Hvad er årsagen til forstadier opdaget i kredsløbet af planet Uranus?

Astronom William Herschel opdagede Uranus i 1781. Det var den første planet, der blev opdaget gennem et teleskop og den første, der ikke havde været under konstant observation siden oldtiden. I årene efter dens opdagelse spåede astronomer meget omhyggeligt den nye planet. De opdagede forstyrrelser i sin kredsløb, hvoraf nogle kunne forklares af gravitationsvirkningerne af kendte planeter som Jupiter og Saturn, mens andre førte til opdagelsen af ​​den hidtil ukendte planet Neptunus.

Solsystemdynamik

På det tidspunkt, hvor Uranus blev opdaget, var de fysiske love, der styrede solsystemets dynamik, meget godt forstået. Den eneste involverede kraft er tyngdekraften, som kan kombineres med Newtons bevægelseslove for at give en omfattende matematisk beskrivelse af planetariske baner. De resulterende ligninger er ekstremt strenge, hvilket gør det muligt at forudse en planet på tværs af himlen med høj grad af nøjagtighed. Dette var allerede gjort for de tidligere kendte planeter, og det blev gjort for Uranus inden for to år efter dets opdagelse.

Orbitale uoverensstemmelser

Uranus 'bevægelse syntes oprindeligt at følge forudsigelserne meget godt. Gradvist begyndte den observerede placering af planeten at afvige fra dens forventede position. I 1830 var uoverensstemmelsen mere end fire gange diameteren af ​​planeten og kunne ikke længere ignoreres. En forklaring, begunstiget af nogle astronomer, var, at Newtons gravitetsformulering var i fejl, hvilket resulterede i forudsigelser, der var omtrent, men ikke præcist korrekte. Den eneste anden mulighed var, at et ukendt objekt kredser et eller andet sted i solsystemets ydre rækkevidde.

Forudsigelse af en ny planet

De oprindelige beregninger af Uranus kredsløb tog hensyn til gravitationsgraden virkninger af alle de kendte genstande i solsystemet. Den primære effekt var fra solen, men der var forstyrrende effekter fra de kæmpe planeter Jupiter og Saturn. Den observerede uoverensstemmelse foreslog, at der var en anden stor planet, der ventede på at blive opdaget ud over bane Uranus. I teorien kunne kredsløbet på denne uopdagede planet beregnes med rimelig præcision baseret på de observerede forstyrrelser i Uranus position. Disse beregninger blev udført i 1843 af en engelsk astronom, John Couch Adams, men desværre blev deres betydning ikke anerkendt i England på det tidspunkt.

Discovery of Neptune

Beregninger meget ligner dem af Adams blev udført af en fransk videnskabsmand, Urbain Le Verrier, kort tid efter. Ved hjælp af Le Verriers figurer opdagede astronomerne ved Berlins observatorium den forudsagte planet i 1846, og den blev efterfølgende givet navnet Neptunus. Efter opdagelsen af ​​Neptun og godt ind i det 20. århundrede var der kontroverser om, hvorvidt dets eksistens fuldt ud forklarede de resterende forstyrrelser i Uranus kredsløb. Men de fleste astronomer tror i dag, at dette virkelig er tilfældet.