Täällä maapallolla vuosi kestää noin 365,25 päivää, joista jokainen kestää 24 tuntia. Yhden vuoden aikana planeettamme käy läpi melko selviä vuodenaikavaihteluita. Tämä johtuu kiertoaikamme, pyörimisjaksomme ja aksiaalisen kallistuksemme tulosta. Ja kun on kyse muista aurinkokuntamme planeetoista, sama pätee pitkälti samaan tapaan.

Ajatellaanpa vaikka Neptunusta. Kahdeksantena ja kauimpana Auringosta olevana planeettana Neptunuksella on äärimmäisen laaja kiertorata ja verrattain hidas kiertonopeus. Tämän seurauksena vuosi Neptunuksella on hyvin pitkä, sillä se kestää lähes 165 Maan vuotta. Yhdessä sen äärimmäisen aksiaalisen kallistuksen kanssa tämä tarkoittaa myös sitä, että Neptunus kokee melko äärimmäisiä vuodenaikojen vaihteluita.

Kiertoaika:

Keskimääräinen kiertonopeus on 5,43 km/s, joten Neptunus tarvitsee 164,8 Maan vuotta (60 182 Maan päivää) yhden kiertoradan suorittamiseen. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että vuosi Neptunuksessa kestää yhtä kauan kuin noin 165 vuotta täällä Maassa. Kun kuitenkin otetaan huomioon sen kiertoaika, joka on 0,6713 maapallon päivää (16 tuntia 6 minuuttia 36 sekuntia), vuosi Neptunuksella on 89 666 neptunilaista aurinkopäivää.

Kun otetaan huomioon, että Neptunus löydettiin vuonna 1846, ihmiskunta on tiennyt Neptunuksen olemassaolosta vasta 171 vuotta (tämän artikkelin kirjoittamishetkellä). Tämä tarkoittaa, että planeetta on saavuttanut löytämisensä jälkeen vain yhden kiertoradan (joka päättyi vuonna 2010) ja on vasta seitsemän vuotta toisen kiertoradan alussa. Tämä kiertorata-aika päättyy vuoteen 2179 mennessä.

Orbitaalinen resonanssi:

Koska Neptunus sijaitsee Aurinkokunnan uloimmassa osassa, sen kiertoradalla on syvällinen vaikutus viereiseen Kuiperin vyöhykkeeseen. Tämä alue, joka on samankaltainen (mutta huomattavasti suurempi) kuin pääasteroidivyö, koostuu monista pienistä jäisistä maailmoista ja kohteista, jotka ulottuvat Neptunuksen radalta (30 AU:n etäisyydellä) noin 55 AU:n etäisyydelle Auringosta.

Samoin kuin Jupiterin painovoima on hallinnut asteroidivyöhykettä, vaikuttanut sen rakenteeseen ja ajoittain potkaissut asteroideja ja planetoideja sisäiseen Aurinkokuntaan, Neptunuksen painovoima hallitsee Kuiperin vyöhykettä. Tämä on johtanut siihen, että vyöhön on syntynyt aukkoja, tyhjiä alueita, joilla kappaleet ovat saavuttaneet kiertoresonanssin Neptunuksen kanssa.

Näissä aukoissa kappaleilla on 1:2, 2:3 tai 3:4 resonanssi Neptunuksen kanssa, mikä tarkoittaa, että ne kiertävät Auringon ympäri yhden kerran jokaista kahta Neptunuksen kiertämää kierrosta kohti, kaksi kertaa jokaista kolmea kierrosta kohti tai kolme kertaa jokaista neljää kierrosta kohti. Yli 200 tunnettua kohdetta, jotka ovat 2:3-resonanssissa (runsaslukuisin), tunnetaan nimellä plutinot, koska Pluto on niistä suurin.

Vaikka Pluto ylittää Neptunuksen radan säännöllisesti, niiden 2:3-kiertoresonanssi takaa, etteivät ne voi koskaan törmätä toisiinsa. Toisinaan Neptunuksen painovoima saa myös jäiset kappaleet potkaistua pois Kuiperin vyöhykkeeltä. Monet näistä kulkeutuvat sitten sisäiseen aurinkokuntaan, jossa niistä tulee komeettoja, joilla on erittäin pitkä kiertoaika.

Neptunuksen suurimman satelliitin, Tritonin, uskotaan olleen aikoinaan Kuiperin vyöhykkeen kohde (KBO) – ja Trans-Neptunuksen kohde (TNO) – jonka Neptunuksen painovoima vangitsi. Tästä on osoituksena sen taantumuksellinen liike, mikä tarkoittaa, että se kiertää planeettaa päinvastaiseen suuntaan kuin sen muut satelliitit. Sen L4- ja L5-Lagrangen pisteissä on myös useita troijalaisia kohteita. Näiden “Neptunuksen troijalaisten” voidaan sanoa olevan vakaassa 1:1 kiertorataresonanssissa Neptunuksen kanssa.

Kausivaihtelu:

Niin kuin muidenkin aurinkokunnan planeettojen, myös Neptunuksen akseli on kallistunut kohti Auringon ekliptikkaa. Neptunuksen tapauksessa se on kallistunut 28,32° suhteessa sen kiertorataan (kun taas Maa on kallistunut 23,5°). Tämän vuoksi Neptunus muuttuu vuoden aikana vuodenaikojen mukaan, koska toinen sen pallonpuoliskoista saa enemmän auringonvaloa kuin toinen. Mutta Neptunuksen tapauksessa yksi vuodenaika kestää peräti 40 vuotta, joten on hyvin vaikeaa todistaa koko kiertokulkua.

Vaikka suuri osa Neptunuksen ilmakehän voimanlähteenä olevasta lämmöstä on peräisin sisäisestä lähteestä (jota ei toistaiseksi tunneta), Wisconsin-Madisonin yliopiston ja Nasan Jet Propulsion -laboratorion tutkijoiden tekemä tutkimus paljasti, että vuodenaikojen vaihtelua ohjaa myös auringon säteily. Tutkimus koostui Hubble-avaruusteleskoopin vuosina 1996-2002 ottamien Neptunusta otettujen kuvien tutkimisesta.

Näistä kuvista kävi ilmi, että Neptunuksen massiiviset eteläiset pilvikaistaleet muuttuivat tasaisesti leveämmiksi ja kirkkaammiksi kuuden vuoden jakson aikana – joka osui yksiin eteläisen pallonpuoliskon 40-vuotisen kesän alkamisen kanssa. Tämän kasvavan pilvipeitteen katsottiin johtuvan auringon lisääntyneestä lämpenemisestä, sillä se näytti keskittyvän eteläiselle pallonpuoliskolle ja oli melko vähäistä päiväntasaajalla.

Neptunus on edelleen monin tavoin mystinen planeetta. Silti planeetan jatkuvat havainnot ovat paljastaneet joitakin tuttuja ja lohdullisia kuvioita. Vaikka esimerkiksi sen koostumus on hyvin erilainen ja sen kiertorata vie sen paljon kauemmas Auringosta kuin Maan, sen aksiaalinen kallistus ja kiertoradan kesto johtavat silti siihen, että sen pallonpuoliskot kokevat vuodenaikojen vaihtelua.

On hyvä tietää, että riippumatta siitä, kuinka kauas Aurinkokuntaan uskaltaudumme, ja riippumatta siitä, kuinka erilaisilta asiat näyttävät, jotkut asiat pysyvät samoina!

Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita siitä, kuinka pitkä vuosi on Auringon planeetoilla täällä Universe Todayssä. Tässä on The Orbit of the Planets. Kuinka pitkä vuosi on muilla planeetoilla, Maan kiertorata. How Long is a Year on Earth?, The Orbit of Mercury. Kuinka pitkä on vuosi Merkuriuksella?, Venuksen kiertorata. Kuinka kauan kestää vuosi Venuksella?, Marsin kiertorata. Kuinka kauan kestää vuosi Marsissa?, Jupiterin kiertorata. Kuinka kauan kestää vuosi Jupiterilla?, Saturnuksen kiertorata. Kuinka kauan kestää vuosi Saturnuksella?, Uranuksen kiertorata. Kuinka kauan kestää vuosi Uranuksella?, Pluton kiertorata. How Long is a Year on Pluto?

Jos haluat lisätietoa Neptunuksesta, katso Hubblesiten tiedotteet Neptunuksesta, ja tässä on linkki NASAn Aurinkokunnan tutkimusoppaaseen Neptunuksesta.

Olemme nauhoittaneet kokonaisen jakson Astronomy Cast -ohjelmasta juuri Neptunuksesta. Voit kuunnella sen täältä, jakso 63: Neptunus.