我们的太阳系海王星

　　海王星（英语：Neptune）是太阳系八大行星之一，也是已知太阳系中离太阳最远的大行星。海王星的轨道半长轴为30。07天文单位，公转周期为164。8年，质量为17。147地球质量（第3位，比它的近邻天王星稍大），半径为3。86地球半径（第4位）
　　海王星在1846年9月23日被发现，是仅有的利用数学预测而非观测意外发现的行星。天文学家利用天王星轨道的摄动推测出海王星的存在与可能的位置。迄今只有美国国家航空航天局的旅行者2号探测器曾经在1989年8月25日飞掠过海王星。
　　海王星的大气层的化学组成以氢分子和氦为主。此外，海王星大气中还有微量的甲烷，这是使行星呈蓝色的原因之一。海王星有着强烈的风暴，测量到的风速高达2400kmh。海王星云顶温度是218摄氏度（55K），比天王星云顶温度稍高。据推测，海王星很可能有一个炽热的内部，其核心的温度约7000，和大多数已知的行星相似。海王星的质量稍大于天王星，密度稍大于天王星，而半径稍小于天王星。
　　上图是从海卫一上看
　　从1846年发现海王星到1930年发现冥王星之前，海王星是已知最远的行星。当冥王星被发现时，冥王星被认为是一颗行星，因此海王星成为已知的第二远的行星，除了在1979年到1999年之间，冥王星的椭圆轨道使它比海王星离太阳更近。1992年柯伊伯带的发现导致许多天文学家争论冥王星应该被认为是一颗行星还是柯伊伯带的一部分。2006年，国际天文联合会首次定义了行星一词，将冥王星踢除太阳系重新归类为矮行星，使海王星再次成为太阳系最外层的行星。
　　海王星与太阳之间的平均距离为45亿公里，约30。1个天文单位（AU）。海王星的轨道周期（年）大约相当于164。79地球年，轨道倾角约为1。77。海王星于2011年7月12日回到绕日公转轨道上它被发现时的那个点。由于地球处于其365。25天周期轨道的不同地点，届时从地球看到的海王星并不会处在它被发现时在天空中的那个位置。从地球上观察，海王星冲日周期为367天，这些周期使它在2010年4月和7月以及2011年10月和11月接近1846年它被发现时的坐标。在2010年8月20日，海王星于发现它的1846年中的同一天再度冲日。
　　海王星的轴向倾角为28。32，与地球（23）和火星（25）的倾角相似，因此，海王星经历了与地球相似的季节变化。海王星的长轨道周期意味着四季持续40地球年。海王星的自转周期（日）是15小时57分59秒。〔7〕
　　因为海王星不是一个固体，它的大气层会发生差速旋转。宽赤道带的自转周期约为18小时，比星体磁场的16。1小时自转慢。相反，在极性区域，旋转周期为12小时，反之亦然。海王星的较差自转是太阳系中最明显的，它会导致强烈的纬向风切变。
　　海王星的质量为1。0247e26千克，是介于地球和巨行星（指木星和土星）之间的中等大小行星：它的质量是地球质量的17倍，是木星质量的118。因为它们质量较典型类木行星小，而且密度、组成成分、内部结构也与类木行星有显著差别，海王星和天王星一起常常被归为类木行星的一个子类：冰巨星。在太阳系外行星研究领域，海王星被用作一个通用代号，指所发现的有着类似海王星质量的系外行星，就如同天文学家们常常说的那些系外木星。
　　海王星内部结构和天王星相似。行星核是一个质量大概不超过一个地球质量的由岩石和冰构成的混合体。海王星地幔总质量相当于10到15个地球质量，富含水，氨，甲烷和其它成分。作为行星学惯例，这种混合物被叫作冰，虽然其实是高度压缩的过热流体。这种高电导的流体通常也被叫作水氨海洋。大气层包括大约从顶端向中心的10到20，高层大气主由80氢和19氦组成。甲烷，氨和水的含量随高度降低而增加。更内部大气底端温度更高，密度更大，进而逐渐和行星地幔的过热液体混为一体。海王星内核的压力是地球表面大气压的数百万倍通过比较转速和扁率可知海王星的质量分布不如天王星集中。
　　海王星的核心可能由铁、镍和硅酸盐组成，内部的质量大约是地球的1。2倍。中心的压力为7Mbar（700GPa），大约是地球中心的两倍，温度可能为5400K。
　　上图是旅行者2号拍摄的风暴
　　海王星上的风暴是太阳系类木行星中最强的。考虑到它处于太阳系的外围，所接受的太阳光照比地球上微弱1000倍（仍然非常明亮，视星等21），这个现象和科学家们的原有的期望不符。曾经普遍认为行星离太阳越远，驱动风暴的能量就应该有越少。木星上的风速已达数百千米小时，而在更加遥远的海王星上，科学家发现风速没有更慢而是更快了（1600千米小时）。这种明显反常现象的一个可能原因是，如果风暴有足够的能量，将会产生湍流，进而减慢风速（正如在木星上那样）。然而在海王星上，太阳能过于微弱，一旦开始刮风，它们遇到很少的阻碍，从而能保持极高的速度。海王星释放的能量比它从太阳得到的还多因而这些风暴也可能有着尚未确定的内在能量来源。
　　2007年又发现海王星的南极比其表面平均温度（大约为200）高出约10。这样高出10的温度足以把甲烷释放到太空，而在其它区域海王星的上层大气层中甲烷是被冻结着的。这个相对热点的形成是因为海王星的轨道倾角使得其南极在过去的40年受到太阳光照射，而一海王星年相当于165地球年。随着海王星慢慢地移近太阳，它南极将逐渐变暗，并且换成北极被太阳光照亮，这将使得甲烷释放区域从南极转移到北极。
　　1989年，美国航空航天局的旅行者2号航天器发现了大黑斑（TheGreatDarkSpot）。在海王星表面的南纬22度，有的类似木星大红斑及土星大白斑的卵状气旋，以大约16天的周期一反时钟方向旋转，称为大黑斑。由于大黑斑每18。3小时左右绕行海王星一圈，比海王星的自转周期还要长，大黑斑附近的纬度吹着速度达300米每秒的强烈西风。旅行者2号还在南半球发现一个较小的黑斑极一以大约16小时环绕行星一周的速度飞驰的不规则的小团白色烟，得知是TheScooter。它或许是一团从大气层低处上升的羽状物，但它真正的本质还是一个谜。然而在1994年11月2日，哈勃望远镜对海王星的观察发现大黑斑竟然消失了。它或许就这么消散了，或许暂时被大气层的其他部分所掩盖。几个月后哈勃望远镜在海王星的北半球发现了一个新的黑斑。这表明海王星的大气层变化频繁，这也许是因为云的顶部和底部温度差异的细微变化所引起的。
　　海王星有着与天王星类似的磁层，它的磁场相对自转轴有着高达47的倾斜，并且偏离核心至少0。55半径，或是偏离物理上的中心13500千米。在航海家2号抵达海王星之前，天王星的磁层倾斜假设是因为它躺着自转的结果，但是，比较这两颗行星的磁场，科学家认为这种极端的指向是行星内部流体的特征。这个区域也许是一层导电体液体（可能是氨、甲烷和水的混合体）形成的对流层流体运动，造成发电机的活动。磁场的偶极成分在海王星的磁赤道大约是14微特斯拉（0。14高斯）海王星的偶磁矩大约是2。210Tm（14TRN，此处RN是海王星的半径）海王星的磁场因为非偶极成分，包括强度可能超过磁偶极矩的强大四极矩，组合有很大的贡献，因此在几何结构上非常的复杂。相较之下地球、木星和土星的四极矩都非常小，并且相对于自转轴的倾角也都不大海王星巨大的四极矩也许是发电机偏离行星的中心和几何强制性的结果。
　　海王星也有光环。在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧，而非完整的光环。但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环。其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构。同天王星和木星一样，海王星的光环十分暗淡，但它们的内部结构仍是未知数。人们已命名了海王星的光环：最外面的是Adams（它包括三段明显的圆弧，今已分别命名为自由Liberty，平等Equality和友爱Fraternity），其次是一个未命名的包有Galatea卫星的弧然后是Leverrier（它向外延伸的部分叫作Lassell和Arago），最里面暗淡但很宽阔的叫Galle。〔15〕这颗蓝色行星有着暗淡的天蓝色圆环，但与土星比起来相去甚远。当这些环由以爱德华奎南为首的团队发现时曾被认为也许是不完整的。然而，旅行者2号的发现表明并非如此。这些行星环有一个特别的堆状结构。其起因如今不明，但也许可以归结于附近轨道上的小卫星的引力相互作用。