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1989年 ， 美国航空航天局的旅行者2号太空飞行器发现了大黑斑 ， 它是一个欧亚大陆大小的飓风系统 。这个风暴类似木星上的大红斑 。然而在1994年11月2日 ，  哈勃太空望远镜在海王星上没有看见大黑斑 ， 反而在北半球发现了类似大黑斑的一场新的风暴 。大黑斑失蹤的原因尚未知晓 。一种可能的理论是来自行星核心的热传递扰乱了大气均衡并且打乱了现有的循环样式 。滑行车（英文：Scooter)是位于大黑斑更南面的另一场风暴 ， 是一组白色云团1989年 ， 当它在旅行者2号造访前的那几个月被发现时 ， 就被命名了这个绰号：因为它比大黑斑移动得更快 。随后图像显示出还有比滑行车移动得更快的云团 。小黑斑是一场南部的飓风风暴 ， 在1989旅行者2号访问期间强度排在第二位 。它最初是完全黑暗的 ， 但在"旅行者"接近过程中 ， 一个明亮的核心逐渐形成 ， 并且出现在大多数最高解析度的图像上 。2007年又发现海王星的南极比其表面平均温度（大约为-200 ℃）高出约10 ℃ 。这样高出10 ℃的温度足以把甲烷释放到太空 ， 而在其它区域海王星的上层大气层中甲烷是被冻结着的 。海王星在类木行星中的一个独有特点就是高层云彩在其下半透明的云基区域投下阴影 。虽然海王星的大气远比天王星的活跃它们都是由相同的气体和冰组成 。天王星和海王星都不是木星和土星那种严格意义上的类木行星而属于另一类的远日行星 ， 即它们有一个较大的固体核而且还含有冰作为其组成成份 。海王星表面温度非常低 ， 1989年测到的顶端云层的温度低至-224 ℃ (49 K) 。磁层海王星有着与天王星类似的磁层 ， 它的磁场相对自转轴有着高达47°的倾斜 ， 并且偏离核心至少0.55 半径 ， 或是偏离物理上的中心13,500公里 。在航海家2号抵达海王星之前 ， 天王星的磁层倾斜假设是因为它躺着自转的结果 ， 但是 ， 比较这两颗行星的磁场 ， 科学家认为这种极端的指向是行星内部流体的特徵 。这个区域也许是一层导电体液体（可能是氨、甲烷和水的混合体）形成的对流层流体运动 ， 造成发电机的活动 。

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海王星磁场的偶极成分在海王星的磁赤道大约是14microteslas（0.14 G）海王星的偶磁矩大约是2.2 × 10 T·m（14 μT·RN ， 此处RN是海王星的半径）海王星的磁场因为非偶极成分 ， 包括强度可能超过磁偶极矩的强大四极矩 ， 组合有很大的贡献 ， 因此在几何结构上非常的複杂 。相较之下地球、木星和土星的四极矩都非常小 ， 并且相对于自转轴的倾角也都不大海王星巨大的四极矩也许是发电机偏离行星的中心和几何强制性的结果。海王星的弓形震波 ， 在那儿磁层开始减缓太阳风的速度 ， 发生在距离行星34.9行星半径之处 。磁层顶 ， 磁层的压力抵销太阳风的地方 ， 位于23-26.5倍海王星半径之处 ， 磁尾至少延伸至72倍的海王星半径 ， 并且还会伸展至更远 。内部科学家最新研究显示 ， 海王星和天王星表面很可能包含着液态钻石海洋研究人员对钻石熔点进行了详细测量 ， 当钻石融化时就像是水冷冻和融化的过程 ， 在液态形式之上漂浮着固定形式钻石是一种非常坚硬的物质 ， 它很难被融化 。由于当钻石在高温下加热熔化容易变成石墨 ， 因此研究人员很难测量钻石在变成石墨之前具体的熔点 。科学家将钻石暴露于高压下使用雷射轰击钻石表面 ， 4000万倍零海拔压力的作用下 ， 钻石变成了液态 。当压力降低至零海拔1100万倍 ， 温度降低至5万摄氏度 ， 固体成块的钻石便开始形成 。科学家发现一些事情并非他们之前所预计的那样 ， 当温度降低至形成固态钻石的状态下 ， 形成的固态钻石并未沉下去 ， 而是漂浮在液态钻石的顶层 ， 就像是钻石冰川一样 。在海王星和天王星这样的超大气态行星上 ， 存在着类似钻石液化的超高温度和压力 。海王星和天王星表面成份10%是碳元素 ， 大量的液态钻石海洋将偏转或倾斜磁场离开行星的旋转轴线太阳系探索 。科学家惟一确定海王星和天王星表面是否存在液态钻石的方法就是发射科学探测器 ， 或者在地球模拟这些气态行星的环境特徵但以上的方法成本都很高 ， 需要多年时间进行準备 。据悉 ， 这项研究报告已发表在《自然物理学》期刊上 。光环海王星也有光环 。在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧 ， 而非完整的光环 。但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环 。其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构 。同天王星和木星一样 ， 海王星的光环十分暗淡 ， 但它们的内部结构仍是未知数 。人们已命名了海王星的光环：最外面的是Adams（它包括三段明显的圆弧 ， 今已分别命名为自由Liberty ， 平等Equality和友爱Fraternity） ， 其次是一个未命名的包有Galatea卫星的弧然后是Leverrier（它向外延伸的部分叫作Lassell和Arago） ， 最里面暗淡但很宽阔的叫Galle 。这颗蓝色行星有着暗淡的天蓝色圆环 ， 但与土星比起来相去甚远 。当这些环由以爱德华·奎南为首的团队发现时曾被认为也许是不完整的 。然而 ， “旅行者2号”的发现表明并非如此 。这些行星环有一个特别的“堆状”结构 其起因如今不明但也许可以归结于附近轨道上的小卫星的引力相互作用认为海王星环不完整的证据首次出现在80年代中期 ， 当时观测到海王星在掩星前后出现了偶尔的额外“闪光”旅行者2号在1989年拍摄的图像发现了这个包含几个微弱圆环的行星环系统 ， 从而解决了这个问题 。最外层的圆环 ， 亚当斯 ， 包含三段显着的弧 ， 如今名为“Liberté” ， “Egalité”和“Fraternité”（自由、平等、博爱） 。弧的存在非常难于理解 ， 因为运动定律预示弧应在不长的时间内变成分布一致的圆环 。如今认为环内侧的卫星海卫六的引力作用束缚了弧的运动 。“旅行者”的照相机发现了其他几个环 。除了狭窄的、距海王星中心63,000千米的亚当斯环之外 ，  勒维耶环距中心53,000千米 ， 更宽、更暗的伽勒环距中心42,000千米 。勒维耶环外侧的暗淡圆环被命名为拉塞尔; 再往外是距中心57,000千米的Arago环 。

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