Neptunus
Cincin planet pertama ditemukan tahun 1968 oleh tim yang dipimpin Edward Guinan, namun akhirnya disimpulkan cincin ini belum lengkap. Bukti bahwa cincin-cincin tersebut memiliki celah pertama muncul pada okultasi bintang tahun 1984 ketika cincin tersebut mengaburkan sebuah bintang ketika tenggelam, bukan ketika muncul. Gambar yang diambil Voyager 2 tahun 1989 menyelesaikan masalah ini dengan memperlihatkan beberapa
cincin lemah. Cincin ini memiliki struktur menggumpal, akibatnya belum diketahui namun bisa jadi karena interaksi gravitasi dengan satelit kecil di orbit dekat cincin.
Cincin terluar, Adams, terdiri dari lima busur utama yang diberi nama Courage, Liberté, Egalité1, Egalité2 dan Fraternité (Keberanian, Kebebasan, Kesetaraan dan Persaudaraan). Keberadaan busur-busur ini sulit dijelaskan karena hukum gerakan akan memprediksikan bahwa busur tersebut tersebar menjadi cincin seragam dalam kurun waktu yang sangat singkat. Para astronom sekarang yakin bahwa busur-busur tersebut
mengitari Neptunus sesuai bentuknya sekarang akibat dampak gravitasi Galatea, sebuah satelit yang dekat dengan cincin ini.
Pengamatan dari Bumi pada tahun 2005 menunjukkan bahwa cincin Neptunus lebih tidak stabil daripada dugaan sebelumnya. Gambar yang diambil dari Observatorium W. M. Keck tahun 2002 dan 2003 memperlihatkan kerusakan pada cincin jika dibandingkan dengan gambar dari Voyager 2. Karena itu, sepertinya busur Liberté akan menghilang selambat-lambatnya satu abad berikutnya.
Salah satu perbedaan antara Neptunus dan Uranus adalah tingkat aktivitas meteorologinya. Ketika Voyager 2 terbang melewati Uranus pada tahun 1986, planet ini terlihat lemah. Sebenarnya,Neptunus memiliki fenomena cuaca luar biasa ketika Voyager 2 melintasinya pada tahun 1989.
Cuaca Neptunus dapat dikenali dari sistem badai dinamisnya yang ekstrem, dengan angin mencapai kecepatan 600 m/detik-hampir menyamai aliran supersonik. Selain itu, dengan melacak gerakan awan tetap, kecepatan angin juga ditunjukkan beragam mulai dari 20 m/detik ke timur hingga 325 m/detik ke barat. Di puncak awan, angin kuat memiliki kecepatan yang berkisar antara 400 m/detik
di sepanjang khatulistiwa hingga 250 m/detik di kutub. Kebanyakan angin di Neptunus berembus dengan arah melawan rotasi planet. Pola angin yang umum menunjukkan adanya rotasi searah di lintang tinggi vs. rotasi menghulu di lintang bawah. Perbedaan arah aliran diduga merupakan "efek kulit" dan bukan karena proses atmosfer dalam apapun. Di lintang 70° S, angin jet berkecepatan tinggi berembus dengan kecepatan 300 m/detik.
Limpahan metana, etana dan etina di khatulistiwa Neptunus 10-100 kali lebih besar daripada di kutubnya. Ini ditafsirkan sebagai bukti adanya pembalikan massa air di khatulistiwa dan penyurutan di kutub.
Pada tahun 2007 ditemukan bahwa troposfer atas kutub selatan Neptunus 10 °C lebih panas daripada keseluruhan Neptunus, yang suhu rata-ratanya sekitar 200 °C (70K). Perbedaan panas ini cukup untuk membiarkan metana, di manapun membeku di atmosfer atas Neptunus, mencair sebagai gas melintasi kutub selatan dan ke luar angkasa. "Titik panas" relatif ini dikarenakan kemiringan
sumbu Neptunus, yang memaparkan kutub selatan ke Matahari selama seperempat terakhir tahun Neptunus, atau 40 tahun Bumi. Ketika Neptunus perlahan bergerak menuju sisi lain Matahari, kutub selatan akan gelap dan kutub utara terang, mengakibatkan pelepasan metana berpindah ke kutub utara.
Akibat perubahan musim, pengamatan di pita awan belahan selatan Neptunus menunjukkan adanya peningkatan ukuran dan albedo. Peristiwa ini pertama kali terlihat tahun 1980 dan diperkirakan akan terus berlangsung hingga 2020. Periode orbit Neptunus yang panjang menghasilkan musim-musim yang berlangsung selama 40 tahun.
Pada tahun 1989, Titik Gelap Besar, sebuah sistem badai antisiklon sebesar 130006600 km, ditemukan oleh Voyager 2 NASA. Badai ini menyerupai Titik Merah Besar Yupiter. Sekitar lima tahun kemudian, pada 2 November 1994, Teleskop Antariksa Hubble tidak melihat Titik Gelap Besar di planet ini. Sebuah badai baru yang mirip dengan Titik Gelap Besar justru ditemukan di belahan utara Neptunus.
Scooter (Skuter) adalah badai lain, sebuah kelompok awan putih jauh di selatan Titik Gelap Besar. Dijuluki Scooter karena ketika pertama kali diamati beberapa bulan sebelum penerbangan Voyager 2 1989, titik ini bergerak lebih cepat daripada Titik Gelap Besar. Foto-foto selanjutnya menunjukkan keberadaan awan yang lebih cepat. Titik Gelap Kecil merupakan badai siklon selatan, badai
terkencang kedua yang diamati selama penerbangan tahun 1989. Awalnya tampak gelap, namun ketika Voyager 2 mendekati planet ini, inti cerah terbentuk dan dapat dilihat di sebagian besar gambar beresolusi tinggi.
Titik gelap Neptunus diduga terbentuk di troposfer pada ketinggian yang lebih rendah daripada lapisan awan cerah, sehingga titik ini muncul sebagai lubang di lapisan awan atas. Sebagai fitur stabil yang terus ada hingga beberapa bulan, titik gelap ini dianggap sebagai struktur vorteks. Titik gelap ini sering dikaitkan dengan awan metana cerah tetap yang terbentuk di sekitar lapisan tropopause.
Ketetapan awan memperlihatkan bahwa sejumlah bekas titik gelap akan terus ada sebagai siklon meski tidak lagi tampak sebagai sesuatu yang gelap. Titik gelap bisa menghilang jika bermigrasi terlalu dekat dengan khatulistiwa atau melalui serangkaian mekanisme yang tidak diketahui.
Cuaca Neptunus yang beragam jika dibandingkan dengan Uranus diyakini disebabkan oleh panas internalnya yang tinggi. Meski Neptunus terletak setengah jarak dari Matahari seperti Uranus, dan hanya menerima 40% sinar Matahari, suhu permukaan kedua planet ini secara kasar setara. Wilayah atas troposfer Neptunus memiliki suhu rendah 221.4 °C (51.7K). Pada kedalaman tempat tekanan atmosfer mencapai 1 bar (100
kPa), suhunya mencapai 201.15 °C (72.00K). Jauh di dalam lapisan gas, suhu naik bertahap. Seperti Uranus, sumber pemanasan ini tidak diketahui, namun perbedaannya sangat besar: Uranus hanya memancarkan 1.1 kali energi yang diterima dari Matahari; sementara Neptunus 2.61 kali energi yang diterima dari Matahari. Neptunus adalah planet terjauh dari
Matahari, namun energi internalnya mampu menggerakkan angin planet terkuat di Tata Surya. Beberapa penjelasan telah dikemukakan, termasuk pemanasan radiogenik dari inti planet, konversi metana di bawah tekanan tinggi menjadi hidrogen, intan dan hidrokarbon (hidrogen dan intan akan naik dan tenggelam, melepaskan energi potensial gravitasi), dan konveksi di atmosfer bawah yang menyebabkan gelombang gravitasi terpecah di atas tropopause.
Jarak rata-rata antara Neptunus dan Matahari adalah 4.50miliarkm (sekitar 30.1AU), dan menyelesaikan orbitnya setiap 164.79tahun dengan variabilitas sekitar 0.1tahun.
Pada 11 Juli 2011, Neptunus menyelesaikan orbit barisentris pertamanya sejak ditemukan tahun 1846, meski tidak muncul pada posisi penemuannya di langit karena Bumi berada pada lokasi berbeda dalam orbitnya selama 365.25 hari. Akibat gerakan Matahari terhadap barisenter Tata Surya, pada 11 Juli Neptunus juga tidak berada pada posisi penemuannya terhadap Matahari; jika sistem koordinat heliosentris digunakan, garis bujur penemuannya tercapai pada 12 Juli 2011.
Orbit elips Neptunus berinklinasi 1.77° jika dibandingkan dengan Bumi. Akibat eksentrisitas sebesar 0.011, jarak antara Neptunus dan Matahari mencapai 101jutakm antara perihelion dan aphelion, titik terdekat dan terjauh planet dari Matahari di sepanjang jalur orbitnya.
Kemiringan sumbu Neptunus adalah 28.32°, sama seperti kemiringan Bumi (23°) dan Mars (25°). Akibatnya, planet ini mengalami perubahan musim yang sama seperti Bumi. Periode orbit Neptunus yang lama berarti musim-musim tersebut berlangsung selama 40 tahun Bumi. Periode rotasi siderealnya (hari) secara kasar yaitu 11.611jam. Karena kemiringan sumbunya sama seperti Bumi, variasi panjang hari sepanjang tahunnya tidak terlalu ekstrem.