海王星

海王星简介

海王星（英语：Neptune，天文符号：♆）是太阳系八大行星之一，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。

特性

海王星的质量为1.0247e+26千克，是介于地球和巨行星（指木星和土星）之间的中等大小行星：它的质量是地球质量的17倍，是木星质量的1/18。因为它们质量较典型类木行星小，而且密度、组成成分、内部结构也与类木行星有显著差别，海王星和天王星一起常常被归为类木行星的一个子类：冰巨星。在太阳系外行星研究领域，海王星被用作一个通用代号，指所发现的有着类似海王星质量的系外行星，就如同天文学家们常常说的那些系外“木星”。

因为轨道距离太阳很远，海王星从太阳得到的热量很少，所以海王星大气层顶端温度只有-218℃（55K），而由大气层顶端向内温度稳定上升。和天王星类似，星球内部热量的来源仍然是未知的，而结果却是显著的：作为太阳系最外侧的行星，海王星内部能量却大到维持了太阳系所有行星系统中已知的最高速风暴。对其内部热源有几种解释，包括行星内核的放射热源，行星生成时吸积盘塌缩能量的散热，还有重力波对平流圈界面的扰动。

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。

大气层

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的光谱位置。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。

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。根据蒲福风级即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。