审核专家：鲁暘筱懿

行星物理学博士，国家遥感中心副研究员

1846年9月23日的晚上，柏林天文台的约翰·格弗里恩·伽勒（德语：Johann Gottfried Galle）正在利用仪器观测夜空。他的手里有两份资料，一份是同为柏林天文台工作人员的达赫斯特（德语：d'Arrest）最新完成的用来对照的区域星图，另一份则是奥本·勒维耶（法语：Urbain Jean Joseph Le Verrier）通过数学方法计算得出的一份数据。

观测进行得非常顺利，只用了一个小时左右的时间，伽勒就成功地在数据预测的轨道附近发现了一颗未被记录的行星，与数据中预测的位置相差不到1°，这颗行星就是海王星。

来源 | 网易

01钻石冰山和带臭味的海

和木星、土星、天王星一样，海王星也是一颗巨行星。但与木星和土星这样的气态巨行星不同，天王星和海王星主要由比氢和氦更重的元素（如氧、碳、氮和硫等）组成。在它们中，氢和氦的质量只有约20%，而木星和土星有90%以上的质量都是这两种元素。

蓝色的海王星 来源丨维基百科

在八大行星中，海王星距离太阳最远，能够接收到的太阳辐射也最少，它的表面温度可低至-201℃，是太阳系中温度最低的行星，也是温度最接近绝对零度（273.15℃）的行星。

海王星的结构可以大致分为大气、地幔和内核。海王星的大气主要由氢气、氦气和少量甲烷组成，正是这少量的甲烷才使得海王星呈现出蓝色。

海王星的气候极其恶劣，赤道地区的风速可以接近音速，达到1200km/h，有时甚至能超过音速，达到2400km/h！

1989年，旅行者2号航天器在海王星表面发现了一个大黑斑，它实际上是海王星表面的一场大风暴，而这个风暴的面积足足有欧亚大陆那么大。

海王星大黑斑 来源丨维基百科

在大气之下就是海王星的地幔。海王星的地幔由水、甲烷和氨组成，是一片巨大的，整个星球规模的“海洋”。因为其中含有大量的氨，所以这片海洋闻起来会散发着浓烈的刺激性臭味！

好在它离着太阳有大约30个天文单位（30倍地球到太阳的平均距离），所以我们还是不需要担心这片带着臭味的“海洋”会危害到我们的鼻子的。

虽然外部异常寒冷，但海王星的内部却非常炽热。它的内核由铁和岩石组成，比地球还要重约20%，其中的温度可能高达5000℃。

天文学家们推测，在这样的高温和海王星地幔深处的高压作用下，内核周围的甲烷会被分解成碳和氢，形成了一片液态“钻石海洋”，其中还存在着像冰山一样巨大的钻石块！

海王星内部的液态钻石海洋和像冰山一样巨大的钻石目前还是天文学家们的推测，但想象一下还是很让人激动的——想想看，那么大的钻石得有多少克拉！

02“笔尖下的行星”

其实从上面我们也能看出来，海王星的发现其实要归功于一份由数学方式计算出来的数据。我们常说海王星是“笔尖下的行星”也正因为此。在它被正式记录之前，海王星其实已经出现在了人们的视野中。

早在17世纪，伽利略就曾在1612年12月28日和1613年的1月27次两次观测到海王星，并且成功地将其描绘了下来。不过在这两次观测中，海王星在天空中的位置离木星太近，被伽利略误认为是一颗恒星，结果伽利略就这样错失了发现一颗新行星的机会。

在天王星被发现以后，天文学家们按照以往的习惯计算天王星的轨道，但却发现在观测中，计算出来的轨道与实际观测的天王星的位置存在偏差，而且偏差还越来越大。看起来似乎天王星的轨道总是在变化，而这种变化很可能是由于天王星附近的某个天体影响造成的。

从这时起，人们意识到一定有一个天体在天王星附近，对它的轨道产生影响。

1846年，法国工艺学院的一位教师开始通过计算来推测这颗神秘的行星，并且最终由柏林天文台根据他的数据成功观测到了这颗行星。它就是我们前面提到的奥本·勒维耶。

勒维耶 来源丨维基百科

实际上除了勒维耶之外，英国天文学家约翰·亚当斯（John Couch Adams）也成功计算出了海王星的位置，不过由于当时他提交的数据并未受到重视，致使收到他的数据的格林尼治天文台错失了首先发现海王星的机会。不过，后来的人们一般还是把勒维耶和亚当斯共同作为海王星的发现者。

03只过了一“年”

自从2006年国际天文联合会（IAU）正式定义行星概念，将冥王星划为矮行星之后，海王星就真正成为了太阳系最外侧的一颗行星。

来源 | 网易

从轨道来看，海王星也确实无愧于“距离太阳最远的行星”这一名号，它围绕太阳的公转周期约为164.8年。

也就是说，从人类发现海王星至今，如果把发现海王星时它所处的位置当做起点的话，到现在它只围绕太阳运行了一个周期（只过了一个“海王星年”）。它回到发现时所处的位置是在2011年7月12日，而等它再回到这个位置，就要再等一百五十多年了。

比起超长的公转周期，海王星的自转周期只有15小时58分钟，比地球上的一天还要短。它的自转轴倾角和地球相似，约为28°，这意味着海王星也具有一年四季。

不过，拜它超长的公转周期所赐，海王星上的一个季节长达四十多年，按照人类在地球上的寿命极限计算，如果一个人生活在海王星上，那么终其一生最多也只能经历三个季节。

04海王星一家

虽然海王星离太阳很远，不过它的周围却热闹得很。在海王星周围，天文学家们已经发现了十四颗卫星（海卫一至海卫十四）和5个环，其中的最内侧和最外侧的环被分别命名为伽勒环和亚当斯环，用以纪念海王星的两个发现者。

旅行者二号拍摄的海王星环 来源丨维基

在海王星的卫星中，海卫一（特里同）是最特别的，因为它的轨道与海王星的自转方向相反。实际上，在整个太阳系的大卫星之中，海卫一的轨道方向也是一个特例。

请点击海王星的卫星海卫一 来源 | 北京

这说明可能在海王星形成的时候海卫一并不是它的卫星，而是后来被海王星从太阳系外缘捕获而来的。

海王星（上）与海卫一（下）来源丨维基

人类对海王星的探测还非常有限。迄今为止，只有旅行者2号的一个探测器曾接近海王星。因为它距离我们实在是太远了，即使是以光速前进，到达海王星也需要4个小时！

旅行者2号 来源丨维基百科

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来源 | 北京科学中心小球大世界特色展