基本介绍

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海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的，体积是太阳系第四大，但质量排名是第三。海王星的质量大约是地球的17倍，而类似双胞胎的天王星因密度较低，质量大约是地球的14倍。海王星大气层85%是氢气，13%是氦气，2%是甲烷，除此之外还有少量氨气。在大气层中的甲烷，只是使行星呈现蓝色的一部分原因。因为海王星的蓝色比有同样份量的天王星更为鲜艳，因此应该还有其他的成分对海王星明显的颜色有所贡献。

海王星有太阳系最强烈的风，测量到的时速高达2100公里。1989年美国航天局发射的旅行者2号飞掠过海王星，对南半球的大黑斑和木星的大红斑做了比较。海王星云顶的温度是-218 ℃（55K），因为距离太阳最远，是太阳系最冷的地区之一。海王星核心的温度约为8000 ℃，也和大多数已知的行星相似。

海王星可能有一个固态的核，其表面可能覆盖有一层冰。此外，海王星有磁场和极光。还有因甲烷受太阳照射而产生的烟雾。

海王星

海王星在1846年9月23日被发现，是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。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。迄今只有美国发射的航海家2号曾经在1989年8月25日拜访过海王星。在2003年，美国国家航空航天局提出有如卡西尼-惠更斯号科学水平的海王星轨道探测计划但不使用热滋生反应提供电力的推进装置；这项计划由喷射推进实验室和加州理工学院一起完成。

质量

海王星与地球的大小比较（1:1）

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”。

温度

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。

成分

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。

海王星内部结构

地幔

海王星的地幔相当于10到15个地球质量，富含水、氨和甲烷。按照行星科学的惯例，这种混合物被称为冰，即使它是一种热的、致密的流体。一个由氢分子组成的导电性很强的水，它有时被称为水的氢离子层，在更深层的高级离子水中，氧结晶，而氢离子在氧晶格中自由漂浮。

另有一些研究人员对钻石熔点进行了详细测量，当钻石融化时就像是水冷冻和融化的过程，在液态形式之上漂浮着固定形式钻石是一种非常坚硬的物质，它很难被融化。由于当钻石在高温下加热熔化容易变成石墨，因此研究人员很难测量钻石在变成石墨之前具体的熔点。科学家将钻石暴露于高压下使用激光轰击钻石表面，4000万倍零海拔压力的作用下，钻石变成了液态。当压力降低至零海拔1100万倍，温度降低至5万摄氏度，固体成块的钻石便开始形成。

科学家发现一些事情并非他们之前所预计的那样，当温度降低至形成固态钻石的状态下，形成的固态钻石并未沉下去，而是漂浮在液态钻石的顶层，就像是钻石冰川一样。在海王星和天王星这样的超大气态行星上，存在着类似钻石液化的超高温度和压力。如海王星，在7000千米的深度，甲烷分解成钻石晶体，像冰雹一样向下滴落。科学家还认为，这种钻石雨还会发生在木星、土星和天王星上。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的超高压实验表明，地幔顶部可能是液态碳的海洋，上面漂浮着固体钻石。