Neptun – gazowy olbrzym, ósma, najdalsza od Słońca planeta w Układzie Słonecznym, czwarta pod względem średnicy oraz trzecia pod względem masy. Neptun jest ponad 17 razy masywniejszy od Ziemi i masywniejszy od swojego „bliźniaka” Urana, który ma masę prawie 15 razy większą od masy Ziemi. Krąży wokół Słońca w odległości około 30 razy większej niż dystans Ziemia-Słońce. Nazwa pochodzi od rzymskiego boga mórz Neptuna. Jego symbol astronomiczny to 20px, stylizowany trójząb Neptuna.
Odkryty 23 września 1846 Neptun jest jedyną planetą Układu Słonecznego, której istnienie wykazano nie na podstawie obserwacji nieba, ale na drodze obliczeń matematycznych. Niespodziewane zmiany w ruchu orbitalnym Urana doprowadziły astronomów do wniosku, że podlega on perturbacjom pochodzącym od nieznanej planety. Neptun został następnie zaobserwowany przez Johanna Gallego w miejscu przewidzianym przez Urbaina Le Verriera, a wkrótce został też odkryty jego największy księżyc, Tryton; żaden z pozostałych znanych dziś księżyców Neptuna nie został odkryty za pomocą teleskopu aż do XX wieku. Neptun został odwiedzony przez tylko jedną sondę kosmiczną, Voyager 2, która przeleciała w pobliżu planety 25 sierpnia 1989.
Neptun przypomina składem Urana, co odróżnia je od większych gazowych olbrzymów, Jowisza i Saturna. Atmosfera Neptuna, choć – podobnie jak na Jowiszu i Saturnie – składa się głównie z wodoru i helu wraz ze śladami węglowodorów i prawdopodobnie azotu, zawiera większą ilość tzw. „lodów”, czyli substancji lotnych w warunkach ziemskich, takich jak woda, amoniak i metan. Astronomowie czasami kategoryzują Urana i Neptuna jako „lodowe olbrzymy” w celu podkreślenia tych różnic. Wnętrze Neptuna, podobnie jak Urana, składa się głównie z lodu i skał. Ślady metanu w zewnętrznych obszarach planety przyczyniają się do nadania jej bladoniebieskiego koloru.
W przeciwieństwie do niemal pozbawionej wyróżniających się struktur atmosfery Urana, atmosferę Neptuna cechuje aktywność i widoczne układy pogodowe. Podczas przelotu w 1989 roku Voyager 2 odkrył na półkuli południowej Wielką Ciemną Plamę. Jest to gigantyczny antycyklon o rozmiarach 13 000 na 6600 km, który obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a jego wielkość jest zbliżona do rozmiarów Ziemi. Z kolei Mała Ciemna Plama ma rozmiar zbliżony do rozmiaru Księżyca. Takie struktury są napędzane przez najsilniejsze wiatry w Układzie Słonecznym; rekord prędkości wiatru to aż 2100 km/h. Duża odległość od Słońca powoduje, że zewnętrzna atmosfera Neptuna jest jednym z najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym; temperatura efektywna widocznej „powierzchni” planety to około (46,6 K). Jednak w centrum planety temperatura sięga około .
Neptun ma słaby i pozornie niekompletny system pierścieni. Pierwsze sygnały o istnieniu tych struktur pochodzą z lat 60. XX w., lecz dopiero w 1989 roku sonda Voyager 2 bezsprzecznie potwierdziła ich istnienie.
Historia Odkrycie Rysunki Galileusza wskazują na to, że to on jako pierwszy zaobserwował Neptuna 28 grudnia 1612 roku i ponownie 27 stycznia 1613 roku, gdy znajdował się bardzo blisko Jowisza – w koniunkcji z nim – na nocnym niebie. Za każdym razem błędnie uznawał go za gwiazdę stałą i z tego powodu nie jest uważany za odkrywcę Neptuna. Podczas tych pierwszych obserwacji w grudniu 1612 roku Neptun nie zmieniał położenia na niebie, ponieważ tego dnia rozpoczął ruch wsteczny. Ten pozorny ruch do tyłu ma miejsce, gdy Ziemia w swoim ruchu orbitalnym wyprzedza planetę zewnętrzną. W związku z tym, że Neptun dopiero rozpoczynał swój ruch wsteczny, przemieszczenie planety było zbyt powolne i przez to Galileusz nie mógł go zaobserwować swoim małym teleskopem. Jednak w lipcu 2009 r. fizyk University of Melbourne David Jamieson ogłosił nowe dowody wskazujące, że Galileusz miał świadomość, że ta „gwiazda” musiała przemieścić się w stosunku do gwiazd stałych.
W 1821 roku Alexis Bouvard opublikował tablice astronomiczne, zawierające precyzyjne wyznaczenie orbity Urana. Kolejne obserwacje wykazały znaczne odchylenia od tych prognoz, co doprowadziło Bouvarda do sformułowania hipotezy, że nieznane ciało zaburza grawitacyjnie jego orbitę. W 1843 r. John Couch Adams obliczył orbitę hipotetycznej ósmej planety na podstawie zaburzeń ruchu Urana. Wysłał swoje obliczenia do królewskiego astronoma sir George’a Airy’ego, który poprosił Adamsa o wyjaśnienie. Adams zaczął przygotowywać odpowiedź, ale nigdy jej nie wysłał i powoli kontynuował prace nad problemem Urana. mały|lewo|Galileo Galilei mały|lewo|Urbain Le Verrier W latach 1845–1846, niezależnie od Adamsa, Urbain Le Verrier wykonał własne obliczenia. George Airy zapoznał się w czerwcu 1846 roku z pierwszymi oszacowaniami Le Verriera dotyczącymi położenia hipotetycznej ósmej planety na niebie i zwrócił uwagę na ich podobieństwo do oszacowań Adamsa. Opierając się na tych argumentach, przekonał dyrektora Obserwatorium Cambridge Jamesa Challisa do poszukiwania nowej planety. Challis bezskutecznie przeczesywał niebo przez cały sierpień i wrzesień.
Tymczasem Le Verrier listownie skłonił astronoma Johanna Galle do poszukiwania planety przy pomocy refraktora, którym dysponowało obserwatorium w Berlinie. Heinrich d’Arrest, wówczas student w obserwatorium, zasugerował Gallemu, że można porównać niedawno stworzone mapy nieba z obrazem widocznym przez teleskop i poszukać charakterystycznego dla planety przemieszczenia na tle gwiazd stałych w okolicy przewidywanej przez Le Verriera. Późnym wieczorem 23 września 1846 roku, w dniu, w którym astronomowie otrzymali list od Le Verriera, dostrzegli Neptuna zaledwie 1° od przewidzianej przez niego pozycji i około 12° od położenia wyznaczonego przez Adamsa. Challis później uświadomił sobie, że dwukrotnie obserwował planetę w sierpniu, nie zdając sobie z tego sprawy z powodu niestarannego podejścia do poszukiwań.
Wkrótce po odkryciu planety rozpoczęła się rywalizacja między Francuzami i Anglikami o pierwszeństwo i tytuł odkrywcy. Ostatecznie zgodzono się, że Le Verrier i Adams wspólnie zasłużyli na miano odkrywców planety. Jednak kwestia ta została poddana ponownej ocenie przez historyków po odkryciu w 1998 r. historycznych dokumentów z Królewskiego Obserwatorium Astronomicznego w Greenwich, tzw. „Neptune papers”, które najwyraźniej zostały skradzione przez astronoma Olina Eggena i były ukrywane przez niego przez prawie trzy dekady, by zostać odnalezionymi wkrótce po jego śmierci. Po przejrzeniu dokumentów niektórzy historycy wskazują, że Adams nie zasługuje na tytuł odkrywcy równoprawnie z Le Verrierem. W 1966 Dennis Rawlins zakwestionował zasadność roszczeń Adamsa do tytułu współodkrywcy. W 1992 w artykule w założonym przez siebie czasopiśmie „Dio” stwierdził, że Brytyjczycy chcieli „ukraść” odkrycie. Nicholas Kollerstrom z University College London w 2003 stwierdził:
Nazwa Wkrótce po odkryciu Neptuna został on przedstawiony po prostu jako „planeta poza Uranem” lub „planeta Le Verrier”. Pierwsza propozycja nazwy własnej pochodzi od Gallego, który zaproponował nazwę Janus. W Anglii Challis używał nazwy Oceanus.
Domagając się prawa do nazwania swego odkrycia, Le Verrier szybko zaproponował dla nowej planety nazwę Neptun, fałszywie twierdząc, że została ona oficjalnie zatwierdzona przez francuskie Bureau des Longitudes. W październiku zaproponował nazwanie planety Le Verrier – na swoją cześć; w swoich staraniach miał lojalne wsparcie m.in. dyrektora obserwatorium François Arago. Propozycja ta spotkała się jednak z silnym sprzeciwem poza Francją. Francuskie opracowania szybko przywróciły nazwę Herschel dla Urana i Leverrier dla nowej planety.
W dniu 29 grudnia 1846 roku Friedrich Georg Wilhelm Struve poparł nazwę Neptun w Rosyjskiej Akademii Nauk w Sankt Petersburgu. Wkrótce nazwa Neptun zyskała międzynarodowe uznanie i stała się oficjalną nazwą planety.
W mitologii rzymskiej Neptun był bogiem mórz; jego grecki odpowiednik to Posejdon. Mitologiczna nazwa planety pozostaje w zgodzie z nomenklaturą dotyczącą nazewnictwa innych planet, z których wszystkie, z wyjątkiem Ziemi, zostały nazwane imionami postaci z mitologii greckiej i rzymskiej.
Większość współczesnych języków, nawet w krajach, które nie mają bezpośredniego związku z kulturą grecko-rzymską, używa wariantu nazwy „Neptun” na określenie tej planety, jednak języki chiński, japoński i koreański tłumaczą nazwę planety jako „gwiezdny król morza”.
Status Od odkrycia w 1846 roku do odkrycia Plutona w 1930 roku, Neptun był najdalszą znaną planetą. Po odkryciu Pluton został najdalszą planetą, z wyjątkiem 20-letniego okresu pomiędzy 1979 a 1999 r., gdy poruszający się po eliptycznej orbicie o znacznym mimośrodzie Pluton znajdował się bliżej Słońca niż Neptun. Jednak odkrycie w 1992 roku kolejnego obiektu Pasa Kuipera doprowadziło astronomów do sporu, czy Pluton powinien być traktowany jako planeta, czy jako jeden z wielu zwykłych obiektów pasa. 26 sierpnia 2006 astronomowie na Zgromadzeniu Ogólnym Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze odebrali Plutonowi status planety, co oznacza, że w Układzie Słonecznym jest teraz tylko 8 planet, a Neptun ponownie uzyskał status najdalszej planety Układu Słonecznego.
Skład i struktura mały|upright|Porównanie wielkości Neptuna i Ziemi Neptun ma masę równą 1,02413 kg, pośrednią między Ziemią i większymi gazowymi olbrzymami: jego masa jest siedemnaście razy większa niż masa Ziemi, ale ma on tylko ok. 1/19 masy Jowisza. Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni planety jest duże. W Układzie Słonecznym większe jest tylko na Jowiszu, i tylko na tych dwóch planetach osiąga większą wartość niż na powierzchni Ziemi.
Promień Neptuna wynosi 24 764 km; jest prawie cztery razy większy niż promień Ziemi. Neptun i Uran są często zaliczane do podklasy gazowych olbrzymów nazywanych lodowymi olbrzymami – ze względu na mniejszy rozmiar i wyższe stężenia „lodów” w stosunku do Jowisza i Saturna. W poszukiwaniu planet pozasłonecznych Neptun został wykorzystany jako wzór całej klasy obiektów: odkryte ciała o podobnej masie są często określane jako „neptunowe”, podobnie jak astronomowie odnoszą się do większych planet pozasłonecznych, określając je jako „jowiszowe”. W szczególności planety takie, krążące stosunkowo blisko swych gwiazd, są klasyfikowane jako gorące neptuny.
Struktura Struktura wewnętrzna Neptuna przypomina strukturę Urana. Jego atmosfera stanowi od 5 do 10 procent jego masy, zajmując 10 do 20 procent drogi do jądra, osiągając ciśnienie 10 GPa. Zwiększone stężenie metanu, amoniaku i wody wykryto w dolnych warstwach atmosfery. mały|upright=1.5|lewo|Wewnętrzna struktura Neptuna:1. Górna atmosfera, wierzchołki chmur2. Atmosfera składająca się z wodoru, helu i metanu3. Płaszcz złożony z wody, amoniaku i metanu w postaci lodu4. Jądro składające się ze skał i lodu Stopniowo ten sprężony i gorętszy gaz (ciemniejszy na schemacie) przechodzi w stan nadkrytyczny, tworząc ciekły lub lodowy płaszcz, w którym temperatura sięga od 2000 K do 5000 K. Płaszcz ten ma masę od 10 do 15 mas Ziemi, jest bogaty w wodę, amoniak i metan. Zwyczajowo dla planet mieszanina ta jest określana jako lodowa, nawet jeśli występuje tam gorący, bardzo gęsty płyn. Płyn ten, o dużej przewodności elektrycznej, nazywa się czasem oceanem wodno-amoniakalnym. Na głębokości 7000 km warunki mogą być takie, że metan rozkłada się, tworząc kryształy diamentu, które opadają w kierunku rdzenia. Płaszcz może składać się z warstwy „wody jonowej” (ang. ionic water), w której molekuły wody rozpadają się w mieszaninę jonów wodoru i tlenu. Głębiej woda staje się przewodnikiem superjonowym, w którym jony wodoru swobodnie poruszają się w sieci krystalicznej tlenu.
Jądro Neptuna jest zbudowane z żelaza, niklu i krzemianów, modele określają jego masę na około 1,2 masy Ziemi. Ciśnienie w centrum wynosi 7 Mbar (700 GPa) i jest miliony razy większe niż ciśnienie na powierzchni Ziemi, zaś temperatura może sięgać 5400 K.