ما هي أسباب الاضطرابات التي تم اكتشافها في مدار كوكب أورانوس؟

اكتشف عالم الفلك ويليام هيرشل أورانوس عام 1781. كان أول كوكب يتم اكتشافه من خلال تلسكوب والأول الذي لم يخضع للمراقبة المستمرة منذ العصور القديمة. في السنوات التي أعقبت اكتشافه ، تتبع علماء الفلك الكوكب الجديد بعناية فائقة. اكتشفوا اضطرابات في مداره ، بعضها يمكن تفسيره من خلال تأثيرات الجاذبية الكواكب المعروفة مثل كوكب المشتري وزحل ، بينما أدى البعض الآخر إلى اكتشاف الكوكب غير المعروف حتى الآن نبتون.

بحلول الوقت الذي تم فيه اكتشاف أورانوس ، كانت القوانين الفيزيائية التي تحكم ديناميكيات النظام الشمسي مفهومة جيدًا. القوة الوحيدة المعنية هي الجاذبية ، والتي يمكن دمجها مع قوانين نيوتن للحركة لتقديم وصف رياضي شامل لمدارات الكواكب. المعادلات الناتجة صارمة للغاية ، مما يسمح بالتنبؤ بحركة كوكب عبر السماء بدرجة عالية من الدقة. تم القيام بذلك بالفعل بالنسبة للكواكب المعروفة سابقًا ، وتم القيام بذلك لأورانوس في غضون عامين من اكتشافه.

في البداية ، بدا أن حركة أورانوس تتبع التنبؤات جيدًا. ومع ذلك ، بدأ الموقع المرصود للكوكب يتباعد تدريجياً عن موقعه المتوقع. بحلول عام 1830 ، كان التناقض أكبر بأربعة أضعاف قطر الكوكب ولم يعد من الممكن تجاهله. كان أحد التفسيرات ، الذي يفضله بعض علماء الفلك ، هو أن صياغة نيوتن للجاذبية كانت خاطئة ، مما أدى إلى تنبؤات كانت تقريبًا ولكن غير صحيحة تمامًا. كان الاحتمال الآخر الوحيد هو أن جسمًا غير معروف كان يدور في مكان ما في الروافد الخارجية للنظام الشمسي.

أخذت الحسابات الأصلية لمدار أورانوس في الاعتبار تأثيرات الجاذبية لجميع الأجسام المعروفة في النظام الشمسي. كان التأثير الأساسي من الشمس ، ولكن كانت هناك تأثيرات مقلقة من الكواكب العملاقة المشتري وزحل. يشير التناقض الملحوظ إلى وجود كوكب كبير آخر ينتظر اكتشافه خارج مدار أورانوس. من الناحية النظرية ، يمكن حساب مدار هذا الكوكب غير المكتشف بدقة معقولة بناءً على الاضطرابات المرصودة في موقع أورانوس. تم إجراء هذه الحسابات في عام 1843 من قبل عالم الفلك الإنجليزي ، جون كوش آدامز ، ولكن للأسف لم يتم التعرف على أهميتها في إنجلترا في ذلك الوقت.

تم إجراء حسابات شبيهة جدًا بحسابات آدامز من قبل العالم الفرنسي أوربان لو فيرييه بعد فترة وجيزة. باستخدام أرقام Le Verrier ، اكتشف علماء الفلك في مرصد برلين الكوكب المتوقع في عام 1846 ، وأطلق عليه لاحقًا اسم نبتون. بعد اكتشاف نبتون وحتى القرن العشرين ، كان هناك جدل حول ما إذا كان وجوده يفسر تمامًا الاضطرابات المتبقية في مدار أورانوس. لكن معظم علماء الفلك اليوم يعتقدون أن هذا هو الحال بالفعل.