審覈專家：魯暘筱懿

行星物理學博士，國家遙感中心副研究員

1846年9月23日的晚上，柏林天文臺的約翰·格弗裏恩·伽勒（德語：Johann Gottfried Galle）正在利用儀器觀測夜空。他的手裏有兩份資料，一份是同爲柏林天文臺工作人員的達赫斯特（德語：d'Arrest）最新完成的用來對照的區域星圖，另一份則是奧本·勒維耶（法語：Urbain Jean Joseph Le Verrier）通過數學方法計算得出的一份數據。

觀測進行得非常順利，只用了一個小時左右的時間，伽勒就成功地在數據預測的軌道附近發現了一顆未被記錄的行星，與數據中預測的位置相差不到1°，這顆行星就是海王星。

來源 | 網易

01鑽石冰山和帶臭味的海

和木星、土星、天王星一樣，海王星也是一顆巨行星。但與木星和土星這樣的氣態巨行星不同，天王星和海王星主要由比氫和氦更重的元素（如氧、碳、氮和硫等）組成。在它們中，氫和氦的質量只有約20%，而木星和土星有90%以上的質量都是這兩種元素。

藍色的海王星 來源丨維基百科

在八大行星中，海王星距離太陽最遠，能夠接收到的太陽輻射也最少，它的表面溫度可低至-201℃，是太陽系中溫度最低的行星，也是溫度最接近絕對零度（273.15℃）的行星。

海王星的結構可以大致分爲大氣、地幔和內核。海王星的大氣主要由氫氣、氦氣和少量甲烷組成，正是這少量的甲烷才使得海王星呈現出藍色。

海王星的氣候極其惡劣，赤道地區的風速可以接近音速，達到1200km/h，有時甚至能超過音速，達到2400km/h！

1989年，旅行者2號航天器在海王星表面發現了一個大黑斑，它實際上是海王星表面的一場大風暴，而這個風暴的面積足足有歐亞大陸那麼大。

海王星大黑斑 來源丨維基百科

在大氣之下就是海王星的地幔。海王星的地幔由水、甲烷和氨組成，是一片巨大的，整個星球規模的“海洋”。因爲其中含有大量的氨，所以這片海洋聞起來會散發着濃烈的刺激性臭味！

好在它離着太陽有大約30個天文單位（30倍地球到太陽的平均距離），所以我們還是不需要擔心這片帶着臭味的“海洋”會危害到我們的鼻子的。

雖然外部異常寒冷，但海王星的內部卻非常熾熱。它的內核由鐵和岩石組成，比地球還要重約20%，其中的溫度可能高達5000℃。

天文學家們推測，在這樣的高溫和海王星地幔深處的高壓作用下，內核周圍的甲烷會被分解成碳和氫，形成了一片液態“鑽石海洋”，其中還存在着像冰山一樣巨大的鑽石塊！

海王星內部的液態鑽石海洋和像冰山一樣巨大的鑽石目前還是天文學家們的推測，但想象一下還是很讓人激動的——想想看，那麼大的鑽石得有多少克拉！

02“筆尖下的行星”

其實從上面我們也能看出來，海王星的發現其實要歸功於一份由數學方式計算出來的數據。我們常說海王星是“筆尖下的行星”也正因爲此。在它被正式記錄之前，海王星其實已經出現在了人們的視野中。

早在17世紀，伽利略就曾在1612年12月28日和1613年的1月27次兩次觀測到海王星，並且成功地將其描繪了下來。不過在這兩次觀測中，海王星在天空中的位置離木星太近，被伽利略誤認爲是一顆恆星，結果伽利略就這樣錯失了發現一顆新行星的機會。

在天王星被發現以後，天文學家們按照以往的習慣計算天王星的軌道，但卻發現在觀測中，計算出來的軌道與實際觀測的天王星的位置存在偏差，而且偏差還越來越大。看起來似乎天王星的軌道總是在變化，而這種變化很可能是由於天王星附近的某個天體影響造成的。

從這時起，人們意識到一定有一個天體在天王星附近，對它的軌道產生影響。

1846年，法國工藝學院的一位教師開始通過計算來推測這顆神祕的行星，並且最終由柏林天文臺根據他的數據成功觀測到了這顆行星。它就是我們前面提到的奧本·勒維耶。

勒維耶 來源丨維基百科

實際上除了勒維耶之外，英國天文學家約翰·亞當斯（John Couch Adams）也成功計算出了海王星的位置，不過由於當時他提交的數據並未受到重視，致使收到他的數據的格林尼治天文臺錯失了首先發現海王星的機會。不過，後來的人們一般還是把勒維耶和亞當斯共同作爲海王星的發現者。

03只過了一“年”

自從2006年國際天文聯合會（IAU）正式定義行星概念，將冥王星劃爲矮行星之後，海王星就真正成爲了太陽系最外側的一顆行星。

來源 | 網易

從軌道來看，海王星也確實無愧於“距離太陽最遠的行星”這一名號，它圍繞太陽的公轉週期約爲164.8年。

也就是說，從人類發現海王星至今，如果把發現海王星時它所處的位置當做起點的話，到現在它只圍繞太陽運行了一個週期（只過了一個“海王星年”）。它回到發現時所處的位置是在2011年7月12日，而等它再回到這個位置，就要再等一百五十多年了。

比起超長的公轉週期，海王星的自轉週期只有15小時58分鐘，比地球上的一天還要短。它的自轉軸傾角和地球相似，約爲28°，這意味着海王星也具有一年四季。

不過，拜它超長的公轉週期所賜，海王星上的一個季節長達四十多年，按照人類在地球上的壽命極限計算，如果一個人生活在海王星上，那麼終其一生最多也只能經歷三個季節。

04海王星一家

雖然海王星離太陽很遠，不過它的周圍卻熱鬧得很。在海王星周圍，天文學家們已經發現了十四顆衛星（海衛一至海衛十四）和5個環，其中的最內側和最外側的環被分別命名爲伽勒環和亞當斯環，用以紀念海王星的兩個發現者。

旅行者二號拍攝的海王星環 來源丨維基

在海王星的衛星中，海衛一（特里同）是最特別的，因爲它的軌道與海王星的自轉方向相反。實際上，在整個太陽系的大衛星之中，海衛一的軌道方向也是一個特例。

請點擊海王星的衛星海衛一 來源 | 北京

這說明可能在海王星形成的時候海衛一併不是它的衛星，而是後來被海王星從太陽系外緣捕獲而來的。

海王星（上）與海衛一（下）來源丨維基

人類對海王星的探測還非常有限。迄今爲止，只有旅行者2號的一個探測器曾接近海王星。因爲它距離我們實在是太遠了，即使是以光速前進，到達海王星也需要4個小時！

旅行者2號 來源丨維基百科

然而，有一個辦法卻可以讓你“近距離”地觀察“海王星”，瞭解海王星更多的祕密！

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來源 | 北京科學中心小球大世界特色展