Нептун, найденный на бумаге: как математика открыла планету

23 сентября 1846 года человечество официально получило новую планету. Нептун стал первым небесным телом, чье положение рассчитали теоретически, а уже потом подтвердили наблюдением в телескоп. Эта история показывает, как технологии вычислений опередили оптику.

Пять странников и первый телескопический гость

Невооруженным глазом в ночном небе видно лишь пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Древние наблюдатели называли их планетами от греческого planētēs — «странники» из-за перемещения среди неподвижных звезд.

Картина изменилась в XVIII веке, когда английский астроном Уильям Гершель с помощью телескопа открыл Уран. При идеальных условиях планету можно различить и без приборов, но обычно она слишком тускла. До Нового времени Уран часто принимали за звезду или комету.

Невидимый Нептун

У Нептуна такой возможности нет — разглядеть его можно только в телескоп. Астрономы считают, что первые фиксации планеты возможны уже после появления небольших оптических устройств. Считается, что первым задокументировал ее в небе Галилео Галилей в 1612 и 1613 годах.

В 2009 году физик Дэвид Джеймисон нашел в блокноте Галилея две записи о движении «фоновой звезды», сделанные другими чернилами. Он предположил, что астроном отслеживал именно Нептун, хотя достоверно установить целенаправленность этих наблюдений не удалось. Галилей принял объект за звезду, возможно из-за медленного движения и ретроградной фазы, делавшей его неподвижным.

Нептун также фиксировали Жером Лаланд в 1795 году и Джон Гершель в 1830 году, но они не идентифицировали в нем новую планету Солнечной системы.

Поиск на кончике пера

Систематические поиски новой планеты начались в начале XIX века после открытия Урана. В 1821 году были опубликованы таблицы, предсказывавшие положение Урана по законам гравитации Исаака Ньютона. Исследователи заметили расхождения: планета то опережала расчет, то отставала, иногда удаляясь дальше от Солнца, чем ожидалось.

Объяснения искали в ошибке наблюдений, воздействии Солнца или гравитации еще неоткрытого тела. Последнюю гипотезу в 1821 году высказал французский астроном Алексис Бувар, изучавший Уран. Именно математический расчет указал путь к открытию, а телескоп лишь подтвердил его.