Як ми знайшли планету раніше, ніж її побачили?

Нептун так далеко, що неозброєним оком його не побачиш. Проте 1846 року його знайшли майже точно там, де його заздалегідь обчислив математик. Як можна знайти планету обчисленням?

Гравітація притягує все до всього

Будь-які два тіла притягуються одне до одного, і що вони важчі й ближчі, то сильніше. Планети летять уперед і без Сонця полетіли б геть по прямій. Але Сонце весь час тягне їх до себе, тож вони обертаються навколо нього.

З гравітації можна обчислити орбіту

Як працюють гравітація і рух, описав Ісаак Ньютон. Якщо знаєш, де планета і як швидко вона летить, його закони скажуть, де вона буде завтра, через рік і через сто років. За ними астрономи складали таблиці, де на небі буде кожна планета.

Планети тягнуть і одна одну

Планету тягне не лише Сонце, слабше її тягнуть і інші планети, передусім велетні Юпітер і Сатурн. Тому її орбіта трохи вигинається, а обчислення стає складнішим, але це можливо.

Уран іде не туди

1781 року Вільям Гершель відкрив у телескоп нову планету, Уран. За кілька десятиліть виявилося, що він іде не туди, куди мав би за обчисленням, навіть якщо врахувати Юпітер і Сатурн. Відхилення було набагато меншим за Місяць на небі, але обчислення не мало так помилятися.

Щось його тягне

До 1822 року Уран випереджав обчислення, а потім почав відставати. Саме так він поводився б, якби далі від Сонця оберталася ще одна, повільніша планета. Поки Уран її наздоганяв, вона тягла його вперед, а коли він її обігнав, тягла назад.

Обчислення замість телескопа

Французький математик Урбен Левер’є шукав, де мала б бути невідома планета, щоб тягти Уран саме так. Він рахував уручну майже рік. У серпні 1846 року він указав місце на небі, куди досить було навести телескоп.

Знайдено за одну ніч

Йоганн Галле з Берлінської обсерваторії отримав лист Левер’є 23 вересня 1846 року і тієї ж ночі навів телескоп на обчислене місце. Приблизно за два місячні диски від нього Галле знайшов «зорю», якої не було на мапі. Зорі стоять на місці, а ця наступної ночі зсунулася: це була планета, Нептун.

Планета, якої не було

З обчисленням не збігалася й орбіта Меркурія. Уся вона повертається навколо Сонця трохи швидше, ніж мала б за обчисленнями. Тому Левер’є передбачив планету Вулкан ще ближче до Сонця, але її ніхто ніколи не знайшов. Лише Ейнштейн показав, що закони Ньютона не зовсім точні і найбільше це помітно біля Сонця, де гравітація найсильніша.

То як ми знайшли Нептун?

Закони Ньютона кажуть, де будуть планети. Коли Уран не йшов за обчисленням, Левер’є з відхилення обчислив, де мусить бути планета, яка його тягне. Телескоп потім знайшов її майже точно там.