一般對於星體而言，都是先觀測發現星體本身，再計算出其運行軌道的，但也有少數例外，而海王星則是唯一利用
數學預測而非有計劃的觀測發現的行星。
在發現了天王星以後，天文學家就著手研究這個新行星的軌道，隨之發現天王星有點不安分，在公轉的時候老是偏離它應走的路線。
於是就想：在天王星外面，是否還有一顆行星，在“擾亂”天王星的運行軌道。
後來數學家根據天王星在天空的運行路線，推算出這個未知行星的軌道。1846年9月，天文學家用望遠鏡在推算出的軌道上看到了當時尚未發現的新行星，這就是海王星。
海王星（Neptune）直徑是地球的3.88倍，質量大約是地球的17倍，木星的1/19，在直徑和體積上小於它的姊妹行星天王星，在質量上卻要大一些。
海王星是太陽系中已知距離太陽最遠的行星，公轉軌道約30.1個天文單位，由此公轉速度是八大行星中最慢的，平均為5.45km/s，公轉週期也是太陽系行星中最長的 ，約164.8年。由於海王星與太陽的距離很遠，表面溫度非常低，雲頂溫度接近55K（-218℃）。
海王星有著太陽系最強烈的風暴，測量到的風速高達2100km/h（580m/s）,是聲速的1.5倍。
1989年，旅行者2號發現了海王星上的大黑斑，它是一個歐亞大陸大小的颶風系統，類似木星上的大紅斑。然而在1994年11月2日，哈勃太空望遠鏡在海王星上沒有看見大黑斑，反而在北半球發現了類似大黑斑的一場新的風暴，但它又很快就消失了。海王星上現存的黑斑出現於2015年，並且又要消失了，黑斑時而出現時而消失，原因尚未知曉。
海王星也有光環，同天王星和木星一樣，海王星的光環十分暗淡，人們已命名了的海王星光環共有5條；海王星有14顆已知的天然衛星，其中最大的衛星是海衛一（崔頓，Triton），運行於逆行軌道，質量是海王星衛星系統質量的99.5%。
想象圖
海王星的公轉週期有160年，而人類從發現海王星至今也才170年，剛剛過海王星公轉一圈的時間，而成像觀測更短，才幾十年而已，也許黑斑的出現與消失是海王星大氣的季節性天氣變化而已。。。
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