第十三章
海王星
海王星離太陽很遠，它的公轉軌道半徑大約為30個天文單位，也就是說這個距離大約是日地距離的30倍。由於它離太陽這麼遠，所以在海王星上看到的太陽和我們所看到的太陽大不一樣，太陽顯得那麼遙遠，其視角直徑還不到我們所看到太陽的1/30。太陽給海王星的熱量也少得可憐，僅僅隻有地球所得到太陽熱量的1/1000。在地球上看海王星很暗，它的亮度隻有785等，隻用肉眼是看不到的，必須使用望遠鏡才能看見這顆淡藍色的行星。
從1968年海王星掩恒星BD-17°4388的觀測中得知，海王星上是一個寒冷的世界，海王星表麵溫度很低，有效溫度隻有46K。它被濃厚的淡藍色大氣包圍著。海王星的大氣中主要成分是氫、甲烷和氨等。由於那裏的溫度非常低，所以在那裏除氨之外還能凝聚成甲烷雲。科學家們認為如果在海王星上有氬存在的話，甚至可以形成由氬結晶體組成的雲。海王星上的雲層特別厚。在大氣最高層處溫度達到135～200K，這一溫度就遠日行星而言是相當高的。
經過研究，科學家們提出了海王星的結構模型。他們認為海王星有一個質量和地球差不多相同的核心。它是由岩石構成的，其溫度為2000～3000K。在海王星核的外麵是質量較大的冰包層，據推測這個冰包層厚達8000千米。在冰包層的外麵是稠密的大氣。
現在已經知道海王星和天王星的大小差不多，它的赤道半徑為24750千米，是地球赤道半徑的388倍。海王星的自轉周期是22小時左右，由於自轉速度快產生較大的扁縮，使它的扁率達到00259。也就是說，海王星的赤道半徑比極半徑約長641千米。海王星的體積約為地球體積的57倍，它的平均密度為166克／厘米，所以海王星的質量隻是地球質量的1722倍。在海王星的表麵重力加速度比地球表麵的重力加速度略大。
在海王星自轉的同時，它在軌道上以每秒543千米的平均速度繞太陽公轉。由於公轉軌道漫長公轉速度又小，所以海王星需要1648年才能繞太陽轉1周。如果我們在海王星上生活1年，地球上就已經過去將近165年了!它的一“年”比我們一生還長，在那裏我們還活不到1歲。海王星的赤道麵和軌道麵有28°48′的交角，因此在這個星球上的1年中也有四季的變化。但是在海王星上的冬季和夏季溫度的差別不大，都是那麼寒冷。
1846年發現這顆新行星後不久，英國的天文學家拉塞爾就發現了海王星的1顆衛星——海衛1。海衛1可是一個不小的衛星，它不但比我們的月亮大，而且比冥王星還大，就是水星比它也大不了多少。海衛1在離海王星354000千米的圓形軌道上沿順時針方向繞海王星旋轉，它的自轉與公轉是同步的，因此它也和月球一樣總是以同一半球麵朝著海王星。海衛1的質量是34±2×1026克，是太陽係中質量最大的1顆衛星，在它的表麵上可能存在著大氣。
1949年美國的柯伊伯發現了海衛2，這是一個較小的衛星，它的半徑約為120千米，質量至今尚未測出。海衛2在橢圓形軌道上繞海王星運行，它距海王星的平均距離是551萬千米。它是順行衛星，其軌道麵和海王星的赤道麵交角276°。海衛2的橢圓軌道很扁，偏心率約為075，在太陽係所有衛星中其軌道是最扁的一個。
海王星的兩顆衛星很不相同，它們一近一遠、一大一小、一逆行一順行、一個軌道圓一個軌道扁。這在行星的衛星係中是十分特殊的，也是很引人注意的。海衛1是1顆14等星，海衛2是1顆19等星，它們都必須用大口徑的天文望遠鏡才能看見。
1981年5月24日，美國的科學工作者在觀測海王星掩星時，發現在海王星附近有1個小天體，它距海王星很近，所以人們認為它是海王星的第3顆衛星。從掩星的時間看，這顆新衛星的直徑大約為100千米，星等為16～20等。
1977年發現了天王星的光環，1979年又發現了木星也有光環，那麼海王星是不是也有光環呢?這個問題一直在吸引著人們。發現行星是否有光環最有效的方法是行星際探測器，1979年木星光環就是美國發射的“旅行者1號”探測器發現的。可是現在尚沒有探測器飛往海王星，因此人們自然通過天王星光環發現的曆史，想到觀測海王星掩恒星來發現海王星的光環。
1980年8月21日觀測海王星掩恒星時，澳大利亞的斯特隆洛山天文台的觀測結果表明在距海王星15倍半徑處有一個光環。1981年5月10日和5月24日發生了兩次海王星的掩星事件，科學家們組織了較大規模的觀測。但是觀測並不成功，在5月24日的觀測中恰好於距海王星為15海王星半徑處有一減光，這與澳大利亞在第一次觀測中的結果相近。但是這個減光時間短促，是不是由光環引起的還有待於今後的觀測來證實。
美國科學家愛德華·吉南在重新檢查了1968年新西蘭一個天文台觀測海王星掩恒星的資料後，對海王星光環有了新發現。他在1982年6月召開的美國天文學會上宣布了這個新發現。他們認為在非常靠近海王星的地方有兩個光環，它們位於海王星雲層上端2900千米和6750千米的地方。兩個光環的寬度都在1930千米左右，它們是由冰塊和碎石構成的。