Neptuno presenta un’atmosfera stratificata composta da due principali strati: la troposfera e la stratosfera. Nella troposfera, la temperatura diminuisce con l’aumento dell’altitudine, mentre nella stratosfera accade il contrario, con temperature che aumentano man mano che ci si allontana dalla superficie. La transizione tra questi due strati è conosciuta come tropopausa.
Alle altitudini elevate, l’atmosfera di Neptuno è principalmente costituita da idrogeno (80%) e elio (19%), con tracce di metano. A lunghezze d’onda superiori a 600 nm, avviene l’assorbimento delle bande di metano nelle regioni rosse e infrarossa dello spettro. Questo fenomeno è ciò che conferisce a Neptuno il suo caratteristico colore blu, dovuto all’assorbimento della luce rossa da parte del metano presente nella sua atmosfera.
Con un diametro di circa 49.500 km (30.764 miglia), Neptuno è stimato essere più di 3.9 volte più grande della Terra. È fondamentale notare che, sebbene l’atmosfera di Urano contenga quantità simili di metano, i toni di blu nei due pianeti differiscono. In effetti, Neptuno appare più scuro rispetto a Urano, suggerendo la presenza di una sostanza sconosciuta che contribuisce alla sua colorazione blu profondo.
La troposfera di Neptuno è caratterizzata dalla presenza di nuvole la cui composizione varia in base all’altitudine. Le nuvole di metano predominano negli strati superiori, dove temperatura e pressione, sotto un bar, creano condizioni ideali per la condensazione del metano. Pressioni tra 1 e 5 bar favoriscono la formazione di nuvole di ammoniaca e sulfuro di idrogeno. Quando la pressione supera i 5 bar, possono formarsi nuvole di sulfuro di ammonio, sulfuro di idrogeno e acqua. A pressioni di 50 bar, possono apparire nuvole di ghiaccio d’acqua, con temperature che raggiungono circa 0 gradi Celsius.
La stratosfera inferiore di Neptuno presenta condizioni di nebbia a causa della condensazione di acetilene ed etano, con piccole quantità di cianuro di idrogeno e monossido di carbonio che si trovano nell’atmosfera di Neptuno. La termiosfera, infine, si trova a temperature molto elevate, attorno ai 750 K. Gli scienziati non sono ancora riusciti a determinare l’origine di questo calore, considerato che Neptuno è situato molto lontano dal Sole. Diverse teorie sono state formulate, ma devono ancora essere confermate.