Astronomen William Herschel upptäckte Uranus 1781. Det var den första planet som upptäcktes genom ett teleskop och det första som inte hade ständigt observerats sedan antiken . Under åren efter dess upptäckt spåra astronomer den nya planet mycket noggrant. De upptäckte störningar i sin omlopp, varav några kan förklaras av gravitationseffekter av kända planeter som Jupiter och Saturnus, medan andra ledde till upptäckten av den hittills okända planeten Neptunus.
Solsystemdynamik
Vid den tidpunkt då Uranus upptäcktes var de fysiska lagarna som styr solsystemets dynamik mycket väl förstådda. Den enda kraften som är inblandad är gravitation, som kan kombineras med Newtons rörelsemetoder för att ge en omfattande matematisk beskrivning av planetens banor. De resulterande ekvationerna är extremt rigorösa, vilket gör det möjligt att förutsäga en planets rörelse över himlen med hög grad av noggrannhet. Detta hade redan gjorts för de tidigare kända planeterna, och det gjordes för Uranus inom två år efter dess upptäckt.
Orbitalviklingar
Uranuss rörelse verkade ursprungligen följa förutsägelserna mycket väl. Gradvis började dock den observerade platsen på planeten avvika från den förväntade positionen. Vid 1830 var skillnaden över fyra gånger planetens diameter och kunde inte längre ignoreras. En förklaring, som favoriserades av några astronomer, var att Newtons gravitation var felaktigt, 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 räckvidd.
Förutsägande av en ny planet
Den ursprungliga beräkningen av Uranus omlopp tog hänsyn till gravitationen effekter av alla kända föremål i solsystemet. Den primära effekten var från solen, men det fanns störande effekter från jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Den observerade avvikelsen föreslog att det fanns en annan stor planet som väntade på att upptäckas bortom Uranus omlopp. I teorin kunde omloppet av denna oupptäckta planet beräknas med rimlig precision baserad på de observerade störningarna i Uranus position. Dessa beräkningar utfördes 1843 av en engelsk astronom, John Couch Adams, men tyvärr blev deras betydelse inte erkänd i England vid den tiden.
Discovery of Neptune
Beräkningar som väldigt liknar dem av Adams utförs av en fransk forskare, Urbain Le Verrier, kort därefter. Genom att använda Le Verriers figurer upptäckte astronomer vid Berlinobservatoriet den förutspådda planeten 1846, och den fick därefter namnet Neptunus. Efter upptäckten av Neptun och väl in i 20-talet fanns det kontroverser om huruvida dess existens förklarade de återstående störningarna i Uranus omlopp. Men de flesta astronomer tror idag att detta verkligen är fallet.
