示意图：从海王星最大的卫星海卫一上空观察海王星的景象

海王星的发现是天文学史上的一个传奇。严格意义上说，这是数学的胜利，更是牛顿万有引力定律的胜利。因为它是根据天王星的轨道异常情况，利用已知的物理规律和数学知识从笔尖上推算出来的新行星。

1．“算”出来的海王星

海王星是历史上第二颗被发现的行星。第一颗是天王星，它在1781年被从音乐家改行为天文学家的威廉·赫胥尔（William Herschel）发现的。水星、金星、火星、木星、土星从不被认为是人们发现的，因为任何人用肉眼都能看到。

赫胥尔发现天王星之后，他本人也意识到了天王星的运行规律不符合牛顿万有引力定律，但没能做更多的探究。一些天文学家推测：一定有一颗尚未被发现的大行星在对它施加引力的影响。不久，英国剑桥大学学生约翰·亚当斯(John Couch Adams)和法国人勒威耶(Urbain Le Verrier)几乎同时推算出了这颗未知天体应当具备的位置和质量数据。随后在 1846年9月23日，德国天文学家伽勒根据勒威耶来信提供的数据，使用望远镜找到并确认了这颗新行星的存在。最后这颗天体被命名为海王星，这是罗马神话中海神的名字。

不过，这并不是人们第一次看到海王星，至少包括伽利略在内的数位科学家早在17世纪初就曾经看到过它，只不过当时把它当成是一颗普通的恒星了。罗吉·埃尔维(Rocky Alvey)是美国田纳西州范德堡·戴尔天文台台长，他说：“伽利略看到了这颗行星，并且辨认出它存在相对于恒星背景的移动。但是此时天气开始有云了，于是他就没再进行进一步的观测。如果没有那些云，伽利略就有可能是海王星的发现者。”

2．神秘的星球

海王星的质量是地球质量的17倍，不过它的构造和地球有很大的不同。它的表面被主要成分是氢和氦的厚厚的大气层所包裹着，空气中还弥漫着由甲烷冰粒构成的白云。只有其内核才是固体的，但我们没有办法看到。海王星还有一个不明显的光环，不过比起土星那迷人的多彩光环要逊色的多。

人类对于这颗遥远蓝色星球的首次近距离考察是在1989年，当时美国宇航局的“旅行者2号”探测器从距离海王星北极仅有4950公里的空间飞过，在此过程中进行了大量观测和测量。不过即使到今天，这个遥远的神秘天体依旧是谜团重重。

埃里克·卡考斯卡(Erich Karkoschka)是一位天文学家，来自亚利桑那大学。他说：“海王星接收的太阳光照仅有地球的0.1%，但是海王星上竟然存在强烈的风暴和不断改变的大气形态。”天文学家们依旧无法理解海王星用以驱动其变幻无常的大气特征的热源来自何方。“如果我们能搞明白在这样一颗太阳光如此缺乏的星球上它是如何维持这样一个剧烈的风暴系统的，那么我们将对地球和超过500颗已发现的系外行星的大气运行模式有更加深刻的理解。”

3．海王星年

海王星距离太阳约28亿英里（约合45亿公里），围绕太阳公转一圈（一年）需要165个地球年。今年的7月13日是一个特别的日子——海王星发现一周年日，当然这个一周年，指的是“海王星年”。北京时间7月13日6:27，海王星终于回到了和1846年9月23日被发现时相同的轨道位置，也就是说走过了整整一个“年头”。

别看海王星绕太阳运行一周需要如此长的时间，它自己自转的速度还是很快的，大约16个小时就可以自转一周。也就是说，海王星一天的时间为16小时。由此可以推算海王星的一年要多少天了！

4．科学启示

上述这一切对于科学来说具有重要意义。自从海王星被发现以后，天文学家们开始通过所能看到的物体的异常运动推测出不可见物体的存在。例如，暗物质，即占据宇宙总质量大部分的不可见物质，最初就是由它们对可见恒星的引力影响推断出的。暗能量，即造成宇宙不断快速膨胀的力，就是通过计算遥远星系的运动速率得出的。我们已经知道在银河系和其他星系的中央都存在巨大的黑洞，这是因为恒星和气体云都在围绕着它们作涡旋运动，否则就无法解释这些现象。

有时一项新技术也容易对人造成误导。冥王星被发现是因为当时人们认为似乎有某种力在拉动海王星，就像海王星拉动天王星一样。尽管后来确实发现了冥王星（近些年来已经被排除出大行星家族），但是它实在是太小了，以至于不可能对海王星施加足够的引力影响。结果证明海王星的轨道异常其实并不存在。

科学家们常常对于是否存在着一定影响达不成一致意见：少数科学家认为一些彗星的奇特运行轨迹预示着在海王星之外遥远的位置上还存在尚未被发现的大行星，然而大多数科学家表示怀疑。同样，通过观察可见的去发现不可见的已经是天文学家的最重要的工具之一，据此人们就可以了解将自己大部分隐藏起来的宇宙。海王星的被发现，就标志了这项工作的开始。