天文学者ウィリアムハーシェルは1781年に天王星を発見しました。 望遠鏡で発見された最初の惑星であり、古くから絶え間なく観測されていなかった最初の惑星でした。 その発見から数年後、天文学者は新しい惑星を非常に注意深く追跡しました。 彼らはその軌道の摂動を発見しました、そのいくつかはの重力効果によって説明されることができました 木星や土星などの既知の惑星、他の惑星はこれまで知られていなかった惑星の発見につながりました ネプチューン。
太陽系ダイナミクス
天王星が発見されるまでに、太陽系のダイナミクスを支配する物理法則は非常によく理解されていました。 関与する唯一の力は重力であり、これをニュートンの運動の法則と組み合わせて、惑星の軌道の包括的な数学的記述を提供することができます。 結果として得られる方程式は非常に厳密であり、空を横切る惑星の動きを高精度で予測することができます。 これは、以前から知られている惑星に対してすでに行われており、天王星に対しては、発見から2年以内に行われました。
軌道の不一致
当初、天王星の動きは予測に非常によく従っているように見えました。 しかし、徐々に、惑星の観測された場所は、その予想された位置から逸脱し始めました。 1830年までに、この不一致は惑星の直径の4倍以上になり、もはや無視できなくなりました。 一部の天文学者に支持された1つの説明は、ニュートンの重力の定式化に誤りがあり、その結果、ほぼ正確ではないが正確な予測が得られたというものでした。 他の唯一の可能性は、未知の物体が太陽系の外側の範囲のどこかを周回していたということでした。
新しい惑星の予測
天王星の軌道の元の計算は、太陽系のすべての既知の物体の重力効果を考慮に入れていました。 主な影響は太陽からでしたが、巨大な惑星木星と土星からの摂動効果がありました。 観測された不一致は、天王星の軌道を越えて発見されるのを待っている別の大きな惑星があったことを示唆しました。 理論的には、この未発見の惑星の軌道は、天王星の位置で観測された摂動に基づいて、妥当な精度で計算できます。 これらの計算は1843年にイギリスの天文学者、ジョン・クーチ・アダムスによって実行されましたが、残念ながら当時のイギリスではその重要性は認識されていませんでした。
海王星の発見
アダムスの計算と非常によく似た計算が、フランスの科学者、ユルバン・ル・ベリエによってその直後に実行されました。 ルヴェリエの数字を使用して、ベルリン天文台の天文学者は1846年に予測された惑星を発見し、その後海王星の名前が付けられました。 海王星の発見に続いて、そして20世紀に至るまで、その存在が天王星の軌道に残っている摂動を完全に説明しているかどうかについて論争がありました。 しかし、今日のほとんどの天文学者は、これが実際に当てはまると信じています。