Historie astronomie ›
Kosmická mechanika ›
Objevy dalších planet
Po nalezení Uranu se ukázalo, že jeho pohyb neprobíhá
pravidelně podle teoreticky propočítané dráhy,
přestože výpočty zahrnovaly poruchové působení
Jupitera a Saturna. V rychlosti pohybu planety byly zjištěny
nepravidelnosti. V letech 1820 - 1826 pozorovací údaje Uranu
ukazovaly zrychlení pohybu v délce o 10″. Od roku 1830 Uran naopak
zpomaloval svůj pohyb oproti vypočítanému. V roce 1832 bylo
celkové zpoždění planety odhadováno na 30″,
narůstalo přibližně 6″ - 7″ za rok.
Připomínáme, že tehdejší přesnost pozorování
dosahovala 3″. Neexistoval tak souhlas teorie kosmické mechaniky s pozorováními. Proto astronomové vytyčili hypotézy
k objasnění nesouladu. Nejvěrohodnější z nich
předpokládala, že na pohyb Uranu má vliv další dosud
neobjevená planeta.
V létě 1845 ředitel Pařížské hvězdárny
francouzský fyzik a astronom Dominique François Jean
Arago (1786 - 1853) vyzval francouzského astronoma a
matematika Urbaina Jeana Josepha Leverriera (1811 - 1877)
k řešení problematiky neznámé planety. Koncem roku
Leverrier představil první výsledky práce.
Prostřednictvím 115 podmínkových rovnic sestavených z 279
pozorování z let 1690 - 1845 určil dráhu Uranu. Z ní
propočítané polohy nesouhlasily s pozorovacími údaji.
Následně sestavil Leverrier dalších 103 podmínkových
rovnic pouze pro novější pozorování z let 1781 - 1845,
z kterých získal opravy dráhových elementů Uranu. Pro
srovnání teorie s pozorováními vybral heliocentrickou délku.
Formuloval hypotézu o existenci neznámé planety, stanovil
její dráhové elementy a předpokládanou polohu na obloze
v druhé publikaci z 31. srpna 1846 s názvem Sur la
planéte qui produit les anomalies observées dans le mouvements
d'Uranus - Détermination de sa masse, de son
orbite et de sa positron actuelle česky O planetě,
která zapříčiňuje anomálie v pohybu Uranu -
Určení její hmotnosti, dráhy a současné polohy.
Francouzští astronomové - pozorovatelé však
nevěnovali hledání planety patřičnou pozornost. Proto
Leverrier zaslal 18. září 1846 dopis s žádostí o
pozorování na hvězdárnu do Berlína německému
astronomu Johannu Gottfriedu Gallemu (1812 - 1910).
V dopise uvedl dráhové elementy včetně
předpokládané heliocentrické délky 326
,
s návodem na hledání objektu podle disku, čímž se
odlišuje od hvězd. Dopis dorazil Gallemu 23. září a ten
získal souhlas ředitele Johanna Franze Enckeho (1791 -
1865) k pozorování. V Berlíně měli k dispozici nové
akademické hvězdné mapy, jenž vytvořil německý
matematik a astronom Carl Bremiker (1804 - 1877). Společně
s pomocníkem Henrichem Louisem d'Arrestem
(1822 - 1875) Galle v noci z 23. na 24. září 1846 nalezli
novou planetu o hvězdné velikosti 8 mag v souhvězdí
Vodnáře, její skutečná poloha se odlišovala od
předpokládané o 52′ (obr. 19). Popis na
obrázku pochází od Enckeho.
Objev planety Neptunu
|
Urbain Jean Joseph Leverrier
|
|
Nezávisle na Leverrierovi ve Francii prováděl již od
roku 1845 podobné výpočty anglický astronom John
Couch Adams (1819 - 1892). Podle Titusova - Bodeho
pravidla předpokládal, že hledaná planeta se nachází
přibližně v dvojnásobné vzdálenosti od Slunce než
Uran. Jeho výpočty však nenalezly kladnou odezvu u
recenzenta - anglického fyzika a astronoma George Biddella
Airyho (1801 - 1892). Adams předložil další
zlepšenou verzi svých výpočtů, u kterých
přesnost, jak ukázaly pozdější analýzy, dosahovala
necelé 2
. Airy, přestože byl na rozdíl
od Adamse seznámen s pracemi Leverriera, se k záležitosti
nestavěl nijak kladně.
Tak zásluhou rozvoje teoretických metod kosmické
mechaniky došlo k objevu Neptuna.
V polovině 19. století Leverrier vypracoval teorii pohybu
planet se započtením poruch. V případě terestrických
planet zahrnul do teorie poruchy 1. řádu, pro Jupiter a Saturn
vzhledem k jejich hmotnostem poruchy 4. řádu. Jeho teorie nebyla
plně analytická, spíše numericko - analytická,
některé z parametrů pohybu byly zadávány
číselně předem. Pro střední pohyby planet
využil konkrétní hodnoty získané z dlouhodobých
pozorování planet.
Pro terestrické planety teorie plně odpovídala
přesnosti pozorování, která již dosáhla 1″. U
velkých planet (Jupitera, Saturna a Uranu) se teorie ukázala
méně přesná, rozdíly teoretických a pozorovaných
poloh u nich dosahovaly až 9″.
Později francouzský astronom Jean Baptiste Aimable
Gaillot (1834 - 1921) zdokonalil teorii pohybu velkých planet,
především zásluhou upřesnění jejich hmotností.
Dosáhl souhlasu teoretických a pozorovaných poloh u Jupitera 1″ a Saturna 2″. Větší rozdíly 5″ - 6″ zůstaly u
Uranu.
Nově objevený Neptun začali astronomové systematicky
pozorovat, v jeho polohách zjistili mírné odchylky 2″ - 3″ od
vypočtené dráhy, což je vedlo k hypotéze o existenci
další planety, která na něj gravitačně
působí.
Uran