O astrónomo William Herschel descobriu Urano em 1781. Foi o primeiro planeta a ser descoberto através de um telescópio e o primeiro que não esteve sob observação constante desde a antiguidade. . Nos anos após sua descoberta, os astrônomos rastrearam o novo planeta com muito cuidado. Eles descobriram perturbações em sua órbita, algumas das quais poderiam ser explicadas pelos efeitos gravitacionais de planetas conhecidos como Júpiter e Saturno, enquanto outros levaram à descoberta do planeta, até então desconhecido, Netuno.

Dinâmica do Sistema Solar

No momento em que Urano foi descoberto, as leis físicas que governam a dinâmica do sistema solar foram muito bem compreendidas. A única força envolvida é a gravidade, que pode ser combinada com as leis do movimento de Newton para fornecer uma descrição matemática abrangente das órbitas planetárias. As equações resultantes são extremamente rigorosas, permitindo que o movimento de um planeta através do céu seja previsto com um alto grau de precisão. Isso já havia sido feito para os planetas anteriormente conhecidos, e foi feito para Urano dentro de dois anos de sua descoberta.

Discrepâncias Orbitais

Inicialmente, o movimento de Urano parecia seguir as previsões muito bem. Gradualmente, no entanto, a localização observada do planeta começou a divergir da sua posição esperada. Em 1830, a discrepância era mais de quatro vezes o diâmetro do planeta e não podia mais ser ignorada. Uma explicação, favorecida por alguns astrônomos, era que a formulação da gravidade de Newton estava errada, resultando em previsões que eram aproximadamente, mas não exatamente corretas. A única outra possibilidade era que um objeto desconhecido estivesse orbitando em algum lugar nos confins externos do sistema solar.

Prevendo um Novo Planeta

Os cálculos originais da órbita de Urano levaram em conta o gravitacional efeitos de todos os objetos conhecidos no sistema solar. O efeito primário era do sol, mas havia efeitos perturbadores dos planetas gigantes Júpiter e Saturno. A discrepância observada sugeria que havia outro grande planeta esperando para ser descoberto além da órbita de Urano. Em teoria, a órbita desse planeta não descoberto poderia ser calculada com razoável precisão, com base nas perturbações observadas na posição de Urano. Estes cálculos foram realizados em 1843 por um astrônomo inglês, John Couch Adams, mas infelizmente seu significado não foi reconhecido na Inglaterra na época.

A Descoberta de Netuno

Cálculos muito similares àqueles de Adams foram realizadas por um cientista francês, Urbain Le Verrier, pouco depois. Usando as figuras de Le Verrier, os astrônomos do Observatório de Berlim descobriram o planeta previsto em 1846 e, posteriormente, receberam o nome de Netuno. Após a descoberta de Netuno e até o século 20, houve controvérsia sobre se sua existência explicava completamente as perturbações residuais na órbita de Urano. Mas a maioria dos astrônomos acredita hoje que este é realmente o caso.