Zawartość
Astronom William Herschel odkrył Urana w 1781 roku. Była to pierwsza planeta odkryta za pomocą teleskopu i pierwsza, która nie była pod stałą obserwacją od czasów starożytnych. W latach po jego odkryciu astronomowie bardzo dokładnie śledzili nową planetę. Odkryli zaburzenia na orbicie, niektóre z nich można wyjaśnić efektami grawitacyjnymi znanych planet, takich jak Jowisz i Saturn, a inne doprowadziły do odkrycia nieznanej dotąd planety Neptuna.
Dynamika Układu Słonecznego
Do czasu odkrycia Urana prawa fizyki rządzące dynamiką Układu Słonecznego były bardzo dobrze znane. Jedyną zaangażowaną siłą jest grawitacja, którą można połączyć z prawami ruchu Newtona, aby uzyskać kompleksowy opis matematyczny orbit planetarnych. Wynikowe równania są niezwykle rygorystyczne, co pozwala na przewidywanie ruchu planety po niebie z dużą dokładnością. Dokonano tego już w przypadku wcześniej znanych planet, a w przypadku Urana w ciągu dwóch lat od jego odkrycia.
Rozbieżności orbitalne
Początkowo ruch Urana wydawał się bardzo dobrze podążać za przewidywaniami. Stopniowo jednak obserwowane położenie planety zaczęło odchylać się od oczekiwanego położenia. W 1830 r. Rozbieżność była ponad czterokrotnie większa niż średnica planety i nie można jej dłużej ignorować. Jednym z wyjaśnień, popieranym przez niektórych astronomów, było to, że sformułowanie grawitacyjne Newtona było błędne, w wyniku czego przewidywania były w przybliżeniu, ale nie dokładnie poprawne. Jedyną inną możliwością było to, że nieznany obiekt krążył gdzieś w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego.
Prognozowanie nowej planety
Pierwotne obliczenia orbity Urana uwzględniały efekty grawitacyjne wszystkich znanych obiektów w Układzie Słonecznym. Pierwotny efekt pochodził od Słońca, ale wystąpiły niepokojące efekty z gigantycznych planet Jowisza i Saturna. Zaobserwowana rozbieżność sugerowała, że poza orbitą Urana czeka na odkrycie inna duża planeta. Teoretycznie orbitę tej nieodkrytej planety można obliczyć z rozsądną precyzją w oparciu o zaobserwowane zaburzenia w pozycji Urana. Obliczenia te zostały przeprowadzone w 1843 r. Przez angielskiego astronoma Johna Couch Adamsa, ale niestety ich znaczenie nie zostało wówczas rozpoznane w Anglii.
Odkrycie Neptuna
Obliczenia bardzo podobne do obliczeń Adamsa zostały wkrótce potem przeprowadzone przez francuskiego naukowca Urbaina Le Verriera. Wykorzystując dane Le Verriersa, astronomowie z Obserwatorium Berlińskiego odkryli przewidywaną planetę w 1846 r., A następnie nadano jej nazwę Neptune. Po odkryciu Neptuna i jeszcze w XX wieku pojawiły się kontrowersje dotyczące tego, czy jego istnienie w pełni wyjaśnia resztkowe zaburzenia na orbicie Urana. Ale większość astronomów uważa dzisiaj, że tak właśnie jest.