История открытия планеты нептун кратко. Нептун - удивительная планета

Планета, открытая Гершелем, доставила ученым немало хлопот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты.

Почему Уран сбивается со своего пути и находится не там, где ему полагалось быть? Этот вопрос сильно заинтересовал 22-летнего студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819- 1892). И он предположил, что в этом повинна какая-то невидимая и еще не известная планета, находящаяся за Ураном. То, что она могла влиять на движение Урана, следовало из ньютоновского закона всемирного тяготения.

Увлеченный этой проблемой, Адамс решил по отклонениям Урана вычислить орбиту неизвестной планеты, определить ее массу и указать местоположение на небе. Так впервые в истории астрономии человек поставил перед собой труднейшую задачу: с помощью закона Ньютона и методов высшей математики открыть в Солнечной системе новую планету.

Задача была куда сложнее, чем казалось на первый взгляд. Трудности усугублялись еще и тем, что в те времена не только не было вычислительных машин, но недоставало вспомогательных математических таблиц. И все же Адамс был уверен в успехе. В течение 16 месяцев Адамс занимался вычислениями орбиты неизвестной планеты. Наконец, завершив свой кропотливый труд, он указал место в созвездии Водолея, где планета должна была находиться 1 октября 1845 года.

О результатах своих вычислений Адамс хотел доложить королевскому астроному Джорджу Эри (1801-1892). Но, к его огорчению, встреча с Эри, на которую он возлагал так много надежд, не состоялась. Вместо обстоятельного доклада пришлось ограничиться коротенькой запиской. Когда Эри прочел ее, у него возникли сомнения. Между тем результаты вычислений были на редкость точными: неизвестная планета находилась всего лишь в 2 градусах от места, указанного Адамсом. И если бы астрономы пожелали тогда заняться ее поисками, планета не осталась бы незамеченной. Но работа Адамса лежала в столе королевского астронома, и о ней никто не знал.

Наступил ноябрь 1845 года. Астрономам мира он принес важную новость: впервые официально сообщалось о том, что начаты поиски новой планеты. Но, как ни странно, в этой научной информации не упоминалось имя Адамса и исходила она не из Англии. В сообщении говорилось о математике Парижской обсерватории Урбене Леверье (1811 - 1877). Оказалось, что Адамс и Леверье, ничего не зная друг о друге, приступили к математическим поискам неизвестной планеты почти одновременно. Летом 1846 года Леверье сделал доклад в Академии наук Франции о результатах изучения отклонений Урана. Он доказал, что причиной этих отклонений является не Юпитер и не Сатурн, а неизвестная планета, находящаяся за Ураном. Но самое интересное заключалось в том, что по части положения новой планеты на небе вычисления Леверье практически полностью совпадали с вычислениями Адамса.

Только теперь Джордж Эри понял, что зря отнесся с недоверием к работе Адамса. И он попросил обсерваторию Кембриджского университета обследовать участок звездного неба в созвездии Водолея, где, по данным математических расчетов, должна была "скрываться" неизвестная планета.

К несчастью, ни в Англии, ни во Франции еще не было подробной звездной карты исследуемой области неба, и это сильно затрудняло поиски далекой планеты.

Тогда Леверье написал письмо в Берлинскую обсерваторию Иоганну Галле (1812-1910) с просьбой немедленно начать поиски трансурановой планеты.

Галле, у которого была нужная звездная карта, решил не терять времени попусту. В ту же самую ночь - 23 сентября 1846 года - он приступил к наблюдениям. Поиски длились около полу часа. Наконец Галле увидел слабую звезду, которой на карте не было. При большом увеличении она представлялась в виде маленького диска. Следующей ночью Галле продолжил свои наблюдения. За сутки таинственный объект заметно переместился среди звезд. Теперь можно было не сомневаться: да, это была она - новая планета!

Счастливый астроном поспешил сообщить Леверье: "Планета, положение которой было указано, реально существует". Она была обнаружена всего лишь в 1 градусе от места, определенного вычислениями. Леверье был настоящим героем дня. Как сказал о нем директор Парижской обсерватории Доминик Франсуа Араго, "он открыл планету на кончике пера".

Новая планета, наблюдаемая в телескоп, имела зеленовато-голубую окраску, напоминающую цвет морской воды, и ее решили назвать Нептуном, по имени древнеримского бога морей.

Открытие Нептуна имело исключительно важное значение, ибо оно окончательно подтвердило справедливость гелиоцентрической системы мира Николая Коперника. Одновременно была доказана справедливость и универсальность закона всемирного тяготения. Точная наука торжествовала! Перед всем миром она продемонстрировала свое могущество.

Спустя некоторое время после открытия Нептуна ученые установили, что Уран снова отклонился от расчетной орбиты. Это означало, что какая-то другая неизвестная планета тоже воздействует на Уран. Она должна была находиться еще дальше от Солнца, чем Нептун, и увидеть ее было не так просто даже в самые мощные телескопы.

Характеристики планеты:

• Расстояние от Солнца: 4 496,6 млн км
• Диаметр планеты: 49 528 км *
• Сутки на планете: 16ч 06мин **
• Год на планете: 164,8 года ***
• t° на поверхности: °C
• Атмосфера: Состоит из водорода, гелия и метана
• Спутники: 14

* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

Нептун - это последний из четырех газовых гигантов, принадлежащих солнечной системе. Он находится на восьмом месте по удаленности от солнца. Из-за синего цвета планета получила свое название в честь древнеримского владыки океана - Нептуна. Планета имеет 14 спутников, известных на данный момент, и 6 колец.

Презентация: планета Нептун

Строение планеты

Огромное растояние до Нептуна не позволяет точно установить его внутреннюю структуру. Математическими расчетами было установлено что его диаметр равен 49600 км, он в 4 раза превышает диаметр Земли, по объему в 58 раз, но благодаря низкой плотности (1.6 г/см3) масса всего в 17 раз превышает земную.

Нептун состоит по большей части изо льдов, и относится к группе ледяных гигантов. Согласно проведенным расчетам, центр планеты представляет собой твердое ядро, которое по диаметру в 1.5-2 раза превышает земное. Основу планеты составляет слой метановых, водных и аммиачных льдов. Температура основы колеблется в диапазоне от 2500-5500 градусов Цельсия. Несмотря на столь высокую температуру, лед остается в твердом состоянии, это происходит из-за высокого давления в недрах планеты, оно в миллионы раз превышает земное. Молекулы настолько плотно прижаты друг к другу, что находятся в раздавленом состоянии и разбиты на ионы и электроны.

Атмосфера планеты

Атмосфера Нептуна - внешняя газовая оболочка планеты, толщина ее примерно равна 5000 километров, основной ее состав - водород и гелий. Четко выраженной границы между атмосферой и ледяным слоем нет, плотность постепенно повышается под массой верхних слоев. Ближе к поверхности газы под давлением превращаются в кристаллы, которых становится все больше, а после эти кристаллы полностью преобразуются в ледяную кору. Глубина переходного слоя примерно равна 3000 км

Спутники планеты Нептун

Первый спутник Нептуна был открыт в 1846 году Уильямом Ласселом практически одновременно с планетой и получил имя Тритон. В будущем космический аппарат "Вояджер-2" хорошо изучил этот спутник, получив интересные изображения на которых отчетливо прослеживаются каньоны и ркатеры, озера изо льда и аммиака, а также необычные вулканы-гейзеры. Спутник Тритон отличается от других тем, что еще и имеет обратное движение по направлению орбиты. Это наталкивает ученых на предположения, что Тритон раньше не относился к Нептуну и сформировался вне влияния планеты, возможно, в полосе Кейпера, а потом был "захвачен" гравитацией Нептуна. Другой спутник Нептуна Нереида был открыт гораздо позже в 1949 году, а во время космической миссии к аппарата "Вояджер-2" были обнаружены сразу несколько малых спутников планеты. Этот же аппарат открыл и целую систему слабо освещенных колец Нептуна На данный момент последний из открытых спутников это Псамафа в 2003 году, а всего у планеты 14 известных спутников.

Впервые планету Нептун заметил Галилео Галилей в 1612 году. Однако движение небесного тела было слишком медленным, и ученый посчитал его за обычную звезду. Открытие Нептуна как планеты состоялось лишь через два столетия - в 1846 году. Произошло это случайно. Специалисты заметили некоторые странности в движении Урана. Проведя серию расчётов, стало очевидно, что такие отклонения в траектории возможны только под действием притяжения соседних крупных небесных тел. Так начала свою космическую историю планета Нептун, о которой были открыты человечеству.

"Морской бог" в космическом пространстве

Благодаря удивительно синему цвету эту планету назвали именем древнеримского повелителя морей и океанов – Нептун. Космическое тело является восьмой в нашей Галактике, оно дальше других планет расположено от Солнца.

Нептун сопровождает множество спутников. Но выделяют всего два основных – Тритон и Нереида. Первый как главный спутник имеет свои отличительные особенности:

• Тритон – спутник-гигант, в прошлом – самостоятельная планета;
• диаметр составляет 2 700 км;
• является единственным внутренним спутником с обратным ходом, т.е. движется не против часовой стрелки, а по ней;
• находится относительно близко к своей планете – всего в 335 000 км;
• имеет свою атмосферу и облака, состоящие из метана и азота;
• поверхность окутана замёрзшими газами, в основном, азотом;
• на поверхности бьют азотные фонтаны, высота которых достигает 10 км.

Астрономы предполагают, что через 3,6 млрд. лет Тритон исчезнет навсегда. Его погубит гравитационное поле Нептуна, превратив в очередное околопланетное кольцо.

Нереида также имеет неординарные качества:

• отличается неправильной формой;
• является обладательницей сильно вытянутой орбиты;
• диаметр составляет 340 км;
• удалённость от Нептуна равна 6,2 млн. км;
• один оборот по своей орбите проходит за 360 дней.

Существует мнение, что Нереида в прошлом была астероидом, но попав в ловушку притяжения Нептуна, осталась на его орбите.

Исключительные особенности и интересные факты о планете Нептун

Рассмотреть Нептун невооружённым глазом невозможно, но если знать точное нахождение планеты на звёздном небе, то полюбоваться им можно и в мощный бинокль. А вот для полного исследования необходима серьёзная аппаратура. Получение и обработка информации о Нептуне является достаточно сложным процессом. Собранные интересные факты о данной планете позволяют узнать больше:

Исследование Нептуна является трудоёмким процессом. Из-за большой отдалённости от Земли телескопические данные обладают низкой точностью. Изучение планеты стало возможным лишь после появления телескопа «Хабл» и других наземных телескопов.

Кроме тогоНептун, о котором исследовался с помощью космического корабля «Вояджер - 2». Это единственный аппарат, сумевший подобраться ближе всех к этой точке Солнечной системы.

В 1781 году обнаружилось, что существуют загадочные аномалии в движении этой планеты - она то "отставала" от расчетного положения, то опережала его. Первым эти отклонения от расчетной траектории заметил петербургский академик Андрей Лексель в 1783 году. Изучив особенности движения этой планеты, Лексель предположил, что на нее воздействует притяжение неизвестного космического тела, расположенного еще дальше.
В 1821 году Alexis Bouvard опубликовал таблицы положения Урана на много лет вперед. В 1832 в отчете Британской Ассоциации развития науки Дж. Эри, впоследствии ставший королевским астрономом, отмечал, что за 11 лет ошибка в положении Урана достигла почти полминуты дуги. Вскоре после опубликования отчета Эри получил от британского астронома-любителя, преподобного доктора Хассея, письмо, в котором тот предлагал поискать "заурановую" планету по ее возмущающему воздействию на Уран. По-видимому, это было первым предложением искать "возмущающую" планету. Эри не одобрил идею Хассея, и поиски не были начаты.
За год до этого, в 1831 году, талантливый молодой студент Дж. К. Адамс отметил в своих записях: "В начале этой недели появилась мысль заняться сразу же после получения степени исследованием аномалий в движении Урана, которые до сих пор не объяснены. Надо найти, могут ли они быть обусловлены влиянием находящейся за ним неоткрытой планеты и, если возможно, определить хотя бы приблизительно элементы ее орбиты, что может привести к ее открытию".
Адамс получил возможность приступить к решению этой задачи только через два года, и к октябрю 1843 года предварительные вычисления были закончены. Адамс решил показать их Эри, однако встретиться с королевским астрономом ему не удалось. Адамсу пришлось вернуться в Кембридж, оставив для Эри результаты проведенных расчетов. Отвечая на записку Адамса, Эри задал в своем письме вопрос об особенностях вычислений. Самое странное, что Адамс не ответил на это письмо, и дело продолжало стоять на месте.

Вскоре он обратился к астроному-наблюдателю Джеймсу Чаллису, работавшему в том же Кембриджском университете, с просьбой организовать поиски. Чаллис приступил к поискам в июле 1846 года. Но ему не повезло. Он неоднократно наблюдал планету в августе 1846 года, записывал ее координаты, но все никак не удосуживался сравнить результаты наблюдений, проведенных в разные дни. Чаллис впоследствии объяснял это отсутствием в своей обсерватории точной звездной карты. В то время точные звездные карты изготавливались в Берлинской обсерватории. Немецкие астрономы, экономя на почтовых расходах, рассылали свои звездные карты попарно, а к тому листу, на котором немцы через несколько месяцев обнаружили планету, еще не было пары, поэтому карта имелась лишь в Берлинской обсерватории. Но Чаллис лукавил, поскольку новая планета в период, когда он проводил наблюдения, была на соседнем участке неба, карта которого в Кембриджской обсерватории имелась. Однако он ею не воспользовался.
Адамс не публиковал своих расчетов, и сведения о его работе держались в секрете между кембриджскими астрономами. Поскольку дело не двигалось, пришлось обратиться к обладателю самого крупного телескопа того времени в надежде, что в его мощный телескоп удастся разглядеть диск новой планеты без кропотливой работы по сравнению положений сотен звезд. И тут - очередное невезение. Когда письмо пришло в Ливерпуль, Ласселл лежал в постели, у него была травма ноги, и он не мог дойти до телескопа. День спустя, почувствовав себя лучше, он хотел провести наблюдения, но не смог найти письма с координатами. Выяснилось, что горничная случайно выкинула его вместе с мусором. Ласселлу было очень неловко, и он так никогда и не рассказал Адамсу, почему не смог открыть новую планету.

Независимо от Адамса над проблемой заурановой планеты работал во Франции астроном-теоретик У. Ж. Леверье. Он работал в парижском Бюро долгот, которое возглавлял крупнейший французский астроном Франсуа Араго. Именно Араго и поставил перед молодым ученым задачу по определению возможного местоположения неизвестной планеты.
Неоценимую роль в расчетах Леверье сыграла публикация информации о наблюдениях Урана, проведенных в 1706 году датским астрономом Оле Рёмером. Рёмер был не только крупный астроном, впервые измеривший скорость света, но также и мэр Копенгагена. После смерти мэра судьба сыграла злую шутку с его архивом астрономических наблюдений. Созданная и хорошо экипированная им пожарная команда не спасла его бумаги от уничтожения во время большого копенгагенского пожара 1728 года, когда пламя, занявшееся в маленькой свечной мастерской, уничтожило почти весь город - более 1 700 домов, включая ратушу и университет. От обсерватории Рёмера осталось только пепелище. Брандмейстеры не смогли одолеть огонь, поскольку были пьяны - они как раз отмечали получение премии за успешно проведенный смотр пожарных команд.
Но малая часть записей Рёмера все же сохранилась. Там были и наблюдения планеты Уран, сделанные за 75 лет до ее открытия. В течение трех ночей в 1706 году Рёмер фиксировал координаты Урана, считая его одной из звезд. Именно эти материалы и попали затем в Берлин, где их исследовал молодой астроном Иоганн Галле. Обработка наблюдений Урана, выполненных Рёмером, стала для Галле диссертационной работой. Публикацию ее в научном журнале Галле разослал тем европейским астрономам, которые занимались вычислениями особенностей движения планет.
Получил эту статью и Леверье. 10 ноября 1845 года Леверье представил Французской Академии Наук результаты своего теоретического анализа движения Урана, заметив в заключение о расхождении между данными наблюдений и расчетов: "Это можно объяснить воздействием внешнего фактора, который я оценю во втором трактате". Такие оценки были проведены в первой половине 1846 года. Успеху дела помогло предположение, что искомая планета движется в соответствии с эмпирическим правилом Тициуса - Боде, и что орбита имеет очень малый наклон к плоскости эклиптики. Леверье выступил с указанием, где следует искать новую планету.
Получив второй трактат Леверье, королевский астроном Эри обратил внимание на очень близкое совпадение результатов исследований Адамса и Леверье, относящихся к движению предполагаемой планеты, и даже подчеркнул это на специальном заседании Совета инспекторов Гринвича. Но он, как и ранее, не торопился начать поиски и стал хлопотать о них только в июле 1846 года.
Тем временем Леверье 31 августа 1846 года закончил еще одно исследование, в котором была получена окончательная система элементов орбиты искомой планеты и указано ее место на небе. Однако парижские астрономы не проявили интереса к таким поискам, полагая, что это невозможно - пытаться вычислить расположение планеты, не зная о ней почти ничего. Леверье решил направить письмо немецкому астроному Галле, который один раз уже помог ему, найдя данные о наблюдениях Урана в архивах Рёмера. Письмо было направленно 18 сентября 1846 года и доставлено в Берлинскую обсерваторию 23 сентября. Прочитав письмо, Иоганн Галле тут же отправился к директору обсерватории, профессору Иоганну Энке. Надежда на то, что тот разрешит проводить незапланированные наблюдения, была невелика, поскольку обычно Энке педантично соблюдал заранее намеченный план использования телескопа. А в письме как раз была просьба провести наблюдения, запланировать которые никому бы и в голову не пришло. Однако Леверье повезло: письмо из Парижа пришло в Берлин именно в день, когда директор обсерватории, придворный астроном прусского короля Иоганн Энке отмечал свое 55-летие и в предстоящую ночь отменил наблюдения. Поэтому он разрешил своему ассистенту Иоганну Галле выполнить просьбу парижского коллеги. Правда, Энке не преминул заметить, что занятие это весьма сомнительное и будет лишь пустой тратой времени.
Живший при обсерватории немецкий студент Генрих д"Арре (фамилия досталась ему от французских предков) попросил разрешения поучаствовать в наблюдениях, на что Энке также согласился. Именно благодаря д"Арре наблюдениям суждено было стать успешными. Как только стемнело, Галле навел телескоп на участок неба, координаты которого были указаны в письме, и попытался увидеть там новую планету, которая должна была отличаться от звезд наличием заметного диска. Такого объекта в поле зрения телескопа не оказалось. Это означало, что для поиска планеты предстоит записать координаты множества звезд на этом участке неба, а на следующий день повторить наблюдения, чтобы обнаружить объект, положение которого изменилось. Работа предстояла долгая и кропотливая. Однако Генриху д"Арре пришла мысль ускорить и облегчить ее, воспользовавшись подробной картой звездного неба. Такие карты для различных участков как раз и готовила в те годы Берлинская обсерватория. Пройдя темными коридорами, они стали рыться в шкафах, и снова им повезло - карта на нужный район обнаружилась! Причем это был самый последний из листов, только что отпечатанный и еще не разосланный в другие обсерватории. И вот Галле вновь смотрит в телескоп, произнося вслух координаты каждой звезды, а д"Арре сличает их с картой, отвечая: "Есть, есть…" Полчаса спустя, в начале первого ночи, в башне обсерватории раздался радостный возглас: "Этой звезды нет на карте!" Расхождение с координатами, указанными Леверье, было менее 1°.
Несмотря на поздний час, Генрих д"Арре побежал домой к директору обсерватории, чтобы сообщить ему экстраординарную новость. Энке тут же отправился в обсерваторию и успел увидеть новую планету еще до того, как это тусклое пятнышко скрылось за горизонтом. Но с сообщением об открытии берлинские астрономы торопиться не стали - нужно было абсолютно точно убедиться, что это планета, а не звезда. На следующий день небо было совершенно ясным, поэтому, как только стемнело, все трое продолжили наблюдения и увидели, что за прошедшие сутки "звездоподобный" объект 8-ой звездной величины сместился относительно неподвижных звезд. Теперь стало ясно, что планета, предвычисленная Леверье, обнаружена!

На следующее утро в Париж полетело письмо с радостной вестью и предложением назвать планету Янусом, а оттуда в скором времени пришли поздравление и благодарность, а также предложение Леверье назвать новую планету Нептуном . Поначалу это название не стало общепринятым, и в газетах ее называли просто планетой Леверье. Сам же факт открытия стал крупнейшим событием - найдена еще одна, восьмая, планета Солнечной системы. Причем найдена не случайно, а путем научных расчетов, безукоризненность которых получила полное подтверждение.
По указанным координатам новую планету отыскали астрономы разных стран. Началось с Европы, а затем новость достигла и России, где Нептун первым наблюдал в ноябре 1846 года ректор Казанского университета знаменитый астроном Иван Симонов, один из первооткрывателей Антарктиды. Франция награждает и Леверье, и Галле орденом Почетного легиона. Лондонское королевское общество (Британская академия наук) присуждает Леверье высшую награду - медаль Копли. Петербургская академия наук избирает его почетным членом. И еще никто не подозревает, что вот-вот дело об открытии новой планеты получит совсем иной оборот - на бесспорный приоритет Леверье будет брошена незаслуженная тень. Сделают это коллеги по профессии - астрономы из соседней Англии.
Полтора месяца спустя после триумфального открытия Нептуна миру было поведано о том, что Англия претендует на приоритет в открытии этой планеты, которую даже предлагалось переименовать в Океан. На собрании Королевского астрономического общества было объявлено, что английский астроном-теоретик из Кембриджа Джон Адамс еще осенью 1845 года (за год до открытия Нептуна) вычислил положение новой планеты, о чем он сообщил краткой запиской Королевскому астроному - директору Гринвичской обсерватории Джорджу Эри. Начали англичане с разбирательства между собой, задавая вопрос, почему Эри не организовал поисков новой планеты, в результате чего Британия упустила приоритет. Выше уже было рассказано, как в результате целой цепи невезений, Нептун ускользнул от английских астрономов. Один из руководителей Королевского астрономического общества, Джон Гершель, развернул кампанию по пропаганде выполненных Адамсом вычислений, хотя они и не были опубликованы и не привели к открытию новой планеты. Кампания велась настолько агрессивно, что последствия ее обнаруживаются до сих пор - во многих справочниках указано, что Нептун открыт по вычислениям, которые независимо друг от друга сделали Адамс и Леверье. Причем фамилия Адамса, как правило, стоит первой, хотя его труды оказались безрезультатны.
Сам же Адамс вел себя в высшей степени корректно. Он отказался и от дворянского титула, который ему хотела присвоить королева Виктория, и от должности в Гринвичской обсерватории, предпочтя остаться профессором геометрии в Кембридже. Несмотря на спор за приоритет открытия между Францией и Англией, который продолжался больше года, между Адамсом и Леверье установилось полное взаимопонимание, и они оставались друзьями до конца жизни.
Интересно, что рассчитанная Леверье и Адамсом орбита Нептуна очень быстро отклонялась от действительной орбиты планеты, и если бы поиски затянулись на несколько лет, то по этим вычислениям найти планету уже было бы нельзя.
В последующие годы Нептун был найден на более ранних звездных картах датированных до его открытия. Однако самое раннее наблюдение, по-видимому, было проведено Галилео Галилеем в 1612 году. В 1979 году Стивен Ольберс (США) опубликовал исследование о взаимных покрытиях планет Солнечной системы за несколько сотен лет. Одно из них было покрытие Юпитера Нептуном 4 января 1613 года. А затем через год астрономы С. Дрейк и Ч. Ковал пришли к выводу, что на зарисовках Юпитера и его спутников сделанных рукой Галилеем датированных декабрем и январем 1612-1613 годов есть звезда 8 звездной величины, которой нет на современных звездных картах. Скорее всего, это и был Нептун!

Обнаружению восьмой планеты предшествовала длительная история исследований и поисков.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Телескоп Кеплер сфотографировал Нептун

✪ 12+ Что такое небесная механика. АСТРОНОМИЯ. Лекции по астрономии.

✪ ЧТО БЫЛО ОБНАРУЖЕНО НА ПЛУТОНЕ? [Карликовая планета Плутон]

✪ Выпуск 12 - Плутон: история разжалования

✪ Космос 2018 Уран и Нептун Документальный фильм про космос 2018

Субтитры

Ранние наблюдения

Есть свидетельства, что Нептун фактически наблюдался астрономами и ранее, до официального открытия в 1846 году.

Поскольку Нептун невидим с Земли невооружённым глазом (его видимая звёздная величина составляет порядка 7,7), первые наблюдения Нептуна были возможны только после изобретения телескопа. Считается, что ещё Галилео Галилей наблюдал Нептун 28 декабря 1612 года и 29 января 1613 года . Но в обоих случаях Галилей принял планету за неподвижную звезду в соединении с Юпитером на ночном небе , и нет никаких свидетельств, что Галилей воспринял замеченный Нептун как новое, ранее неизвестное светило .

В 1847 году, уже после открытия Нептуна и расчёта характеристик его орбиты, американский астроном Сирс Уолкер из Военно-морской обсерватории США , исследуя архивные записи, обнаружил, что 8 и 10 мая 1795 года французским астрономом Лаландом из Парижской обсерватории наблюдалась звезда, находившаяся в том самом месте, где должен был находиться Нептун. Обнаружение этих записей положения Нептуна в 1795 году способствовало более точному расчёту орбиты планеты .

Возмущения орбиты Урана и их интерпретация

Французский астроном Луи Вартман, узнав о наблюдениях Каччиаторе, опубликовал в том же 1836 году заметку, в которой сообщил, что ещё в сентябре 1831 года он также наблюдал движущееся небесное светило и счёл, что это - новая планета, которая должна находиться примерно на двойном расстоянии от Солнца по сравнению с Ураном, а её период обращения должен составлять, следовательно, около 243 лет .

Осталось неизвестным, действительно ли Вартман и Каччиаторе наблюдали новую планету, но, во всяком случае, их слова говорят не только о распространенности гипотезы о существовании неизвестной планеты, но и о том, что был уже поставлен вопрос о местонахождении этой планеты - за орбитой Урана . В то же время точных расчётов характеристик этой планеты и её орбиты не было сделано до середины 1840-х годов в силу чрезвычайной сложности этой задачи небесной механики - как принципиальных, так и технических. Эйри по этому поводу занимал неизменно скептическую позицию, считая задачу в принципе неразрешимой .

Открытие «на кончике пера»

Расчёты Д. К. Адамса

В 1841 году студент колледжа Сент-Джона Кембриджского университета Д. К. Адамс ознакомился с публикацией Эйри 1832 года, в которой была изложена теория Бувара для Урана и рассказано о её трудностях при совместном учёте «старых» и «новых» наблюдений, о её расхождениях с наблюдениями после 1820 года. После этого проблема неизвестной планеты захватила Адамса . В июле 1841 года он пишет в своём дневнике, что решил после получения степени бакалавра как можно скорее заняться исследованием движения Урана:

Моя цель - можно ли их [неправильности в движении Урана] приписать действию не обнаруженной ещё планеты за Ураном, определить приближённо элементы её орбиты и пр., что приведёт, вероятно, к открытию планеты.

Весной 1843 года Адамс беседовал с директором обсерватории Кембриджского университета Д. Чэллисом о своих планах исследования проблемы неизвестной планеты и поисков этой планеты. Чэллис отнёсся к идеям Адамса благожелательно и обещал свою помощь. И действительно, как только Адамс, получив летом 1843 года первые результаты и увидев, что не хватает наблюдений, обратился к Чэллису, последний сразу написал (13 февраля 1844 года) Эйри и менее чем через неделю получил от Эйри нужные наблюдения. С лета 1843 года до сентября 1845 года Адамс получил шесть решений по движению Урана, из которых каждое следующее он считал точнее предыдущего. В сентябре 1845 года он передал Чэллису указанные элементы орбиты неизвестной планеты, а также расчёт её предполагаемого положения на небе 30 сентября 1845 года. Расхождение координат Адамса с фактическим положением неизвестной планеты составляло в сентябре-октябре 1845 года около 1°,9. Это величина довольно существенная, - около четырёх видимых диаметров Луны, - но всё же вполне позволявшая вести поиск . Начав наблюдения, Чэллис мог бы добиться успеха в поиске новой планеты. Впоследствии английские астрономы вменяли Чэллису в вину именно то, что он не начал наблюдения осенью 1845 года .

Расчёты У. Леверье

В ноябре 1845 года Леверье опубликовал первую статью, посвящённую Урану. Он заново построил всю теорию движения Урана с учётом возмущений от известных планет, уточнив всё, что было сделано Буваром. Его работа и характер самого изложения отличались тщательностью, учётом тончайших деталей, чёткостью. Возмущения орбиты Урана были вычислены двумя различными методами, что гарантировало отсутствие ошибок. Окончательно точность вычисляемых координат Урана составила 0",1 .

На эту работу сразу обратил внимание Эйри. Два месяца назад (в сентябре 1845 года) он получил от Адамса краткую записку с результатами, означавшими полное решение «проблемы неизвестной планеты», но без какого-либо объяснения, как они получены. Эта записка не произвела на Эйри положительного впечатления, но «проблема Урана» вошла в какой-то мере в круг его непосредственных интересов. Прочитав статью Леверье, написанную в стиле, который ему импонировал, Эйри написал впоследствии, оценивая эту работу:

…Возможно, правильно сказать, что впервые теория движения Урана поставлена на удовлетворительное основание.

Всю зиму 1845 года и весну 1846 года Леверье усиленно продолжал исследования и 1 июня 1846 года представил в Академию наук вторую статью по «проблеме Урана», состоявшую из двух частей. В первой части Леверье заново провёл сравнение всех существующих наблюдений Урана и вычислений по своей точной теории движения этой планеты. Его данные о расхождениях между теорией и наблюдениями были гораздо более подробными и точными, чем у Адамса. В статье Леверье рассмотрено 115 условных уравнений, составленных по 279 наблюдениям с 1690 по 1845 год, с целью устранения этих расхождений за счёт исправления элементов первоначальной орбиты Урана. Леверье сделал категорический вывод: наблюдения совершенно непримиримы с теорией, и 28 июня обратился с письмом к Эйри, в котором просил организовать поиски новой планеты:

Если я могу надеяться, что Вы достаточно доверяете моей работе, чтобы начать поиски планеты на небе, то я поспешу прислать Вам её точные координаты, как только их вычислю.

На это Эйри ответил отрицательно:

Близкий отъезд в Европу не позволяет тревожить месье Леверье просьбой о более точных числах.

Однако отъезд Эйри в Европу намечался лишь через полтора месяца. Сам Эйри в беседе с Чэллисом и Джоном Гершелем 29 июня поднял вопрос об организации поисков новой планеты. Поскольку он относился к работе Леверье с полным доверием, причины такого ответа Эйри остаются всё же неясными.

Поиски новой планеты начались в Англии 29 июля 1846 года. Леверье о них ничего не знал до самого их конца .

Леверье продолжил активно работать, и 31 августа 1846 года представил в Парижскую Академию наук свою третью статью под названием: «О планете, которая производит наблюдаемые в движении Урана аномалии. Определение её массы, её орбиты и её нынешнего положения» .

Но во Франции, несмотря на огромный успех работ Леверье, никто из астрономов не собирался начинать поиски новой планеты. Тогда Леверье обратился за помощью к немецкому астроному Иоганну Галле , 34-летнему ассистенту Берлинской обсерватории . К тому был удобный повод: год назад Галле прислал Леверье в знак уважения свою диссертацию, посвящённую анализу наблюдений за движением Урана, выполненных датским астрономом Оле Рёмером . И Леверье 18 сентября отправил письмо Галле, в котором отметил:

Непосредственно сейчас я хотел бы найти настойчивого наблюдателя, который согласился бы уделить некоторое время наблюдениям в той области неба, где может находиться неизвестная планета. Я пришёл к своему выводу на основании теории движения Урана… Положение планеты сейчас и в течение ближайших нескольких месяцев благоприятное с точки зрения её обнаружения. Величина массы планеты позволяет сделать вывод, что её видимый диск более 3’’. При наблюдениях в хороший телескоп этот диск вполне можно отличать от мерцающих изображений звёзд.

Обнаружение новой планеты

Иоганн Галле, получив письмо Леверье 23 сентября, тем же вечером приступил к наблюдениям. Поскольку поиск новой планеты не входил в плановые наблюдения Берлинской обсерватории, на внеплановую работу нужно было получить разрешение директора обсерватории И. Ф. Энке , который отличался большой педантичностью в соблюдении регламента наблюдений, а также изрядным скепсисом в отношении инициатив молодых сотрудников. Поначалу Энке отказал Галле, но после настойчивых просьб последнего дал согласие, поскольку уходил на празднование своего юбилея (23 сентября 1846 Энке исполнилось 55 лет). Помочь Галле в поисках новой планеты с энтузиазмом вызвался 24-летний студент Генрих д’Арре (в некоторых российских источниках его фамилию транскрибируют как д’Аррест) .

Для наблюдений был использован ахроматический 23-сантиметровый рефрактор , изготовленный компанией И.Фраунгофера .

Для поиска новой планеты было два возможных пути :

• 1.По видимому перемещению относительно звёзд (в этом случае каждую звезду в районе предполагаемого нахождения новой планеты надо было наблюдать дважды с интервалом в несколько дней, фиксируя её точные координаты);
• 2.По видимому диску (размер которого, как указывал Леверье, должен был составлять порядка 3").

Поначалу Галле, направив телескоп в указанную Леверье точку неба, не обнаружил новой планеты. Тогда д’Арре предложил третий способ поиска: использовать карту звёздного неба, сличая светила, нанесённые на карту с теми, которые реально наблюдаются на небе. Поскольку неизвестной планеты на карте не может быть, ей окажется звезда, не обозначенная на звёздной карте . Для этого требовалась достаточно подробная и точная звёздная карта, и такая карта в Берлинской обсерватории имелась. Это была карта звёздного атласа Берлинской академии наук , составленная Карлом Брёмикером и напечатанная в конце 1845 года. (К сентябрю 1846 года эта карта ещё не была разослана в обсерватории Великобритании и Франции).

Взяв карту Бремикера, Галле и д’Арре продолжили наблюдения. Галле по очереди называл звёзды, их положение и блеск, а д’Арре отмечал их на карте. Сразу же после полуночи (в 0 часов 0 минут 14 секунд 24 сентября) Галле назвал звезду примерно 8-й звёздной величины , которую д’Арре на карте не нашёл. Её положение отличалось от указанного Леверье на 52". С этим известием, несмотря на поздний час, д’Арре побежал к Энке, который присоединился к наблюдениям молодых коллег, и они втроём наблюдали за обнаруженным объектом до его захода в 2 ч 30 мин. Окончательной уверенности, что наблюдаемое светило является новой планетой, у них не было, поскольку из-за слабости выбранного окуляра телескопа диск светила они рассмотреть так и не смогли . Было решено продолжить наблюдения на следующую ночь. Наблюдения вечером 24 сентября велись уже в телескоп с окуляром , дающим 320-кратное увеличение, и в этот вечер все трое наблюдателей смогли, во-первых, разглядеть у нового светила диск размером примерно 3", а во-вторых, обнаружить его видимое собственное движение - примерно 70" к западу, что полностью совпадало с оценками Леверье. После этого никаких сомнений не оставалось: новая планета Солнечной системы открыта . Об этом открытии Галле уведомил Леверье письмом от 25 сентября.

Выбор названия новой планеты

Галле в своём письме к Леверье 25 сентября предложил для новой планеты название «Янус». Это соответствовало принятой у астрономов традиции, когда название новому объекту давал его первооткрыватель. Однако в этом случае ситуация была иной: мировое научное сообщество расценивало открытие новой планеты как исключительную заслугу Леверье .

Леверье в письмах Галле и редактору главного немецкого астрономического журнала