관측과 계산이 만난 발견
천왕성의 운동이 기존 계산과 맞지 않는 문제는 알려지지 않은 행성의 중력 영향을 검토하는 계기가 되었다. 위치 예측에 따른 1846년의 관측으로 해왕성이 확인되었다. 이 사례는 천체의 존재를 직접 보기 전에도 운동 자료에서 단서를 얻을 수 있음을 보여 준다.
차갑지만 움직이는 대기
태양에서 멀리 떨어져 받는 에너지가 적어도 대기가 멈춰 있는 것은 아니다. 해왕성에서는 강한 바람과 구름, 큰 폭풍 구조의 변화가 관측된다. 대기의 거동에는 내부 에너지 등도 관여한다.
얼음 행성과 내부
해왕성은 천왕성과 함께 조성과 내부 구조의 특징을 바탕으로 얼음 행성으로 분류한다. 이 이름은 표면이 얼어붙은 땅으로 덮여 있다는 뜻이 아니다. 관측 가능한 대기와 더 깊은 내부 상태를 구분해 설명해야 한다.
위성과 근접 관측
트리톤은 해왕성의 대표적인 큰 위성이며 행성의 자전과 반대 방향으로 공전한다. 보이저 2호는 1989년 해왕성계를 통과하며 행성과 고리, 위성을 관측했다. 이후의 원거리 관측은 시간에 따른 대기의 변화를 살피는 데 쓰인다.