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Der äußerste der Riesenplaneten wurde erst am 23. September 1846 von Johann Gottfried Galle und Heinrich Louis d‘Arrest an der damaligen Berliner Sternwarte aufgespürt. Aufgrund der unregelmäßigen Bahnbewegung des Uranus hatten John Coach Adams in England und Urbain Jean Joseph Le Verrier in Frankreich die Position am Himmel unabhängig voneinander richtig vorhergesagt. Es wird vermutet, dass bereits 233 Jahre zuvor Galileo Galilei den Planeten unwissentlich gesehen hatte.

Globale Ansicht des Neptun mit dem Großen Dunklen Fleck und Bänderstruktur der Atmosphäre. (© NASA/JPL)Globale Ansicht des Neptun mit dem Großen Dunklen Fleck und Bänderstruktur der Atmosphäre. (© NASA/JPL)Die Bilder der Raumsonde Voyager 2, die den Planeten im August 1989 passierte, zeigen Neptun als leuchtend blaue Kugel mit einem großen und kleinen dunklen Fleck sowie auffallend hellen Strukturen und zirrusähnliche Wolken in der hohen Atmosphäre.

Neptun ist etwa 30-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde, benötigt fast 165 Jahre für einen Lauf um die Sonne und rotiert in etwas mehr als 16 Stunden einmal um seine Achse.

Das Magnetfeld ist gegenüber der Rotationsachse um einen Winkel von 47 Grad geneigt und um 0,4 Planetenradien gegen das Planetenzentrum versetzt. Das Neptunmagnetfeld hat zudem eine irreguläre Form, die von der Gestalt eines Dipolfeldes mit jeweils einem magnetischen Nord- und Südpol erheblich abweicht, was zu komplizierten Wechselwirkungen mit dem anströmenden Sonnenwind führt.