Neptūnas yra tolimiausia saulės sistemos planeta nuo saulės. Kai italų astronomas Galileo Galilei 1612 m. Pirmą kartą per savo teleskopą stebėjo Neptūną, jis tikėjo, kad tai fiksuota žvaigždė. 1846 m. Vokiečių astronomas Johannas Galle'as suprato, kad tai planeta. Erdvėlaivis „Voyager 2“ Neptūno lėktuvu skrido 1989 m. Rugpjūtį, o „Hubble“ kosminis teleskopas fotografavo Neptūną nuo 1994 m.
Atmosfera
Mėlyna Neptūno spalva gaunama iš metano ir kito dar nenustatyto komponento jo atmosferoje. Didžioji atmosferos dalis yra vandenilis, helis ir amoniakas, tik metano pėdsakai. Yra baltų debesų, kurie gali būti metano ledas. Debesų temperatūra svyruoja nuo -150 iki -200 Celsijaus (-240 iki -330 laipsnių pagal Celsijų). Debesų tankis įvairiose planetose kinta šviesiai mėlynos spalvos juostose, kur debesys tankiausi, ir tamsiai mėlynos spalvos, kur debesų danga yra reta. Erdvėlaivis „Voyager 2“, o vėliau ir Hablo kosminis teleskopas stebėjo besikeičiančias tamsias dėmes Neptūno atmosferoje.
Orų modeliai
Tamsios Neptūno dėmės gali būti didžiulės audros sistemos. „Didžioji tamsi dėmė“, kurią „Voyager 2“ pirmą kartą pamatė Neptūno pietiniame pusrutulyje, buvo pakankamai didelė, kad galėtų laikyti Žemę. Šias tamsias dėmes ir baltus debesis pučia vėjas, kurio greitis siekia 1370 mylių per valandą. Tai yra stipriausias vėjas Saulės sistemoje - devynis kartus stipresnis nei vėjas Žemėje. „Voyager 2“ stebėjo Didžiosios tamsios dėmės poslinkį į vakarus beveik 750 mylių per valandą greičiu. Ši vieta pietų pusrutulyje nebebuvo matoma pagal Hablo kosminio teleskopo darytus vaizdus 2011 m. Vietoj to, Hablo vaizdai parodė naujas tamsias dėmes Neptūno šiauriniame pusrutulyje.
Magnetosfera
„Voyager 2“ aptiko magnetinį lauką arba magnetosferą aplink Neptūną. Jis yra 25 kartus stipresnis nei Žemės ir, atrodo, yra labiau arti Neptūno debesų viršūnių nei jo centras, kaip yra Žemės magnetinio lauko atveju. Neptūno magnetinio lauko ašis yra pasvirusi 47 laipsnių kampu iki jo sukimosi ašies.
Vidinė struktūra
Astrofizikai spėja, kad Neptūnas daugiausia yra dujos, kurių centre yra Žemės dydžio uolėta šerdis. Neptūno viduje dujos tampa labai suspaustos, elgiasi kaip skystis ir praleidžia elektrą. Kai Neptūnas sukasi ant savo ašies, medžiagos Neptūno interjere elgiasi kaip dinamo ir sukuria magnetinį lauką. Neptūnas gali lėtai mažėti ir išskirti šilumą. Ši šiluma gali paskatinti planetos orų sistemas.
Mėnuliai
Neptūnas turi 13 mėnulių. Visi, išskyrus didžiausią, „Triton“, skrieja aplink jį ta pačia kryptimi, kaip ir planetos sukimasis. Mokslininkai mano, kad Tritonas yra ledo kūnas iš už Neptūno orbitos, kurį užfiksavo Neptūno gravitacinis laukas. Jį sudaro šaldytas azotas, vanduo ir metanas. Azoto geizeriai išsiveržia iš jo paviršiaus ir sukuria azoto atmosferą.
Žiedai
Aplink Neptūną skrieja šeši siauri mažų dalelių žiedai. Jie nėra vienodi visoje planetoje, tačiau atrodo kaip dulkių grumstai, suformuoti lankais. Mokslininkai spėja, kad žiedai gali būti smulkios metano ledo dalelės, kurias tamsina saulės spinduliai.