天王星的兄弟

海王星绕太阳运转的轨道半径为 45 亿千米，是地球距离太阳的 30 倍，公转一周需要 165 年。从 1846 年发现到今天，海王星还没走完一个全程。

海王星的直径是 49400 千米，和天王星类似，质量比天王星略大一些。

因此海王星的内部结构与天王星极为相近，所以说是天王星的孪生兄弟。

海王星表面也有厚厚的大气层包围着，大气中含有氢、甲烷和氨等气体。由于海王星离太阳遥远，表面有效温度为-230℃，但在红外波段，海王星的辐射能量超过它所吸收的太阳能量，这表明海王星也可能存在内部局部能源。从 1989 年 8 月“旅行者 2 号”考察海王星时发回的照片上发现，海王星上面有一个大鹅卵形黑斑，二个暗斑和三个亮斑。黑斑的直径约为 1.28 万公里，看上去像一只大眼睛，大约每 10 天逆时针旋转一周。这个大黑斑实际上是一个气旋，它是海王星大气的高压区，在它上面约 50 公里处有一些像卷云般的云朵。分析表明，在海王星大气中含有高浓度的甲烷和氢硫化物。

天王星和海王星的内部结构既不像类地行星富含硅、铁，又不像巨行星那样富含氢、氦，它们基本上是由水、甲烷、氨等氢化物构成；而硅酸盐、铁、氢和氦只是次要成分。这就是说，虽然天王星和海王星也像巨行星那样是液态行星，但它们的化学成分已不是原始星云物质。

现在认为天王星和海王星的大气中氢仍是主要成分，其内部结构分为三层：富氢的大气层，其质量为 1～2 地球质量；由甲烷、氨和水构成的液态幔，其质量约为地球质量的 10 倍；岩—冰核，其质量约为地球质量的 3 倍。

根据地面观测，天王星和海王星也有磁层。为此，“旅行者 2 号”的探测项目中设置了对天王星、海王星磁层的探测项目。“旅行者 2 号”在到达天王星最近距离点之前，就探测出天王星发出的射电信号和带电粒子流。经测定，天王星也有磁层结构，其磁层中主要是由质子和电子构成的等离子体。磁层在朝向太阳的一面至少延伸到 59 万公里的高度，其磁尾延伸到 600 万公里。天王星也有与地球范艾伦带类似的辐射带。

1989 年 8 月 24 日，“旅行者”2 号抵达海王星近区，对海王星进行多方面的探测。观测资料向我们展示了海王星的“画卷”。海王星是一颗蓝绿色的行星，大气层内十分活跃，各层的云都在高速流动，风暴层出不穷。在大气层中存在两个暗斑和 3 个亮斑。其中一个大暗斑在东西方向上达 12000 公里，南北方向上达 8000 公里，位于海王星南半球南纬 21°，与木星大红斑一样，是沿逆时针方向运动的气团。大黑斑的南部还伴有明亮的白斑。“旅行者”2 号还新发现海王星有 6 颗卫星，使海王星卫星总数达到 8 颗。发现海王星有 5 条光环。迄今为止，木星、土星、天王星和海王星都具有光环。它们同属类木行星。这给关于太阳系起源和演化的研究注入了新的活力。