen Jahren - ein spektakuläres Ende erleben: Sobald der Mond eine kritische Distanz zu Neptun unterschritten hat werden die Gezeitenkräfte ihn zerreißen, und mit einiger Wahrscheinlichkeit werden seine Trümmer dann ein beeindruckendes Ringsystem um den Planeten bilden.
 
Fakten
Daten im Überblick
Äquatordurchmesser:49.528 km
Masse:1,02 × 1026 kg
Mittlere Dichte:1,76 g/cm3 (Wasser = 1 g/cm3)
Oberflächentemperatur:ca. -200° C (Wolkenoberschicht)
Rotationsdauer:0,67 Erdentage
Bahndaten
Mittlere Entfernung zur Sonne:4.498 Mio. km (= 30,07 AU)
Umlaufdauer um die Sonne:163,72 Jahre
Bahnneigung ggü. Ekliptik:1,76°
Bahnekzentrik:0,0086
Monde
Anzahl der Monde:13


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