Sao Hải Vương là hành tinh thứ tám và xa nhất tính từ Mặt Trời trong Hệ Mặt Trời. Nó là hành tinh lớn thứ tư về đường kính và lớn thứ ba về khối lượng.
Sao Hải Vương có khối lượng riêng lớn nhất trong số các hành tinh khí trong hệ Mặt trời. Sao Hải Vương có khối lượng gấp 17 lần khối lượng của Trái Đất và hơi lớn hơn khối lượng của sao Thiên Vương(xấp xỉ bằng 15 lần của Trái Đất).
Sao Hải Vương quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trời ở khoảng cách trung bình 30,1 AU, bằng khoảng 30 lần khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời.
Sao Hải Vương có cấu tạo tương tự như sao Thiên Vương, nhưng lại khác biệt với những hành tinh khí khổng lồ như sao Mộc và sao Thổ. Khí quyển của sao Hải Vương chứa thành phần cơ bản là hiđrô và heli, cùng một số ít các hidrocarbon và có lẽ cả nitơ, tương tự như của sao Mộc hay sao Thổ. Tuy nhiên khí quyển của nó chứa tỷ lệ lớn hơn các phân tử "băng" như nước, amoniac, và methane. Do đó các nhà thiên văn thỉnh thoảng phân loại sao Thiên Vương và sao Hải Vương thành các hành tinh băng đá khổng lồ để nhấn mạnh sự khác biệt này.
Sao Hải Vương có khối lượng riêng lớn nhất trong số các hành tinh khí trong hệ Mặt trời.
Cấu tạo của sao Hải Vương
Sao Hải Vương có khối lượng 1,0243×1026 kg, nằm trung gian giữa Trái Đất và các hành tinh khí khổng lồ: khối lượng của nó bằng 17 lần khối lượng Trái Đất nhưng chỉ bằng 1/19 so với của Sao Mộc. Lực hấp dẫn trên bề mặt của nó chỉ nhỏ hơn của Sao Mộc.
Cấu trúc bên trong của sao Hải Vương tương tự như của sao Thiên Vương. Khí quyển của nó chiếm khoảng 5% đến 10% khối lượng hành tinh và chiều dày khoảng 10% đến 20% bán kính hành tinh, xuống sâu tới mức áp suất 10 GPa gấp 100.000 lần áp suất khí quyển trên Trái Đất.
Lõi của sao Hải Vương có thành phần bao gồm sắt, nikel và silicat, và có khối lượng theo mô hình hóa bằng 1,2 lần khối lượng Trái Đất.
Khí quyển của sao Hải Vương
Ở cao độ lớn, khí quyển sao Hải Vương chứa 80% hiđrô và 19% heli. Cũng có một lượng nhỏ phân tử mêtan. Dấu vết của khí mêtan cũng được phát hiện khi các nhà khoa học quan sát thấy vạch quang phổ hấp thụ điển hình của mêtan ở bước sóng trên 600 nm, trong miền bước sóng đỏ và hồng ngoại.
Khí quyển sao Hải Vương chia ra thành hai vùng chính; tầng đối lưu phía dưới với nhiệt độ trong tầng này giảm theo cao độ, và tầng bình lưu phía trên với nhiệt độ tăng theo cao độ.
Quỹ đạo của sao Hải Vương
Khoảng cách trung bình giữa sao Hải Vương và Mặt Trời là 4,5 tỷ km (khoảng 30,1 AU), và chu kỳ quỹ đạo bằng 164,79 năm Trái Đất thay đổi trong khoảng ±0,1 năm.
Mặt phẳng quỹ đạo elip của sao Hải Vương nghiêng 1,77° so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất. Do độ lệch tâm quỹ đạo của nó bằng 0,011 nên khoảng cách tới Mặt Trời thay đổi trong phạm vi 101 triệu km giữa cận điểm và viễn điểm quỹ đạo.
Quỹ đạo của sao Hải Vương có ảnh hưởng lớn đến những vùng bên ngoài quỹ đạo hành tinh này, như vành đai Kuiper.
Khí hậu trên sao Hải Vương
Một trong những sự khác nhau giữa sao Hải Vương và sao Thiên Vương đó là mức độ của các hiện tượng khí hậu trên hai hành tinh. Khi tàu Voyager 2 bay qua sao Thiên Vương năm 1986, qua bước sóng khả kiến hành tinh này hiện lên hầu như đồng màu và tĩnh lặng. Ngược lại sao Hải Vương lại có những hoạt động mạnh trong tầng khí quyển khi Voyager 2 bay qua từ năm 1989.
Thời tiết trên sao Hải Vương được đặc trưng bởi hệ thống những cơn bão cực mạnh, với tốc độ gió có khi lên tới gần 600m/s— gần đạt tới tốc độ siêu thanh đối với dòng khí. Hầu hết gió trên sao Hải Vương thổi theo hướng ngược với chiều quay của hành tinh.
Vành đai hành tinh của sao Hải Vương
Sao Hải Vương cũng có một hệ thống vành đai hành tinh, mặc dù chúng mờ hơn nhiều so với vành đai Sao Thổ. Các vành đai chứa những hạt băng phủ với silicat hoặc vật liệu gốc cacbon, và là nguyên nhân chủ yếu khiến các vành đai có màu sắc đỏ.
So sánh kích cỡ của sao Hải vương và Trái đất.
Bão trên sao Hải Vương
Năm 1989, Vết Tối Lớn, một cơn bão xoáy nghịch với diện tích 13000×6600 km được tàu Voyager 2 phát hiện. Cơn bão này có dạng giống với Vết Đỏ Lớn của Sao Mộc.
Vết Tối Nhỏ là một cơn bão xoáy thuận ở bán cầu nam, cơn bão mạnh thứ hai được quan sát trong lần bay qua năm 1989. Ban đầu cơn bão này hoàn toàn tối màu, nhưng khi Voyager 2 tiếp cận hành tinh, nó đã phát hiện ra cơn bão hình thành một trung tâm sáng và có thể nhìn thấy trong đa số những bức ảnh có độ phân giải cao.
Những vết tối xuất hiện trong tầng đối lưu ở cao độ thấp hơn so với các đám mây sáng trong khí quyển sao Hải Vương, do vậy chúng hiện lên như là những lỗ tối của tầng mây cao hơn. Chúng là những đặc điểm ổn định có thể tồn tại trong vài tháng, và có cấu trúc xoáy cuộn khí. Những vết tối có thể tiêu tan khi chúng tiến quá gần đến vùng xích đạo hoặc thông qua một cơ chế bí ẩn chưa được khám phá.
Vệ tinh của sao Hải Vương
Sao Hải Vương có 14 vệ tinh đã biết. Vệ tinh lớn nhất của nó, Triton chiếm hơn 99,5% khối lượng của toàn bộ các vật thể quay quanh sao Hải Vương[116] và là vệ tinh duy nhất có hình cầu.
Thám hiểm sao Hải Vương
Tàu Voyager 2 tiếp cận sao Hải Vương gần nhất vào ngày 25 tháng 8 năm 1989. Do đây là hành tinh lớn cuối cùng mà con tàu viếng thăm, các nhà quản lý chương trình quyết định cho con tàu bay qua vệ tinh Triton, vì họ không cần phải tính đến quỹ đạo tàu sau đó như thế nào, tương tự như tàu Voyager 1 bay qua Sao Thổ và thực hiện chuyến bay qua vệ tinh Titan.
Năm 2003, có một đề xuất trong Kế hoạch các phi vụ trong tương lai của NASA nhằm phóng một tàu quỹ đạo sao Hải Vương mang theo một thiết bị thăm dò khí quyển giống như phi vụ Cassini. Chương trình do Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực JPL và Học viện công nghệ California hợp tác thực hiện, nhưng dự án đã không được phê chuẩn.