天王星發(fā)現(xiàn)以后，引發(fā)了一股觀(guān)測(cè)天象的熱潮。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)天王星不能像別的行星那樣規(guī)矩地在軌道上運(yùn)行，便懷疑在天王星的外面還有一顆行星在干擾它。這顆未知的行星比天王星還遙遠(yuǎn)，它的光亮一定非常微弱，找到它難如大海撈針。后來(lái)英國(guó)和法國(guó)的兩個(gè)年輕人根據(jù)一些科學(xué)定律，用筆和紙計(jì)算出了那顆未知行星的軌跡，在他們的“指引”下，天文臺(tái)馬上就在茫茫夜空里找到了這顆星。人們給它起名：海王星。這件事又一次體現(xiàn)出科學(xué)理論預(yù)言未知事物的巨大威力。這兩個(gè)年輕人是英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維耶。

1781年F.W.赫歇耳(見(jiàn)赫歇耳一家)發(fā)現(xiàn)天王星以后，有人利用建立在牛頓力學(xué)基礎(chǔ)上的攝動(dòng)理論來(lái)計(jì)算天王星的位置，但結(jié)果總是與觀(guān)測(cè)值不符。有人懷疑這一理論是否可靠；也有人認(rèn)為是天王星外還存在一個(gè)大行星,使天王星受到攝動(dòng)而改變了位置。當(dāng)時(shí),大多數(shù)天文學(xué)家贊成后一種假說(shuō)。英國(guó)的J.C.亞當(dāng)斯于1845年算出了這個(gè)攝動(dòng)行星的軌道和質(zhì)量。他把結(jié)果通知英國(guó)幾位天文學(xué)家,但未引起注意。1845年夏天,法國(guó)的勒威耶也開(kāi)始研究這個(gè)問(wèn)題,并于1846年6月1日和8月31日發(fā)表了兩個(gè)報(bào)告。同年9月18日勒威耶把他的研究結(jié)果寄給柏林天文臺(tái)的伽勒。伽勒收到信后立刻進(jìn)行觀(guān)測(cè)，果然在和勒威耶預(yù)報(bào)相差不到 1°的位置上找到了這顆新行星，命名為海王星。

海王星按離太陽(yáng)遠(yuǎn)近排在第八，它的赤道直徑為49528公里，質(zhì)量是地球的17倍，平均密度1.64克/立方厘米，體積超過(guò)地球44倍。它的軌道接近正圓，平均距離太陽(yáng)44.97億公里，是地球到太陽(yáng)距離的30倍，繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周需要164.79年。它的赤道面與軌道面所形成的角度與比地球稍大，也有一年四季的變化，但冬季和夏季的溫差不大，每季長(zhǎng)達(dá)41年以上。由于看不到海王星表面的特征，所以確定它的自轉(zhuǎn)周期很困難，最新測(cè)定自轉(zhuǎn)一周為16小時(shí)7分。

海王星被很厚的濃密云層包圍著，在海王星大氣中有氫、甲烷和氨等氣體。由于海王星離太陽(yáng)很遠(yuǎn)，它表面受到的太陽(yáng)光只有地球上的9百分之一，因此，它的表面溫度很低，只有零下230度。在這樣的低溫下海王星上除氨云外，還能凝聚成甲烷云。如果有氬存在，甚至可能形成由氬結(jié)晶體組成的云。

海王星是目前所知，距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的氣態(tài)行星。雖然海王星的直徑比天王星的小，但是由于海王星的密度較天王星的大，所以質(zhì)量亦較天王星的大。海王星和天王星的結(jié)構(gòu)都差不多，核心由巖石組成，核心外是水、氨和甲烷的混合物。大氣層主要由85%氫，13%氦和2%甲烷組成。人們稱(chēng)這兩顆星為姊妹星。

海王星主要由氫和氦構(gòu)成。它沒(méi)有明顯的固體表面，但可能有一個(gè)石質(zhì)和水質(zhì)的核心。（有人認(rèn)為大氣下有厚達(dá)8千公里的冰層，冰層下是巖石核心。）大氣（特別是外層大氣）中有大量甲烷氣體。1989年美國(guó)"旅行者"2號(hào)空間探測(cè)器經(jīng)過(guò)海王星時(shí)，發(fā)現(xiàn)其大氣中有相當(dāng)大的湍流。探測(cè)器觀(guān)測(cè)到，在海王星南半球有一個(gè)巨大的風(fēng)暴系統(tǒng)，即所謂的“大暗斑”，其中的風(fēng)速達(dá)到每秒5百多米，超過(guò)地球上的聲速。在此風(fēng)暴的上方漂移著類(lèi)似卷云的柔云，而在南極附近則是一些寬的云帶，顏色由淺藍(lán)到深藍(lán)，變化不定。由于海王星由大陽(yáng)所接收的能量，以及內(nèi)部產(chǎn)生的能量都不及木星和土星，所以海王星不能產(chǎn)生太多的風(fēng)暴。因此，風(fēng)便沒(méi)有遇上很多逆向的阻力，令大暗斑的風(fēng)速為每小時(shí)2000公里，成為全太陽(yáng)系之冠。不過(guò)，其后在1994年6月哈勃太空望遠(yuǎn)鏡再觀(guān)測(cè)海王星時(shí)，發(fā)現(xiàn)大暗班已經(jīng)消散。溫度測(cè)量表明，海王星也像木星和土星一樣，內(nèi)部具有熱源。

大暗斑

云

旅行者2號(hào)揭示，海王星周?chē)辽儆?條環(huán)，其中大部分是塵埃大小的粒子。最外一條環(huán)中的粒子分布是不均勻的；有5處密度較高，形成弧狀亮區(qū)。

土星環(huán)

海王星有8顆已知顆衛(wèi)星，其中只有海衛(wèi)一和二是在旅行者2號(hào)之前就發(fā)現(xiàn)了的。海衛(wèi)一是8顆衛(wèi)星中最大的，海衛(wèi)二形狀不規(guī)則居第二。其他衛(wèi)星的外形也都不規(guī)則，直徑在58至416公里，表面也很黑暗。

海衛(wèi)一在離海王星354800公里的圓軌道上運(yùn)行。海衛(wèi)一是逆行衛(wèi)星,即它的運(yùn)行方向與海王星相反。它以每秒4.4公里的速度繞海王星運(yùn)行，周期為5.877天。海衛(wèi)一是太陽(yáng)系中第七大衛(wèi)星，半徑為1353公里。它的表面可能有大氣。海衛(wèi)一離海王星近，質(zhì)量又大，因而在海王星上引起很強(qiáng)的潮汐，從而也使它自身的軌道要素發(fā)生較快的變化。海衛(wèi)一是第二個(gè)被發(fā)現(xiàn)有火山活動(dòng)的衛(wèi)星，它表面的火山會(huì)噴出混有黑色塵埃的液態(tài)氮，被稱(chēng)為冰火山，噴出的物質(zhì)射上8000米的高空，之后散至150公里之遠(yuǎn)，形成黑色的條紋。海衛(wèi)一表面溫度零下240度，是太陽(yáng)系中已知最冷的天體。

海衛(wèi)二。較小，以橢圓軌道繞海王星運(yùn)行，是順行衛(wèi)星。它同海王星的平均距離為551萬(wàn)公里。它的橢圓軌道很扁。它的半徑約為 170公里。

1989年8月旅行者2號(hào)拍攝的王星圖片，圖像中部的卵形暗色區(qū)域即為大暗斑，范圍約13000*6600公里。其實(shí)這是一個(gè)風(fēng)暴區(qū)。

除大暗斑外，海王星上還有一些亮斑或小暗斑，它們都是大氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的類(lèi)似旋渦的結(jié)構(gòu)。它們沒(méi)能像木星的大紅斑那樣長(zhǎng)久存在。

距離59萬(wàn)公里拍攝的海王星局部

1989年8月31日旅行者2號(hào)拍攝的海王星

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖片，顯示了猛烈的大氣運(yùn)動(dòng)

旅行者2號(hào)間隔17.6小時(shí)拍攝的兩幅圖像。分辨率每象素約110公里。顯示了大氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

旅行者2號(hào)1989年8月在36小時(shí)內(nèi)拍攝的圖像顯示大暗斑的運(yùn)動(dòng)變化

海王星的一條環(huán)，奇怪的是它由三條小環(huán)繞而成，其原因還不清楚。

清晰的條紋狀云帶
旅行者2號(hào)拍攝后需要向地球傳送這些圖像信號(hào)。載有圖像信號(hào)的電波盡管每秒能跑30萬(wàn)公里，還是要經(jīng)過(guò)約4小時(shí)后才能到達(dá)地球。足見(jiàn)這些圖像的珍貴。
以下是海王星衛(wèi)星圖片：

1989年8月25日拍攝的海衛(wèi)一南極附近地表圖片。圖中約有50處黑色條紋，那是冰火山噴出的物質(zhì)。

圖像下部是南極部分。略帶桃紅色是因?yàn)楸砻娴谋淄槭荜?yáng)光照射所致。該區(qū)域時(shí)值“盛夏”，表面溫度約零下235度。

海衛(wèi)一的局部地貌及噴發(fā)的冰火山

距海衛(wèi)一8萬(wàn)公里處拍攝的局部地貌。

圖中可見(jiàn)海衛(wèi)一稀薄的大氣層

海衛(wèi)一全景照片。

距離146000公里拍攝的海衛(wèi)八。半徑208公里，是海王星第二大衛(wèi)星。其他衛(wèi)星更小，沒(méi)有清晰的圖像。