Osservazione di Nettuno
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Nettuno è l'unico pianeta del sistema solare non visibile dalla Terra senza l'ausilio di un telescopio; la sua magnitudine è sempre compresa tra +7,7 e +8,0;[1][2] può essere quindi superato in luminosità dai satelliti galileiani di Giove, dal pianeta nano Cerere e dagli asteroidi 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno e 6 Hebe.[3] Il valore medio della magnitudine corrisponde a circa un quinto di quella che caratterizza le stelle più fioche visibili ad occhio nudo.
Visto attraverso un grande telescopio, Nettuno appare come un piccolo disco bluastro dal diametro apparente di 2,2–2,4 secondi d'arco.[1][2] Lo studio visuale del pianeta è stato dunque una sfida impegnativa fino all'avvento del Telescopio spaziale Hubble[4] e dei grandi telescopi a terra con ottiche adattive.[5] Fino al 1977, ad esempio, neanche il periodo di rotazione del pianeta era stato determinato con certezza.[6] Le immagini migliori ottenute dalla Terra permettono oggi di individuarne le formazioni nuvolose più pronunciate e le regioni polari, più chiare del resto dell'atmosfera. Con strumenti meno precisi è impossibile individuare qualsiasi formazione superficiale del pianeta, ed è preferibile dedicarsi alla ricerca del suo satellite principale, Tritone, più semplice da individuare.
Ad osservazioni nelle frequenze radio, Nettuno appare essere la sorgente di due emissioni: una continuata e piuttosto debole, l'altra irregolare e più energetica. Gli studiosi ritengono che entrambe sono generate dal campo magnetico rotante del pianeta.[7] Le osservazioni nell'infrarosso esaltano le formazioni nuvolose del pianeta, che brillano luminose sullo sfondo più freddo, e permettono di determinarne agevolmente le forme e le dimensioni.[8]
Osservato dalla Terra, Nettuno passa attraverso una fase di moto retrogrado apparente ogni 367 giorni, risultante in un movimento circolare sullo sfondo delle stelle fisse nel corso di ogni opposizione. Questi movimenti lo hanno portato nei mesi di aprile e luglio del 2010 e nei mesi di ottobre e novembre del 2011 in prossimità delle coordinate a cui è stato scoperto nel 1846.[9]