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Die durchschnittliche Entfernung des Neptuns von der
Sonne beträgt 4,5 Milliarden Kilometer. Bezüglich seines Abstands von der Sonne steht Neptun
an achter Stelle. Sein durchschnittlicher linearer Durchmesser liegt bei 49 400 Kilometern,
also dem 3,8fachen des Durchmessers der Erde. Sein Volumen beträgt etwa das 72fache, seine Masse
das 17fache und seine durchschnittliche Dichte das 0,31fache der Erde. Das Verhältnis des vom Planeten
zurückgeworfenen Lichtes zur Gesamtlichtmenge (auch Albedo) ist hoch. 84 Prozent des auf ihn fallenden
Lichtes werden reflektiert. Für die Rotation um seine eigene Achse benötigt Neptun etwa 16 Stunden. Die
Umlaufzeit um die Sonne beträgt 164,79 Jahre. Der Planet hat eine durchschnittliche stellare Helligkeit
von 7,8 und ist deshalb mit bloßem Auge niemals zu erkennen. Aber durch ein kleines Teleskop kann er
als kleine, grünlich blaue Scheibe ohne bestimmte Oberflächenmarkierungen beobachtet werden. Die
Oberflächentemperatur des Neptuns liegt bei etwa -218 °C. Sie ist damit der Oberflächentemperatur
des Uranus sehr ähnlich, obwohl dieser mehr als 1,5 Milliarden Kilometer näher zur Sonne steht.
Deshalb vermuten einige Wissenschaftler, dass Neptun eine interne Wärmequelle besitzt. Die Atmosphäre
besteht überwiegend aus Wasserstoff und Helium. Allerdings wird die bemerkenswerte blaue Farbe des
Planeten durch mindestens drei Prozent Methan in der Atmosphäre hervorgerufen.
Acht bekannte Trabanten umkreisen den Neptun. Davon sind zwei von der Erde aus sichtbar. Triton,
der größte und hellste Mond, wurde 1846 entdeckt. Im gleichen Jahr hatte man den Neptun selbst
zum ersten Mal beobachtet. Mit einem Durchmesser von 2 705 Kilometern ist Triton nur wenig kleiner
als der Erdmond. Er hat eine rückwärts gerichtete Umlaufbahn, d. h. entgegengesetzt seiner Rotationsrichtung.
Dieses ungewöhnliche Verhalten zeigt kein anderer Trabant im Sonnensystem. Trotz der extremen Kälte auf
seiner Oberfläche hat Triton eine Atmosphäre aus Stickstoff, mit einem geringen Anteil Methan. Auf seiner
Oberfläche hat man Geysire entdeckt, deren Fontänen bis zu acht Kilometer Höhe erreichen. Der zweite Trabant,
Nereid, wurde 1949 entdeckt. Er hat einen Durchmesser von nur 320 Kilometern. Mit Hilfe der Planetensonde
Voyager 2 entdeckte man 1989 sechs weitere Trabanten. Der Neptun ist von fünf
dünnen Ringen umgeben. Sein Magnetfeld hat einen Neigungswinkel von mehr als 50 Grad zur Rotationsachse.
Um Unregelmäßigkeiten in der Umlaufbahn des Planeten Uranus zu erklären, vermuteten Astronomen einen weiteren
Himmelskörper jenseits des Uranus. 1846 errechneten etwa zeitgleich der französische Astronom Urbain Jean
Joseph Leverrier und der britische Mathematiker John Couch Adams die Existenz und Position dieses neuen
Planeten. Im gleichen Jahr entdeckte der deutsche Astronom Johann Gottfried Galle und seine Assistenten den
Planeten mit einer Abweichung von einem Grad von der berechneten Position.