Откривање на Нептун

Планетата Нептун била математички предвидена пред директно да биде набљудувана. Со предвидување на Ирбен Леверје, телескопските набљудувања кои го потврдуваат постоењето на голема планета биле направени ноќта меѓу 23 и 24 септември 1846 година, во Берлинската опсерваторија, од астрономот Јохан Готфрид Гале (помогнат од Хајнрих Даре ), работејќи според пресметките на Леверје. Тоа претставувало сензационален момент на науката од 19 век и драматична потврда на Њутновата гравитациска теорија. Во соодветната фраза на Франсоа Араго, Леверје открил планета „со точка на неговото перо“.

Новата Берлинска Опсерваторија на улицата Линден, каде Нептун бил откриен.

Во ретроспектива, откако новата планета била откриена, се испоставило дека претходно била набљудувана многу пати, но не била препознаена, а имало и други кои правеле разни пресметки за нејзината местоположба што не довело до нејзино набљудување. До 1847 година, планетата Уран завршила речиси една целосна орбита од нејзиното откривање од Вилијам Хершел во 1781 година, а астрономите откриле низа неправилности на нејзиниот пат што не може целосно да се објаснат со Њутновиот закон за универзална гравитација. Меѓутоа, овие неправилности би можеле да се решат доколку гравитацијата на подалечна, непозната планета го нарушува нејзиниот пат околу Сонцето. Во 1845 година, астрономите Ирбен Леверје во Париз и Џон Куч Адамс во Кембриџ одделно започнале со пресметки за да се утврди природата и положбата на таква планета. Успехот на Ирбен Леверје довел и до тензичен меѓународен спор околу приоритетот, бидејќи набргу по откривањето Џорџ Ери, во тоа време британскиот астроном, објавил дека Адамс исто така го предвидел откривањето на планетата. Сепак, Кралското друштво му го доделил на Ирбен Леверје Коплиевиот медал во 1846 година за неговото достигнување, без споменување на Адамс. Кралското друштво, сепак, му доделил и на Адамс медал во 1848 година.

Откривањето на Нептун довело до откривање на неговата месечина, Тритон, од Вилијам Ласел само седумнаесет дена подоцна.

Претходни набљудувања

Нептун е премногу мал за да биде видлив со голо око: неговата очигледна величина никогаш не е посветла од 7,7. Затоа, првите набљудувања на Нептун биле можни само по пронаоѓањето на телескопот. Постојат докази дека Нептун бил виден и снимен од Галилео Галилеј во 1613 година, Жером Лаланд во 1795 година и Џон Хершел во 1830 година, но никој не го препознал како планета во тоа време. Овие набљудувања пред откривањето биле важни за прецизно одредување на орбитата на Нептун. Нептун би се појавил видливо дури и во раните телескопи, така што се веројатни други записи за набљудување пред откривањето.

Цртежите на Галилео покажуваат дека тој го набљудувал Нептун на 28 декември 1612 година и повторно на 27 јануари 1613 година; во двата наврати, Галилео го помешал Нептун со неподвижна ѕвезда кога се појавила многу блиску до Јупитер на ноќното небо. Историски се сметало дека тој верувал дека е неподвижна сина ѕвезда, па затоа не му се припишува нејзиното откривање. Во времето на неговото прво набљудување во декември 1612 година, Нептун бил неподвижен на небото бидејќи само тој ден се претворил во ретрограден (позадински); бидејќи само што го започнувал својот годишен ретрограден циклус, се сметало дека движењето на Нептун е премногу мало, а неговата привидна големина премала, за јасно да изгледа дека е планета во малиот телескоп на Галилео. Меѓутоа, во јули 2009 година, физичарот Дејвид Џејмисон од Универзитетот во Мелбурн објавил нови докази кои сугерираат дека Галилео навистина бил свесен дека открил нешто необично за оваа „ѕвезда“. Галилео, во една од неговите тетратки, забележал движење на позадинска ѕвезда (Нептун) на 28 јануари и точка (во положбата на Нептун) нацртана со различно мастило, кое сугерира дека ја нашол на претходна скица, нацртана ноќта на 6 јануари, сугерирајќи систематско пребарување меѓу неговите претходни набљудувања. Сепак, досега нема ниту јасен доказ дека тој го идентификувал овој подвижен објект како планета, ниту дека ги објавил овие набљудувања на неа. Нема докази дека тој некогаш се обидел повторно да го набљудува.

Во 1847 година, Сирс Волкер од Американската поморска опсерваторија ги пребарувал историските записи и истражувања за можни предоткривања на планетата Нептун. Тој открил дека набљудувањата направени од персоналот на Лаланд во Париската опсерваторија во 1795 година биле во насока на положбата на Нептун на небото. Во каталошките набљудувања за 8 мај и повторно на 10 мај 1795 година, ѕвезда е забележана на приближната позиција што се очекува да биде Нептун. Неизвесноста на позицијата била забележана со две точки. Оваа нотација се користела и за да укаже на грешка при набљудувањето, така што дури кога биле прегледани оригиналните записи на опсерваторијата, со сигурност било утврдено дека објектот е Нептун, а грешката на положбата во набљудувањата направени со разлика од две ноќи се должи на движењето на планетата низ небото. Откривањето на овие записи за положбата на Нептун во 1795 година довело до подобра пресметка на орбитата на планетата.

Џон Хершел речиси го открил Нептун на ист начин како што неговиот татко Вилијам Хершел го открил Уран во 1781 година: случајно набљудување. Во писмото од 1846 година до Вилхелм Струве, Џон Хершел наведува дека го набљудувал Нептун за време на бистрото небото на 14 јули 1830 година. Иако неговиот телескоп бил доволно моќен за да го раздели Нептун во мал син диск и да покаже дека е планета, тој во тоа време не го препознал и го помешал со ѕвезда.

Неправилности во орбитата

Во 1821 година, Алексис Бувар објавил астрономски табели на орбитата на Уран, правејќи предвидувања за идните позиции врз основа на Њутновите закони за движење и гравитација. Последователните набљудувања откриле значителни отстапувања од табелите, што го натерало Бувар да претпостави некое вознемирувачко тело. Овие неправилности, и во еклиптичката должина на планетата и во нејзиниот векторен полупречник (неговото растојание од Сонцето), можеле да се објаснат со неколку хипотези: ефектот на гравитацијата на Сонцето на толку голема оддалеченост може да се разликува од описот на Њутн; или неусогласеноста може едноставно да биде грешка при набљудувањето.

На позиција a, Нептун гравитациски ја нарушува орбитата на Уран, повлекувајќи го пред предвидената местоположба. Обратно е точно во b, каде што пертурбација го забавува орбиталното движење на Уран.

Џон Куч Адамс дознал за овие неправилности додека бил на додипломски студии и се уверил во хипотезата за пертурбација. Адамс верувал дека може да ги искористи набљудуваните податоци за Уран и Њутновиот закон за гравитација за да ја заклучи масата, положбата и орбитата на тоа тело.  По неговите завршни испити во 1843 година, Адамс бил избран за соработник на неговиот колеџ и го поминал летниот одмор во Корнвол започнувајќи ги своите пресметки. 

Џон Куч Адамс

Во современи услови, проблемот е инверзен: обид да се заклучат параметрите на математичкиот модел од набљудуваните податоци. Иако проблемот е едноставен за современата математика и електронските компјутери, во тоа време тоа вклучувал многу макотрпни рачни пресметки. Адамс започнал со преземање на номинална позиција за хипотезираното тело, користејќи го емпирискиот Бодев закон. Потоа ја пресметал проектираната патека на Уран со оглед на претпоставената положба на вознемирувачкото тело и потоа ја пресметал разликата помеѓу неговата проектирана патека и снимените набљудувања. Потоа ги прилагодил одликите на вознемирувачкото тело врз основа на овие разлики и го повторил процесот, во суштина правејќи регресивна анализа.

На 13 февруари 1844 година, Џејмс Чалис, директор на опсерваторијата во Кембриџ, го контактирал астрономот Џорџ Бидел Ери во Кралската опсерваторија, Гринич, и побарал податоци за положбата на Уран за Адамс. Адамс завршил некои пресметки на 18 септември 1845 година.

Адамс наводно му ја соопштил својата работа на Чалис во средината на септември 1845 година, но има одредена контроверзија за тоа како. Приказната и датумот на оваа комуникација се чини дека излегле на виделина само во писмото од Шалис до Атенеум од 17 октомври 1846 година. Сепак, ниту еден документ не бил идентификуван до 1904 година, кога астрономот Ралф Алан Сампсон пронашол белешка во трудовите на Адамс што ја опишува „Новата планета“ и е поддржана, со ракопис што не е на Адамс, со белешката „Примено во септември 1845 година“. Иако ова често се зема за да се утврди приоритетот на Адамс, некои историчари ја оспоруваат неговата автентичност врз основа на тоа што „Новата планета“ не бил актуелен термин во 1845 година, и врз основа на тоа што забелешката е датирана по фактот од некој друг освен Адамс. Понатаму, резултатите од пресметките се различни од оние доставени до Ери неколку недели подоцна. Адамс не му дал на Чалис детални пресметки и Чалис не бил импресиониран од описот на неговиот метод за последователно приближување на положбата на телото, бидејќи не бил склон да започне макотрпна програма за набљудување во опсерваторијата. Чалис на крајот забележил дека „додека трудот беше сигурен, успехот изгледаше толку неизвесен“.

Ирбен Леверје.

Во меѓувреме, на 10 ноември 1845 година, Ирбен Леверје на Академијата на науките во Париз ги претставил мемоарите за Уран и покажал дека претходно постоечката теорија не го објаснила нејзиното движење. Несвесен за работата на Адамс, тој се обидел со слична истрага и на 1 јуни 1846 година, во вториот мемоар претставен на јавен состанок на Академијата, тој ја дал позицијата, но не и масата или орбитата, на предложеното вознемирувачко тело. Ирбен Леверје го лоцирал Нептун на еден степен од неговата местоположба за откривање. 

Пребарување

Откако во Англија ја примил веста за јунското предвидување на Ирбен Леверје, Џорџ Ери веднаш ја препознал сличноста на решенијата на Ирбен Леверје и Адамс. До тој момент, работата на Адамс претставувала нешто повеќе од љубопитност, но независната потврда од Леверје го поттикнало Ери да организира таен обид да ја пронајде планетата. На состанокот на Одборот на посетители на опсерваторијата Гринич во јули 1846 година, со присутните Чалис и Сер Џон Хершел, Ери предложил Чалис итно да ја побара планетата преку 11.25 инчен екваторијален телескоп, „со надеж дека ќе се спаси материјата од состојба која е ... речиси очајна“. Потрагата била започната со макотрпен метод на 29 јули. Адамс продолжил да работи на проблемот, давајќи му на британскиот тим шест решенија во 1845 и 1846 година кои го испратиле Чалис да пребарува на погрешен дел од небото. Дури откако откритието на Нептун било објавено во Париз и Берлин, станало очигледно дека Нептун бил забележан на 8 и 12 август, но бидејќи на Шалис му недостигала ажурирана ѕвездена карта, таа не била препознаена како планета.

Набљудување: 24 септември 1846 година

Јохан Готфрид Гале, 1880 година

Леверје не бил свесен дека неговата јавна потврда за приватните пресметки на Адамс ја поттикнала британската потрага по наводната планета. На 31 август ги претставил третите мемоари, давајќи ја масата и орбитата на новото тело. Бидејќи бил неуспешен во неговите напори да заинтересира кој било француски астроном за проблемот, Леверје конечно ги испратил своите резултати по пошта до Јохан Готфрид Гале во Берлинската опсерваторија. Гале го примил писмото на 23 септември и веднаш почнал да работи на набљудување во регионот предложен од Леверје. Студентот на Гале, Хајнрих Луис Даре, предложил дека неодамна нацртаната карта на небото, во регионот на предвидената локација на Леверје, може да се спореди со сегашното небо за да се бара поместувањето карактеристично за планетата, наспроти стационарна ѕвезда. 

Нептун бил откриен веднаш по полноќ, по помалку од еден час пребарување и помалку од 1 степен од позицијата што ја предвидел Леверје. По две дополнителни ноќи на набљудувања во кои биле потврдени нејзината позиција и движење, Гале му одговорил на Леверје со зачуденост: „планетата чие место сте [го пресметале] навистина постои “ (нагласено во оригинал). Телескопот за откривање бил екваторски поставен ахроматски рефрактор од фирмата Мерц и Малер на Џозеф Фраунхофер.

Последици

По објавувањето на откритието, Хершел, Чалис и Ричард Шејпшанкс, секретар за надворешни работи на Кралското астрономско друштво, објавиле дека Адамс веќе ги пресметал одликите и положбата на планетата. Ери, објавил извештај за околностите, а мемоарите на Адамс биле отпечатени како додаток на Наутичкиот алманах. Сепак, се чини дека верзијата објавена од Ери била уредена со испуштање на „клучната фаза“ за да се прикрие фактот дека Адамс ја цитирал само значајната должина, а не орбиталните елементи.

Податотека:Neptune discovery.png

Во Франција и Англија се појавила силна контроверзија за заслугите на двајцата астрономи. Имало многу критики за Ери во Англија. Адамс бил разумен млад човек кој природно не сакал да објави резултат што ќе ја утврди или уништи неговата кариера. Ери и Чалис биле критикувани, особено од Џејмс Глејшер, дека не ја оствариле својата соодветна улога како ментори на млад талент. Чалис бил скршен, но Ери го бранел сопственото однесување, тврдејќи дека потрагата по планета не била улога на опсерваторијата Гринич. Во целина, Ери го бранеле неговите биографи. Во Франција тврдењата направени за непознат Англичанец биле огорчени како отфрлање на заслугите поради достигнувањето на Леверје.

Кралското друштво му го доделил на Леверје Коплиевиот медал во 1846 година за неговото достигнување, без споменување на Адамс, но академската репутација на Адамс во Кембриџ и во општеството била обезбедена. Како што станале познати фактите, некои британски астрономи го наметнале ставот дека двајцата астрономи независно го решиле проблемот на Нептун и на секој му припишуваат еднаква важност. Но, самиот Адамс јавно го признал приоритетот и заслугата на Леверје (не заборавајќи да ја спомене улогата на Гале) во трудот што тој му го дал на Кралското астрономско друштво во ноември 1846 година:

Ги споменувам овие датуми само за да покажам дека моите резултати беа пристигнати независно, а претходно до објавувањето на оние на М. Ле Верје, а не со намера да се мешаат во неговите праведни тврдења за почестите на откритието; зашто нема сомнеж дека неговите истражувања првпат беа објавени во светот и доведоа до вистинското откривање на планетата од страна на д-р Гале, така што фактите наведени погоре не можат да ја намалат, ни најмал степен, од заслугата на М. Ле Верје.

Набргу потоа била упатена критиката, дека и Адамс и Леверје биле преоптимисти во прецизноста што ја тврделе за нивните пресметки и дека обајцата, користејќи го Бодеовиот закон, во голема мера го прецениле растојанието на планетата од Сонцето. Понатаму, било предложено дека и двајцата успеале да ја постигнат географската должина речиси правилно само поради „случајот на орбиталното време“. Оваа критика била детално дискутирана од Данџон (1946) кој преку дијаграм и дискусија истакнал дека иако хипотетичките орбити пресметани и од Леверје и од Адамс за новата планета биле навистина со многу различна големина во целина од онаа на реалната Нептун (и всушност слични еден на друг), и двајцата биле многу поблиску до вистинскиот Нептун во текот на тој клучен сегмент од орбитата што го покрива интервалот на годините за кои биле направени набљудувањата и пресметките, отколку за останатите пресметани орбити. Така, фактот дека и двата калкулатори користеле многу поголема орбитална главна оска од реалноста, се покажало дека не е толку важен, ниту пак најрелевантниот параметар. 

Новата планета, на почетокот наречена „Le Verrier“ од Франсоа Араго, со консензус го добила неутралното име Нептун. Неговото математичко предвидување било голем интелектуален подвиг, но исто така покажало дека Њутновиот закон за гравитација, кој Ери речиси го довел во прашање, преовладувал дури и на границите на Сончевиот Систем.

Адамс немал огорченост кон Чалис или Ери и го признал сопствениот неуспех да го убеди астрономскиот свет:

Меѓутоа, не можев да очекувам дека практичните астрономи, кои веќе беа целосно окупирани со важни трудови, ќе почувствуваат толку голема доверба во резултатите од моите истражувања, како и јас.

Спротивно на тоа, Леверје бил арогантен и наметлив, овозможувајќи му на британскиот научен естаблишмент да се затвори зад Адамс, додека Французите, генерално, нашле малку симпатии кај него. Во 1874 – 1876 година, Адамс бил претседател на Кралското астрономско друштво, кога требашело да му го додели Златниот медал на годината на Леверје.

Подоцнежна анализа

Нептун во 1989 година како што е снимен од сондата Војаџер 2

Конвенционалната мудрост дека откритието на Нептун треба да се претстави како „заслуга и на Адамс и на Леверје“ неодамна била оспорена ставајќи ги во прашање извештаите на Ери, Шалис и Адамс во 1846 година

Во 1999 година, преписката на Адамс со Ери, која била изгубена од Кралската опсерваторија Гринич, била повторно откриена во Чиле меѓу имотите на астрономот Олин Ј. Еген по неговата смрт. Во едно интервју во 2003 година, историчарот Николас Колерстром заклучил дека тврдењето на Адамс за Нептун е многу послабо отколку што било предложено, бидејќи тој постојано се двоумел околу точната местоположба на планетата, со проценки кои се движат низ 20 степени на лак. Според Колерстром, улогата на Ери како скриен супериор, намерно игнорирајќи го изненадениот млад интелект, била во голема мера изградена откако била пронајдена планетата, со цел да се засили заслугата на Адамс, а со тоа и на Британија за откритието. Подоцнежна статија на Scientific American од Шихан, Колерстром и Ваф похрабро тврдел „Британците го украдоа Нептун“ и заклучил „Достигнувањето беше само на Леверје“.

Телескоп за откривање на Нептун

Телескопот, во опсерваторијата Њу Берлин (1835-1913), кој го открил Нептун е ахроматски рефрактор со отвор од 9 париски инчи (9,6 англиски инчи, или 24,4 см). Направен од фирмата на покојниот Џозеф Фраунхофер, Мерц и Малер, тој претставувал телескоп со високи перформанси од неговата ера, со еден од најголемите достапни ахроматски двојници и фино изработен екваторијален држач, со погон на часовникот за поместување на 4 m (13,4') главна цевка со иста брзина како и Земјината ротација. На крајот телескопот бил преместен во Германскиот Музеј во Минхен, Германија, каде што сè уште може да се погледне како експонат.

Понатамошно читање

• Hubbell, J. G.; Smith, R. W. (November 1992). „Neptune in America –Negotiating a Discovery“. History of Astronomy Journal. 23 (4): 261. Bibcode:1992JHA....23..261H. doi:10.1177/002182869202300402.
• Белешки за предавање со орбитални позиции во моментот на откривање.

Библиографија

• Airy, G. B. (1847). „Account of some circumstances historically connected with the discovery of the planet exterior to Uranus“. Memoirs of the Royal Astronomical Society. 16: 385–414. Bibcode:1847MmRAS..16..385A.
• Airy, W. (ed.) (1896). The Autobiography of Sir George Biddell Airy. Cambridge University Press. Архивирано од изворникот на 2004-10-14. Посетено на 2021-11-26.CS1-одржување: излишен текст: список на автори (link) from Project Gutenberg
• [Anon.] (2001) "Bouvard, Alexis", Encyclopædia Britannica, Deluxe CDROM edition
• Baum, R.; Sheehan, W. (1997). In Search of Planet Vulcan: The Ghost in Newton's Clockwork Universe. Plenum. ISBN 978-0-306-45567-4.
• Bouvard, Alexis (1821). Tables astronomiques publiees par le Bureau des Longitudes de France. Paris, FR: Bachelier. Bibcode:1821tapp.book.....B.
• Chapman, A. (1988). „Private research and public duty: George Biddell Airy and the search for Neptune“. Journal for the History of Astronomy. 19 (2): 121–139. Bibcode:1988JHA....19..121C. doi:10.1177/002182868801900204.
• Dieke, S. (1970). „Heinrich Louis D' Arrest“. Dictionary of Scientific Biography. 1. New York: Charles Scribner's Sons. стр. 295–296. ISBN 978-0-684-10114-9.
• Doggett, L. E. (1997). „Celestial mechanics“. Во Lankford, J. (уред.). History of Astronomy, an Encyclopedia. стр. 131–40.
• Dreyer, J. L. E. & Turner, H. H. (eds) (1987) [1923]. History of the Royal Astronomical Society [1]: 1820–1920. стр. 161–2.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link) CS1-одржување: излишен текст: список на автори (link)
• Grosser, M. (1962). The Discovery of Neptune. Harvard University Press. ISBN 978-0-674-21225-1.
• — (1970). „Adams, John Couch“. Dictionary of Scientific Biography. 1. New York: Charles Scribner's Sons. стр. 53–54. ISBN 978-0-684-10114-9.CS1-одржување: бројчени имиња: список на автори (link)
• Harrison, H. M (1994). Voyager in Time and Space: The Life of John Couch Adams, Cambridge Astronomer. Lewes: Book Guild, ISBN 0-86332-918-7
• Hughes, D. W. (1996). „J. C. Adams, Cambridge and Neptune“. Notes and Records of the Royal Society. 50 (2): 245–8. doi:10.1098/rsnr.1996.0027.
• Hutchins, R. (2004) "Adams, John Couch (1819–1892)", Oxford Dictionary of National Biography, Oxford University Press, accessed 23 August 2007 (бара претплата или членство во британска јавна библиотека)
• J. W. L. G. [J. W. L. Glaisher] (March 1882). „James Challis“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 43 (4): 160–79. Bibcode:1883MNRAS..43..160.. doi:10.1093/mnras/43.4.160.
• Kollerstrom, Nick (2001). „Neptune's Discovery. The British Case for Co-Prediction“. Unuiversity College London. Архивирано од изворникот на 2005-11-11. Посетено на 2007-03-19.
• Moore, P. (1996). The Planet Neptune: An Historical Survey before Voyager. Praxis. ISBN 978-0-471-96015-7.
• Nichol, J. P. (1855). The Planet Neptune: An Exposition and History. Edinburgh: James Nichol.
• O'Connor, J. J.; Robertson, E. F. (1996). „Mathematical discovery of planets“. MacTutor History of Mathematics archive. University of St. Andrews. Посетено на 2007-09-17.
• Rawlins, Dennis (1992). „The Neptune Conspiracy“ (PDF). DIO, the International Journal of Scientific History. 2 (3): 115–142.
• Rawlins, Dennis (1994). „Theft of the Neptune papers“ (PDF). DIO, the International Journal of Scientific History. 4 (2): 92–102. Bibcode:1994DIO.....4...92R.
• Rawlins, Dennis (1999). „British Neptune Disaster File Recovered“ (PDF). DIO, the International Journal of Scientific History. 9 (1): 3–25.
• Sampson, R.A. (1904). „A description of Adams's manuscripts on the perturbations of Uranus“. Memoirs of the Royal Astronomical Society. 54: 143–161. Bibcode:1904MmRAS..54..143S.
• Sheehan, W.; Baum, R. (September 1996). „Neptune's Discovery 150 Years Later“. Astronomy: 42–49.
• Sheehan, W.; Thurber, S. (2007). „John Couch Adams's Asperger syndrome and the British non-discovery of Neptune“. Notes and Records of the Royal Society. 61 (3): 285–299. doi:10.1098/rsnr.2007.0187.
• Sheehan, W; и др. (2004). „The Case of the Pilfered Planet — Did the British steal Neptune?“. Scientific American (англиски). Посетено на 2 January 2019.
• Smart, W. M. (1946). „John Couch Adams and the discovery of Neptune“. Nature. 158 (4019): 648–652. Bibcode:1946Natur.158..648S. doi:10.1038/158648a0.
• — (1947). „John Couch Adams and the discovery of Neptune“. Occasional Notes of the Royal Astronomical Society. 2: 33–88.CS1-одржување: бројчени имиња: список на автори (link)
• Smith, R. W. (1989). „The Cambridge network in action: the discovery of Neptune“. Isis. 80 (303): 395–422. doi:10.1086/355082.
• Standage, T. (2000). The Neptune File. Penguin Press.
• Unknown. (October 11, 1980). „Did Galileo See Neptune?“. Science News. 118 (15): 231. doi:10.2307/3965133. JSTOR 3965133.

Надворешни врски

• „Lecture XV. The Discovery of Neptune“. librivox. in „Pioneers of Science by Oliver Lodge (1887)“. librivox. (audio files)