木星光環
木星也有一個與土星相似的環，不過又小又微弱，如上圖。其實木星光環的發現純屬意外，它的發現是由於兩個旅行者1號的科學家一再堅持航行10億千米後，應該去看一下是否有光環存在。其他人都認為發現光環的可能性為零，但結果證明它們是存在的，如果當時不是當這兩個科學家的堅持，想必我們就不會知道木星上原來也的光環，不過木星光環中的粒子可能並不是穩定的在，大概是由於大氣層和磁場的作用，因此，要想操持光環，它們需要被不停地補充。處在光環中公轉的兩顆小衛星木衛十六和木衛十七應該是光環資源的最佳候選。
在木星漁和最外層的大氣層之間還有一個強輻射帶，這是伽利略號飛行器對木星大氣的探測是時驚人的發現。這個輻射帶大致相當於電離層輻射帶的十倍強，而且還發現，這一輻射帶裏含有不知來自何處的高能量的氦離子。在1994年7月，蘇梅克～利維9號彗星碰撞木星，有著驚人的現象。這種現象用業餘的望遠鏡都能看地很清楚，而且在一年後，依然可以用勃望遠鏡觀察到。
我們知道，木星的亮度僅次於金星，四個伽利略的衛星用雙筒望遠鏡就容易觀察到，而且木星表麵的帶子和大紅斑可由小型天文望遠鏡觀測。邁克·哈衛的行星尋找圖表顯示了火星以及其他行星在天空中的位置。越來越多的細節，越來越好的圖表將被如燦爛星河這樣的天文程序來發現和完成。過去有人猜測，在木星附近有一個塵埃層或環，但一直未能證實。1979年3月，“旅行者1號”考察木星時，拍攝到木星環的照片，不久，“旅行者2號”又獲得了木星環的更多情況，終於證實木星也有光環。木星光環的形狀像個薄圓盤，其厚度約為30公裏，寬度約為6500公裏，離木星12.8萬公裏。光環分為內環和外環，外環較亮，內環較暗，幾乎與木星大氣層相接。光環的光譜型為G型，光環也環繞著木星公轉，7小時轉一圈。木星光環是由許多黑色碎石塊構成的，石塊直徑在數十米到數百米之間。由於黑石塊不反射太陽光，所以一直我們都沒發現。
木星的大氣層厚而濃密，它的主要成分為氫，大約占80%以上，其次是氦，約占18%，其餘還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，總含量不足1%。由於木星的內部能源較較，因此赤道與兩極的溫差並不大，不超過3℃，因此木星上南北風很小，主要是東西風，最大風速達130～150米／秒。木星大氣中充滿了稠密活躍的雲係。各種顏色的雲層像波浪一樣在激烈翻騰著。在木星大氣中還觀測到有閃電和雷暴。由於木星自轉很快，因此能在它的大氣中觀測到與赤道平行的、明暗交替的帶紋，其中的亮帶是向上運動的區域，暗紋則是較低和較暗的雲。
木星離太陽的平均距離為7.78憶公裏，所以它表麵的溫度比地球的溫度小很多。從木星接受太陽輻射計算，其表麵有效溫度值為-168℃，而地球觀測值為-139℃，“先驅者11號”宇宙飛船的探測值為-148℃，仍比計算值高，這也說明木星有內部熱源。“先驅者號”探測器對木星考察的結果表明，木星沒有固體表麵，它是一個流體行星。主要是氫和氦。木星的內部分為木星核和木星幔兩層，木星核位於木星中心，主要由鐵和矽構成，是固體核，溫度達3萬K。木星幔位於木星核外，以氫為主要元素組成的厚層，其厚度約為7萬公裏。木幔外就是木星大氣，再向外延伸1000公裏，就到雲頂。木星的光環是存在的，隻不過比較小比較微弱。
木星大紅斑
木星的表麵特征變化很大，但它也前持久和半持久的特征，其中最顯著最持久，也最為人們所熟悉的就是木星表麵的大紅斑了。木星的大紅斑位於南緯23°處，東西長4萬公裏，南北寬1.3萬公裏。它位於赤道南側、長達2萬多公裏、寬約1.1萬公裏的一個紅色卵形區域。探測器發現，大紅斑是一團激烈上升的氣流，呈深褐色。這個彩色的氣旋以逆時針方向轉動。在大紅斑中心部分有個小顆粒，是大紅斑的核，其大小約幾百公裏。這個核在周圍的反時針漩渦運動中維持不動。大紅斑的壽命很長，可維持幾百年或更長久。
從17世紀中期，人們就開始對它進行時斷時續的觀測。從1879年以後，人們就對它進行了連續的記錄，並發現它在1879～1882年，1893～1894年，1903～1907年，1911～1914年，1919～1920年，1926～1927年，特別是在1936～1937年，1961～1968年，以及1973～1974年這些年代中，變得顯眼和色彩豔麗。在其他時間，顯得暗淡，隻略微帶紅，有時隻有紅斑的輪廓。那為什麼這個斑是紅色呢？它又是什麼結構？如何能持續這麼長的時間？對於這些問題，僅憑地麵上的觀測是無法解答的。
根據科學家雷蒙·哈依德的理論，大紅斑是木星上某種像山的有永久我特征所造成的大氣擾動。但是“先驅者”發現木星表麵是流體，完全排除木星外層具有固態結構表麵的可能性，因此上麵的理論自然就不成立了。“旅行者1號”發回的照片使人們更清晰地看到，大紅斑宛如一個以逆時針方向旋轉的巨大漩渦，其浩瀚寬闊足以容納好幾個地球。從照片上還可以分辨出一些環狀結構。仔細研究後，科學家們認為，在木星表麵有著厚厚的雲層，大紅斑就是一個聳立於高空、嵌在雲層中的強大旋風或者是由一團激烈上升的氣流所形成的。其實，在木星與大紅斑相信的特征還是有的。大紅斑的偏南處，有3個白色卵形結構，它們首次出現於1938年。
在1972年，地麵觀測發現木星的北半球上出現一個小紅斑，18個月以後“先驅者10號”到達木星時，發現其形狀和大小幾乎同大紅斑相似。再過一年，“先驅者11號”經過木星時，這個紅斑竟蹤跡皆無，由此我們發現，那個紅斑隻存在了兩年。木星上的斑狀結構一般持續幾個月或幾年，它們的共同特點是在北半球作順時針方向旋轉，在南半球作逆時針旋轉。氣流從中心緩慢地湧出，然後在邊緣沉降，遂形成橢圓形狀。它們就像地球上的風暴一般，但規模要大得多，時間持續的也很長。
木星雲色彩斑斕說明了木星的大氣中有著十分活躍的化學反應。在探測器拍攝的照片上，可以看到木星大氣明暗交錯的雲帶圖形。從南極區到北極區依稀可辨17個雲區或雲帶。它們的顏色、亮度均不相同，也許是氨晶體所組成；褐色雲帶的雲層要深些，溫度稍高，因而大氣向下流動；藍色部分則顯然是頂端雲層中的寬洞，通過這些空隙，方可看到晴朗的天空。藍雲的溫度最高，紅雲的溫度最低。由此判斷，大紅斑是一個很冷的結構。如按平衡狀態而言，所有的雲彩都應該是白色的，隻有化學平衡被破壞後，才會出現不同的顏色。那麼，在木星上，到底是什麼破壞化學是什麼平衡呢？科學家們推測，可能是荷電粒子、高能光子、閃電，或是沿垂直方向穿過不同溫度區域的快速物質運動。
在大紅斑中，有一種橙紅色使人一直很困惑。有人認為這種顏色的大紅斑是升氣流形成的雲中放電的現象。對此，美國馬裏蘭大學的一位名叫波南貝羅麥的博士做了一個有趣的實驗。他在一隻長頸瓶中放上木星大氣中存在的一些氣體，如甲烷、氨、氫等，對這些氣體施加電火花作用，結果發現原先無色的氣體變成雲狀物，一種淡紅色的物質沉澱在瓶壁上。這個實驗為人們解開大紅班顏色之謎提供了一些有益的啟示。很多天文學家認為磷化物就可以說明大紅斑的顏色。自從卡西尼發現大紅斑以來，到今天已有300多年了，對於大紅斑持續了這麼長的時間的原因，有些人認為是由於木星又密又厚的大氣，但這隻是一種猜測。
因為木星上的大紅斑與其他卵形結構的長壽，主要包括兩個問題：這些斑狀結構必須是穩定的，不然它們隻能存在幾天；還有另一個能源問題，一個穩定渦流如果沒有能源維持，很快就會下沉。木星大紅斑每小時時速可達400千米，而地球上的龍卷風最高時速連它的3/4都達不到，而且持續時間與木星大紅斑大小都比地球龍卷風長和大。至於為什麼，至今依然沒能解答。
9．太陽係最美麗神秘的土星
在太陽係的行星中，土星是最美麗的行星，它的光環最惹人注目。土星光環使土星看上去就像戴著一頂漂亮的大草帽。據觀測表明，土星光環物質的構成是碎冰塊、岩石塊、塵埃、顆粒等，它們排成圓圈，繞著土星旋轉。土星符號及克洛諾斯土星運動遲緩，人們便將它看作掌握時間和命運的象征。羅馬神話中稱之為第二代天神克洛諾斯，它是在推翻父親之後登上天神寶座的。無論東方還是西方，都把土星與人類密切相關的農業聯係在一起，於在天文學裏，土星的符號就是一把大鐮刀。
在人們發現天王星之間，認為土星是離太陽最遠的行星。土星被一條美麗的光環圍繞著，用望遠鏡就能看地很清楚。在土星還有較多的衛星，到1978年為止，已發現並證實的有10個，以後又陸續有人提出新的發現。土星的很多方麵與木星相似，比如它與木星同屬於巨行星，它的體積是地球的745倍，質量是地球的95.18倍。在太陽係八大行星中，土星的大小和質量僅次於木星，占第二位。它與木星一樣有著色彩斑斕的雲帶，也有較多衛星拱衛。
土星自轉的速度的也很快，因此呈扁球形，它赤道半徑約為60，000公裏。土星的平均密度隻有0.70克/立方厘米，是八大行星中密度最小的。如果把它放在水中，它會浮在水麵上。土星的大半徑和低密度使其表麵的重力加速度和地球表麵相近。土星在衝日時的亮度可與天空中最亮的恒星相比，那是因為它光環的平麵與土星軌道麵不重合，而且光環平麵在繞日運動中方向保持不變，所以從地球上看，光環的麵積很不固定，從而使土星的亮度也發生變化。當土星光環有最大視麵積時，土星顯得亮一些；當視線正好與光環平麵重合時，光環便呈現為一條直線，土星就顯得暗些。土星光環的重合與不重合之間的亮度相差大約3倍。
土星的轉產為橢圓形，它的公轉的軌道半徑為14億公裏，它的遠日點和近日點相差約1.5億公裏。土星繞太陽公轉的平均速度約為每秒9.64公裏，公轉一周約29.5年。土星也有四季，隻是每一季的時間要長達7年多，因為離太陽遙遠，即使是夏季也是極其寒冷。土星自轉很快，但不同緯度自轉的速度卻不一樣，這種差別比木星還大。赤道上自轉周期是10小時14分，緯度60度處則變成10小時40分。也就是說，土星的一天為10小時候零14分。
土星的大氣中飄浮著稠密的氨晶體所組成的雲，土星的大氣主要以氫、氦為主，並含有甲烷和其他氣體。從望遠鏡中看去，這些雲像木星的雲一樣形成相互平行的條紋，但不如木星雲帶鮮豔，隻是比木星雲帶規則得多。土星雲帶以金黃色為主，其餘是橘黃色、淡黃色等。土星的表麵同木星一樣，也是流體的。它赤道附近的氣流與自轉方向相同，速度可達每秒500米，比木星上的風力要大得多。土星極地附近呈綠色，是整個表麵最暗的區域。根據紅外觀測得知，雲頂溫度為-170℃，比木星低50℃。土星表麵的溫度約為-140℃。土星表麵有時會出現白斑，最著名的白斑是在1933年8月發現的，它出現在赤道區，呈蛋形，長度達到土星直徑的1/5，之後這個白斑還在不停的廣大，幾乎蔓延了土星的表麵。
由於土星表麵的溫度較低，而且逃逸的速度又很大（35.6公裏/秒），所以土星依然保留著幾十億年前它形成時所擁有的全部氫和氦。因此，科學家認為，研究土星目前的成分就等於研究太陽係形成初期的原始成分，這對於了解太陽內部活動及其演化有很大幫助。一般認為土星的化學組成像木星，不過氫的含量較少。土星上的甲烷含量比木星多，而氨的含量則比木星少。在1973年4月美國發射的行星際探測器“先驅者”11號發現土星有一個由電離氫構成的廣延電離層，其高層溫度約為977℃。經過觀測，結果發現土星的極區有極光。
目前認為，土星形成時，最初是土物質和冰物質吸積，然後才是體積聚。因此，土星有一個直徑20，000公裏的岩石核心。這個核占土星質量的10%到20%，核外包圍著5000公裏厚的冰殼，再外麵是8，000公裏厚的金屬氫層，金屬氫之外是一個廣延的分子氫層。1969年，一架飛機在地球大氣高層對土星的熱輻射作了紅外觀測，發現土星和木星一樣，它輻射出的能量是它從太陽接收到的能量的兩倍。由些表明，土星也有內在能源，後來經過“先驅者”11號的證實，土星發出的能量是吸收太陽能量的2.5倍。
土星的光環
我們說土星是太陽係中最美麗的星球，其主要原因就是土星被美麗的光環所圍繞。它的發現是由16世紀初期發現的，當時的意大利天文學家伽利略觀測到在土星的球狀本體旁有奇怪的附屬物，這時還沒有斷定這些附屬物的光環。大約過了半個世紀，才被荷蘭學者惠更斯證認出這是離開本體的光環。而在1675年意大利天文學家卡西尼，發現土星光環中間有一條暗縫，後稱卡西尼環縫。與此同時，他還猜測光環是由無數小顆粒構成，經過了兩年多世紀的分光觀測才證實了他的猜測。但在這二百年間，土星一直被看作一最低點或幾個的扁平的固體物質盤。直到1856年，這些推測和看法才由英國物理學家麥克斯韋論從理論上得到了論證，這時人們才知道圍繞著土星的環是由無數個小衛星形成的。
土星環在土星的赤道麵上，在進行空間探測以前，人們就從地麵觀測中得知了土星環有五個，它包括三個主環（A、B、C環）和兩個暗環（D、E環）。B環既寬又亮，它的內側是C環，外側是A環。A環和B環之間是寬約5000公裏的卡西尼縫，它是天文學家卡西尼在1675年發現的。B環的內半徑為91500公裏，外半徑為116500公裏，寬度是25000公裏，這樣的麵積可以並排放下兩個地球。
而A環的內半徑121500公裏，外半徑137000公裏，寬度15500公裏。C環較暗淡，它從B環的內邊緣一直延伸到離土星表麵隻有12000公裏處，寬度約19000公裏。在1969年，又發現了更暗的環D環，它C環的內側，它幾乎觸及土星表麵。而在A環外側還有一個E環，由非常稀疏的物質碎片構成，延伸在五、六個土星半徑以外。在1979年9月，“先驅者”11號又探測到了兩個新環──F環和G環。F環很窄，寬度不到800公裏，離土星中心的距離為2.33個土星半徑，正好在A環的外側。G環離土星很遠，大約在離土星中心10～15個土星半徑間的廣闊地帶。“先驅者”11號還測定了A環、B環、C環和卡西尼縫的位置、寬度，其結果同地麵觀測相差不大。另外，“先驅者”11號通過紫外輝光觀測發現，發現了土星可見環的巨大氫雲，這些環就是氫雲的源。
在土星的七環裏，除了A環、B環、C環很亮外，其他環都是非常暗淡的。土星的赤道麵與軌道麵的傾角較大，從地球上看，土星呈現出南北方向的擺動，這就造成了土星環形狀的周期變化。在仔細觀測後人們還發現，土星環內除卡西尼縫以外，還有若幹條縫，它們是質點密度較小的區域，但大多不完整且具有暫時性。隻有A環中的恩克縫是永久性的，不過，環縫也不夠完整。這些環縫的形成，科學家認為是由土星衛星的引力共振而造成的，就像木星小行星所帶的柯克伍德縫一樣是由巨大引力攝動造成。
之後“先驅者”11號還在A環與F環之間發現一個新的環縫，我們稱它為“先驅者縫”，另外還測得了恩克縫的寬度為876公裏。由觀測闡明土星環的本質，要歸功於美國天文學家基勒，他在1895年從土星環的反射光的多普勒頻移發現土星環不是固體盤，而是以獨立軌道繞土星旋轉的大群質點。土星環掩星並沒有把被掩的星光完全擋住，這也說明土星環是由分離質點構成的。1972年從土星環反射的雷達回波得知，環的質點是直徑介於4到30厘米之間的冰塊。這樣的發現使科學家們非常吃驚，因為從近處所看到土星環竟然都是碎石頭和冰塊。它們的直徑多為幾厘米到幾十裏米不等，隻有少量的超過1米或者更大。而且在環的平麵內有百條到數千條的環，大小不一，形狀各異，大部環都是對稱地繞土星轉，當然也有不對稱的。
另外，科學家們從圖片上發現，環的形狀有鋸齒形的，有輻射狀的。令科學迷惑不解的是有的環就像幾股細繩扭結到一起。而輻射狀的更令科學大開了眼界而又傷透了腦筋，組成環的物質就像車輪那樣，步調整齊的繞著土星轉，這樣豈不要求那些離的越遠的碎石塊和冰塊運動的速度越快嗎？這顯然違背了目前已經掌握的物質運動定律。那麼，這是一個什麼樣的規律在起作用呢？至今還在探索中。
在近期，美國航空航天局的科學家發現了土星周圍還存在著一個“隱形”的巨大光環，它的麵積可容納10億個地球。NASA噴氣推土星新發現光環進實驗室稱，該光環平麵與土星主光環麵成27度傾角，該光環內側距離土星約595萬公裏，寬度約1190萬公裏。它的直徑相當於300倍土星的直徑。可容納10億個地球。光環由冰和塵埃微粒組成，它們之間的距離如此之大，即使你站在光環上也看不清楚。另外，土星照射到的太陽光線很少，光環反射出的可見光更少，令它難以被發現。組成光環的塵埃溫度很低，僅有零下193℃，但卻散發出熱輻射。NASA斯皮策太空望遠鏡正是捕捉到了這些熱輻射，才發現了這個巨大的光環。
土星衛星“菲比”的軌道穿越這個巨大的光環。科學家們認為，光環內的冰和塵埃來自於菲比與彗星的碰撞。光環的發現可能有助於解釋關於土星另一衛星土衛八的一個古老而神秘的問題。在1671年，天文學家卡西尼首次發現土衛八，稱這個星球一麵黑一麵白，就像太極符號一樣，而新發現的光環旋轉軌道與土衛八剛好相反。於是科學家們推測，光環內的塵埃飛濺到土衛八表麵上，形成了黑色區域。發現新光環之一的道格拉斯·漢密爾頓說：“長久以來，航天學者一直認為菲比與土衛八表麵之上的黑色物質之間存在某種聯係，新發現的光環為此提供了令人信服的證據。”
土星內部也有一個岩石所構成的核心，它與木星極為相似。土星核的外麵是5000公裏厚的冰層和8000公裏的金屬氫組成的殼層，最外麵被色彩斑斕的雲帶包圍著。土星的大氣運動比較平靜，表麵溫度很低，約為零下140攝氏度。土星以平均每秒9.64公裏的速度斜著身子繞太陽公轉，其軌道半徑約為14億公裏。它的公轉速度較慢，繞太陽一周需29.5年，但它的自轉卻很快，土星自轉一周隻需要要10時14分鍾。
10．躺在軌道上運行的天王星
天王星
天王星是太陽係八大行星之一，以離太陽由近至遠的次序為第七位。天王星是在1781年由英國天文學家赫歇耳發現。它與太陽平均距離28.69億千米。直徑51800千米，平均密度124克/厘米3，質量87421028克。公轉周期84.32年，自轉周期239小時，為逆向自轉。表麵溫度約-180°c。有磁場、光環和十五顆衛星。在八大行星裏，它與海王星屬於冰巨星一類，其原因是因為它拉大氣構成與巨大氣體巨星構成完全不一平。
天王星大氣的主要成分為氫和氦，另外還包含了由水、氨、甲烷所結成的“冰”和可以察覺到的碳氫化合物。他是太陽係內溫度最低的行星，最低的溫度隻有49K，還有複合體組成的雲層結構，水在最低的雲層內，而甲烷組成最高處的雲層。它和其他的大行星一樣，有係統、有磁場和許多衛星。它係統非常獨特，它的自轉軸斜向一邊，幾乎是躺在公轉太陽的軌道平麵上，因而兩極也躺在其他行星的赤道位置上。
在西方文化中，天王星是唯一一顆以希臘神祗命名的行星，而太陽係中的其他行星都是根據羅馬神祇命名的。從地球看，天王星的環像就像是標靶的圓環，而它的衛星就好像是鍾表的指針。在1986年，來自旅行者2號的影像顯示天王星實際上是一顆平凡的行星，在可見光的影像中沒有像在其他巨大行星所擁有的雲彩或風暴。然而，近年內，隨著天王星接近晝夜平分點，地球上的觀測者看見了天王星上的季節的變與天氣活動，它風速可以達到每秒250米。
對於氣體巨星和冰巨星的形成，有些論點認為它們剛形成的時候就有差異的存在。太陽係的誕生應該開始於一個氣體和塵土構成的巨大轉動的球體，也就是前太陽星雲。當它凝聚時，就會逐漸形成盤狀，然後在中心的崩塌形成了太陽。星雲氣體，主要是氫和氦，然後與塵土結合就形成了第一顆原行星。在行星成長的過程中，有些累積到足夠的質量，能夠凝聚星雲中殘餘的氣體的就開成了氣體巨星。冰巨星是由於氣體隻有幾個地球的質量，沒能達到這個臨界點。目前，太陽係形成理論遭遇了困難，有人認為天王星和海王星如此遠離木星和土星，而且他們也太大了，因此在那個距離上無法取得足夠的材料來形成。不然也有科學認為在離太陽較近的位置形成之後，它們才被木星驅趕到外麵的。然而，經過最近的模擬，並將行星漂移計算在內，似乎能在他們現存的位置上形成天王星和海王星。
天王星的在行星之前就已經被觀測了多次，人們把它當作恒星來看。而天王星的發現，最早的紀錄可以追溯至1690年，約翰·佛蘭斯蒂德在星表中將他編為金牛座34，並且至少觀測了6次。法國天文學家Pierre Lemonnier在1750至1769年也至少觀測了12次，包括一次連續四夜的觀測。威廉·赫歇爾在1781年3月13日在索美塞特巴恩鎮新國王街19號自宅的庭院中觀察到這顆行星（現在是赫歇爾天文博物館），但在1781年4月26日最早的報告中他稱之為彗星。赫歇爾用他自己設計的望遠鏡對這顆恒星做了一係列視差的觀察。他在他的學報上的紀錄著：“在與金牛座成90°的位置……有一個星雲樣的星或者是一顆彗星。”在3月17日，他注記著：“我找到一顆彗星或星雲狀的星，並且由他的位置變化發現是一顆彗星。”最後他半角發現交給皇家學會，雖然他認為那顆比較像行星，但他還稱它為彗星。
威廉·赫歇爾是天王星的發現者，它是一個很快被天體所接受的一顆行星。在1783年，法國科學家拉普拉斯證實赫歇爾發現的是一顆行星。赫歇爾本人也向皇家天文學會的主席約翰·班克斯承認這個事實：“經由歐洲最傑出的天文學家觀察，顯示這顆新的星星，我很榮譽的在1781年3月指認出的，是太陽係內主要的行星之一。”為此，威廉·赫歇爾被英國皇家學會授予柯普萊勳章。當時的國王根據他們成就，將他移居到溫沙王室。喬治三世依據他的成就將他移居至溫莎王室。讓皇室的家族有機會使用他的望遠鏡觀星的前提下，還給予了他200英鎊的年薪。
11．神秘的淡藍色海王星
海王星
海王星是一個典型的氣體行星。海王星上呼嘯著按帶狀分布的大風暴或旋風，海王星上的風暴是太陽係中最快的，時速達到2000千米。海王星的藍色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。盡管海王星是一個寒冷而荒涼的星球，但科學家們推測它和木星、土星一下是有內部有熱源的。它輻射出的能量是它吸收的太陽能的兩倍多。由於海王星是一顆淡藍色的行星，人們根據傳統的行星命名法，稱其為涅普頓。涅普頓是羅馬神話中是統治大海的海神，掌握著1/3的宇宙。
海王星是在太陽係中的第八顆行星，它是在1846年9月23日被發現的。計算者為英國劍橋大學的大學生亞當斯，也是最早被計算下來的。德國天文學家J.G.伽勒是按計算位置觀測到該行星的第一個人。這一發現被看成是行星運動理論精確性的一個範例。海王星由於距離遙遠，光度暗淡，即使用大型望遠鏡也難看清其表麵細節，因而不能依靠觀測表麵標誌的移動來定出自轉周期。在1928年通過觀測譜線的多普勒位移測出它的自轉周期為15.8±1h，貝爾通等從分析約300次紅外觀測中定出的，海王星的快速自轉使它的扁率達1/50（即赤道半徑比極半徑約長500km）。在1968年4月7日曾出現海王星掩恒星事件，通過這個事件準確的得出了它的赤道直徑50950km，與目前的最新數據相差很小。如果用永遠鏡觀看海王星，它則呈綠色。
海王的大氣中含有豐富的氫和氦，大氣溫度大約為-205℃，這個值高於從太陽輻射算得的期望值，由些說明海王星的大氣下要麼存在著溫室效應，要麼它有熱源。在1932年證實了海王星光譜紅外區的強吸收線為甲烷引起。1846年，W.拉塞爾發現逆行的海衛一，據計算它正接近海王星，將來也許會碎裂成為海王星的環，1949年發現海衛二。從地球上來看，遙遠的海王星常常隱身於寶瓶座星係不被人們發現。直到一天，人們發現天王星運動方式有點怪異，通過計算和推算才發現了海王星。在天王星被發現後，人們注意到它的軌道與根據牛頓理論所推知的並不一致。因此科學家們預測可能是因為存在的另一顆遙遠的行星影響了天王星的軌道。
正是基於以上的預測，在1846年9月23日首次觀察到海王星。它所出現的地點非常靠近於亞當斯和勒威耶根據所觀察到的木星、土星和天王星的位置經過計算獨立預測出的地點。於是一場關於誰先發現海王星和誰享有對此命名的權利的國際性爭論產生於英國與法國之間。現在將海王星的發現共同歸功於他們兩人。後來的觀察顯示亞當斯和勒威耶計算出的軌道與海王星真實的軌道偏差相當大。也就是說，如果搜尋海王星的時間早幾年或晚幾年，人們將無法在預測的位置或其附近找到他。
12．被“開除”出太陽係的冥王星
冥王星
冥王星的發現，是在一個非常巧合的且幸運的情況下發現的。在1930年，是在基於天王星、海王星運行進行研究時被一個發現錯誤的“斷言”所發現海王星後還有一顆行星。美國亞利桑那州的Lowell天文台的ClydeW.Tombaugh由於不知道這個計算錯誤，對太陽係進行了一次非常仔細的觀察，於是發現了冥王星。冥王星是太陽係九大行星中同太陽的平均距離最遠，質量最小的一顆行星。它的密度隻為每立方厘米1.8～2.1克，其質量是地球質量的0.0024倍，這不僅比水星質量小，甚至比月球質量還小。它的直徑約為2400千米，比月球還要小。
在冥王星上有一個名叫查龍的衛星，它的直徑為1180千米，因此對冥王星的大氣層的情況知道得少知又少，科學家們推測，冥王星的大氣可能是由氮和少量的一氧化碳及甲烷組成。大氣極其稀薄，地麵壓強隻有少量微巴。冥王星的大氣層可能隻有在冥王星靠近近日點時才是氣體；在其餘的冥王星的年份中，大氣層的氣體凝結成固體。靠近近日點時一部分的大氣可能散逸到宇宙中去，甚至可能被吸引到冥衛一上去。冥王星的軌道十分反常，有時候比海王星離太陽更近（從1979年1月開始持續到1999年2月）。冥王星的自轉方向也與大多數其他行星的方向相反。冥王星與海王星的共同運動比為3:2，即冥王星的公轉周期剛好是海王星的1.5倍。它的軌道交角也遠離於其他行星。即使冥王星的軌道看到支好像要穿越海王星軌道似的，但實際上根本沒有，所以，它們永遠也不會碰撞。
冥王星從來沒有被太空飛行器訪問過，就連哈勃太空望遠鏡也隻能觀察到它表麵上的大致容貌。因為它的距離太陽是非常遙遠的，因此它表麵的溫度幾乎接近零下240攝氏度。在冥王星上看來，太陽隻不是一顆明亮的星星。
冥王星被去除太陽係是在2006年的8月。此段時間，在布拉格召開的國際天文聯合會第26屆大會上，來自各國天文界的權威代表經過投票表決後通過聯合會決議，將原來九大行星中的冥王星列入矮行星之列。這意味著太陽係不再有九大行星。
按照國際天文學聯合會的定義，一個天體要被稱為行星，需要滿足三個條件：圍繞太陽公轉、質量大到自身引力足以使它變成球體，並且能夠清除其公轉軌道周圍的其他物體。同時滿足上述三個條件的隻有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它們都是在1900年以前被發現的。而同樣具有足夠質量、成圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體稱為“矮行星”，冥王星恰好符合這一定義，因此被國際天文學聯合會確認是一顆“矮行星”。圍繞太陽運轉，形狀不規則，也不能清除公轉軌道周圍物體的天體統稱為“太陽係小天體”。眾多太陽係小天體主要集中在火星和木星軌道之間，估計有50000多顆，現在已發現7000多顆。
一直以來，人們都認為太陽係九大行星，但通過這一決議，太陽係隻有八大行星。其實從70多年前發現冥王星開始就頗受爭議。1930年美國天文學家湯博發現冥王星，當時估錯了冥王星的質量，以為冥王星比地球還大，所以命名為大行星。但是經過近30年的進一步觀測，發現它的直徑隻有2300千米，比月球還要小，等到冥王星的大小被確認，“冥王星是大行星”早已被寫入教科書了。然而冥王星是一個異類。它個頭太小，軌道太扁，有時竟跑到海王星軌道的內側，而且軌道平麵相對於地球軌道平麵有很大的傾斜，而不像其他行星軌道基本上與地球軌道位於同一平麵上。這些種種特征使它的地位相當不穩定，最終被“開除”到了太陽係外。