Nettuno

È l'ottavo e più esterno tra i pianeti giganti gassosi. Si tratta del quarto pianeta più grande, considerando il suo diametro, e il terzo se si considera la sua massa, risultando leggermente più massiccio di Urano pur di dimensioni leggermente inferiori, 17 contro 15 masse terrestri. Come Urano, ha un'atmosfera ricca di idrogeno, elio e metano, oltre ad avere un tenue sistema di anelli. Fu scoperto nel 1846 da Johann Gottfried Galle e Heinrich Louis d'Arrest con il telescopio dell'Osservatorio astronomico di Berlino, individuato in base ai calcoli matematici derivati dall'osservazione delle perturbazioni sul moto di Urano causate dal suo campo gravitazionale. La sua luna Tritone fu individuata poco dopo.
Il pianeta è rimasto pressoché sconosciuto fino all'incontro ravvicinato con la sonda Voyager 2, nel 1989, che ha mostrato in modo dettagliato l'atmosfera blu del pianeta. L'immagine registrata da una distanza di circa 16 milioni di chilometri, mostra la Grande Macchia Scura al centro, di circa 13.000 x 6.600 km di dimensioni, pari al diametro per il raggio della Terra. Le nubi luminose e wispy di tipo "cirro" viste librarsi nelle vicinanze del GDS sono più alte in altitudine rispetto al materiale scuro di origine sconosciuta che ne definisce i confini.
Nettuno possiede i venti più forti di ogni altro pianeta, arrivando ai 2.100 km/h. La temperatura delle nubi più alte di Nettuno è di circa -220 °C, una delle più fredde del Sistema solare, a causa della grande distanza dal Sole. La temperatura al centro del pianeta è di circa 6.500 °C, comparabile con la temperatura superficiale del Sole e simile a quella del nucleo di altri pianeti. Nettuno possiede inoltre un debole sistema di anelli, scoperto già negli anni sessanta.
Nettuno compie una rotazione completa intorno al proprio asse in circa 16,11 ore. L'asse di rotazione è inclinato di 28,32° rispetto al piano orbitale, quindi come sulla Terra e Marte, stagioni si alternano ogni 40 anni. Poiché anche Nettuno è un pianeta gassoso, la sua atmosfera presenta una rotazione differenziale, passando dalle 18 ore delle fasce equatoriali alle 12 ore delle regioni polari, creando le condizioni di fortissimi venti longitudinali.

Struttura

La struttura interna di Nettuno è simile a quella di Urano:

1. Atmosfera superiore, sommità delle nubi ed inferiore, costituita da idrogeno, elio e gas metano.
2. Mantello d'acqua, ammoniaca e metano, assieme a tracce di idrocarburi e forse di azoto.
3. Nucleo composto da ferro, nichel e silicati.

Atmosfera e clima

Osservazione

Nettuno non raggiunge mai la magnitudine 8 e perciò è invisibile ad occhio nudo, ma può essere rintracciato con il binocolo, dove appare come una debole stellina. La sua individuazione è certa se si segue il pianeta nel suo moto attraverso le stelle di riferimento nel corso di alcune notti. Al telescopio il pianeta si mostra come un disco omogeneo di colore bluastro, dalle dimensioni apparenti circa i due terzi di quelle di Urano. Ritorna all'opposizione ogni anno, ritardandola di soli due giorni e mezzo.

Anelli e satelliti

Nettuno ha un sistema di cinque anelli planetari, molto sottili, composto di particelle di un colore tendente al rossastro. L’anello più interno, vasto, ma debole di intensità, a 42.000 km dal centro di Nettuno è il Galle, a 53.000 e 57.000 km si trovano gli anelli Le Verrier e Arago e fra di loro a congiungerli senza soluzione di continuità, si trova l’anello Lassell, all’esterno si trova l’anello Adams, a 63.000 km, caratterizzato da cinque zone di ispessimento molto più brillanti, chiamati archi maggiori Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 e Fraternité.
Osservazioni condotte con i Telescopi Keck nel 2002 e 2003 hanno mostrato un decadimento considerevole negli anelli per cui li si considera destinati a dissolversi in tempi relativamente brevi. Anche le lune di Nettuno possono essere suddivise in regolari ed irregolari, intendendo per "regolari" le sette lune interne con orbite circolari prograde, giacenti sul piano equatoriale di Nettuno e per irregolari quelle con orbite eccentriche e inclinate, spesso retrograde e lontano da Nettuno, salvo Tritone, che orbita vicino al pianeta, in un'orbita circolare, ma retrograda e inclinata.

Lune regolari

Le lune regolari sono sette: Naiade, Talassa, Despina, Galatea, Larissa, Ippocampo, e Proteo. Le prime quattro orbitano all'interno degli anelli, in particolare Naiade e Talassa si trovano tra l'anello Galle e l'anello Le Verrier, Despina è all'interno dell'anello Le Verrier, Galatea è di poco all'interno rispetto all'anello Adams e si pensa che la sua azione gravitazionale e la risonanza che ha stabilito con i componenti dell'anello contribuiscano al mantenimento degli archi maggiori.
Larissa, di circa 200 km di diametro, ha una forma allungata, mentre Proteo, di 150 x 250 km è poliedrico, irregolare, con la superficie fortemente craterizzata, fra cui il cratere più esteso è Pharos, con un diametro maggiore di 150 km. Tutte le lune interne di Nettuno sono scure, costituite da ghiaccio d'acqua contaminata da composti organici complessi, come le lune interne di Urano.

Lune irregolari

Anche le lune irregolari sono sette: Tritone, Nereide, Alimede, Sao, Laomedea, Neso e Psamate. Si ritiene che siano state catturate gravitazionalmente da Nettuno.
Tritone è il più esteso (2.700 km di diametro) e l'unico satellite di Nettuno che possiede una forma ellissoidale. A differenza di tutti gli altri satelliti principali del sistema solare ha un'orbita retrograda quasi perfettamente circolare ed è in rotazione sincrona; la sua orbita mostra un decadimento costante. Per questi motivi è probabile che Tritone sia un corpo catturato dal campo gravitazionale di Nettuno.
La sua superficie è ricoperta di metano e azoto ghiacciati, a una temperatura di -235 °C, il che rende il satellite il luogo più freddo dell'intero Sistema Solare. Getti di azoto fuoriescono dalla superficie formando geyser che arrivano a lanciare materiale fino a 8 km di altezza e disegnano striature scure intorno. È la seconda luna del Sistema Solare a possedere un'atmosfera significativa, composta principalmente di azoto con piccole quantità di metano e monossido di carbonio. Benchè oltre alla grande calotta polare sud, siano state fotografate antiche pianure craterizzate tagliate da graben e scarpate, non sono visibili grandi crateri da impatto, suggerendo che la crosta di Tritone sia stata rinnovata relativamente di recente da criovulcanesimo.
Tritone ha una densità di circa 2 g/cm3, questo suggerisce che circa due terzi della sua massa siano costituiti da rocce ricoperte da ghiaccio d'acqua; vista l'attività dei geiger qualcuno pensa che sotto uno strato di ghiaccio superficiale vi possa essere un oceano sotterraneo.
Il luminoso emisfero meridionale di Tritone, è generalmente di tono rosa così come la banda equatoriale ancora più luminosa. Anche le regioni più scure a nord dell'equatore tendono ad essere di colore rosa o rossastro. Nereide ha un'orbita diretta e molto eccentrica. Anche sulla sua superficie è stato spettroscopicamente rilevato ghiaccio d'acqua. Sao e Laomedea seguono orbite dirette, mentre Alimede, Psamate e Neso seguono orbite retrograde. Psamate e Neso impiegano 25 anni per completare la loro rivoluzione attorno a Nettuno a una distanza media di 125 volte quella tra la Terra e la Luna. Nettuno ha la sfera di Hill più estesa nel sistema solare, grazie soprattutto alla sua grande distanza dal Sole; questo gli permette di mantenere il controllo di lune così lontane. Nettuno possiede inoltre un certo numero di asteroidi troiani, che occupano le regioni di Lagrange 4 e 5 che precedono e seguono il pianeta sulla sua orbita.

Oggetti transnettuniani

Periodicamente Nettuno viene a trovarsi più lontano dal Sole di Plutone, che segue un'orbita molto più eccentrica, ed esercita la sua azione gravitazionale su tutta la fascia di Kuiper, che si estende da 30 au fino a 55 au dal Sole. Come Giove ha influenzato la fascia degli asteroidi, impedendo la formazione di un pianeta di grandi dimensioni, così la gravità di Nettuno domina completamente la Fascia di Kuiper, un anello di piccoli corpi ghiacciati molto più vasto della Fascia principale degli asteroidi, creando dei vuoti o imponendo delle risonanze per stabilizzare le loro orbite, così i "plutini", fra cui lo stesso Plutone, hanno una risonanza 2:3 con il pianeta mentre i twotini hanno una risonanza 2:1; altri corpi hanno risonanze ancora diverse: 3:4, 3:5, 4:7 e 2:5.