目前为止，距离太阳最远的行星是海王星（图51），它距离天王星10.8个天文单位，距离太阳30个天文单位，它的体积和质量与天王星接近。到达那里的阳光有限，海王星反射的光更少一些，通过肉眼根本无法看到它的位置，即使使用中等望远镜观察也只能看到一个暗淡的亮点，只有经验丰富的人才能把它与其他恒星分辨出来。通过更先进的望远镜才能看到海王星面对我们的圆面，与天王星表面的白中带绿不同，海王星看上去通常是铅色或蓝色的。在它的表面上没有什么明显的特征可以用来作为参照物，所以我们无法观测到它的自转周期。但是通过分光仪可以测出它的自转周期为15.8小时。

海王星于1846年被发现，但不是通过直接观测发现的，而是通过观察天王星的运动规律，发现有一个外力作用于天王星上，这个力只能是附近天体的引力，最后经过数学计算发现了海王星。当时除了长长的计算公式，没有一点实在的证据。那是一个精彩的故事，值得为读者简要介绍一下。

发现海王星

波伐（Bauvard）是法国的数理天文学家，他生活的年代是18世纪末到19世纪初。到1820年

，他用差不多20年的时间对当时太阳系最外侧的三颗行星--土星、木星、天王星的运动轨道进行计算，制作它们新的运动表。在计算过程中，他使用拉普拉斯算法计算出因为行星间相互作用力而产生的误差。这样得到的土星和木星的运动表十分准确，但是用同样方法计算出的天王星运动表却与天王星实际的运动轨道不相符。实际上，它的轨道与赫歇耳所做的记录还能勉强对应上，但是与弗兰斯蒂德及勒莫尼耶把它当作恒星时所做的记录完全对应不上。于是波伐不再参看旧的观测记录，完全按照自己的观测进行记录，排好天王星的轨道，然后将其发表。但是没过多久，人们发现它的位置又与计算所得结果不符。人们意识到其中肯定有什么重要因素缺失了。1845年，法国天文学家勒威耶有一天脑海中灵光一闪，他想到天王星的轨道异常有可能是另一颗没有被发现的行星产生的相互作用力引起的。他尝试根据不同位置的误差值来计算那颗看不见的行星的轨道。在1846年夏天，他向法国科学院提交了他的计算结果。

一个名为亚当斯（John C.Adams）的剑桥大学学生也产生了与勒威耶一样的想法

，并在勒威耶之前开始计算未知行星的轨道，然后把结果提交给英国天文学会，这个时间点也早于勒威耶。两个人都计算出了未知行星当时的位置，所以将它从恒星背景中区分出来就可以把未知变成已知了。不幸的是，他们的声音没有被重视，更多的是不相信。天文学会的艾里（Airy）就是这样的人，而他恰恰是有决定权的人，他认为从茫茫恒星中寻找一颗行星不是一件理智的事。后来勒威耶的预言应验，这件事被逐渐重视起来。

人们认同未知行星的存在，然后找到它成了所有人的目标。然而在当时，这个目标却不好实现。当时连性能好一些的照相设备都没有制造出来，更不用说分光仪、计算机等现代设备。人们只能使用望远镜对那片区域进行不间断观察，在发光的群星中找出发生位置变化的，然而不知道哪颗是行星也就不知道哪颗是恒星，所以在这片区域中选取作为参考的星十分困难，必须经过一次又一次核对。剑桥大学的查利斯（Challis）在这期间做了大量的工作。

在查利斯努力工作的同一时间，德国柏林天文台的伽勒收到了勒威耶的信。信上，勒威耶说明了新行星当时应该所处的位置，当

时德国的天文学家们刚好制作完成了一片星空的星图，而新行星的位置就处于这幅星图之中。德国的天文学家们迫不及待地对照星图对那个位置进行观测，看看能否发现星图中没有标注出的天体。他们的观测非常顺利，没过多久就发现了一颗没有出现在星图中的天体，而且似乎这个天体还在移动之中。为了保险起见，天文学家们第二天晚上又进行了一次观测，他们从望远镜中看到那个天体已经移动了不少的距离，伽勒认为那无疑就是新的行星了。于是他给勒威耶回信说，新的行星的确存在。

还在工作中的查利斯听说了柏林天文台的发现，于是他仔细查看了自己的观测记录，发现他之前已经两次观测到这颗新的行星了，由于没有拿它进行对比，所以错过了。最后，勒威耶和亚当斯分享了发现新行星也就是海王星的荣誉。

海王星的卫星

全世界天文学家对这颗新行星都充满了强烈的兴趣，绝大部分先进的天文望远镜都朝向同一片星空，希望能有新的收获。没过多久，海王星的第一颗卫星被拉塞尔发现。这颗卫星的直径大约是2700万千米，与海王星的距离为35.5万千米，和月球到地球的距离差不多，它的公

转周期还不到6天，差了3个小时左右（图52）。由此可得出海王星的质量是地球的17倍。这颗卫星由西向东绕海王星转动，公转轨道形状差不多是个正圆，与海王星赤道有20°夹角。这个夹角在