ΑΚΤΙΝΕΣ: Ο πλανήτης Ποσειδώνας [με τη Λάρισσα δορυφόρο]

Ο πλανήτης Ποσειδώνας [με τη Λάρισσα δορυφόρο]

του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου δασκάλου – συγγραφέα

Ο Ποσειδώνας, ο όγδοος [τελευταίος], κατά σειρά απόστασης από τον Ήλιο, πλανήτης του Ηλιακού Συστήματος, δεν είναι ορατός με γυμνό μάτι, ενώ αν παρατηρηθεί με ισχυρό τηλεσκόπιο θυμίζει πράσινο δίσκο. Ο Ποσειδώνας ήταν ο πρώτος πλανήτης που βρέθηκε με μαθηματική πρόβλεψη και όχι από εμπειρικές παρατηρήσεις. Τον Ποσειδώνα έχει επισκεφθεί ένα μόνο διαστημόπλοιο, το Βόγιατζερ2, το οποίο πέρασε από τον πλανήτη στις 25/8/1989. Ο Ποσειδώνας έχει παρόμοια σύνθεση με τον Ουρανό.
Η ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα, ενώ είναι παρόμοια στη σύσταση με του Δία και του Κρόνου, περιέχει μεγαλύτερο ποσοστό «πάγων», όπως νερού αμμωνίας και μεθανίου. Οι αστρονόμοι κατηγοριοποιούν τους Ουρανό και Ποσειδώνα ως «γίγαντες πάγου», προκειμένου να τονίσουν τις διακρίσεις αυτές. Το εσωτερικό του Ποσειδώνα, όπως και του Ουρανού, αποτελείται από πάγο και βράχους. Ίχνη μεθανίου στις εξώτερες περιοχές του πλανήτη ευθύνονται εν μέρει για την μπλε εμφάνιση του πλανήτη.

Σε αντίθεση με τη σχετικά ήρεμη ατμόσφαιρα του Ουρανού, η ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα εμφανίζει ενεργά και ορατά καιρικά φαινόμενα της. Όταν το Βόγιατζερ προσέγγισε τον Ποσειδώνα στο νότιο ημισφαίριο του πλανήτη υπήρχε μία μεγάλη σκοτεινή κηλίδα, σαν τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα στο Δία.

Αυτές οι καιρικές συνθήκες καθοδηγούνται από ισχυρότατους συνεχείς ανέμους [έως 2.100 χλμ/ώ]. Λόγω της μεγάλης απόστασης από τον Ήλιο, η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα είναι ένα από τα πιο κρύα μέρη στο ηλιακό σύστημα, με τη θερμοκρασία στις κορυφές συννέφων να πλησιάζουν τους -218°C. Ωστόσο, η θερμοκρασία στο κέντρο του πλανήτη είναι περίπου 5.000°C). Ο Ποσειδώνας έχει αχνό, κατακερματισμένο σύστημα δακτυλίων, οι οποίοι είχαν ανιχνευτεί κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960, όμως η ύπαρξή τους επιβεβαιώθηκε το 1989 από το Voyager.

ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ: Ανακαλύφθηκε θεωρητικά το 1843, πριν παρατηρηθεί με τηλεσκόπιο, λόγω βαρυτικών επιδράσεων που ασκούσε στον Ουρανό. Ο Γάλλος αστρονόμος Υρπαίν Λεβεριέ υπολόγισε θεωρητικά και υπέδειξε την ακριβή θέση στην οποία έπρεπε να βρίσκεται ένας άγνωστος πλανήτης, όπου και πράγματι παρατηρήθηκε και καταγράφηκε στις 23/9/1846 από τον Γερμανό αστρονόμο Johan Galle. Η διάμετρός του είναι περίπου 3,5 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης, ενώ ο όγκος του είναι ίσος με 42 γήινους όγκους. Αντίθετα η πυκνότητά του είναι μικρή και έτσι η μάζα του είναι 17 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα της Γης.

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΔΟΜΗ: Η εσωτερική δομή του Ποσειδώνα μοιάζει με του Ουρανού. Η ατμόσφαιρά του αποτελεί περίπου το 10% της συνολικής μάζας και έως το 20% της ακτίνας του πλανήτη. Στις κατώτερες περιοχές της ατμόσφαιρας του πλανήτη υπάρχουν αυξημένες συγκεντρώσεις μεθανίου αμμωνίας και νερού.

Σταδιακά, αυτή η περιοχή θερμαίνεται και συμπυκνώνεται σχηματίζοντας ένα θερμό, υγρό μανδύα θερμοκρασίας 2.400-5.500°C. Ο μανδύας [μάζας 10-15 φορές μεγαλύτερη της γήινης] είναι πλούσιος σε νερό, αμμωνία και μεθάνιο. Αυτό το μείγμα αναφέρεται ως “πάγος”, αν και είναι ένα καυτό, υπέρπυκνο υγρό. Σε βάθος 7.000 χιλιομέτρων οι συνθήκες είναι τέτοιες που το μεθάνιο μπορεί να διασπάται και σχηματίζονται διαμάντια! Ο πυρήνας του Ποσειδώνα αποτελείται από σίδηρο, νικέλιο και πυρίτιο, με μάζα 1,2 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης. Η πίεση στο πυρήνα είναι 7 Mbar (700 GPa), εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη(!) από αυτή στην επιφάνεια της Γης, και με θερμοκρασία περίπου 5.800°C.

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: Σε μεγάλο υψόμετρο, η ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα περιέχει 80% υδρογόνο και 19% ήλιο.Ένα ίχνος ποσότητας του μεθανίου (-1%) είναι επίσης παρόν. Όπως και με τον Ουρανό, η απορρόφηση του ερυθρού φωτός από το ατμοσφαιρικό μεθάνιο είναι μέρος αυτού που δίνει στο Ποσειδώνα το μπλε χρώμα του. Η ατμόσφαιρα υποδιαιρείται σε δύο περιοχές: το χαμηλότερο στρώμα τροπόσφαιρας, όπου η θερμοκρασία μειώνεται με το υψόμετρο και τη στρατόσφαιρα, όπου αυξάνεται η θερμοκρασία με το ύψος! Τα μοντέλα δείχνουν ότι η τροπόσφαιρα του Ποσειδώνα είναι χωρισμένη σε σύννεφα διαφορετικών συνθέσεων ανάλογα με το υψόμετρο. Τα σύννεφα στο πάνω επίπεδο εμφανίζονται σε πιέσεις κάτω από ένα μπαρ, όπου η θερμοκρασία είναι κατάλληλη για να συμπυκνώσει το μεθάνιο. Σε τέτοιες πιέσεις πιστεύεται ότι σχηματίζονται σύννεφα αμμωνίας και υδρόθειου.

Βαθύτερα, νέφη πάγου και νερού θα πρέπει να βρίσκονται σε πιέσεις περίπου 50 ατμοσφαιρών όπου η θερμοκρασία φθάνει τους 0°C. Έχουν παρατηρηθεί στον Ποσειδώνα σύννεφα μεγάλου υψομέτρου να ρίχνουν σκιές στα αδιαφανή σύννεφα από κάτω. Υπάρχουν, επίσης, σε μεγάλο υψόμετρο λωρίδες νεφών που τυλίγονται γύρω από τον πλανήτη σε σταθερό γεωγραφικό πλάτος. Αυτές οι περιμετρικές ζώνες έχουν πλάτος έως 150 χλμ. και βρίσκονται περίπου 50-110 χλμ. πάνω από την επιφάνεια των νεφών. Η κατώτερη στρατόσφαιρα του πλανήτη είναι θολή λόγω της συμπύκνωσης των προϊόντων της υπεριώδους φωτόλυσης του μεθανίου, όπως το αιθάνιο και το ακετυλένιο. Στη στρατόσφαιρα υπάρχουν μικροποσότητες μονοξειδίου του άνθρακα και υδροκυάνιου. Για λόγους που παραμένουν ασαφείς, η θερμόσφαιρα του Ποσειδώνα είναι σε ανώμαλα υψηλές θερμοκρασίες περίπου 500°C. Ο πλανήτης είναι πολύ μακριά από τον Ήλιο για να έχει παραχθεί αυτή η θερμότητα από την υπεριώδη ακτινοβολία. Η θερμότητα αυτή ίσως οφείλεται στην ατμοσφαιρική αλληλεπίδραση με τα ιόντα του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη, ή σε κύματα βαρύτητας από το εσωτερικό τα οποία διαχέονται στην ατμόσφαιρα. Η θερμόσφαιρα περιέχει ίχνη διοξειδίου του άνθρακα και νερό, που μπορεί να έχουν αποτεθεί από μετεωρίτες.

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ: Το μαγνητικό πεδίο του Ποσειδώνα μοιάζει με του Ουρανού και έχει παράξενο προσανατολισμό. Ο άξονας του μαγνητικού πεδίου σχηματίζει γωνία περίπου 50° με τον άξονα περιστροφής του πλανήτη και το κέντρο απέχει περίπου 13.500 χιλιόμετρα από το κέντρο του Ποσειδώνα. Η ένταση του μαγνητικού πεδίου είναι ίση με το 1/5 της έντασης του γήινου μαγνητικού πεδίου. Το μαγνητικό πεδίο πιθανόν να δημιουργείται από κινήσεις αγώγιμου υλικού (ίσως ένας συνδυασμός αμμωνίας, μεθανίου και νερού) στα μεσαία στρώματά του.

ΔΑΚΤΥΛΙΟΙ: Στον Ποσειδώνα παρατηρήθηκαν πέντε δακτύλιοι, αρκετά λεπτοί και αμυδροί. Αποτελούνται από παγωμένο μεθάνιο και σωματίδια σκόνης προερχόμενα από θραύσματα συγκρούσεων. Επειδή τα υλικά αυτά δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα, μερικά τμήματα των δακτυλίων φαίνονται πιο λαμπερά.

Εκτείνονται σε απόσταση από 40.000-65.000 χιλιόμετρα πάνω από τα σύννεφα του πλανήτη, ενώ το πλάτος τους δεν ξεπερνάει τα 20 χιλιόμετρα. Ο εξωτερικός ονομάζεται Δακτύλιος Άνταμς και περιέχει τρία ανεξάρτητα τόξα. Οι επόμενοι ονομάζεται κατά σειράν Λεβεριέ, Λασέλ, Αραγκό και τέλος ο αμυδρότερος Γκάλε.

ΚΛΙΜΑΤΙΚΈΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ: Μία διαφορά μεταξύ Ποσειδώνα και του Ουρανού είναι η μετεωρολογική δραστηριότητα τους. Όταν το διαστημόπλοιο Βόγιατζερ2 πέταξε πάνω από τον Ουρανό, [1986], ο πλανήτης ήταν οπτικά πολύ ήπιος. Αντίθετα, ο Ποσειδώνας παρουσίασε αξιοσημείωτα καιρικά φαινόμενα, όταν το Βόγιατζερ 2 τον προσέγγισε [1989]. Ο καιρός στον Ποσειδώνα χαρακτηρίζεται από δυναμικά συστήματα καταιγίδων, με ανέμους που αναπτύσσουν σχεδόν υπερηχητική ταχύτητα!

Στις κορυφές των νεφών, οι άνεμοι πνέουν με εύρος ταχύτητας από τα 400 m/s [ισημερινός] έως 250 m/s στους πόλους. Οι περισσότεροι από τους άνεμους του Ποσειδώνα πνέουν σε κατεύθυνση αντίθετη της περιστροφής του πλανήτη. Η γενική εικόνα των ανέμων έδειξε ότι πνέουν σε ορθή φορά στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη έναντι ανάδρομης φοράς σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη. Στον 70° νότιο γεωγραφικό παράλληλο, ένας μάλλον σταθερός ανεμοπίδακας υψηλής ταχύτητας ταξιδεύει με ταχύτητα 300 m/s. To 2007 ανακαλύφθηκε ότι η ανώτερη τροπόσφαιρα του νότιου πόλου του Ποσειδώνα ήταν περίπου 10°C θερμότερη(!) από τον υπόλοιπο Ποσειδώνα, που έχει μέση τιμή περίπου -200°C. Η διαφορά θερμοκρασίας είναι αρκετή για να αφήσει το μεθάνιο, που αλλού βρίσκεται κατεψυγμένο, να διαρρεύσει ως αέριο μέσω του νότιου πόλου στο διάστημα. Το σχετικό "θερμό σημείο" οφείλεται στην κλίση του άξονα του Ποσειδώνα, με αποτέλεσμα να εκτίθεται ο νότιος πόλος προς τον Ήλιο το τελευταίο “τρίμηνο” του έτους του Ποσειδώνα, [40 γήινα χρόνια]. Καθώς ο Ποσειδώνας κινείται αργά προς

την αντίθετη πλευρά του Ήλιου, ο νότιος πόλος σκοτεινιάζει και ο βόρειος πόλος φωτίζεται, προκαλώντας την απελευθέρωση μεθανίου να στραφεί στο βόρειο πόλο.

Ο εντυπωσιακότερος σχηματισμός στην επιφάνεια του πλανήτη είναι η Μεγάλη Σκοτεινή Κηλίδα στο νότιο ημισφαίριο. Η Μεγάλη Σκοτεινή Κηλίδα είναι περίπου η μισή της Μεγάλης Ερυθρής Κηλίδας του Δία, με διάμετρο ίση με της Γης!

ΤΡΟΧΙΑ: Η μέση απόσταση μεταξύ Ποσειδώνα και Ήλιου είναι 4,5 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα (30,1 AU), και ολοκληρώνει μια τροχιά [έτος] κάθε 164,79 χρόνια! Ας σκεφθούμε ότι ο Δεκέμβριο του 2011, ο Ποσειδώνας ολοκλήρωσε την πρώτη πλήρη τροχιά μετά την ανακάλυψή του, το 1846(!!) αν και δεν εμφανίστηκε στην ακριβή θέση του ουρανού που ανακαλύφθηκε επειδή η Γη ήταν σε διαφορετική θέση τροχιάς. Η κλίση του άξονα περιστροφής του Ποσειδώνα είναι 28,32°, παρόμοια με της Γης (23°) και του Άρη (25°). Ως αποτέλεσμα, αυτός ο πλανήτης έχει παρόμοιες εποχικές αλλαγές. Ωστόσο, η μεγάλη τροχιακή περίοδος του Ποσειδώνα σημαίνει ότι οι εποχές διαρκούν σαράντα γήινα χρόνια! Η περίοδος περιστροφής (ημέρα) είναι περίπου 16,11 ώρες. [Το έτος του Ποσειδώνα έχει περί τις 9.000 ποσειδώνιες ημέρες, αντί 6.000 γήινων ημερών!].

Εικόνα 1: Τρίτων: Β. Πόλος.

ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ: Ο Ποσειδώνας έχει 14 γνωστούς δορυφόρους, εκ των οποίων ο Τρίτωνας αποτελεί το 99,5% μάζας όλων των δορυφόρων του Ποσειδώνα. Είναι ο μόνος με σφαιρικό σχήμα, και ανακαλύφθηκε 17 μέρες μετά τον Ποσειδώνα. Επίσης, ο Τρίτωνας είναι ο μόνος μεγάλος δορυφόρος που περιστρέφεται ανάδρομα. Ίσως ήταν ένας πλανήτης νάνος της ζώνης του Κάιπερ που αιχμαλωτίστηκε από τη βαρύτητα του Ποσειδώνα. Τα ονόματα των δορυφόρων είναι τα εξής: Ναϊάδα, Θάλασσα, Δέσποινα, Γαλάτεια, Λάρισσα, Πρωτέας, Τρίτωνας, Νηρηίδα, Αλιμήδη, Σαώ, Λαομέδεια, Ψαμάθη, Νησώ και S/2004 N 1.

ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ: Ο Ποσειδώνας έχει εξερευνηθεί έως σήμερα μόνο από το Βόγιατζερ2, που πέρασε σε απόσταση 4.500 περίπου χιλιομέτρων από τις κορυφές των νεφών του πλανήτη στις 25/8/1989. Το Βόγιατζερ επιβεβαίωσε την ύπαρξη των δακτυλίων του πλανήτη και φωτογράφισε τους δορυφόρους του και ιδιαίτερα τον Τρίτωνα, ανακαλύπτοντας στην επιφάνειά του “κρυοηφαίστεια” που εκτινάσσουν πίδακες παγωμένου αζώτου. Σήμερα (2013) δεν υπάρχουν σχέδια για την αποστολή κάποιας διαστημοσυσκευής στον πλανήτη.