Planet Neptunus

Pengertian  Neptunus
Neptunus merupakan planet terjauh kedelapan jika ditinjau dari Matahari. Neptunus memiliki jarak rata-rata dengan Matahari sebesar 4.450 juta km. Neptunus memiliki diameter mencapai 49.530 km dan memiliki massa 17,2 massa Bumi. Periode rotasi planet ini adalah 16,1 jam, sedangkan periode revolusi adalah 164,8 tahun. Bentuk planet ini mirip dengan Bulan dengan permukaan terdapat lapisan tipis silikat. Komposisi penyusun planet ini adalah besi dan unsur berat lainnya. Planet Neptunus memiliki 8 buah satelit, di antaranya Triton, Proteus, Nereid dan Larissa.

Komposisi dan struktur

Neptunus memiliki massa sebesar 1,0243×10²⁶ kg, atau tujuh belas kali massa Bumi dan 1/19 kali massa Yupiter. Planet ini merupakan salah satu dari dua planet (selain Yupiter) yang gravitasi permukaannya lebih besar daripada Bumi. Jari-jari khatulistiwanya tercatat sebesar 24.764 km, 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. Dalam pencarian planet luar surya, Neptunus telah digunakan sebagai metonim: objek-objek luar surya dengan massa yang mirip sering dijuluki dengan nama "Neptunes".

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.

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. 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. Di kedalaman 7.000 km, metana dapat terurai menjadi kristal intan yang lalu berpresipitasi ke inti. 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.

Inti Neptunus terdiri dari besi, nikel, dan silikat, dengan massa 1,2 kali Bumi. 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. 

Atmosfer

Di ketinggian tinggi, atmosfer Neptunus terdiri dari 80% hidrogen dan 19% helium. Jejak-jejak metana juga ada di Neptunus. Pita penyerap metana terbentuk di rentang gelombang di atas 600 nm, di bagian merah dan inframerah spektrum. Seperti Uranus, penyerapan cahaya merah oleh metana atmosfer adalah bagian yang memberikan Neptunus warna biru, meski warna azure cerah Neptunus berbeda daripada warna cyan sejuk Uranus. Karena zat metana atmosfer Neptunus sama seperti Uranus, sejumlah konstituen atmosfer yang tidak dikenal diduga turut berkontribusi pada warna Neptunus.

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). Stratosfer kemudian dilanjutkan oleh termosfer pada tekanan kurang dari 10⁻⁵ hingga 10⁻⁴ mikrobar (1 hingga 10 Pa). Termosfer secara bertahap berubah menjadi eksosfer.

Pita awan tinggi memberi bayangan pada dek awan bawah Neptunus

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.

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.

Spektrum Neptunus menunjukkan bahwa stratosfer bawahnya berkabut akibat pengembunan produk fotolisis ultraviolet metana, seperti etana dan asetilena. Stratosfer juga merupakan tempat bagi jejak-jejak karbon monoksida dan hidrogen sianida. Stratosfer Neptunus lebih hangat daripada Uranus karena konsentrasi hidrokarbon yang tinggi.

Termosfer planet ini memiliki suhu yang tidak normal sebesar 750 K dengan alasan yang masih belum jelas. 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. 

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) yang menghasilkan gerakan dinamo.

Komponen dipol medan magnet di khatulistiwa magnetik Neptunus sekitar 14 mikrotesla (0,14 G). Momentum magnetik dipol Neptunus sekitar 2,2 × 10¹⁷ T·m³ (14 μT·R_N³; R_N 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.

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.

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. 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.

Cincin planet pertama ditemukan tahun 1968 oleh tim yang dipimpin Edward Guinan, namun akhirnya disimpulkan cincin ini belum lengkap. 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. Gambar yang diambil Voyager 2 tahun 1989 menyelesaikan masalah ini dengan memperlihatkan beberapa cincin lemah. Cincin ini memiliki struktur menggumpal, akibatnya belum diketahui namun bisa jadi karena interaksi gravitasi dengan satelit kecil di orbit dekat cincin.

Cincin terluar, Adams, terdiri dari lima busur utama yang diberi nama Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 dan Fraternité (Keberanian, Kebebasan, Kesetaraan dan Persaudaraan). 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

 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.

Cuaca Neptunus dapat dikenali dari sistem badai dinamisnya yang ekstrem, dengan angin mencapai kecepatan 600 m/detik—hampir menyamai aliran supersonik. 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. Di puncak awan, angin kuat memiliki kecepatan yang berkisar antara 400 m/detik di sepanjang khatulistiwa hingga 250 m/detik di kutub. Kebanyakan angin di Neptunus berembus dengan arah melawan rotasi planet. 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. Di lintang 70° S, angin jet berkecepatan tinggi berembus dengan kecepatan 300 m/detik.

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. 

Panas internal
Cuaca Neptunus yang beragam jika dibandingkan dengan Uranus diyakini disebabkan oleh panas internalnya yang tinggi. Meski Neptunus terletak setengah jarak dari Matahari seperti Uranus, dan hanya menerima 40% sinar Matahari, suhu permukaan kedua planet ini secara kasar setara. Wilayah atas troposfer Neptunus memiliki suhu rendah −2.214 °C (−1,941 K). Pada kedalaman tempat tekanan atmosfer mencapai 1 bar (100 kPa), suhunya mencapai −20.115 °C (−19,842 K). Jauh di dalam lapisan gas, suhu naik bertahap. Seperti Uranus, sumber pemanasan ini tidak diketahui, namun perbedaannya sangat besar: Uranus hanya memancarkan 1,1 kali energi yang diterima dari Matahari; sementara Neptunus 2,61 kali energi yang diterima dari Matahari. Neptunus adalah planet terjauh dari Matahari, namun energi internalnya mampu menggerakkan angin planet terkuat di Tata Surya. Beberapa penjelasan telah dikemukakan, termasuk pemanasan radiogenik dari inti planet, konversi metana di bawah tekanan tinggi menjadi hidrogen, intan dan hidrokarbon (hidrogen dan intan akan naik dan tenggelam, melepaskan energi potensial gravitasi), dan konveksi di atmosfer bawah yang menyebabkan gelombang gravitasi terpecah di atas tropopause. 

Satelit
Neptunus diketahui memiliki 13 satelit. Satelit terbesar terdiri dari 99,5 persen massa di orbit sekitar Neptunus dan satu-satunya yang berbentuk sferoid adalah Triton, ditemukan oleh William Lassell 17 hari setelah penemuan Neptunus. Tidak seperti satelit planet besar lain di Tata Surya, Triton memiliki orbit menghulu, yang menandakan bahwa Triton terjebak oleh gravitasi Neptunus, bukannya terbentuk di tempat; Triton diduga pernah menjadi planet kerdil di sabuk Kuiper. Triton sangat dekat dengan Neptunus sehingga terjebak dalam rotasi sinkronisnya, dan secara perlahan bergerak spiral ke dalam akibat akselerasi pasang dan akan terbelah dalam kurun 3,6 miliar tahun ketika Triton mencapai batas Roche. Pada tahun 1989, Triton merupakan benda terdingin yang pernah diukur di tata surya, dengan perkiraan suhu sekitar −235 °C (38 K).