Neptunus merupakan planet terjauh (kedelapan) jika ditinjau dari Matahari. Planet ini dinamai dari dewa lautan Romawi.
Neptunus merupakan planet terbesar keempat berdasarkan diameter (49.530
km) dan terbesar ketiga berdasarkan massa. Massa Neptunus tercatat 17
kali lebih besar daripada Bumi, dan sedikit lebih besar daripada Uranus.[7] Neptunus mengorbit Matahari pada jarak 30,1 SA
atau sekitar 4.450 juta km. Periode rotasi planet ini adalah 16,1 jam,
sedangkan periode revolusinya adalah 164,8 tahun. Simbol astronomisnya
adalah ♆, yang merupakan trident dewa Neptunus.
Neptunus ditemukan pada tanggal 23 September 1846.[1] Planet ini merupakan planet pertama yang ditemukan melalui prediksi matematika. Perubahan yang tak terduga di orbit Uranus membuat Alexis Bouvard
menyimpulkan bahwa hal tersebut diakibatkan oleh gangguan gravitasi
dari planet yang tak dikenal. Neptunus selanjutnya diamati oleh Johann Galle dalam posisi yang diprediksikan oleh Urbain Le Verrier. Satelit alam terbesarnya, Triton,
ditemukan segera sesudahnya, sementara 12 satelit alam lainnya baru
ditemukan lewat teleskop pada abad ke-20. Neptunus telah dikunjungi oleh
satu wahana angkasa, yaitu Voyager 2, yang terbang melewati planet tersebut pada tanggal 25 Agustus 1989.
Komposisi penyusun planet ini mirip dengan Uranus, dan komposisi keduanya berbeda dari raksasa gas Yupiter dan Saturnus. Atmosfer Neptunus mengandung hidrogen, helium, hidrokarbon, kemungkinan nitrogen, dan kandungan "es" yang besar seperti es air, amonia, dan metana. Astronom kadang-kadang mengategorikan Uranus dan Neptunus sebagai "raksasa es" untuk menekankan perbedaannya.[8] Seperti Uranus, interior Neptunus terdiri dari es dan batu.[9] Metana di wilayah terluar planet merupakan salah satu penyebab kenampakan kebiruan Neptunus.[10]
Sementara atmosfer Uranus relatif tidak berciri, atmosfer Neptunus
bersifat aktif dan menunjukkan pola cuaca. Contohnya, pada saat Voyager 2 terbang melewatinya pada tahun 1989, di belahan selatan planet terdapat Titik Gelap Besar yang mirip dengan Titik Merah Besar di Yupiter. Pola cuaca tersebut diakibatkan oleh angin yang sangat kencang, dengan kecepatan hingga 2.100 km/jam.[11]
Karena jaraknya yang jauh dari Matahari, atmosfer luar Neptunus
merupakan salah satu tempat terdingin di Tata Surya, dengan suhu
terdingin −218 °C (55 K). Suhu di inti planet diperkirakan sebesar 5.400
K (5.000 °C).[12][13] Neptunus memiliki sistem cincin yang tipis. Sistem cincin tersebut baru dilacaktemu pada tahun 1960-an dan dipastikan keberadaannya oleh Voyager 2 pada tahun 1989.[14]
Penemuan
Lukisan Galileo
menunjukkan bahwa ia pertama melihat Neptunus pada tanggal 28 Desember
1612 dan 27 Januari 1613. Pada kedua hari tersebut, Galileo salah
menganggap Neptunus sebagai sebuah bintang tetap ketika planet ini muncul sangat dekat—konjungsi—dengan Yupiter pada langit malam;[15]
karena itu, ia tidak dianggap sebagai penemu Neptunus. Pada masa
pengamatan pertamanya bulan Desember 1612, Neptunus bersifat tetap di
langit karena planet ini baru saja mengalami penghuluan
pada hari itu. Gerakan ke belakang ini terbentuk ketika orbit Bumi
membawa Bumi melewati planet terluar. Karena Neptunus baru saja memulai
siklus penghuluan tahunannya, gerakan planet ini terlalu sulit dilacak
menggunakan teleskop kecil Galileo.[16] Pada Juli 2009, fisikawan Universitas Melbourne,
David Jamieson mengumumkan adanya bukti baru yang menyatakan bahwa
Galileo setidaknya sadar bahwa bintang yang ia amati telah berpindah
relatif terhadap bintang tetap.[17]
Tahun 1821, Alexis Bouvard menerbitkan tabel astronomi orbit tetangga Neptunus, yaitu Uranus.[18]
Pengamatan selanjutnya menemukan pergeseran dari tabel tersebut,
sehingga mendorong Bouvard berhipotesis bahwa suatu benda tak diketahui
sedang melakukan perturbasi pada orbitnya melalui interaksi gravitasi.[19] Tahun 1843, John Couch Adams mulai mengamati orbit Uranus menggunakan data yang ia miliki. Melalui James Challis, ia meminta Sir George Airy, Astronomer Royal,
mengirimkan data tersebut pada Februari 1844. Adams terus melakukan
pengamatannya pada 1845–1846 dan menghasilkan beberapa perkiraan yang
berbeda tentang sebuah planet baru, namun tidak menanggapi permintaan
dari Airy tentang orbit Uranus.[20][21]
Tahun 1845–1846, Urbain Le Verrier,
terlepas dari Adams, mengembangkan penghitungannya sendiri namun juga
mengalami kesulitan memunculkan antusiasme rekannya tersebut. Pada Juni
1846, setelah melihat terbitan perkiraan pertama bujur planet karya Le
Verrier dan kesamaan dengan perkiraan Adams, Airy membujuk Direktur Cambridge Observatory, James Challis untuk mencari planet itu. Challis dengan semangat mengamati langit sepanjang Agustus dan September.[19][22]
Sementara itu, melalui surat, Le Verrier meminta astronom Observatorium Berlin, Johann Gottfried Galle untuk mencari planet ini menggunakan refraktor observatorium. Heinrich d'Arrest,
seorang pelajar di observatorium ini, memberitahu Galle bahwa mereka
mampu membandingkan carta langit terkini di wilayah lokasi prediksi Le
Verrier dengan keadaan langit saat itu untuk menemukan karakteristik
perpindahan suatu planet,
berbeda dengan bintang tetap. Pada sore 23 September 1846 ketika surat
Le Verrier diterima, Neptunus ditemukan 1° dari tempat yang diprediksi
Le Verrier, dan sekitar 12° dari prediksi Adams. Challis kemudian
menyadari bahwa ia telah mengamati planet ini dua kali pada bulan
Agustus dan gagal mengidentifikasinya karena pendekatannya yang kasual
terhadap pengamatan tersebut.[19][23]
Setelah penemuan tersebut, muncul persaingan yang lebih nasionalis antara Perancis
dan Britania Raya mengenai pihak yang pantas mendapat penghargaan atas
penemuan planet ini. Konsensus internasional memutuskan bahwa Le Verrier
dan Adams sama-sama berhak mendapat penghargaan. Sejak 1966, Dennis Rawlins
mempertanyakan kredibilitas klaim Adams tentang penemuan bersama dan
masalah ini dievaluasi kembali oleh sejarawan dengan pengembalian
dokumen bersejarah "Neptune papers" pada tahun 1998 ke Royal Observatory, Greenwich.[24]
Setelah meninjau dokumen tersebut, mereka menyatakan bahwa, "Adams
tidak pantas menerima penghargaan bersama Le Verrier atas penemuan
Neptunus. Penghargaan ini berhak diberikan kepada orang yang sama-sama
berhasil memprediksikan lokasi planet dan meyakinkan para astronom untuk
mencarinya."[25]
Penamaan
Sesaat setelah penemuannya, Neptunus hanya disebut sebagai "planet di
luar Uranus" atau "planet Le Verrier". Usulan nama pertama berasal dari
Galle, yang mengusulkan Janus. Di Inggris, Challis mengusulkan Oceanus.[26]
Dengan mengklaim hak pemberian nama temuannya, Le Verrier langsung mengusulkan nama Neptunus untuk planet ini, sementara secara keliru menyatakan bahwa nama tersebut resmi disetujui oleh Bureau des Longitudes Perancis.[27] Pada bulan Oktober, ia mengusulkan agar planet ini diberi nama Le Verrier, sesuai nama dirinya, dan ia mendapatkan dukungan setia dari Direktur Observatorium, François Arago. Usulan ini ditentang di luar Perancis.[28] Almanak Perancis langsung memperkenalkan kembali nama Herschel untuk Uranus, sesuai nama penemunya Sir William Herschel, dan Leverrier untuk planet baru ini.[29]
Struve membawa nama Neptunus kepada Akademi Ilmu Pengetahuan Saint Petersburg pada 29 Desember 1846.[30] Neptunus kelak menjadi nama yang disetujui secara internasional. Dalam mitologi Romawi, Neptunus adalah dewa laut, yang dapat dikenali dari Poseidon
Yunaninya. Permintaan nama mitologi sepertinya mendukung tata nama
planet-planet lain, yang semuanya, kecuali Bumi, diberi nama sesuai mitologi Yunani dan Romawi.[31]
Banyak bahasa di dunia saat ini, bahkan di negara-negara yang tidak
memiliki hubungan langsung dengan budaya Yunani-Romawi, memakai berbagai
varian nama "Neptunus" untuk planet ini; dalam bahasa Cina, Jepang, dan Korea, nama planet ini dapat diterjemahkan secara harfiah sebagai "bintang raja laut" (海王星), karena Neptunus adalah dewa laut.[32]
Status
Sejak penemuannya tahun 1846 hingga penemuan Pluto
pada tahun 1930, Neptunus adalah planet terjauh yang diketahui manusia.
Setelah penemuan Pluto, Neptunus menjadi planet kedua terakhir selama
20 tahun antara 1979 dan 1999 ketika orbit elips Pluto membawanya lebih
dekat dengan Matahari dibandingkan Neptunus.[33] Penemuan Sabuk Kuiper
tahun 1992 mendorong banyak astronom memperdebatkan apakah Pluto pantas
dianggap sebagai planet atau bagian dari struktur terbesar sabuk
tersebut.[34][35] Pada tahun 2006, Persatuan Astronomi Internasional mendefinisikan kata "planet" untuk pertama kalinya, kembali mengelompokkan Pluto sebagai "planet kerdil" dan menjadikan Neptunus sekali lagi planet terakhir di Tata Surya.[36]
Komposisi dan struktur
Neptunus memiliki massa sebesar 1,0243×1026 kg,[3] atau tujuh belas kali massa Bumi dan 1/19 kali massa Yupiter.[7] Planet ini merupakan salah satu dari dua planet (selain Yupiter) yang gravitasi permukaannya lebih besar daripada Bumi.[37] Jari-jari khatulistiwanya tercatat sebesar 24.764 km,[5] atau sekitar empat kali jari-jari Bumi. Neptunus dan Uranus sering dijuluki "raksasa es", karena ukurannya yang lebih kecil dan kadar volatil yang lebih tinggi daripada Yupiter dan Saturnus.[38] Dalam pencarian planet luar surya, Neptunus telah digunakan sebagai metonim: objek-objek luar surya dengan massa yang mirip sering dijuluki dengan nama "Neptunes".[39]
Struktur internal
Struktur internal Neptunus mirip dengan Uranus.
Atmosfer Neptunus membentuk sekitar lima hingga sepuluh persen
massanya, dan kira-kira meliputi 10 hingga 20 persen struktur planet
tersebut. Tekanan di atmosfer dapat mencapai 10 GPa. Metana, amonia, dan air dapat ditemui di daerah bawah atmosfer.[12]
Suhu di daerah mantel
dapat mencapai 2.000 K hingga 5.000 K. Massa mantel tersebut sama
dengan 10 hingga 15 kali massa Bumi, serta kaya akan air, amonia, dan
metana.[1] Seperti kebiasaan dalam ilmu keplanetan, campuran ini dijuluki ber-es, meskipun "es" tersebut merupakan fluida superkritikal. Fluida ini, dengan konduktivitas elektrik yang tinggi, kadang-kadang disebut samudra air-amonia.[40] Di kedalaman 7.000 km, metana dapat terurai menjadi kristal intan yang lalu berpresipitasi ke inti.[41]
Mantel terdiri dari lapisan air ionik, yaitu tempat molekul air pecah
menjadi sup ion hidrogen dan oksigen. Di lapisan mantel yang lebih
dalam, terdapat air superionik, yaitu tempat oksigen mengristal, namun ion hidrogen mengapung dengan bebas di oksigen.[42]
Inti Neptunus terdiri dari besi, nikel, dan silikat, dengan massa 1,2 kali Bumi.[43] Tekanan di inti diperkirakan sebesar 7 Mbar (700 GPa), jutaan kali lebih besar daripada tekanan di permukaan Bumi. Sementara itu, suhu di inti dapat mencapai 5.400 K.[12][13]
Atmosfer
Atmosfer Neptunus terbagi lagi menjadi dua wilayah utama; troposfer bawah, tempat suhu terus menurun seiring ketinggiannya, dan stratosfer, tempat suhu terus meningkat seiring ketinggiannya. Batas di antara keduanya, yaitu tropopause, ada pada tekanan 01 bar (100 kPa).[8] Stratosfer kemudian dilanjutkan oleh termosfer pada tekanan kurang dari 10−5 hingga 10−4 mikrobar (1 hingga 10 Pa).[8] Termosfer secara bertahap berubah menjadi eksosfer.
Model menunjukkan bahwa troposfer Neptunus dilapisi oleh awan dengan
berbagai komposisi tergantung ketinggiannya. Awan tingkat atas muncul
pada tekanan kurang dari satu bar, yang suhunya cocok bagi metana untuk
mengembun. Untuk tekanan antara satu dan lima bar (100 dan 500 kPa),
awan amonia dan hidrogen sulfida diyakini terbentuk. Di atas tekanan lima bar, awan Neptunus terdiri dari amonia, amonium sulfida,
hidrogen sulfida dan air. Awan es air yang lebih dalam ditemukan pada
tekanan sekitar 50 bar (5.0 MPa), yang suhunya mencapai 0 °C. Di
bawahnya, awan amonia dan hidrogen sulfida terbentuk.[45]
Awan tinggi di Neptunus telah diamati menghasilkan bayangan pada
lapisan awan opak di bawahnya. Ada pula pita awan tinggi yang
menyelimuti planet ini pada garis lintang yang sama. Pita melingkar ini
selebar 50–150 km dan berada 50–110 km di atas lapisan awan.[46]
Spektrum Neptunus menunjukkan bahwa stratosfer bawahnya berkabut akibat pengembunan produk fotolisis ultraviolet metana, seperti etana dan asetilena.[8][12] Stratosfer juga merupakan tempat bagi jejak-jejak karbon monoksida dan hidrogen sianida.[8][47] Stratosfer Neptunus lebih hangat daripada Uranus karena konsentrasi hidrokarbon yang tinggi.[8]
Termosfer planet ini memiliki suhu yang tidak normal sebesar 750 K dengan alasan yang masih belum jelas.[48][49] Planet ini terlalu jauh dari Matahari untuk menghasilkan suhu sepanas ini yang diakibatkan oleh radiasi ultraviolet. Satu dugaan mekanisme pemanasan ini ialah adanya interaksi atmosfer di medan magnet planet ini. Dugaan lain adalah adanya gelombang gravitasi dari dalam planet yang menghilang di atmosfer. Termosfer Neptunus terdiri dari jejak-jejak karbon dioksida dan air yang diduga terkumpul dari sumber-sumber luar seperti meteorit dan debu.[45][47]
Magnetosfer
Neptune juga memiliki magnetosfer yang mirip Uranus, dengan medan magnet yang sangat miring relatif terhadap sumbu rotasinya pada 47° dan berimbang pada 0,55 radii, atau sekitar 13500 km dari pusat fisik planet ini. Sebelum Voyager
tiba di Neptunus, diduga bahwa magnetosfer miring Uranus mengakibatkan
rotasi Neptunus yang menyamping. Dengan membandingkan medan magnet dua
planet, para ilmuwan sekarang berpikir bahwa orientasi ekstrem merupakan
karakteristik aliran di bagian dalam planet. Medan ini mungkin dibentuk
oleh gerakan cairan konvektif dalam kulit bola tipis pada cairan konduktor listrik (diduga berupa gabungan amonia, metana dan air)[45] yang menghasilkan gerakan dinamo.[50]
Komponen dipol medan magnet di khatulistiwa magnetik Neptunus sekitar 14 mikrotesla (0,14 G).[51] Momentum magnetik dipol Neptunus sekitar 2,2 × 1017 T·m3 (14 μT·RN3; RN
adalah radius Neptunus). Medan magnet Neptunus memiliki geometri rumit
yang mencakup kontribusi relatif besar dari komponen non-dipolar,
termasuk momentum kuadrupol kuat yang kekuatannya mungkin melebihi momentum dipol.
Bumi, Yupiter, dan Saturnus memiliki momentum kuadrupol yang relatif
kecil, dan medannya sedikit miring dari sumbu kutubnya. Momentum
kuadrupol Neptunus yang besar bisa jadi merupakan hasil dari
keseimbangan pusat planet dan masalah geometri penggerak dinamo medan
magnet4.[52][53]
Kejutan busur Neptunus, tempat magnetosfer mulai memperlambat angin surya, terbentuk pada jarak 34,9 kali radius planet ini. Magnetopause,
tempat tekanan magnetosfer mengimbangi angin surya, terbentuk pada
jarak 23–26,5 kali radius Neptunus. Ekor magnetosfer memanjang hingga 72
kali radius Neptunus, dan bisa jadi lebih panjang lagi.[52]
Cincin planet
Neptunus memiliki sebuah sistem cincin planet, meski kurang kokoh daripada Saturnus.
Cincin-cincin tersebut terdiri dari partikel es yang diselubungi bahan
berdasar silikat atau karbon yang memberi warna merah pada cincin.[54]
Tiga cincin utamanya adalah Cincin Adams yang sempit, 63000 km dari
pusat Neptunus, Cincin Le Verrier pada ketinggian 53000 km, dan Cincin
Galle yang luas dan lemah pada ketinggian 42000 km. Perpanjangan lemah
ke luar hingga Cincin Le Verier diberi nama Lassell; perpanjangan ini
dibatasi oleh Cincin Arago di pinggiran luarnya pada ketinggian
57.000 km.[55]
Cincin planet pertama ditemukan tahun 1968 oleh tim yang dipimpin Edward Guinan,[14][56] namun akhirnya disimpulkan cincin ini belum lengkap.[57] Bukti bahwa cincin-cincin tersebut memiliki celah pertama muncul pada okultasi bintang tahun 1984 ketika cincin tersebut mengaburkan sebuah bintang ketika tenggelam, bukan ketika muncul.[58] Gambar yang diambil Voyager 2 tahun 1989 menyelesaikan masalah ini dengan memperlihatkan beberapa cincin lemah. Cincin ini memiliki struktur menggumpal,[59] akibatnya belum diketahui namun bisa jadi karena interaksi gravitasi dengan satelit kecil di orbit dekat cincin.[60]
Cincin terluar, Adams, terdiri dari lima busur utama yang diberi nama Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 dan Fraternité (Keberanian, Kebebasan, Kesetaraan dan Persaudaraan).[61]
Keberadaan busur-busur ini sulit dijelaskan karena hukum gerakan akan
memprediksikan bahwa busur tersebut tersebar menjadi cincin seragam
dalam kurun waktu yang sangat singkat. Para astronom sekarang yakin
bahwa busur-busur tersebut mengitari Neptunus sesuai bentuknya sekarang
akibat dampak gravitasi Galatea, sebuah satelit yang dekat dengan cincin ini.[62][63]
Pengamatan dari Bumi pada tahun 2005 menunjukkan bahwa cincin
Neptunus lebih tidak stabil daripada dugaan sebelumnya. Gambar yang
diambil dari W. M. Keck Observatory tahun 2002 dan 2003 memperlihatkan kerusakan pada cincin jika dibandingkan dengan gambar dari Voyager 2. Karena itu, sepertinya busur Liberté akan menghilang selambat-lambatnya satu abad berikutnya.[64]
Iklim
Salah satu perbedaan antara Neptunus dan Uranus adalah tingkat aktivitas meteorologinya. Ketika Voyager 2
terbang melewati Uranus pada tahun 1986, planet ini terlihat lemah.
Sebenarnya,Neptunus memiliki fenomena cuaca luar biasa ketika Voyager 2 melintasinya pada tahun 1989.[65]
Cuaca Neptunus dapat dikenali dari sistem badai dinamisnya yang
ekstrem, dengan angin mencapai kecepatan 600 m/detik—hampir menyamai
aliran supersonik.[11]
Selain itu, dengan melacak gerakan awan tetap, kecepatan angin juga
ditunjukkan beragam mulai dari 20 m/detik ke timur hingga 325 m/detik ke
barat.[67]
Di puncak awan, angin kuat memiliki kecepatan yang berkisar antara
400 m/detik di sepanjang khatulistiwa hingga 250 m/detik di kutub.[45] Kebanyakan angin di Neptunus berembus dengan arah melawan rotasi planet.[68]
Pola angin yang umum menunjukkan adanya rotasi searah di lintang tinggi
vs. rotasi menghulu di lintang bawah. Perbedaan arah aliran diduga
merupakan "efek kulit" dan bukan karena proses atmosfer dalam apapun.[8] Di lintang 70° S, angin jet berkecepatan tinggi berembus dengan kecepatan 300 m/detik.[8]
Limpahan metana, etana dan etina
di khatulistiwa Neptunus 10–100 kali lebih besar daripada di kutubnya.
Ini ditafsirkan sebagai bukti adanya pembalikan massa air di
khatulistiwa dan penyurutan di kutub.[8]
Pada tahun 2007 ditemukan bahwa troposfer atas kutub selatan Neptunus
10 °C lebih panas daripada keseluruhan Neptunus, yang suhu rata-ratanya
sekitar −200 °C (70 K).[69]
Perbedaan panas ini cukup untuk membiarkan metana, di manapun membeku
di atmosfer atas Neptunus, mencair sebagai gas melintasi kutub selatan
dan ke luar angkasa. "Titik panas" relatif ini dikarenakan kemiringan sumbu Neptunus, yang memaparkan kutub selatan ke Matahari
selama seperempat terakhir tahun Neptunus, atau 40 tahun Bumi. Ketika
Neptunus perlahan bergerak menuju sisi lain Matahari, kutub selatan akan
gelap dan kutub utara terang, mengakibatkan pelepasan metana berpindah
ke kutub utara.[70]
Akibat perubahan musim, pengamatan di pita awan belahan selatan
Neptunus menunjukkan adanya peningkatan ukuran dan albedo. Peristiwa ini
pertama kali terlihat tahun 1980 dan diperkirakan akan terus
berlangsung hingga 2020. Periode orbit Neptunus yang panjang
menghasilkan musim-musim yang berlangsung selama 40 tahun.[71]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar