Jaké jsou příčiny poruch objevených na oběžné dráze planety Uran?

Astronom William Herschel objevil Uran v roce 1781. Byla to první planeta objevená dalekohledem a první, která nebyla odpradávna neustále sledována. V letech po objevu astronomové velmi pečlivě sledovali novou planetu. Objevili poruchy na jeho oběžné dráze, z nichž některé lze vysvětlit gravitačními účinky známé planety jako Jupiter a Saturn, zatímco jiné vedly k objevu dosud neznámé planety Neptune.

V době, kdy byl objeven Uran, byly velmi dobře pochopeny fyzikální zákony upravující dynamiku sluneční soustavy. Jedinou zapojenou silou je gravitace, kterou lze kombinovat s Newtonovými zákony pohybu a poskytnout tak komplexní matematický popis planetárních oběžných drah. Výsledné rovnice jsou extrémně přísné a umožňují předpovídat pohyb planety po obloze s vysokou mírou přesnosti. To již bylo provedeno pro dříve známé planety a pro Uran to bylo provedeno do dvou let od jeho objevení.

Zpočátku se zdálo, že pohyb Uranu velmi dobře sleduje předpovědi. Postupně se však pozorovaná poloha planety začala odklánět od očekávané polohy. Do roku 1830 byl rozdíl více než čtyřnásobkem průměru planety a již jej nebylo možné ignorovat. Někteří astronomové upřednostňovali vysvětlení, že Newtonova formulace gravitace byla chybná, což mělo za následek předpovědi, které byly přibližně, ale ne přesně, správné. Jedinou další možností bylo, že neznámý objekt obíhal někde ve vnějších oblastech sluneční soustavy.

Původní výpočty oběžné dráhy Uranu zohledňovaly gravitační účinky všech známých objektů ve sluneční soustavě. Primární efekt byl ze slunce, ale byly to rušivé efekty z obřích planet Jupiter a Saturn. Pozorovaný nesoulad naznačoval, že za oběžnou dráhou Uranu čeká na objevení další velká planeta. Teoreticky lze oběžnou dráhu této neobjevené planety vypočítat s rozumnou přesností na základě pozorovaných poruch v poloze Uranu. Tyto výpočty provedl v roce 1843 anglický astronom John Couch Adams, ale jejich význam v Anglii v té době bohužel nebyl uznán.

Výpočty velmi podobné těm Adamsovým provedl francouzský vědec Urbain Le Verrier krátce nato. Na základě údajů Le Verriera objevili astronomové v berlínské observatoři předpovězenou planetu v roce 1846 a následně dostala jméno Neptun. Po objevení Neptunu až do 20. století se vedly spory o to, zda jeho existence plně vysvětlila zbytková narušení na oběžné dráze Uranu. Ale většina astronomů dnes věří, že tomu tak skutečně je.