海王星(英语:Neptune, 天文符号 :♆)是 太阳系 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)
海王星的 视星等 最高约为7.67等,需要借助 天文望远镜 才能观察 。海王星对肉眼呈蓝色,西方人据此按 罗马神话 中的海神 尼普顿 (Neptune)的名字而命名。 李善兰 等人于1859年翻译《谈天》时,将其中文译文定为海王星。
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2400km/h。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
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。
在最早的观测记录中, 伽利略·伽利雷 (Galileo di Vincenzo Bonaulti de Galilei)在1612年12月28日首度观测并描绘出海王星,1613年1月27日又再次观测,但因为观测的位置在夜空中都靠近木星(海王星与木星处在合的位置),这两次机会伽利略都误认海王星是一颗恒星。因此,海王星的发现并不归功于他。1612年12月,他第一次观测海王星时,海王星在天空中几乎是静止的,因为那天它刚好逆行了。这种明显的 反向运动 是当地球的轨道经过一颗 外行星 时产生的。因为海王星才刚刚开始它的年度逆行周期,这颗行星的运动太微弱了,伽利略的小型望远镜无法观测到。2009年, 墨尔本大学 的物理学家大卫·杰美生宣称,有新的证据表明伽利略至少知道他看见的星星相对于背景的恒星有微量的 相对运动 在1821年,法国天文学家亚历斯· 布瓦尔 (Alexis Bouvard)出版了天王星的轨道表,随后的观测显示出与表中的位置有越来越大的偏差,使得布瓦尔假设有一个 摄动体 存在。在1843年 约翰·柯西·亚当斯 计算出会影响天王星运动的第八颗行星轨道,并将计算结果告知 皇家天文学家 乔治·艾里,他问了亚当斯一些计算上的问题,亚当斯虽然草拟了答案但未曾回复。在1846年,法国工艺学院的天文学教师 奥本·勒维耶 (Urbain Le Verrier)在得不到同行的支持下,以自己的热诚独立完成了海王星位置的推算。但是,在同一年, 约翰·赫歇耳 也开始拥护以数学的方法去搜寻行星,并说服詹姆斯·查理士着手进行。在多次耽搁之后,查理士在1846年7月勉强开始了搜寻的工作;而在同时,勒维耶也说服了 柏林 天文台 约翰·格弗里恩·伽勒 (Johann Gottfried Galle)搜寻行星。当时仍是柏林天文台的学生 达赫斯特 (Heinrich d'Arrest)表示正好完成了勒维耶预测天区的最新星图,可以作为寻找新 行星时 与恒星比对的参考图。在1846年9月23日晚间,海王星被发现了,与勒维耶预测的位置相距不到1°,但与亚当斯预测的位置相差10°。事后,查理士发现他在8月时已经两度观测到海王星,但因为对这件工作漫不经心而未曾进一步的核对。 海王星(从海卫一上看) 由于 民族优越感 民族主义 的影响,使得发现海王星在英法两国余波荡漾,国际间的舆论最终迫使勒维耶接受亚当斯也是共同的发现者。然而,在1998年,史学家才得以重新检视天文学家奥林·艾根(Olin Eggen)遗产中的海王星文件(来自 格林威治天文台 历史文件 ,明显是被奥林·艾根窃取近三十年,在他逝世之后才得重见天日),在检视过这些文件之后,有些史学家认为亚当斯不应该得到如同勒维耶的殊荣。
在发现之后的一段时间,海王星不是被称为“ 天王星 外的行星”就是“勒维耶的行星”。伽雷是第一位建议取名的人,他建议的名称是Janus( 雅努斯 罗马神话 中看守门户的双面神)。在英国,查理士将之命名为Oceanus;在法国,阿拉贡(François Arago)建议称为勒维耶,以回应法国之外强烈的抗议声浪。
法国 天文年历 当时以赫歇耳称呼天王星,相对于以 勒维耶 称呼这颗新发现的行星。同时,在分开和独立的场合,亚当斯建议修改天王星的名称为乔治,而勒维耶经由经度委员会建议以Neptune作为新行星的名字。 斯特鲁维 (Struve)在1846年12月29日于圣 彼得堡科学院 挺身而出支持勒维耶建议的名称。
很快的,海王星成为国际上被接受的新名称。在罗马神话中的Neptune( 尼普顿 )等同于 希腊神话 的Poseidon( 波塞冬 ),都是海神,因此中文翻译成海王星。新发现的行星遵循了行星以神话中的众神为名的原则,而除了天王星之外,都是在 远古时代 就被命名的。中文及 韩文 、日文和 越南文 的汉字写法都是“海王星”。在印度,这颗行星的名称是Varuna(Devanāgarī),也是 印度神话 中的海神,与希腊-罗马神话中Poseidon或Neptune的意义是相同的。在蒙古,海王星称为Dalain Van(Далайнван),反映了其同名神的角色是大海的统治者。在现代希腊,人们仍旧将海王星称为波塞冬(Ποσειδώνας,Poseidonas)。在 希伯来语 中,2009年希伯来语学院投票将海王星的名称称为רהב(Rahab),来自《圣经》中提到的海怪,尽管现有的拉丁词Neptun(נפטון)更为常用。在 纳瓦特尔语 中,海王星被以雨神Tlāloc的名字命名为Tlāloccītlalli。
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 公转

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 自转

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。
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 成分

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。 [8-10]

海王星 地幔

海王星的地幔相当于10到15个地球质量,富含水、氨和甲烷。按照行星科学的惯例,这种混合物被称为冰,即使它是一种热的、致密的流体。一个由氢分子组成的 导电性 很强的水,它有时被称为水的 氢离子 层,在更深层的高级离子水中,氧结晶,而氢离子在氧晶格中自由漂浮。
另有一些研究人员对 钻石 熔点进行了详细测量,当钻石融化时就像是水冷冻和融化的过程,在液态形式之上漂浮着固定形式钻石是一种非常坚硬的物质,它很难被融化。由于当钻石在高温下加热熔化容易变成石墨,因此研究人员很难测量钻石在变成石墨之前具体的熔点。科学家将钻石暴露于高压下使用激光轰击钻石表面,4000万倍零海拔压力的作用下,钻石变成了液态。当压力降低至零海拔1100万倍,温度降低至5万 摄氏度 ,固体成块的钻石便开始形成。
科学家发现一些事情并非他们之前所预计的那样,当温度降低至形成固态 钻石 的状态下,形成的固态钻石并未沉下去,而是漂浮在液态钻石的顶层,就像是钻石冰川一样。在海王星和 天王星 这样的超大 气态行星 上,存在着类似钻石液化的超高温度和压力。如海王星,在7000千米的深度, 甲烷分解 成钻石 晶体 ,像冰雹一样向下滴落。科学家还认为,这种 钻石雨 还会发生在木星、土星和天王星上。 劳伦斯利弗莫尔国家实验室 超高压实验 表明,地幔顶部可能是液态碳的海洋,上面漂浮着固体钻石。
科学家唯一能确定海王星和天王星表面是否存在液态钻石的方法就是发射科学探测器,或者在地球模拟这些气态行星的环境特征但以上的方法成本都很高,需要多年时间进行准备。据悉,这项研究报告已发表在《自然物理学》期刊上。 [11-12]
海王星及其卫星影像,可见光与近红外合成图片,显示甲烷吸收谱线
海王星的大气占总质量的5%到10%,并向核心延伸了约10%到20%。在高海拔处,海王星的 大气层 80%是氢,19%是氦,也存在着微量的 甲烷 。主要的 吸收带 位于600纳米以上波长的红色和 红外线 光谱位置 。与天王星比较,它的吸收是大气层的甲烷部分,使海王星呈现介于蓝色和绿色之间的淡青色,时而偏蓝,时而偏绿。海王星的大气层可以细分为两个主要的区域:低层的 对流层 ,该处的温度随高度降低;和 平流层 ,该处的温度随着高度增加。两层之间的边界,对流层在气压为0.1巴(10kPa,1巴=0.1MPa=100kPa, 约等于 地球上1个标准大气压)处。平流层在气压低于10至10微巴(1至10Pa)处成为 热成层 ,热成层逐渐过渡为 散逸层
旅行者2号拍摄的风暴
模型表明海王星对流层的云带取决于不同 海拔高度 的成分。高海拔的云出现于气压低于1帕之处,该处的温度使甲烷可以凝结。压力在1巴至5巴(100kPa至500kPa),被认为氨和 硫化氢 的云可以形成。压力在5巴以上,云可能包含氨、硫化氨、硫化氢和水。更深处的水冰云可以在压力大约为50巴(5MPa)处被发现,该处的温度达到0℃。在下面,可能会发现氨和硫化氢的云。海王星高层的云会曾经被观察到在低 层云 的顶部形成阴影,高层的云也会在相同的纬度上环绕着行星运转。这些 环带 的宽度大约在50至150千米,并且在低层 云顶 之上50至110千米。海王星的光谱显示平流层的低层是朦胧的,这是因为 紫外线 造成甲烷光解的产物,例如 乙烷 乙炔 ,凝结。平流层也是微量的 一氧化硫 氰化氢 的来源海王星的平流层因为 碳氢化合物 的浓度较高,也比天王星的温暖。
由于一些尚不清楚的原因,这颗行星的热成层有着大约750K的异常高温。要从太阳来的 紫外线辐射 获得热量,对这颗行星来说与太阳的距离是太遥远了。一个假设的加热机制是行星的磁场与离子的 交互作用 ;另一个假设是来自内部的 重力波 在大气层中的消耗。热成层包含可以察觉到的 二氧化碳 和水,其来源可能来自外部,例如 流星体 和尘埃。

海王星 气候

海王星和天王星之间的一个区别是典型气象活动的水平,海王星的天气特点是极端活跃的。1986年当旅行者2号 航天器 飞经天王星时,该行星视觉上相当平淡,而在1989年旅行者2号飞越期间,海王星展现了著名的 天气现象 。海王星的大气有太阳系中的最高风速,据推测源于其内部热流的推动,其风速达到超音速速度直至大约2100千米/小时。在 赤道带 区域,更加典型的风速能达到大约1200千米/小时。根据 蒲福风级 世界气象组织 所建议的分级地球风速最大为 12级风 ,约118千米/小时。通过跟踪持续云的运动测得,海王星风速在向东方向的风速为20米/秒,向西风速为325米/秒, 盛行风 的速度从赤道的400米/秒到两极的250米/秒不等。海王星上的大多数风都朝着与 地球自转 相反的方向移动。风的一般模式显示,在 高纬度 地区是顺行旋转,而在 低纬度 地区则是逆行旋转。流动方向的差异被认为是一种“ 趋肤效应 ”,而不是由任何更深的大气过程造成的。在纬度70°S处,高速射流的速度为300米/秒。
海王星赤道的甲烷、乙烷和乙炔的 丰度 是两极的10-100倍。这被解释为赤道 上升流 和两极附近下沉的证据,因为没有 经向环流 光化学 无法解释这种分布。
旅行者2号拍摄的海王星大黑斑
1989年, 美国航空航天局 的旅行者2号航天器发现了 大黑斑 The Great Dark Spot)。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“The Scooter”。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。
大黑斑(左部)、小黑斑(底部)、滑行车(两者之间白色云带)
滑行车(Scooter)是位于大黑斑更南面的另一场风暴,是一组白色 云团 。当1989年旅行者2号造访海王星之前的几个月,科学家发现了它并用这个绰号命名,因为它比大黑斑移动得更快。随后图像显示出还有比滑行车移动得更快的云团。小黑斑是一场南部的飓风风暴,在1989旅行者2号访问期间,风速强度排在第二位。它最初是完全黑暗的,但在旅行者2号接近过程中,一个明亮的核心逐渐形成,大多数 最高分辨率 的图像上都有。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,而在海王星其它区域的上层大气层中甲烷是被冻结着的。
海王星在 类木行星 中的一个独有特点就是高层云彩在其下半透明的云基区域投下阴影。虽然海王星的大气远比天王星的活跃它们都是由相同的气体和冰组成。天王星和海王星都不是木星和土星那种严格意义上的类木行星而属于另一类的 远日行星 ,即它们有一个较大的固体核而且还含有冰作为其组成成分。海王星 表面温度 非常低,1989年测到的顶端云层的温度低至-224℃(49K)。由于季节的变化,海王星南半球的云带的大小和 反照率 都在增加。这种趋势最早发生在1980年,预计将持续到2020年左右。海王星的长 轨道周期 导致四季持续40年。

海王星 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。
海王星的磁层
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2.2×10T·m(14μT· RN ,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。
海王星的 弓形激波 ,在那儿磁层开始减缓 太阳风 的速度,发生在距离行星34.9行星半径之处。 磁层顶 ,磁层的压力抵销太阳风的地方,位于23~26.5倍海王星半径之处, 磁尾 至少延伸至72倍的海王星半径,并且还会伸展至更远。
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 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 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。 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 引力相互作用 海王星环示意图,实现代表环,虚线表示卫星轨道
20世纪80年代中期,认为 海王星环 不完整的证据首次出现,当时观测到海王星在 掩星 前后出现了偶尔的额外“闪光”旅行者2号在1989年拍摄的图像发现了这个包含几个微弱圆环的行星环系统,从而解决了这个问题。最外层的圆环,亚当斯,包含三段显著的弧,如今名为“Liberté”,“Egalité”和“Fraternité”( 自由、平等、博爱 )。弧的存在非常难于理解,因为 运动定律 预示弧应在不长的时间内变成分布一致的圆环。如今认为环内侧的卫星 海卫六 的引力作用束缚了弧的运动。 旅行者2号的相机发现了其他几个环。除了狭窄的、距海王星中心63000千米的亚当斯环之外, 勒维耶 环距中心53000千米,更宽、更暗的 伽勒 环距中心42000千米。勒维耶环外侧的暗淡圆环被命名为拉塞尔;再往外是距中心57000千米的Arago环。 2005年新发表的在地球上观察的结果表明,海王星的环比原先以为的更不稳定。 凯克天文台 在2002年和2003年拍摄的图像显示,与“旅行者2号”拍摄时相比,海王星环发生了显著的退化,特别是“自由弧”,也许在一个世纪左右就会消失。
海王星光环数据
光环中文名
光环英文
光环半径(千米)
宽度(千米)
深度(千米)
特征
伽勒环
Galle (N42)
40900–42900
2000
0.15
宽广但微弱的环
勒维耶环
Le Verrier (N53)
53200 ± 20
113
0.7 ± 0.2
窄环
拉塞尔环
Lassell
53200–57200
4000
0.4
黯淡物质组成的环
阿拉贡环
Arago
57200
小于100
?
拉塞尔环延伸到此
亚当斯环
Adams (N63)
62932 ± 2
15-50
0.4
五道明亮的弧线
海王星有14颗已知的 天然卫星 海卫一是仅有的一颗大型卫星,被 威廉·拉塞尔 发现于发现海王星17天后,与其他大型卫星不同,海卫一运行于 逆行轨道 ,说明它是被海王星俘获的,大概曾经是一个 柯伊伯带 天体。它与海王星的距离足够近使它被锁定在 同步轨道 上,它将缓慢地经螺旋轨道接近海王星,当它到达 洛希极限 时最终将被海王星的引力撕开。海卫一是太阳系中 被测量 的最冷的天体,温度为-235℃(38K)。海王星第二个已知卫星(依距离排列)是形状不规则的 海卫二 ,它的轨道是太阳系中 离心率 最大的 卫星轨道 之一。从1989年7月到9月,“旅行者2号”发现了六个新的 海王星卫星 。其中形状不规则的 海卫八 以拥有在其密度下不会被它自身的引力变成球体的最大体积而出名。尽管它是质量第二大的海王星卫星,它只是海卫一质量的1/400。最靠近海王星的四个卫星, 海卫三 海卫四 海卫五 和海卫六,轨道在海王星的环之内。第二靠外的 海卫七 在1981年它掩星的时候被观察到。起初掩星的原因被归结为行星环上的弧,但据1989年“旅行者2号”的观察,才发现是由卫星造成的。2004年宣布了在2002年和2003之间发现的五个新的形状 不规则卫星 。由于海王星得名于 罗马神话 的海神,它的卫星都以低等的海神命名。 SETI协会 研究员马克·肖华特(Mark Showalter)2013年发现了围绕海王星的一颗新卫星,编号为 海王星卫星S/2004N1 ,直径约为19千米,距地球约48亿千米。 [19-20]
海王星的卫星
卫星名称
卫星轨道半长轴(km)
直径(km)
发现者
发现年份
海卫一 (Triton)
355000
2706
1846
海卫二 (Nereid)
5509000
340
1949
海卫三 (Naiad)
48000
66
旅行者2号
1989
海卫四 (Thalassa)
50000
80
旅行者2号
1989
海卫五 (Despina)
53000
148
旅行者2号
1989
海卫六 (Galatea)
62000
158
旅行者2号
1989
海卫七 (Larissa)
74000
192
旅行者2号
1989
海卫八 (Proteus)
118000
422
旅行者2号
1989
海卫九 (Halimede)
48000000
48
Matthew J. Holman
2003
海卫十 (Psamathe)
46695000
56
David C. Jewitt
2003
海卫十一 (Sao)
22422000
44
Matthew J. Holman
2002
海卫十二 (Laomedeia)
23571000
42
Matthew J. Holman
2002
海卫十三 (Neso)
48387000
60
Matthew J. Holman
2002
海卫十四 (Hippocamp)

19
Mark Showalter
2013
一个显示外行星和柯伊伯带的模拟
另一个假说是,它们在离太阳更近的地方形成,那里的物质密度更高,然后在移除气态 原行星 圆盘之后迁移到它们当前的轨道上。这种形成后迁移的假设是有利的,因为它能够更好地解释在跨海王星区域观察到的小型天体的构成比例。最为广泛接受的对这个假设细节的解释被称为尼斯模型,它探索了迁移的海王星和其他巨行星对 柯伊伯带 结构的影响。右图是一个显示外行星和柯伊伯带的模拟:(a)在木星和土星达到2:1共振之前;(b)在海王星轨道移动后柯伊伯带物体向内散射后;(c)在木星射出散射的柯伊伯带天体之后。 肉眼看不到海王星,其亮度介乎 视星等 +7.7和+8.0,比木星的 伽利略卫星 矮行星 谷神星 小行星 灶神星 智神星 虹神星 婚神星 韶神星 都暗。在 天文望远镜 或优质的 双筒望远镜 中,海王星显现为一个小小的蓝色圆盘,看上去与天王星很相似。蓝色来自在于它大气中的 甲烷 。它在视觉上的细小给研究造成了困难;多数从望远镜中获得的数据是相当有限的,直到出现哈勃 太空望远镜 和大型 地基望远镜 自适应光学 技术才获得改观。对 无线电频段 内海王星的观测表明,它既是连续发射又是不规则爆发的来源。这两种 辐射源 都被认为是由其 旋转磁场 产生的。在光谱的红外部分,海王星的风暴在较冷的背景下显得明亮,使得这些特征的大小和形状很容易被跟踪。 [22-23]
詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的海王星
海王星将于2022年9月17日 冲日 ,前后的10多天中,如果天气晴好,中国感兴趣的公众借助天文望远镜,再辅以相应的星图软件,有望观测到这颗 淡蓝色 的神秘星球。
9月21日,美国宇航局(NASA)发布了韦伯望远镜拍摄的海王星的新图像,清晰展示了海王星漂亮的星环。韦伯望远镜只花了几分钟就对海王星进行了近距离成像,又花了20分钟拍摄了一个更广阔的视角。通过这个视角,成像还显示了背景中无数个宇宙星系。 旅行者2号拍摄的海王星照片
1989年8月25日, 美国航天 局发射的 旅行者2号探测器 飞越海王星,这是人类首次用 空间探测器 探测海王星。它在距海王星4827千米的最近点与海王星相会,从而使人类第一次看清了远在距离地球45亿千米之外的海王星面貌。它发现了海王星的6颗新卫星,使其卫星总数增至8颗;首次发现海王星有5条光环,其中3条暗淡、2条明亮。从旅行者2号拍摄的6000多幅海王星照片中发现,海王星南极周围有两条宽约4345千米的巨大黑色风云带和一块面积有如地球那么大的风暴区,它们形成了像 木星大红斑 那样的 大黑斑 。这块大黑斑沿中心 轴向 逆时针方向 旋转,每转360°需10天。海王星也有磁场和 辐射带 ,大部分地区有像地球南北极那样的极光。海王星的 大气层 动荡不定,大气中含有由 冰冻甲烷 构成的白云和大面积气旋,跟随在气旋后面的是时速为640千米的飓风。海王星上空有一层因阳光照射大气层中的甲烷而形成的烟雾。
海王星与太阳的平均距离为44.96亿公里,是地球到太阳距离的30倍。海王星接收到太阳的光和热只有地球的19%于是其表面覆盖着延绵几千公里厚的冰层,外表则围绕着浓密的大气,海王星的直径49500公里,是地球的3.88倍体积有57个地球那么大,质量只是地球的17倍多,所以其密度也相当小,海王星以每秒5.43公里的速度绕着太阳公转公转一周需要花上164.8年,自转一周15小时57分59秒。
海王星的磁场和天王星的一样,位置十分古怪,这很可能是由于行星地壳中层 传导性 的物质(大概是水)的运动而造成的。

海王星 未来探测计划

美国宇航局正在研究可能进行的海王星探测任务。
美国宇航局在2005年提出发射海王星轨道探测器的构想,计划于2016年发送一个或两个探测器登陆 海卫一 ,并探测海王星的大气层,类似 伽利略号探测器 大气探测器
旗舰或基石任务是另一个可能进行的海王星探测任务,需要超过10亿美元的资金。这些任务经费由美国宇航局和 欧洲空间局 共同负担,这个未来计划目标可能变成 木卫二 土卫六 ,预计不会在2040年之前发射。
由于天文学家对于探测海王星系统的兴趣浓厚,一些学者认为美国宇航局负责的 新疆界计划 任务(如新视野号和 朱诺号 )可以提供10亿美元资金,而探测器可以在2010年发射。这个探测器不仅可以研究海王星及其系统而且也将经过木星及土星,并借由其重力节省燃料,然后接近 柯伊伯带 中两个或三个天体。 新地平线号 在通过 冥王星 后也将探测其他目标。

海王星 影像公布

当地时间2022年5月31日, 法新社 公布了 天王星 和海王星影像。画面中,左侧为天王星,右侧为海王星。该影像是旅行者2号飞船在20世纪80年代飞越这两个行星时拍摄到的。 G W Lockwood, D T Thompson. Photometric variability of Neptune 1972–2000[C]. Icarus . 2002156, 37–51. Alan Hirschfeld,Parallax: The Race to Measure the Cosmos[C].New York: Henry Holt.2001. Rev. J. Challis."Account of observations at the Cambridge observatory for detecting the planet exterior to Uranus[C]. Monthly Notices of the Royal.1846. William Sheehan,Nicholas Kollerstrom, Craig B. Waff . The Case of the Pilfered Planet – Did the British steal Neptune?[J]. Scientific American.2004. Nancy Atkinson.Clearing the Confusion on Neptune's Orbit[C]. Universe Today. 2010. Ray Villard, Terry Devitt.Brighter Neptune Suggests A Planetary Change Of Seasons[J]. Hubble News Center.2003. Emily Baldwin. Oceans of diamond possible on Uranus and Neptune[C]. Astronomy Now. 2010. Bradley, D.K.; Eggert, J.H.; Hicks, D.G.; Celliers, P.M. (30 July 2004). "Shock Compressing Diamond to a Conducting Fluid" . Physical Review Letters. J H Eggert, D G Hicks, P M Celliers, D K Bradley, et al. "Melting temperature of diamond at ultrahigh pressure[J]. Nature Physics.2009. N F Ness ,M H Acuña, L F Burlaga, J E P Connerney, ,R P Lepping, F M Neubauer. Magnetic Fields at Neptune[J]. Science.1989. T C Russell , J G Luhmann, Neptune: Magnetic Field and Magnetosphere[J]. University of California, Los Angeles.1997. Lunine, Jonathan I. The Atmospheres of Uranus and Neptune[J]. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1993. Elkins-Tanton, Linda T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System[C]. New York: Chelsea House. pp.2006. Jennifer Blue. Nomenclature Ring and Ring Gap Nomenclature[j]. Gazetteer of Planetary Nomenclature. 2004. E F Guinan, C C Harris, F P Maloney. Evidence for a Ring System of Neptune[J]. Bulletin of the American Astronomical Society.1982. 14: 658. Heikki Salo,Jyrki Hänninen . Neptune's Partial Rings: Action of Galatea on Self-Gravitating Arc Particles[J]. Science. 1998.282 (5391): 1102–04. Hubble Space Telescope discovers fourteenth tiny moon orbiting Neptune | Space, Military and Medicine Archived. Brown, Michael E. The Dwarf Planets[C]. California Institute of Technology, Department of Geological Sciences.2017. Loren Grush. Neptune's newly discovered moon may be the survivor of an ancient collision[J]. The Verge.2019. Alan P Boss . Formation of gas and ice giant planets[J]. Earth and Planetary Science Letters. 2002.202 (3–4): 513–23. Elkins-Tanton, Linda T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System[C]. New York: Chelsea House. 2006.pp. 79–83. S G Gibbard,H Roe, I de Pater,B Macintosh, et al. High-Resolution Infrared Imaging of Neptune from the Keck Telescope. Icarus[J]. 1999.156 (1): 1–15. Phillips, Cynthia. Fascination with Distant Worlds[J].SETI Institute. 2003. L. M. Prockter,K. L. Mitchell, C. J. A. Howett, W. D. Smythe, B. M. Sutin, D. A. Bearden, W. E. Frazier, and the Trident Team. .Exploring Triton With Trident: A Discovery-Class Mission[J]. Universities Space Research Association.2019. 吉尼斯世界纪录有限公司[著],迟文成[译].吉尼斯世界纪录大全2021[M].沈阳:辽宁少年儿童出版社,2021年:第25页 天王星和海王星影像公布 .华声在线 [引用日期2022-06-01]
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  • 韦伯望远镜拍到海王星最清晰照片,对研究“冰巨星”意义重大 .界面新闻 .2022-09-22 [引用日期2023-07-04]
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