Sao Hải Vương

Đặt tên

Ngay sau khi phát hiện ra, người ta gọi Sao Hải Vương một cách đơn giản là "hành tinh bên ngoài Sao Thiên Vương" hoặc là "hành tinh Le Verrier". Galle là người đầu tiên đề xuất một tên gọi, mà ông gọi hành tinh là Janus. Ở Anh, Challis đề xuất tên Oceanus.
Cho rằng mình có quyền được đặt tên cho phát hiện của mình, Le Verrier ngay lập tức đề xuất tên gọi Neptune, và tuyên bố không đúng sự thực rằng tên gọi này đã được chính thức công nhận bởi cơ quan địa lý và thiên văn "Bureau des Longitudes" của Pháp. Trong tháng 10 năm 1846, ông lại đề nghị sử dụng tên của chính ông là Le Verrier, và giám đốc đài quan sát François Arago cũng ủng hộ tên gọi này. Tuy nhiên, đề nghị này gặp phải sự chống đối mạnh mẽ bên ngoài nước Pháp. Cơ quan thiên văn và bản đồ Pháp cũng nhanh chóng sử dụng lại tên gọi Herschel cho hành tinh Uranus, mang tên người khám phá Sir William Herschel, và Leverrier cho tên của hành tinh mới phát hiện.
Nhà thiên văn người Đức Struve ủng hộ tên gọi Neptune vào ngày 29 tháng 12 năm 1846 tại một hội nghị của Viện hàn lâm khoa học Saint Petersburg. Và Neptune sớm được cộng đồng quốc tế chấp nhận. Trong thần thoại La Mã, Neptune là vị thần biển cả, có vai trò như thần Poseidon trong thần thoại Hy Lạp. Sự đòi hỏi đặt tên theo thần thoại là để tuân thủ cách đặt tên cho những hành tinh khác, ngoại trừ Trái Đất, đều theo tên các vị thần trong thần thoại Hy Lạp và La Mã.
Các ngôn ngữ khác, kể cả ở những nước không có ảnh hưởng bởi văn hóa Hy Lạp và La Mã, thường địa phương hóa từ tên chính thức Neptune cho Sao Hải Vương. Trong tiếng Trung, tiếng Nhật, tiếng Hàn Quốc và tiếng Việt, tên hành tinh được dịch thành "Hải Vương Tinh" (chữ Nho, 海王星), vì Neptune là vị thần biển cả. Trong tiếng Hy Lạp hiện đại, tên gọi của hành tinh này là Poseidon (Ποσειδώνας: Poseidonas), vị thần biển cả tương ứng với tên gọi Neptune của thần thoại La Mã.

Tình trạng

Từ khi được phát hiện ra năm 1846 cho đến khi Pluto được phát hiện năm 1930, Sao Hải Vương được coi là hành tinh xa nhất. Khi Pluto trở thành hành tinh thứ 9, Sao Hải Vương trở thành hành tinh xa Mặt Trời thứ hai ngoại trừ 20 năm từ 1979 đến 1999 khi quỹ đạo elip dẹt của Sao Diêm Vương đưa thiên thể này đến gần Mặt Trời hơn so với Sao Hải Vương. Năm 1992, vành đai Kuiper được phát hiện dẫn đến cuộc tranh luận giữa các nhà thiên văn học là Sao Diêm Vương nên được coi là một hành tinh hay là một thiên thể nằm trong vành đai. Năm 2006, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế lần đầu tiên đưa ra định nghĩa chính thức thế nào là một hành tinh, xếp Sao Diêm Vương thuộc loại "hành tinh lùn" và Sao Hải Vương trở thành hành tinh xa nhất trong Hệ Mặt Trời.

Cấu trúc và thành phần

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. Bán kính xích đạo của Sao Hải Vương bằng 24.764 km hay gấp bốn lần của Trái Đất. Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương được xếp thành một phân nhóm của hành tinh khí khổng lồ được gọi là "các hành tinh băng đá khổng lồ", do chúng có kích thước nhỏ hơn và mật độ các chất dễ bay hơi cao hơn so với Sao Mộc và Sao Thổ. Trong những dự án tìm kiếm hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, thuật ngữ "hành tinh kiểu Sao Hải Vương" được sử dụng để chỉ những hành tinh có khối lượng tương tự như của Sao Hải Vương, giống như các nhà thiên văn cũng thường gọi các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời là "hành tinh kiểu Mộc Tinh".

Cấu trúc bên trong

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. Ở tầng khí quyển thấp hơn, mật độ của mêtan, amoniac và nước cũng cao hơn.
Lớp phủ có nhiệt độ từ 2.000 K đến 5.000 K có khối lượng khoảng 10 tới 15 lần khối lượng Trái Đất và chứa chủ yếu nước, amoniac và mêtan. Hỗn hợp này thường được gọi là "băng" mặc dù chúng là chất lỏng nóng và đậm đặc. Hỗn hợp lỏng này có tính dẫn điện tốt và đôi khi được gọi là đại dương nước-amoniac. Lớp phủ cũng có thể chứa một tầng nước ion nơi các phân tử nước bị phân ly thành các ion hiđrô và ôxy. Ở những tầng sâu hơn, có thể hình thành trạng thái "nước siêu ion" (superionic water). Các ion ôxy bị tinh thể hóa trong khi các ion hiđrô di chuyển tự do trong mạng tinh thể ôxy. Tại độ sâu 7.000 km có thể hình thành các điều kiện làm cho mêtan biến thành tinh thể kim cương và rơi như mưa đá xuống vùng lõi hành tinh. Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore đã tiến hành các thí nghiệm với áp suất cực cao cho thấy nền của lớp phủ có thể bao gồm một đại dương kim cương lỏng (liquid diamond) với các hạt "diamond-bergs" trôi nổi.
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. Áp suất tại trung tâm lõi cao tới 7 Mbar (700 GPa), gấp hai lần áp suất tại tâm của Trái Đất, và nhiệt độ đạt 5.400 K.

Khí quyển

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. Mêtan trong khí quyển hấp thụ ánh sáng đỏ làm cho Sao Hải Vương hiện lên có màu xanh giống như Sao Thiên Vương. Tuy nhiên, màu xanh da trời sáng của Sao Hải Vương khác hẳn so với màu xanh lơ lạnh của Sao Thiên Vương. Do mật độ mêtan trong khí quyển của hai hành tương tương tự nhau nên người ta chưa biết thành phần nào trong khí quyển là nguyên nhân làm cho hai hành tinh có màu sắc khác nhau.
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. Biên giới giữa hai vùng này được gọi là khoảng lặng đối lưu có áp suất là 0,1 bar (10 kPa). Tầng bình lưu chuyển dần thành tầng nhiệt ở áp suất từ 10⁻⁵ đến 10⁻⁴ microbar (1 đến 10 Pa). Tầng nhiệt chuyển dần sang tầng ngoài nơi tiếp giáp với không gian vũ trụ.
Các mô hình khí quyển cho rằng tầng đối lưu của Sao Hải Vương có những dải mây với nhiều thành phần thay đổi phụ thuộc vào cao độ của chúng. Những đám mây cao nhất hình thành ở áp suất dưới 1 bar, nơi nhiệt độ phù hợp cho khí mêtan ngưng tụ. Những vùng có mức áp suất từ 1 đến 5 bar (100 - 500 kPa) có thể hình thành các đám mây amoniac và hiđrô sunfit. Với áp suất trên 5 bar, các đám mây có thể chứa amoniac, amoni sunfua, hiđrô sunfit và nước. Các đám mây bằng nước hình thành ở độ sâu với mức áp suất 50 bar (5 MPa), nhiệt độ đạt 0 °C. Bên dưới mức này, cũng có thể có đám mây amoniac và hiđrô sunfit.
Tàu Voyager 2 đã chụp được ảnh các đám mây ở trên cao khí quyển Sao Hải Vương phủ bóng lên tầng mây mờ bên dưới. Có những dải mây ở độ cao lớn bao xung quanh hành tại một vĩ độ nhất định. Chúng có bề rộng khoảng 50–150 km và cách các tầng mây thấp mờ khoảng 50–110 km.
Quang phổ của Sao Hải Vương cho thấy phía thấp của tầng bình lưu là đám sương mù chứa những phân tử ngưng tụ của quá trình quang ly mêtan, như các sản phẩm êtan và axetylen. Trong tầng bình lưu cũng có dấu vết của phân tử cacbon mônôxít và hidro xyanit. Nhiệt độ của tầng bình lưu trên Sao Hải Vương cao hơn nhiệt độ tầng bình lưu trên Sao Thiên Vương do có nhiều phân tử hiđrôcacbon tập trung hơn.
Tầng nhiệt có nhiệt độ cao bất thường lên tới 750 K do một nguyên nhân chưa rõ. Sao Hải Vương nằm quá xa Mặt Trời để bức xạ tử ngoại từ nó có thể làm nóng tầng này. Một giả thuyết cho cơ chế làm nóng là sự tương tác của các ion trong khí quyển với từ trường của hành tinh. Giả thuyết khác cho rằng sóng trọng lực (gravity wave, chú ý khác với sóng hấp dẫn-gravitational wave) xuất phát từ bên trong hành tinh tiêu tán nhiệt ra khí quyển của nó. Tầng nhiệt chứa lượng nhỏ cacbon điôxít và nước, có nguồn gốc từ bên ngoài như bụi vũ trụ hoặc mảnh vỡ của các thiên thạch.

Từ quyển

Từ quyển của Sao Hải Vương giống với Sao Thiên Vương. Từ trường của nó nghiêng một góc lớn 47° so với trục tự quay và lệch ra khỏi tâm hành tinh 13.500 km (khoảng 0,55 lần bán kính). Trước khi Voyager 2 bay qua Sao Hải Vương, người ta cho rằng trục từ quyển của Sao Thiên Vương bị nghiêng lớn là do trục tự quay của hành tinh nghiêng với góc lớn. Nhưng khi so sánh từ trường của hai hành tinh với nhau, các nhà khoa học nhận ra rằng hướng của trục từ trường được đặc trưng bởi các dòng chất lỏng bên trong các hành tinh. Từ trường có thể được sinh ra bởi sự đối lưu của các chất lỏng dẫn điện bên trong một lớp vỏ mỏng hình cầu (chất lỏng này có lẽ chứa amoniac, mêtan và nước) tương tự như hoạt động của các dynamo phát điện.
Thành phần của mômen lưỡng cực từ của Sao Hải Vương tại xích đạo từ bằng 14 microtesla (0,14 G). Mô men lưỡng cực từ của Sao Hải Vương bằng 2,2 × 10¹⁷ T•m³ (14 μT•RN³, với RN là bán kính của Sao Hải Vương). Từ trường của hành tinh này có dạng hình học phức tạp bao gồm sự phân bố tương đối lớn của thành phần phi lưỡng cực, trong đó có mô men tứ cực mà có thể vượt giá trị mô men từ lưỡng cực về độ lớn. Ngược lại Trái Đất, Sao Mộc và Sao Thổ có thành phần mô men tứ cực tương đối nhỏ, và trục từ trường của chúng hiện tại không lệch quá lớn so với trục tự quay hành tinh. Giá trị mô men tứ cực lớn của từ trường Sao Hải Vương có thể là do sự lệch khỏi tâm hành tinh của trục từ trường và sự giới hạn về mặt hình học của lớp vỏ dynamo hành tinh.
Vùng sốc hình cung (bow shock) của Sao Hải Vương, nơi từ quyển bắt đầu làm chậm gió Mặt Trời, xuất hiện ở khoảng cách 34,9 lần bán kính hành tinh. Vùng áp suất của gió Mặt Trời cân bằng với áp suất do từ trường(magnetopause), nằm ở khoảng cách 23–26,5 bán kính Sao Hải Vương. Đuôi của từ quyển mở rộng ít nhất tới 72 lần bán kính hành tinh, và thậm chí có thể xa hơn.

Khí hậu

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 600 m/s— gần đạt tới tốc độ siêu thanh đối với dòng khí. Khi theo dõi chuyển động của những đám mây vĩnh cửu, tốc độ gió thay đổi từ 20 m/s theo hướng đông sang 325 m/s theo hướng tây. Ở những đám mây trên cao, tốc độ gió biến đổi từ 400 m/s dọc xích đạo và còn 250 m/s tại hai cực. Hầu hết gió trên Sao Hải Vương thổi theo hướng ngược với chiều quay của hành tinh. Và miền gió thổi theo hướng cùng chiều với chiều tự quay hành tinh ở những vĩ độ cao, ngược lại gió thổi theo hướng nghịch chiều quay tại vĩ độ thấp và xích đạo. Sự khác nhau trong hướng gió thổi được cho là do hiệu ứng bề mặt và không phải do cơ chế hoạt động khí quyển ở phía dưới sâu. Tại vĩ độ 70° Nam, tồn tại một luồng gió thổi với tốc độ 300 m/s.
Năm 2007, phía trên tầng đối lưu của cực Nam Sao Hải Vương được phát hiện có nhiệt độ cao hơn 10 °C so với phần còn lại của Sao Hải Vương, với nhiệt độ trung bình xấp xỉ −200 °C (70 K). Sự chênh lệch nhiệt độ là đủ để khí mêtan nằm ở vùng nhiệt độ lạnh trong thượng quyển Sao Hải Vương, có khả năng rò ra ngoài không gian vũ trụ thông qua cực nam. "Điểm nóng tương đối" này là do ảnh hưởng độ nghiêng trục quay của Sao Hải Vương, làm cho vùng cực nam hành tinh phơi dưới ánh sáng Mặt Trời trong một phần tư "năm Sao Hải Vương", hay gần 40 năm Trái Đất. Khi Sao Hải Vương di chuyển chậm dần về phía đối diện, vùng cực nam của nó sẽ bị tối đi và vùng cực bắc được chiếu sáng, và dần dần làm cho mêtan thoát ra khỏi hành tinh thông qua vùng cực bắc.
Do sự thay đổi theo mùa, nên những dải mây ở bán cầu nam hành tinh này tăng dần theo kích cỡ và suất phản chiếu. Hiện tượng này lần đầu tiên được ghi nhận lần đầu tiên vào năm 1980 và được dự báo sẽ kéo dài đến năm 2020. Chu kỳ quỹ đạo lớn của Sao Hải Vương cũng làm cho các mùa trên hành tinh này diễn ra trong bốn mươi năm.

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. 5 năm sau, ngày 2 tháng 11 năm 1994, kính thiên văn không gian Hubble không nhìn thấy Vết Tối Lớn trên khí quyển hành tinh. Thay vào đó, một cơn bão tương tự như Vết Tối Lớn xuất hiện ở bán cầu bắc hành tinh.
"Scooter", tên gọi của một cơn bão khác, là một nhóm các đám mây trắng ở phía nam của Vết Tối Lớn. Nó được đặt tên như vậy là do khi lần đầu tiên được phát hiện ra vài tháng trước khi Voyager 2 bay quan hành tinh năm 1989, người ta nhận thấy nó di chuyển nhanh hơn Vết Tối Lớn. Những bức ảnh chụp sau đó cho thấy còn có những đám mây di chuyển nhanh hơn nữa. 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. Thường đi kèm với những vết tối là những đám mây mêtan vĩnh cửu, sáng hơn hình thành xung quanh tầng đối lưu. Sự luôn xuất hiện những đám mây đồng hành chỉ ra rằng những vết tối trước đó có thể tiếp tục tồn tại như là một xoáy thuận khí quyển ngay cả khi chúng không còn hiện lên là một đặc điểm tối nữa. 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.

Nội nhiệt

Sao Hải Vương có sự hoạt động trong khí quyển mạnh hơn so với trên Sao Thiên Vương. Nguyên nhân được cho là nội nhiệt trong hành tinh cao hơn so với Sao Thiên Vương. Mặc dù Sao Hải Vương nằm xa Mặt Trời hơn so với Sao Thiên Vương, nó chỉ hấp thụ được 40% lượng ánh sáng Mặt Trời, nhưng nhiệt độ bề mặt trên hai hành tinh lại xấp xỉ bằng nhau. Vùng bên trên tầng đối lưu của Sao Hải Vương có nhiệt độ thấp −221,4 °C (51,7 K). Ở độ sâu nơi áp suất khí quyển bằng 1 ba (100 kPa), nhiệt độ tại đây bằng −201,15 °C (72,00 K). Sâu dưới bên trong tầng khí, nhiệt độ tăng dần theo độ sâu. Cũng giống như Sao Thiên Vương, nguồn gốc sinh ra nhiệt này chưa được làm rõ. Tuy nhiên giữa hai hành tinh có sự khác biệt lớn: Sao Thiên Vương chỉ phát ra 1,1 lần năng lượng nó nhận được từ bức xạ của Mặt Trời; trong khi Sao Hải Vương phát ra năng lượng cao gấp 2,61 lần lượng năng lượng nó nhận từ Mặt Trời. Nó là hành tinh xa Mặt Trời nhất, do vậy năng lượng tạo ra những cơn gió mạnh nhất trong Hệ Mặt Trời trên khí quyển hành tinh phải đến từ bên trong hành tinh này. Có một số cơ chế giải thích được đề xuất, bao gồm quá trình tiêu tán nhiệt từ lõi hành tinh, sự chuyển đổi của mêtan dưới áp suất cao thành hiđrô, kim cương và những hiđrôcacbon mạch dài hơn (hiđrô nhẹ nhất có thể bay lên, trong khi kim cương thì chìm xuống, giải phóng thế năng hấp dẫn thành nhiệt thông qua định luật bảo toàn năng lượng), và quá trình đối lưu trong tầng thấp khí quyển làm cho sóng trọng lực phá vỡ tầng đối lưu.

Quỹ đạo và sự tự quay

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.
Ngày 11 tháng 7 năm 2011, Sao Hải Vương đã hoàn thành hết một vòng quỹ đạo quanh khối tâm với Mặt Trời kể từ khi phát hiện ra hành tinh năm 1846. Nó không xuất hiện tại đúng vị trí trên bầu trời lúc nó được phát hiện bởi vì Trái Đất đã ở vị trí khác trong quỹ đạo 365,25 ngày. Do Mặt Trời cũng chuyển động so với khối tâm của toàn Hệ Mặt Trời nên ngày 11 tháng 7 Sao Hải Vương cũng không ở vị trí chính xác tương đối so với Mặt Trời ở thời điểm phát hiện ra nó. Nếu chúng ta sử dụng hệ tọa độ có Mặt Trời tại tâm, thì ngày hoàn thành một chu kỳ quỹ đạo của Sao Hải Vương là 12 tháng 7 năm 2011.
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.
Trục tự quay của Sao Hải Vương nghiêng 28,32°, xấp xỉ gần bằng so với của Trái Đất (23°) và Sao Hỏa (25°). Vì thế nó là hành tinh có sự thay đổi thời tiết giữa các mùa. Do chu kỳ quỹ đạo lớn, cho nên mỗi mùa của hành tinh diễn ra trong vòng 40 năm Trái Đất. Chu kỳ sao (ngày) của hành tinh gần bằng 16,11 giờ. Do trục quay hành tinh nghiêng tương tự như của Trái Đất, sự biến đổi trong thời gian của một "ngày" Sao Hải Vương không thay đổi đáng kể trong một "năm" của hành tinh.
Bởi vì Sao Hải Vương không phải là một quả cầu rắn, bầu khí quyển của nó thể hiện sự quay vi sai. Vùng xích đạo của khí quyển có chu kỳ quay 18 giờ, chậm hơn chu kỳ quay 16,1 giờ của từ trường hành tinh. Ngược lại, chu kỳ quay của hai vùng cực bằng 12 giờ. Sự khác nhau trong chu kỳ quay của khí quyển giữa các vùng là nổi bật nhất trong khí quyển của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, và kết quả của sự khác biệt này đó là áp lực cắt của gió dọc theo vĩ độ là rất lớn.

Quan sát

Sao Hải Vương không thể quan sát bằng mắt thường được, với cấp biểu kiến +7,7 đến +8.0, và hành tinh sáng hơn các vệ tinh Galileo của Sao Mộc, hành tinh lùn Ceres và các tiểu hành tinh 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno và 6 Hebe. Một kính thiên văn hoặc một ống nhòm mạnh có thể phân giải Sao Hải Vương thành một đĩa xanh nhỏ, nhìn giống như Sao Thiên Vương.
Bởi vì khoảng cách từ Trái Đất đến hành tinh rất xa, đường kính góc của hành tinh có giá trị trong phạm vi 2,2 đến 2,4 giây cung, giá trị nhỏ nhất đối với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Kích cỡ biểu kiến nhỏ của hành tinh là một thử thách lớn cho những nghiên cứu từ mặt đất. Hầu hết các kính thiên văn bị giới hạn trong khả năng quan sát cho đến khi các nhà thiên văn có kính thiên văn không gian Hubble và những kính thiên văn mặt đất cỡ lớn khác với công nghệ quang học thích nghi.
Từ Trái Đất, Sao Hải Vương hiện lên trên bầu trời với chuyền động ngược sau mỗi 367 ngày, kết quả của một vòng chuyển động của Trái Đất, và khi nhìn từ mặt đất chúng ta thấy hành tinh chuyển động ngược lại so với các sao cố định sau mỗi lần xung đối với Trái Đất. Sao Hải Vương ở rất gần những vòng này vào năm khám phá 1846 cũng như vào tháng 10 và tháng 11 năm 2011.
Quan trắc Sao Hải Vương qua bước sóng vô tuyến cho thấy hành tinh là một nguồn phát ra những bức xạ vô tuyến và cả những chớp vô tuyến dị thường. Nguyên nhân phát ra những bức xạ vô tuyến này là từ trường quay của hành tinh. Trong dải phổ hồng ngoại, những cơn bão trên khí quyển Sao Hải Vương sáng hơn hẳn những tầng mây lạnh xung quanh, và cho phép các nhà thiên văn đo được hình dạng và kích thước của những cơn bão.