Astronom William Herschel odkrył Urana w 1781 roku. Była to pierwsza planeta odkryta przez teleskop i pierwsza, która nie była pod stałą obserwacją od czasów starożytnych. W latach po jej odkryciu astronomowie bardzo uważnie śledzili nową planetę. Odkryli perturbacje na jego orbicie, z których część można wytłumaczyć efektami grawitacyjnymi znane planety, takie jak Jowisz i Saturn, podczas gdy inne doprowadziły do odkrycia dotychczas nieznanej planety Neptun.
Dynamika Układu Słonecznego
Zanim odkryto Urana, prawa fizyki rządzące dynamiką Układu Słonecznego były bardzo dobrze zrozumiane. Jedyną zaangażowaną siłą jest grawitacja, którą można połączyć z prawami ruchu Newtona, aby uzyskać wyczerpujący opis matematyczny orbit planet. Otrzymane równania są niezwykle rygorystyczne, co pozwala przewidzieć ruch planety na niebie z dużą dokładnością. Zrobiono to już dla wcześniej znanych planet, a dla Urana zostało to zrobione 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 odbiegać od oczekiwanej pozycji. Do 1830 r. rozbieżność była ponad czterokrotnie większa od średnicy planety i nie można jej było dłużej ignorować. Jednym z wyjaśnień, preferowanym przez niektórych astronomów, było to, że sformułowanie Newtona dotyczące grawitacji było błędne, co skutkowało przewidywaniami, które były w przybliżeniu, ale nie dokładnie poprawne. Jedyną inną możliwością było to, że gdzieś w zewnętrznej części Układu Słonecznego orbitował nieznany obiekt.
Przewidywanie nowej planety
Oryginalne obliczenia orbity Urana uwzględniały efekty grawitacyjne wszystkich znanych obiektów w Układzie Słonecznym. Pierwotny efekt pochodził od Słońca, ale były też niepokojące efekty z gigantycznych planet Jowisz i Saturn. Zaobserwowana rozbieżność sugerowała, że poza orbitą Urana czeka na odkrycie jeszcze jedna duża planeta. Teoretycznie orbitę tej nieodkrytej planety można obliczyć z rozsądną precyzją na podstawie zaobserwowanych perturbacji w pozycji Urana. Obliczenia te zostały przeprowadzone w 1843 roku przez angielskiego astronoma Johna Coucha Adamsa, ale niestety ich znaczenie nie zostało wówczas dostrzeżone w Anglii.
Odkrycie Neptuna
Obliczenia bardzo podobne do obliczeń Adamsa przeprowadził wkrótce potem francuski naukowiec Urbain Le Verrier. Korzystając z danych Le Verriera, astronomowie z Obserwatorium Berlińskiego odkryli przewidywaną planetę w 1846 roku, a następnie nadano jej nazwę Neptun. Po odkryciu Neptuna i jeszcze w XX wieku pojawiły się kontrowersje dotyczące tego, czy jego istnienie w pełni wyjaśnia szczątkowe perturbacje na orbicie Urana. Jednak większość dzisiejszych astronomów uważa, że tak właśnie jest.