海王星的發(fā)現(xiàn)是天文學(xué)史上的一個傳奇，嚴格意義上來說，這是數(shù)學(xué)的傳奇。它是一顆根據(jù)天王星的軌道異常情況，被數(shù)學(xué)家在筆尖上推算出來的新行星。演算出海王星軌道的人，一個是法國人勒維烈，一個是英國劍橋大學(xué)學(xué)生約翰·亞當斯，兩人幾乎同時“算”出了海王星的存在。
1781年3月31日晚，德裔英國天文學(xué)家威廉·赫歇耳用自制天文望遠鏡觀測夜空時，發(fā)現(xiàn)了一個新的天體，他認為可能是一顆彗星。但隨后其他天文學(xué)家的觀測證明這是一顆行星，這顆行星被命名為天王星。天王星被發(fā)現(xiàn)之后，很多人都把望遠鏡對準了它，并且為天王星編算了未來的運行表。但，人們奇怪地發(fā)現(xiàn)，天王星并沒有按照“編算”的軌道運行。更為奇怪的是，天王星搖搖晃晃，時快時慢，像個醉漢。1800年后，天王星的運行速度忽然漸漸加快，偏離了人們觀測的位置，到1880年左右，它的運行速度又慢了下來，甚至比往常還慢。
難道，牛頓萬有引力只是一個傳說？還是其他原因?qū)е绿焱跣?#8220;不正常”？于是人們假想：或許天王星旁邊有一顆“隱形”的星星，它有巨大的力量“拖”著天王星，讓天王星玩起了漂移。天文學(xué)上有個專用詞匯：攝動。什么是攝動呢？“行星都有忽快忽慢的運動，如果一顆行星跟另一顆行星在軌道上相互接近，它們的互相吸引會使對方都稍稍脫離人們推算的軌道，并產(chǎn)生快慢的變化，這稱作‘攝動’。”
那這顆行星在哪里？許多天文學(xué)家都把望遠鏡對準天王星前后的大片天區(qū)，希望捕捉到這顆未知星。德國哥廷根皇家學(xué)院甚至專門為第一個發(fā)現(xiàn)新行星的人設(shè)立了巨額獎金。但這顆星太遠了，即便發(fā)現(xiàn)了也可能被誤會成恒星。
于是，天文學(xué)家們想，既然從兩顆已知行星的攝動可以推算出它們運行的偏差，是不是也可以通過一顆的運行偏差反過來推算出另一顆攝動行星的位置呢？ 1844年，法國工藝學(xué)院的天文教師、35歲的勒維烈挑起這個擔子。經(jīng)過一系列的演算，勒維烈交了三篇論文，預(yù)測了新行星的質(zhì)量、亮度還有更精確的位置，并呼吁天文學(xué)家根據(jù)這些數(shù)據(jù)來尋找這些新行星。但，沒有人理睬。
怎么辦？勒維烈想到了比自己小一歲在德國柏林天文臺的加勒。此前，加勒曾經(jīng)把自己的博士論文寄給勒維烈，請他幫忙。于是，勒維烈給加勒寫了一封信：“把您的望遠鏡對準寶瓶座，黃道上黃經(jīng)326°，在這個位置1°的范圍內(nèi)，一定能找到新的行星。這是一顆9等星。”
1846年9月23日，加勒按照勒維烈的推算，在預(yù)定的天區(qū)發(fā)現(xiàn)了太陽系第八顆行星——海王星。這一天，被歷史評價為“牛頓力學(xué)最輝煌的一天”。當時，加勒在黃經(jīng)325.9°、黃緯-0.5°看到了一顆亮度8等的星，對比星圖，他發(fā)現(xiàn)：這顆星不在星圖上！
之后，天文學(xué)家們又一次一次證實了海王星的存在，真正位置和勒維烈的推算只差1°。
太陽系的八大行星，都是用羅馬神話中的神來命名的。海王星這個名字怎么得來的呢？
最初，它被臨時叫為“天外行星”、“勒維烈星”。加勒第一個建議給它取個正式的名字，他用的是羅馬神話中的門神——兩面神“杰納斯”來命名。勒維烈則建議以“尼普頓”作為新行星的名字。羅馬神話中“尼普頓”是海神，等同于希臘神話中的“波塞冬”。
這個命名符合用羅馬神命名行星的傳統(tǒng)，很快得到支持。因為“尼普頓”是海神，大家都叫它海王星。
伽利略是世界上最早使用望遠鏡的人。他借助“天眼”看向夜空，“首次”發(fā)現(xiàn)了夜空好多顆星星。
1612年12月28日，伽利略用望遠鏡看向夜空，發(fā)現(xiàn)了海王星，并且記錄下了這顆星的亮度、位置。這是一顆什么星？在伽利略眼里，漫天都充滿了沒有記錄、沒有命名的恒星。自然，這顆星被當成了一顆恒星。1613年1月27日，伽利略再次觀測到了海王星，但因為它的位置發(fā)生了移動，所以又被當成了另外一顆恒星。和伽利略一樣，很多人都把海王星當成了普通恒星。而且錯認了200多年。
中科院紫金山天文臺科普部主任張旸說，雖然伽利略399年前就看到過海王星，但沒有準確判斷出它的真實身份，因此，發(fā)現(xiàn)海王星的功勞，不能算在伽利略頭上。有人為伽利略感到惋惜，美國田納西州范德堡·戴爾天文臺臺長羅吉·埃爾維說：“伽利略看到了這顆行星，并且辨認出它存在相對于恒星背景的移動。但是那時天氣開始有云了，于是他就沒有進行進一步的觀測。如果沒有那些云，伽利略就有可能是海王星的發(fā)現(xiàn)者。”
海王星被發(fā)現(xiàn)以后，用當時最先進的望遠鏡觀測，可以看出它顯現(xiàn)出一個小小的藍色圓面，但看不出任何細節(jié)。“顏色和名字還挺貼切的。”專家說，海王星的大氣層以氫和氦為主，還有甲烷。正是大氣層中的甲烷吸收了日光中的紅光，使這顆行星呈鮮艷的藍色，取名“海王星”，從顏色上是當之無愧的。
海王星一共有13個衛(wèi)星，也有環(huán)。1989年8月，美國“旅行者2號”飛船，掠過了海王星。美國“旅行者2號”飛船讓科學(xué)家們看到了海王星周圍有3條環(huán)，這些環(huán)非常狹窄，由像煤渣一樣的碎塊組成，這三條環(huán)從內(nèi)而外被命名為“亞當斯”“勒維烈”“加勒”，這主要是紀念三位發(fā)現(xiàn)者。據(jù)最新觀測，有的環(huán)發(fā)生了顯著的退化。但，這三條環(huán)是干什么用的？為什么會退化？還需要探測和研究。
太陽系行星自轉(zhuǎn)一周為一晝夜。自從2006年，冥王星被開除出局后，海王星成了距離太陽最遙遠的行星。地球自轉(zhuǎn)一圈是24小時，那海王星的一天呢？此前認為，海王星上的一天為16小時6分29秒，但最新精確測量結(jié)果顯示，海王星自轉(zhuǎn)一周需要15小時57分鐘59秒，較此前測定結(jié)果少了約8分半鐘。
“哈勃”望遠鏡拍攝的照片顯示，海王星南極上空有兩個漩渦，20多年來的觀測結(jié)果表明，這兩個漩渦的旋轉(zhuǎn)周期“特別穩(wěn)定”。盡管原因尚不清楚，但它們的旋轉(zhuǎn)周期很有可能精確表明了海王星的自轉(zhuǎn)周期。
海王星上的一天比地球上的一天要快，但它的季度卻比地球慢很多。“海王星上也有春夏秋冬，但，每一季度都很長，相當于41個地球年。”北京天文館的專家說，海王星距太陽28億英里(約合45億公里)，是地球與太陽間距離的30倍，雖然接受的熱量很少，但也有一年四季。
“與地球一樣，海王星的旋轉(zhuǎn)軸傾斜，南方和北方的夏季和冬季出現(xiàn)時間相反。幾年前，海王星南方大部分地區(qū)被云層覆蓋，北方則較為晴朗，云量極少。海王星上空的云量隨著四季變化，冬季時，更多云層朝北方移動，夏季時，更多云層朝南方移動。”專家說，哈勃空間望遠鏡在1996年、1998年以及2002年拍攝的照片中，明顯看到海王星南半球的云層不斷擴大，這說明雖然日照很微弱，但長達41地球年的夏季日照日復(fù)一日的積累，也會產(chǎn)生很大的季節(jié)變化現(xiàn)象。
海王星被認為是一顆類木行星，那么，它是否可以成為人類的第二個地球？它上面是否有居民呢？
張旸說，其實，人們對海王星的了解還很少。人類對于這顆遙遠的藍色星球首次近距離考察是在1989年，當時美國宇航局的旅行者2號探測器從距離海王星北極僅有4950公里的空間飛過，在此過程中進行了大量觀測和測量。經(jīng)測定，它的直徑為49000多公里，約是地球的3.9倍，比天王星略小。海王星的質(zhì)量卻比天王星大，是地球的17倍。
會不會像《阿凡達》里演的一樣，藍色的海王星上也有一群藍色皮膚的居民？張旸說，“海王星出現(xiàn)智慧生命的可能性不大。”因為，海王星的“脾氣”太怪異。首先，這群居民得不怕冷。因為和太陽太遠，海王星表面每單位面積受到太陽的熱量，只有地球上的1/900，所以，表面溫度非常低，在零下170℃左右。
其次，還有隨時刮來的神秘風暴。海王星有太陽系最強烈的風，時速高達2100公里，呼嘯著沿緯度線呈帶狀在海王星表面奔流；而這些颶風還是不固定的，“旅行者2號”從海王星身邊掠過的時候，發(fā)現(xiàn)它南半球有一個“大黑斑”，形態(tài)與木星的大紅斑非常相似，有歐亞大陸那么大。這個“大黑斑”看上去很美，實際上是海王星上的颶風系統(tǒng)。
不過這個大黑斑很短命，1994年11月，哈勃望遠鏡指向海王星時，并沒有看這個大黑斑，而是在北半球看到了一場新的風暴。而這些神秘風暴是怎么引發(fā)的？至今還是個謎。
盡管海王星并非肉眼可見，但是7月清晨，如果你使用望遠鏡還是可以一睹它的芳蹤；還可以看到它的“大黑斑”。
一直到8月份，這顆暗淡的藍色星球?qū)⒁恢边\行在黎明前的水瓶座。天文學(xué)家建議，最佳的觀測時間是在半夜至清晨4點左右。由于其亮度非常接近肉眼可見，因此只需要最小型的望遠鏡甚至雙筒鏡就能看到海王星出現(xiàn)在星空中。
