Innehåll
Astronom William Herschel upptäckte Uranus 1781. Det var den första planeten som upptäcktes genom ett teleskop och den första som inte hade varit under konstant observation sedan antiken. Åren efter upptäckten spårade astronomer den nya planeten mycket noggrant. De upptäckte störningar i sin omloppsbana, varav några kunde förklaras av gravitationseffekterna av kända planeter som Jupiter och Saturnus, medan andra ledde till upptäckten av den hittills okända planeten Neptun.
Solsystemets dynamik
När Uranus upptäcktes var de fysiska lagarna för solsystemets dynamik mycket väl förståda. Den enda kraften som är inblandade är gravitationen, som kan kombineras med Newtons rörelseregler för att ge en omfattande matematisk beskrivning av planetbanor. De resulterande ekvationerna är extremt rigorösa, vilket gör att planetens rörelse över himlen kan förutsägas med hög grad av noggrannhet. Detta hade redan gjorts för de tidigare kända planeterna, och det gjordes för Uranus inom två år efter upptäckten.
Orbitala skillnader
Ursprungligen verkade Uranus rörelse följa förutsägelserna mycket bra. Gradvis började dock den observerade platsen för planeten avvika från dess förväntade position. År 1830 var skillnaden mer än fyra gånger planetens diameter och kunde inte längre ignoreras. En förklaring, gynnad av vissa astronomer, var att Newtons tyngdformulering var felaktigt, vilket resulterade i förutsägelser som var ungefär men inte exakt korrekta. Den enda andra möjligheten var att ett okänt objekt kretsade någonstans i solsystemets yttre räckvidd.
Förutsäga en ny planet
De ursprungliga beräkningarna av Uranus bana tog hänsyn till gravitationseffekterna av alla de kända föremålen i solsystemet. Den primära effekten var från solen, men det var störande effekter från jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Det observerade avviket antydde att det fanns en annan stor planet som väntade på att upptäckas bortom Uranus omloppsbana. I teorin kan banan för denna oupptäckta planet beräknas med rimlig precision baserat på de observerade störningarna i Uranus position. Dessa beräkningar utfördes 1843 av en engelsk astronom, John Couch Adams, men tyvärr erkändes deras betydelse inte i England vid den tiden.
Upptäckten av Neptunus
Beräkningar som mycket liknar Adams genomfördes av en fransk forskare, Urbain Le Verrier, kort därefter. Med hjälp av Le Verrier-figurer upptäckte astronomer vid Berlinobservatoriet den förutsagda planeten 1846 och den fick därefter namnet Neptunus. Efter upptäckten av Neptun och långt in på 1900-talet fanns det kontrovers om huruvida dess existens till fullo förklarade de kvarvarande störningarna i Uranus omloppsbana. Men de flesta astronomer tror idag att detta verkligen är fallet.