Inhoud
- Dynamiek van het zonnestelsel
- Orbitale discrepanties
- Een nieuwe planeet voorspellen
- De ontdekking van Neptunus
Astronoom William Herschel ontdekte Uranus in 1781. Het was de eerste planeet die door een telescoop werd ontdekt en de eerste die sinds de oudheid niet constant in de gaten was gehouden. In de jaren na zijn ontdekking volgden astronomen de nieuwe planeet heel zorgvuldig. Ze ontdekten verstoringen in zijn baan, waarvan sommige konden worden verklaard door de zwaartekrachteffecten van bekende planeten zoals Jupiter en Saturnus, terwijl anderen leidden tot de ontdekking van de tot nu toe onbekende planeet Neptunus.
Dynamiek van het zonnestelsel
Tegen de tijd dat Uranus werd ontdekt, waren de fysische wetten die de dynamiek van het zonnestelsel beheersen, zeer goed begrepen. De enige betrokken kracht is de zwaartekracht, die kan worden gecombineerd met Newtons bewegingswetten om een uitgebreide wiskundige beschrijving van planetaire banen te geven. De resulterende vergelijkingen zijn uiterst rigoureus, waardoor de beweging van een planeet door de lucht met een hoge mate van nauwkeurigheid kan worden voorspeld. Dit was al gedaan voor de eerder bekende planeten, en het was gedaan voor Uranus binnen twee jaar na zijn ontdekking.
Orbitale discrepanties
Aanvankelijk leek de beweging van Uranus de voorspellingen heel goed te volgen. Geleidelijk begon de waargenomen locatie van de planeet echter af te wijken van de verwachte positie. Tegen 1830 was de discrepantie meer dan vier keer de diameter van de planeet en kon niet langer worden genegeerd. Eén verklaring, die door sommige astronomen werd begunstigd, was dat de Newtons-formulering van de zwaartekracht onjuist was, wat resulteerde in voorspellingen die ongeveer maar niet precies correct waren. De enige andere mogelijkheid was dat een onbekend object ergens in de buitenwijken van het zonnestelsel cirkelde.
Een nieuwe planeet voorspellen
De oorspronkelijke berekeningen van de baan van Uranus hielden rekening met de zwaartekrachteffecten van alle bekende objecten in het zonnestelsel. Het primaire effect was van de zon, maar er waren verstorende effecten van de gigantische planeten Jupiter en Saturnus. De waargenomen discrepantie suggereerde dat er een andere grote planeet wachtte om ontdekt te worden buiten de baan van Uranus. In theorie zou de baan van deze onontdekte planeet met redelijke precisie kunnen worden berekend op basis van de waargenomen verstoringen in de positie van Uranus. Deze berekeningen werden uitgevoerd in 1843 door een Engelse astronoom, John Couch Adams, maar helaas werd hun betekenis in die tijd niet erkend in Engeland.
De ontdekking van Neptunus
Berekeningen die erg lijken op die van Adams werden kort daarna uitgevoerd door een Franse wetenschapper, Urbain Le Verrier. Aan de hand van Le Verriers-cijfers ontdekten astronomen van het Observatorium van Berlijn de voorspelde planeet in 1846 en kreeg deze vervolgens de naam Neptunus. Na de ontdekking van Neptunus en ver in de 20e eeuw, was er controverse over de vraag of het bestaan ervan de resterende verstoringen in de baan van Uranus volledig verklaarde. Maar de meeste astronomen geloven tegenwoordig dat dit inderdaad het geval is.