自19世纪中叶被发现以来，海王星一直是一颗神秘的行星。作为离太阳最远的行星，只有一次机器人任务造访过它。关于驱动其内部结构的机制，仍有许多未解之谜。然而，我们在过去几十年中对地球的了解意义重大。
例如谢谢旅行者 2使用探测器和地面仪器进行的几次调查，科学家们设法对海王星的结构和组成有了相当好的了解。行星模型不仅知道大气层的构成，还预测了行星的内部结构。海王星是由什么构成的？
结构与组成：
与太阳系中其他的气态巨行星一样，海王星可以分为几层。海王星的成分会根据您观察的是哪一层而发生变化。海王星的最外层是大气层，它约占行星质量的 5-10%，并向核心延伸高达 20%。
在大气层之下是地球的巨大地幔。这是液体的过热区域，温度可高达 2,000–5,000 K（1,727–4,727 °C；3,140–8,540 °F）。地幔有 10-15 个地球质量，富含水、氨和甲烷。这种混合物被称为冰，尽管它是一种炽热、稠密的液体，有时也被称为“水和氨的海洋”。
在大气层的较低区域，甲烷、氨和水的浓度正在增加。与天王星不同，海王星的成分具有更大的海洋体积，而天王星具有更小的地幔。与其他气态/冰态巨行星一样，海王星被认为有一个固体核心，其成分仍然是一个推测问题。然而，它由岩石组成且富含金属的理论与目前的行星形成理论是一致的。
根据这些理论，海王星的核心由铁、镍和硅酸盐组成，其内部结构使其质量约为地球的 1.2 倍。中心的压力估计为 7 Mbar (700 GPa)，大约是地球中心的两倍，温度高达 5400 K。在 7000 公里的深度，条件可能是甲烷分解成钻石晶莹，雨落如冰雹。
由于与木星和土星相比体积更小且挥发物浓度更高，海王星（与天王星一样）通常被称为“冰巨星”，是巨行星的一个子类。与天王星一样，海王星的内部结构也不同，它是硅酸盐岩核和金属核；由水冰、氨和甲烷组成的地幔；以及氢气、氦气和甲烷气体的气氛。
海王星的大气层：
海王星的大气层约占其质量的 5% 到 10%，并可能延伸到核心的 10% 到 20%，那里的压力达到约 10 GPa，或大气压的约 100,000 倍。在高海拔地区，海王星的大气层含有 80% 的氢气和 19% 的氦气，以及少量的甲烷。
与天王星一样，大气甲烷对红光的吸收是海王星蓝色调的部分原因，尽管海王星的颜色更暗、更鲜艳。由于海王星大气中的甲烷含量与天王星相似，因此据信一种未知的大气成分导致了海王星更强烈的颜色。
海王星的大气分为两个主要区域：对流层低层（温度随高度降低）和平流层（温度随高度升高）。两者之间的边界，即对流层顶，压力为 0.1 巴（10 kPa）。然后平流层让位给压力小于 10-5个一个 104个逐渐过渡到逸散层的微棒（1 至 10 Pa）。
海王星的光谱表明，由于紫外线辐射和甲烷相互作用（即光解）产生的化合物如乙烷和乙炔，海王星的下层平流层是多云的。平流层还含有少量一氧化碳和氢氰酸，这是海王星平流层比天王星温暖的原因。
由于不明原因，地球的热层正在经历大约 750 K (476.85 °C/890 °F) 的异常高温。这颗行星距离太阳太远，无法通过紫外线辐射产生这种热量，这意味着涉及另一种加热机制，这可能是大气与行星磁场中的离子或行星内部释放的引力波的相互作用进入大气层。
因为海王星不是固体，它的大气层会发生差异旋转。宽阔的赤道带自转周期约为 18 小时，比行星磁场的 16.1 小时自转周期要慢。反之，极地则相反，自转周期为12小时。
这种差异旋转是太阳系中所有行星中最明显的，会导致强烈的横向风切变和猛烈的风暴。印象最深的三个是1989年航海者2号宇宙飞船发现的，后来以它们的外形命名。
第一个被发现的是一场巨大的反气旋风暴，面积为 13,000 x 6,600 公里，与此类似大红点来自木星。被称为大黑点，五年后（1994 年 11 月 2 日）哈勃太空望远镜对其进行搜索时，这场风暴未被发现。相反，在地球的北半球发现了一个新的、看起来非常相似的风暴，这表明这些风暴的寿命比木星的短。
是滚筒这是另一场风暴，一团白云，比大黑斑更南。这个绰号首次出现是在旅行者 2遇到于 1989 年，当时观察到云团的移动速度比大黑斑快。
是小黑点，南方气旋，是 1989 年遭遇期间观测到的第二强风暴。它最初是漆黑的；但是如何旅行者 2当它接近行星时，形成了一个明亮的核心，在大多数高分辨率图像中都可以看到。
勘探：
是旅行者 2该探测器是唯一访问过海王星的航天器。该航天器最接近地球的时间是 1989 年 8 月 25 日，距离海王星北极上空 4,800 公里（3,000 英里）。由于这是航天器可以访问的最后一个主要行星，因此决定近距离飞越海卫一卫星，这与之前所做的类似旅行者 1'和......见面土星和他的月亮泰坦.
该航天器与海神星近距离接触，然后于 8 月 25 日接近海王星大气层 4,400 公里以内，并于当天晚些时候经过该行星最大的卫星海卫一附近。航天器证实了行星周围存在磁场，并指出该磁场偏离中心并且倾斜类似于天王星周围的磁场。
海王星的自转周期是根据无线电发射的测量结果和旅行者 2它还表明海王星有一个异常活跃的天气系统。在飞越过程中发现了六颗新卫星，这颗行星被证明有不止一个环。
虽然目前没有计划前往海王星的任务，但已经提出了一些假设任务。例如，美国国家航空航天局设想可能在 2020 年代末或 2030 年代初的某个时间进行一项旗舰任务。其他建议包括一项可能的任务卡西尼-惠更斯号- 2003 年提出的“带探测器的海王星轨道器”样式。
美国宇航局最近的另一个提议是氩气- 将于 2019 年发射的飞越航天器，它将访问木星、土星、海王星和柯伊伯带天体。重点将放在海王星及其最大的卫星海卫一上，将在 2029 年左右进行研究。
考虑到它与地球的距离，为什么跨海王星地区对我们来说仍然是个谜已经不是什么秘密了。几个计划中的任务将在未来几十年前往那里，探索其丰富的冰体和以其命名的巨大行星。我们可能会从这些研究中学到很多关于海王星和太阳系历史的知识。
我们已经写了很多关于它的有趣文章海王星在今天的宇宙中。这里是谁发现了海王星？,海王星的表面是什么样的？,海王星的表面温度是多少？,海王星有多少颗卫星？,海王星的大气层是什么样的？,海王星是什么颜色？,海王星的轨道：海王星一年有多长？
如果您想了解更多关于 Neptune 的信息，请查看关于海王星的哈勃新闻稿，这是一个链接NASA 海王星太阳系探索指南.
我们在海王星上录制了一整集天文节目。你可以在这里听它第 63集：海王星.
富恩特斯：