Neptun () er den åttende og ytterste planeten i solsystemet regnet fra solen, og den eneste planeten det er umulig å se fra jorden med det blotte øyet. Den er oppkalt etter Neptun, den romerske havguden. Den er den fjerde største planeten i solsystemet etter diameter og har den tredje største massen. Neptun går i en bane som i gjennomsnitt er 30,1 AE fra solen, det vil si omtrent 30 ganger avstanden mellom jorden og solen. Det astronomiske symbolet er en stilisert versjon av guden Neptuns trefork.

Neptun var den første planeten som ble funnet på bakgrunn av matematisk prediksjon. Alexis Bouvard (1767–1843) oppdaget uventede endringer i banen til Uranus, og utledet at banen var påvirket av gravitasjonell perturbasjon fra en ukjent planet. Neptun ble så observert 23. september 1846 av Johann Gottfried Galle (1812–1910) innenfor én grad av en posisjon som var beregnet av Urbain Le Verrier (1811–1877). Kort tid etter ble Triton, Neptuns største måne, oppdaget. Den tredje største månen Nereid ble oppdaget 1. mai 1949. Elleve andre måner ble oppdaget teleskopisk fra 1981 til 2003, mens den 14. månen ble oppdaget i 2013 på bilder fra 2004. Neptun har hittil blitt besøkt av bare ett romfartøy, Voyager 2, som fløy forbi planeten 25. august 1989.

Neptun har en lignende kjemisk sammensetning som Uranus, og begge skiller seg fra sammensetningen til de langt større gasskjempene Jupiter og Saturn. Som en følge av denne forskjellen plasserer astronomer i visse tilfeller de to førstnevnte i en egen kategori, «iskjempene». Jupiters og Saturns atmosfære består hovedsakelig av hydrogen og helium, sammen med spor av hydrokarboner og muligens nitrogen. Neptuns atmosfære har en større mengde isdannende stoffer, som blant annet vann, ammoniakk og metan. Planetens blå utseende kommer hovedsakelig av at rødt sollys absorberes av metan i de øvre atmosfærelagene.

I motsetning til den relativt rolige atmosfæren til Uranus er Neptuns atmosfære kjent for sine aktive og synlige værmønstre. Voyager 2 oppdaget i 1989 en stor mørk flekk på den sørlige halvkulen som var på størrelse med jorden. Dette var en antisyklonsk storm som er sammenlignbar med den store røde flekken på Jupiter. Flekken var borte i 1994, mens en lignende flekk er dukket opp på den nordlige halvkulen. Neptuns svake og fragmenterte ringsystem kan ha blitt fotografert på 1960-tallet, og ble udiskutabelt bekreftet av Voyager 2 i 1989.

Historie Oppdagelse

Det er nå alminnelig antatt at Galileo først observerte Neptun 28. desember 1612, og igjen 27. januar 1613, men at han mistolket planeten for en stjerne fordi den var svært nær – i konjunksjon til – Jupiter på nattehimmelen. Derfor er han ikke kreditert for oppdagelsen. I løpet av perioden for hans første observasjon i desember 1612 var Neptun stasjonær på himmelen, fordi den hadde snudd til retrograd bevegelse samme dag. Siden Neptun bare var i begynnelsen av sin årlige retrograde syklus, var planetens bevegelse altfor liten til å oppdages med Galileos lille teleskop.

I juli 2009 kunngjorde fysikeren David Jamieson ved University of Melbourne nye analyser av Galileos notater. Disse antyder at Galileo var klar over at stjernen han hadde observert hadde beveget seg relativt til andre stjerner.

I 1821 publiserte Alexis Bouvard astronomiske tabeller for banen til Neptuns nabo, Uranus. Senere observasjoner viste betydelige avvik fra tabellene, og det førte Bouvard til en hypotese om at banen ble påvirket av tyngdekraften fra et ukjent legeme. Mary Somerville nevner også uregelmessighetene i sin bok On the Connexion of the Physical Sciences I 1843 begynte John Couch Adams å arbeide med Uranus' bane ved å bruke de dataene han hadde. Via direktør James Challis ved Cambridge Observatory forespurte han Astronomer Royal George Airy om ytterligere data, og disse ble sendt i februar 1844. Adams fortsatte å jobbe med dette i 1846–46 og lagde flere ulike estimater om en ny planet.

thumb|left|Urbain Le Verrier

I 1845–46 utviklet Urbain Le Verrier kalkulasjoner uavhengig av Adams, men han opplevde liten entusiasme blant sine franske kolleger. Da Airy så Le Verriers første publiserte estimater for planeten i 1846, merket han seg likheten med Adams' anslag. Airy overtalte da James Challis til å søke etter planeten, noe denne gjorde gjennom hele august og september.

I mellomtiden sendte Le Verrier brev til astronomen Johann Gottfried Galle ved Berlins observatorium og oppfordret ham til å søke etter planeten med observatoriets refraktor. Heinrich d'Arrest, en student ved observatoriet, foreslo overfor Galle at de kunne sammenligne et nylig tegnet himmelkart for regionen med Le Verriers utregninger for hvor planeten skulle befinne seg til enhver tid. På denne måten kunne de se etter en forflytning som er karakteristisk for en planet, i motsetning til en fiksstjerne.

Om kvelden den 23. september 1846, samme dag som de hadde mottatt brevet fra Le Verrier, ble Neptun oppdaget innenfor én grad av hvor Le Verrier hadde forutsagt at den skulle være, og rundt 12 grader fra Adams' forutsigelse. Challis innså senere at han observerte planeten to ganger i august uten å identifisere den.

I kjølvannet av oppdagelsen var det mye nasjonalistisk rivalisering mellom franskmennene og britene om hvem som hadde prioritet og fortjente æren for oppdagelsen. Til slutt ble det internasjonal konsensus om at Le Verrier og Adams i fellesskap fortjente æren. Siden 1966 har Dennis Rawlins stilt spørsmål ved troverdigheten til Adams' krav som med-finner, og saken ble på nytt evaluert av historikere ved tilbakeføringen av «Neptun papers» (historiske dokumenter) til Greenwich-observatoriet i 1998. Etter en gjennomgang av dokumentene foreslo de at «Adams ikke fortjener like mye ære som Le Verrier for oppdagelsen av Neptun. Den æren tilhører kun den personen som lyktes både i å forutsi planetens sted og i å overbevise astronomer om å søke etter den.»

Navngivelse Kort tid etter oppdagelsen ble Neptun referert til som «planeten utenfor Uranus» eller som «Le Verriers planet». Det første forslaget til et navn kom fra Galle, som foreslo navnet Janus. I England foreslo Callis navnet Okeanos (engelsk: Oceanus).

Le Verrier påberopte seg retten til å navngi sin oppdagelse, og foreslo raskt navnet Neptun. Samtidig hevdet han feilaktig at dette hadde blitt offisielt godkjent av det franske Bureau des longitudes. I oktober forsøkte han å navngi planeten Le Verrier, etter seg selv, og han hadde lojal støtte for dette fra direktøren for observatoriet, François Arago. Dette forslaget møtte imidlertid hard motstand utenfor Frankrike. Franske almanakker gjeninnførte raskt navnet Herschel for Uranus, etter planetens oppdager William Herschel, og Leverrier for den nye planeten.

Den russiske astronomen Friedrich Georg Wilhelm von Struve nådde frem med navnet Neptun overfor det russiske vitenskapsakademi 29. desember 1846,, og snart ble Neptun det internasjonalt aksepterte navnet. I romersk mytologi var Neptun havguden, identifisert med greske Poseidon. Kravet til et mytologisk navn var i tråd med nomenklaturen for andre planeter, som alle, bortsett fra jorden, har fått navn fra gresk og romersk mytologi.

De fleste land, også land uten direkte forbindelse til gresk-romersk kultur, bruker i dag varianter av navnet «Neptun» om planeten. I Kina blir planeten kalt «havkongestjernen» (kinesisk: 海王星, pinyin: hǎiwángxīng, kantonesisk: huoiwongsing) siden Neptun var havets gud. Denne navneformen brukes også i Korea (hangul: 해왕성, revidert romanisering: haewangseong) og på japansk (kaiousei).

Status Fra 1846 og frem til den senere oppdagelsen av Pluto i 1930, var Neptun den fjerneste kjente planeten i solsystemet. Etter oppdagelsen av Pluto ble Neptun den nest ytterste planeten, med unntak av en tjueårsperiode mellom 1979 og 1999, da Plutos elliptiske bane brakte denne nærmere solen enn Neptun. Oppdagelsen av Kuiperbeltet i 1992 førte til en debatt om Pluto skulle anses som en planet i sin egen rett eller som en del av Kuiper-beltet. I 2006 definerte den internasjonale astronomiske union begrepet «planet» for første gang, og Pluto ble da klassifisert ned til en «dvergplanet». Neptun ble igjen den ytterste planeten i solsystemet.

Sammensetning og struktur thumb|En sammenligning av størrelsen på Neptun og jorden Neptuns masse på 1,0243 kg er omtrent midt mellom jordens og de større gasskjempenes: Massen er sytten ganger høyere enn jordens, men bare en nittendedel av Jupiters. Planetens overflategravitasjon overgås kun av Jupiters. Neptuns ekvatorradius på  km er nær fire ganger jordens radius. Neptun og Uranus anses ofte som en underklasse av gasskjempene og kalles «iskjemper». De er mindre av størrelse og har høyere konsentrasjoner av volatiler enn Jupiter og Saturn har. I letingen etter planeter utenfor solsystemet har Neptun blitt brukt som et metonym: oppdagede legemer av tilsvarende størrelse blir ofte referert til som «Neptuner», akkurat som astronomer refererer til ulike ekstrasolare legemer som «Jupitere».

Indre struktur Neptuns indre struktur minner om Uranus sin. Atmosfæren utgjør rundt 5 til 10 prosent av planetens masse og strekker seg kanskje 10 til 20 prosent av veien inn mot kjernen, hvor atmosfæren når trykk på opp mot 10 GPa. I de lavere regionene av atmosfæren er det oppdaget økende konsentrasjoner av metan, ammoniakk og vann i forhold til i de høyere regionene.

thumb|left|Neptuns indre struktur:1) Øvre atmosfære, toppskyer2) Atmosfære bestående av hydrogen, helium og metangass3) Mantel bestående av vann, ammoniakk og ispartikler4) Kjerne bestående av stein (silikater og nikkel-jern)

Mantelen når temperaturer på  K, tilsvarer 10 til 15 jordmasser og er rik på vann, ammoniakk og metan. Som vanlig innen planetvitenskap omtales denne blandingen som isete, selv om det er en varm og svært tett væske. Denne væsken, som har høy elektrisk ledningsevne, blir noen ganger kalt for et vann-ammoniakk-hav.

På en dybde av  km kan forholdene være slik at metan brytes ned i diamantkrystaller, som deretter faller mot kjernen. Mantelen kan bestå av et lag med ionisk vann, der vannmolekylene brytes ned i en suppe av hydrogen- og oksygenioner, og dypere ned av superionisk vann, hvor oksygenet krystalliseres, mens hydrogenionene flyter fritt rundt innenfor oksygengitteret.

Kjernen er sammensatt av jern, nikkel og silikater med en indre modell som gir en masse som er om lag 1,2 ganger så stor som jordens. Trykket i sentrum er 7 Mbar (700 GPa), millioner av ganger så høyt som trykket på jordens overflate, og temperaturen er muligens  K.

Atmosfære thumb|Kombinert farge- og nær-infrarødt bilde av Neptun som viser striper av metan i atmosfæren, og fire av dens måner, Proteus, Larissa, Galatea og Despina. I store høyder er Neptuns atmosfære 80 prosent hydrogen og 19 prosent helium. En spormengde av metan finnes også. Tydelige absorpsjonsstriper av metan oppstår på bølgelengder over 600 nm i den røde og infrarøde delen av spekteret. I likhet med på Uranus er dette at rødt lys absorberes av atmosfærisk metan, en viktig årsak til Neptuns blå farge, selv om dens livlige asur-nyanse skiller seg fra Uranus' mildere cyan. Siden Neptuns atmosfæriske metaninnhold er omtrent like høyt som Uranus sitt, antas det at det er en ukjent bestanddel i atmosfæren som også bidrar til Neptuns farge.

Neptuns atmosfære er delt inn i to hovedregioner; den nedre troposfæren, hvor temperaturen synker med høyden, og stratosfæren, der temperaturen øker med høyden. Grensen mellom de to, tropopausen, oppstår ved et trykk på 0,1 bar (100 hPa). Stratosfæren gir så vei for termosfæren ved et trykk lavere enn 10-5–10-4 mikrobar (1–10 Pa). Termosfæren går gradvis over til eksosfæren.

thumb|Striper med skyer i stor høyde kaster skygge over Neptuns lavere skydekke