天王星的兄弟
在大型天文望远镜里的海王星，呈现出淡蓝色的圆面，人们自然而然地联想到蔚蓝色的大海，西方人用罗马神话中的大海之神——尼普顿的名字来称呼它，中文译为海王星。
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，外形和天王星类似，质量比天王星略大一些。
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，两个暗斑和三个亮斑。黑斑的直径约为1．28万千米，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50千米处有一些像卷云般的云朵。分析显示，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倍地球质量；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59万千米的高度，其磁尾延伸到600万千米。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12000千米，南北方向上达8000千米，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。
探索海王星
1989年8月24日，经过12年长途跋涉的“旅行者2号”探测器如期到达了旅途的最后一站——海王星，对海王星进行了详细的科学考察，给天文学家发回了大量清晰的照片和数据，使我们对海王星的了解再也不像雾中看花那样朦朦胧胧了。
“旅行者2号”飞近海王星拍摄的照片向人们显示，海王星是一个狂风呼啸、乱云飞渡、富有生气的世界。大气中有许多湍急紊乱的气旋在翻滚，在海王星的南半球有一个醒目的大黑斑，其形状、相对位置和行星的大小比例竟与木星大红斑类似。天文学家认为它也是一个令人惊心动魄的风暴区。
在“旅行者2号”考察海王星之前，一般认为海王星只有两颗卫星，那就是海卫一和海卫二。飞近探测后又发现了6颗卫星，从而使海王星的卫星总数达到8颗。新发现的卫星暂命名为1989N1—1989N6。1989N6距海王星最近，其他依次是1989N5、1989N3、1989N4、1989N2、1989N1、海卫一和海卫二。
“旅行者2号”重点考察了海卫一。当它从南边逼进海卫一时，摄像机前出现了一个耀眼的白色世界，冻结的氮构成的海卫一极冠覆盖了南半球的大部。海卫一表面温度大约只有－310℃。科学家推测它是由岩石和冰混合而成的天体。探测器发现海卫一上的冰火山正在喷发，喷出的是白色的冰雪团块和黄色的冰氮颗粒。由于海卫一重力不大，这种喷发物可高达32千米，是珠穆朗玛峰高度的4倍。迄今为止，海卫一是已发现的太阳系中第三个存在活火山的天体。“旅行者2号”发现海王星有5条光环，里面的3条比较模糊，可能是海王星碎片构成的。外面的两条环比较明亮，较里面的环原整，最外面的环只有几段弧特别亮。仔细观察后发现，原来环中嵌有7—8团冰块（最大的直径约为10—20千米），其他的则是很小的冰晶和碎石。
当“旅行者2号”探测器飞进海王星周围的空间时，它的磁强计测量了海王星的磁场和磁层。发现海王星的磁极与海王星的南北极偏差50°，在此之前，天文学家一直把天王星的偏心磁场看作异常，现在海王星也如此，事情就不那么简单了。如何解释这两个行星的磁场，成为摆在科学家面前的一个难题。