Astronomen William Herschel upptäckte Uranus 1781. Det var den första planeten som upptäcktes genom ett teleskop och den första som inte varit under konstant observation sedan urminnes tider. Under 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.
Solsystemsdynamik
När Uranus upptäcktes förstods de fysiska lagarna som styr solsystemets dynamik. Den enda inblandade kraften är tyngdkraften, som kan kombineras med Newtons rörelselag för att ge en omfattande matematisk beskrivning av planetens banor. De resulterande ekvationerna är extremt rigorösa, vilket möjliggör förutsägelse av en planet över himlen med hög noggrannhet. Detta hade redan gjorts för de tidigare kända planeterna, och det gjordes för Uranus inom två år efter upptäckten.
Orbitalavvikelser
Ursprungligen verkade Uranus rörelse följa förutsägelserna mycket bra. Gradvis började dock den observerade placeringen av planeten avvika från sin förväntade position. Vid 1830 var avvikelsen mer än fyra gånger planetens diameter och kunde inte längre ignoreras. En förklaring, gynnad av vissa astronomer, var att Newtons formulering av gravitation var felaktig, 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 delar.
Förutsäga en ny planet
De ursprungliga beräkningarna av Uranus omlopp tog hänsyn till gravitationseffekterna av alla kända föremål i solsystemet. Den primära effekten var från solen, men det fanns störande effekter från de jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Den observerade avvikelsen antydde att det fanns en annan stor planet som väntade på att upptäckas bortom Uranus bana. I teorin kan banan på denna oupptäckta planet beräknas med rimlig precision baserat på de observerade störningarna i Uranus position. Dessa beräkningar genomfördes 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 utfördes av en fransk forskare, Urbain Le Verrier, strax efteråt. Med hjälp av Le Verrier-siffror upptäckte astronomer vid Berlins observatorium den förutsagda planeten 1846, och den fick därefter namnet Neptun. Efter upptäckten av Neptunus och långt in på 1900-talet var det kontrovers om huruvida dess existens helt förklarade de återstående störningarna i Uranus-banan. Men de flesta astronomer idag tror att detta verkligen är fallet.