Descoperirea lui Neptun

Neptun
Sistemul Neptun Parametrii orbitali Formare Atmosfera Marea Pată Întunecată Mica întunecată Scuter Structura interna Magnetosfera Sateliții naturali Triton · Larissa Nereida · Proteus Inele planetare Galle · Le Verrier Lassell Adams Observare Explorare Voyager 2 În science fiction În astrologie
Această casetă: v. D. · M.

Observatorul din Berlin unde a fost descoperit Neptun.

Neptun a fost identificat matematic înainte de a fi observat direct. Folosind calculele lui Urbain Le Verrier , observațiile cu telescopul care au confirmat existența unei planete majore au fost efectuate în noaptea de 23 septembrie 1846, până dimineața devreme a zilei de 24, ^[1] la observatorul din Berlin de către astronomul Johann Gottfried Galle (asistat de Heinrich Louis d'Arrest ). A fost un moment extraordinar pentru știința secolului al XIX-lea și a reprezentat confirmarea spectaculoasă a teoriei gravitaționale newtoniene. În cuvintele potrivite ale lui François Arago , Le Verrier descoperise o planetă „cu vârful pixului”.

După descoperire, sa dovedit retrospectiv că a fost observat, dar nu a fost recunoscut de mai multe ori, și că au existat alții care au făcut diverse calcule despre locația sa, fără a ajunge la descoperirea sa. Până în 1846, planeta Uranus a realizat aproape o orbită completă de la descoperirea sa de către William Herschel în 1781, iar astronomii au văzut o serie de nereguli pe calea sa care nu puteau fi explicate pe deplin prin legea gravitației a lui Newton . Aceste nereguli, totuși, ar putea fi explicate dacă gravitația unei planete necunoscute mai îndepărtate și-ar perturba calea în jurul soarelui. În 1845, astronomii Urbain Le Verrier din Paris și John Couch Adams din Cambridge au început separat calculele pentru a determina natura și poziția acestei planete. Din păcate, succesul lui Le Verrier a dus la o dispută internațională aprinsă privind prioritatea, când, la scurt timp după descoperire, George Airy , astronomul regal britanic la acea vreme, a anunțat că Adams a prevăzut și descoperirea planetei. ^[2] Cu toate acestea, în 1846 Societatea Regală i-a acordat lui Le Verrier Medalia Copley pentru isprava sa, ca să nu mai vorbim de Adams. ^[3]

Descoperirea lui Neptun a condus, doar șaptesprezece zile mai târziu, la descoperirea lunii sale Triton de către William Lassell . ^[4]

Primele observații

Neptun este invizibil cu ochiul liber, deoarece lumina sa este prea slabă. Magnitudinea sa aparentă nu este niciodată mai strălucitoare decât 7,7. ^[5] În consecință, primele observații ale lui Neptun au devenit posibile numai după inventarea telescopului . Există dovezi că Neptun a fost văzut și remarcat de Galileo Galilei în 1613, de Jérôme Lalande în 1795 și de John Herschel în 1830, dar niciunul dintre ei nu știe că l-a identificat ca o planetă la acea vreme. ^[6] Aceste observații înainte de descoperire s - au dovedit importante pentru a determina cu exactitate orbita lui Neptun. De asemenea, este posibil ca Neptun să fi apărut în telescoapele timpurii. ^[7]

Desenele lui Galileo arată că l-a observat pe Neptun la 28 decembrie 1612 și 27 ianuarie 1613; în ambele ocazii, Galileo a confundat Neptun cu o stea fixă , deoarece părea foarte aproape ( împreună ) de Jupiter pe cerul nopții . ^[8] Din punct de vedere istoric, se credea că se gândise la ea ca la o stea albastră fixă, motiv pentru care nu a fost creditat cu descoperirea sa. În momentul primei sale observații din decembrie 1612, Neptun era staționar pe cer, începând cu acea mișcare retrogradă. Fiind doar începutul ciclului său retrograd anual, mișcarea lui Neptun a fost prea nesemnificativă, iar dimensiunea sa aparentă prea mică, pentru a arăta clar ca o planetă în micul telescop al lui Galileo. ^[9] Cu toate acestea, în iulie 2009 la Universitatea din Melbourne, fizicianul David Jamieson a anunțat noi dovezi în favoarea ipotezei că Galileo era de fapt conștient că a descoperit ceva neobișnuit despre această stea . Galileo, într-unul dintre caietele sale, a notat mișcarea unei stele în fundal (Neptun) pe 28 ianuarie și un punct (în poziția lui Neptun), desenat cu o cerneală diferită, ar indica că a găsit-o într-un precedent schiță, desenată în noaptea de 6 ianuarie, sugerând astfel că observațiile sale anterioare au făcut parte din cercetările sistematice. Cu toate acestea, până în prezent nu există dovezi clare că ar fi identificat acest obiect în mișcare ca pe o planetă și nici că ar fi încercat să-l observe mai târziu. ^[10]

În 1847, Sears C. Walker de la Observatorul Naval al Statelor Unite a căutat înregistrări istorice și a investigat pre-descoperirile pentru orice observații ale planetei Neptun. El a descoperit că observațiile făcute de personalul lui Lalande la Observatorul din Paris în 1795 erau îndreptate spre porțiunea cerului unde se afla Neptun. În înregistrările din 8 mai și 10 mai 1795, o stea a fost observată în apropierea locației în care trebuia să se afle Neptun. Incertitudinea poziției a fost observată cu un colon. Această adnotare a fost folosită și pentru a indica o eroare de observație, astfel încât a fost necesar să se aștepte până când documentele originale ale observatorului au fost rearanjate pentru a stabili cu certitudine că obiectul în cauză era Neptun și eroarea de poziție în cele două observații. mișcarea planetei pe cer. ^[11] Descoperirea acestor documente despre poziția lui Neptun în 1795 a făcut posibilă o estimare mai exactă a orbitei planetei. ^[12]

John Herschel a descoperit Neptun aproape în același mod în care tatăl său, William Herschel , îl descoperise pe Uranus în 1781, adică prin observare întâmplătoare. Într-o scrisoare din 1846 către Wilhelm Struve , John Herschel susține că l-a observat pe Neptun în timpul unei scanări a cerului din 14 iulie 1830. Deși telescopul său a fost suficient de puternic pentru a-l rezolva pe Neptun într-un mic disc albastru, arătând astfel că era o planetă, de data asta nu l-a recunoscut și l-a confundat cu o stea. ^[13]

Neregularitățile orbitei lui Uranus

În 1781, Anders Johan Lexell a fost primul care a calculat orbita lui Uranus și a observat că are nereguli. El a susținut că ar putea exista și alte planete din sistemul solar care perturbă orbita lui Uranus, extinzând sistemul solar până la 100 UA . ^[14] În 1821, Alexis Bouvard publicase tabele astronomice pe orbita lui Uranus, făcând predicții ale pozițiilor viitoare pe baza legilor Newton ale mișcării și gravitației . ^[15] Observațiile ulterioare au dezvăluit abateri substanțiale de la tabele, determinându-l pe Bouvard să facă ipoteza că un anumit corp a deranjat planeta. ^[16] Aceste nereguli, sau „abateri”, atât în ​​longitudinea eclipticii planetei, cât și în distanța sa de Soare ( raza vectorială ) ar putea fi explicate printr-o serie de ipoteze: la o distanță atât de mare, efectul gravitația Soarelui ar putea fi diferită de cea descrisă de Newton, sau discrepanțele ar putea fi pur și simplu datorate erorilor de observare, sau Uranus ar putea fi perturbat de o a opta planetă care nu a fost încă descoperită.

În poziția a , planeta cea mai exterioară perturba gravitațional orbita lui Uranus, trăgând-o înainte de poziția sa prevăzută. Opusul se întâmplă în b , unde perturbarea încetinește mișcarea orbitală a lui Uranus (se presupune o mișcare orbitală în sensul acelor de ceasornic al celor două planete).

John Coach Adams a aflat de aceste nereguli în timp ce era încă student și a devenit convins de ipoteza perturbării. Adams a crezut că, în ciuda a tot ce a încercat înainte, ar putea folosi datele din observațiile legii gravitaționale a lui Uranus și Newton pentru a deduce masa , poziția și orbita corpului tulburător.

După examenele finale din 1843, Adams a fost ales membru al universității sale și și-a petrecut vacanța de vară în Cornwall, făcând un prim set de calcule.

John Couch Adams

În termeni moderni, problema este o problemă inversă , o încercare de a deduce parametrii unui model matematic din datele observate. Deși problema este simplă pentru matematica modernă de la apariția calculatoarelor electronice, la momentul respectiv era nevoie de calcule manuale lungi și laborioase. Adams a început prin atribuirea unei poziții nominale corpului ipotezat , folosind legea empirică a lui Bode . Apoi a calculat calea lui Uranus folosind poziția presupusă a corpului perturbator, a derivat diferența dintre calea calculată de el și observații, în termeni moderni, abaterile și, cu acestea din urmă, a modificat caracteristicile corpului perturbator pentru a repeta apoi procesul, un proces similar cu analiza de regresie .

La 13 februarie 1844, James Challis, directorul Observatorului Cambridge , a solicitat date despre poziția lui Uranus, destinată lui Adams, de la astronomul regal George Biddell Airy de la Observatorul Greenwich . ^[1] Adams a făcut cu siguranță câteva calcule la 18 septembrie 1845. ^[1]

Se presupune că Adams și-a comunicat munca lui Challis la mijlocul lunii septembrie 1845, dar există controverse cu privire la modul în care a făcut-o. Istoria și data acestei comunicări par să fi ieșit la lumină într-o scrisoare din Challis datată 17 octombrie 1846 către revista Athenaeum . ^[17] Cu toate acestea, nu au fost identificate înregistrări până în 1904, când Sampson a evidențiat în documentele Adams o notație care descrie „Noua planetă” cu „primit în septembrie 1845” într-o scrisură de mână non-Adams. ^{[17] [18]} Deși acest fapt a fost adesea folosit pentru a stabili prioritatea lui Adams asupra descoperirii, ^{[3] [19]} unii istorici și-au pus la îndoială autenticitatea. ^[20] În plus, rezultatele calculelor diferă de cele raportate la Airy câteva săptămâni mai târziu. ^[17] Adams, cu siguranță, nu i-a dat lui Challis calcule detaliate ^[3] și, pe de altă parte, Challis a arătat puțin interes în a-și descrie metoda, bazată pe calcularea poziției corpului prin aproximări succesive, întrucât nu era foarte favorabil pentru a începe un program laborios de observații la observator și care subliniază că „deși lucrarea era sigură, succesul părea a fi destul de incert”. ^[20]

Urbain Jean-Joseph Le Verrier .

Între timp, Urbain Le Verrier, la 10 noiembrie 1845, a prezentat Academiei Franceze de Științe din Paris un memoriu despre Uranus, demonstrând că teoriile preexistente nu au reușit să-și explice mișcarea. ^[19] Fără să știe de munca lui Adams, a întreprins o cercetare similară și la 1 iunie 1846, într-un al doilea memoriu prezentat la o ședință publică la Academie, a comunicat poziția corpului perturbator propus, fără a oferi indicații de masă și orbită. Le Verrier l-a localizat pe Neptun la un grad de poziția prezisă.

Cercetare

După ce a primit în Anglia vestea predicției făcute în iunie de Le Verrier, George Airy a recunoscut imediat asemănarea dintre cele două soluții. Până atunci, lucrarea lui Adams era considerată puțin mai mult decât o curiozitate, dar confirmarea independentă de la Le Verrier l-a determinat pe Airy să organizeze în mod confidențial o încercare de a găsi planeta. ^{[21] [22]} La o reuniune a Comitetului de vizitatori al Observatorului Greenwich din iulie 1846, cu Challis și Sir John Herschel prezenți, Airy i-a propus lui Challis să caute urgent planeta cu telescopul ecuatorial Cambridge de la 11, 25 inci, " sperând să scoată problema dintr-o situație ... aproape disperată ". ^[23] Căutarea a început pe 29 iulie cu o metodă laborioasă. ^[3] Adams a continuat să lucreze la această problemă și, între 1845 și 1846, a oferit grupului de lucru britanic șase soluții, ^[24] ceea ce l-a determinat însă pe Challis să privească în partea greșită a cerului. Abia după ce a fost anunțată descoperirea lui Neptun la Paris și Berlin, a ieșit la iveală faptul că Neptun a fost observat pe 8 și 12 august, dar nu fusese identificat ca o planetă, deoarece Challis nu avea hărți stelare actualizate . ^[19]

Prima observare a lui Neptun

Le Verrier nu știa că confirmarea sa publică a calculelor private ale lui Adams a pus în mișcare o căutare a presupusei planete de către britanici. La 31 august, Le Verrier a prezentat un al treilea memoriu, indicând acum masa și orbita noului corp. După ce nu a reușit să se adreseze oricărui astronom francez asupra problemei, Le Verrier a trimis în cele din urmă rezultatele sale către Johann Gottfried Galle de la Observatorul din Berlin . Galle a primit scrisoarea lui Le Verrier la 23 septembrie și a început imediat să lucreze cu observațiile din regiune sugerate de Le Verrier. Heinrich Louis d'Arrest , un student din Galle, a propus compararea unei hărți stelare actualizate a regiunii prezise de Le Verrier cu cerul din acea noapte, pentru a identifica deplasarea caracteristică a unei planete , spre deosebire de o stea care rămâne fixă.

Neptun a fost descoperit la scurt timp după miezul nopții, ^[1] după mai puțin de o oră de căutare și la mai puțin de un grad față de poziția prezisă de Le Verrier, o potrivire remarcabilă. După alte două nopți de observații, pentru a verifica poziția și mișcarea lui Neptun, Galle i-a răspuns lui Le Verrier cu uimire: „planeta a cărei poziție ați calculat-o există în realitate ” (accentul este original). Telescopul descoperirii a fost un refractor acromatic cu montură ecuatorială, de la firma Merz und Mahler a lui Joseph von Fraunhofer . ^[25]

Consecințele descoperirii

La anunțul descoperirii, Herschel, Challis și Richard Sheepshanks, secretar de externe al Royal Astronomical Society , au anunțat că Adams a calculat deja caracteristicile și locația planetei. Airy a publicat o relatare exhaustivă a evenimentelor, iar memoriile lui Adams au fost tipărite ca apendice la Almanahul nautic . ^[19] Cu toate acestea, se pare că versiunea publicată de Airy a fost modificată prin omiterea unei „propoziții cruciale”, pentru a ascunde faptul că Adams a menționat doar longitudinea medie, dar nu și elementele orbitale. ^[20]

În Franța și Anglia a apărut o controversă aprinsă cu privire la meritele celor doi astronomi. Airy a fost puternic criticat în Anglia. Adams, un tânăr suspect în mod natural, a fost reticent în publicarea unui rezultat care ar putea face cariera sa de succes sau eșuată. Airy și Challis au fost criticate, în special de James Glaisher, ^[3] pentru că nu și-au exercitat rolul de mentori ai unui tânăr talent. Challis era contrit, în timp ce Airy își apărase comportamentul, susținând că căutarea unei planete nu era pentru Observatorul Greenwich. În general, Airy va fi apărat de biografii săi. ^[3] În Franța, pretențiile făcute în favoarea unui englez necunoscut au creat resentimente, deoarece au diminuat creditul datorită descoperirii lui Le Verrier. ^[19]

Societatea Regală i-a acordat lui Le Verrier Medalia Copley în 1846 pentru realizarea sa, ca să nu mai vorbim de Adams, dar reputația academică a lui Adams la Cambridge a fost asigurată. ^[3] Când faptele au devenit cunoscute, unii astronomi britanici au răspândit zvonul că cei doi astronomi au rezolvat problema lui Uranus în mod independent, acordându-le astfel importanță egală. ^{[3] [19]} Dar Adams însuși a recunoscut public prioritatea și meritul lui Le Verrier (fără a uita să menționeze rolul lui Galle) în lucrarea pe care a predat-o Royal Astronomical Society în noiembrie 1846:

Criticile au venit rapid, că atât Adams, cât și Le Verrier fuseseră prea optimiste în ceea ce privește acuratețea pe care o pretindeau pentru propriile calcule și ambele au supraestimat distanța planetei de soare. Mai mult, s-a spus că ambele au reușit să obțină longitudinea aproape exactă doar din cauza unui „eveniment fortuit în timpurile orbitale”. Această critică a fost discutată în detaliu de Danjon (1946), ^[2] care, cu ajutorul unei diagrame, a afirmat că orbitele calculate de Le Verrier și Adams erau, în ansamblu, similare, dar foarte diferite ca dimensiune. Neptun. Ambele erau mai asemănătoare cu orbita reală a lui Neptun pentru acel segment al orbitei care acoperă intervalul de ani pentru care au fost făcute observațiile, dar nu erau pentru restul orbitei. Astfel, faptul că ambele calcule au folosit o axă orbitală majoră mult mai mare decât realitatea nu s-a dovedit a fi de mare importanță.

Noua planetă, numită inițial „Le Verrier” de François Arago , a primit denumirea neutră de Neptun prin acord general. Predicția sa matematică a fost o mare ispravă intelectuală, arătând, de asemenea, că legea gravitației lui Newton, pe care Airy o pusese aproape la îndoială, era valabilă chiar și la limitele sistemului solar. ^[19] Adams nu a avut nemulțumire împotriva lui Challis și Airy ^[3] și și-a recunoscut eșecul în încercarea de a convinge lumea astronomică: ^[20]

Dimpotrivă, Le Verrier era arogant și arogant, punând autoritățile științifice engleze în poziția de a închide rândurile în spatele lui Adams, în timp ce francezii au manifestat în general puțină simpatie pentru Le Verrier. ^[20] În anii 1874-1876, când Adams era președinte al Royal Astronomical Society, a venit rândul său să acorde medalia de aur a anului la Le Verrier. ^[19]

Dezvăluiri recente

Neptun și Triton au fost imaginați în 1989 de sonda Voyager 2

Opinia pe scară largă conform căreia descoperirea lui Neptun ar trebui „creditată atât lui Adams, cât și lui Le Verrier” ^[26] a fost contestată, ^[27] punând sub semnul întrebării scrierile Airy, Challis și Adams din 1846. ^{[28] [29] [30]}

În 1999, corespondența lui Adams cu Airy, care fusese pierdută de Royal Greenwich Observatory, a fost redescoperită în Chile în ziarele astronomului Olin J. Eggen după moartea sa. ^[31] Într-un interviu din 2003, istoricul Nicholas Kollerstrom a concluzionat că afirmația lui Adams față de Neptun era mult mai slabă decât se credea anterior, întrucât se îndoise în mod repetat cu privire la locația exactă a planetei, cu estimări care variau până la 20 de grade de arc. Potrivit lui Kollerstrom, după descoperirea planetei, rolul lui Airy a fost în primul rând de a susține creditul lui Adams pentru descoperire și, astfel, creditul Marii Britanii. ^[32] Într-un articol ulterior din Scientific American , Kollerstrom și Waff au declarat mai ferm „Britanicii au furat Neptun” și au concluzionat cu „Faptul a fost doar creditul lui Le Verrier”. ^[33]

Telescopul descoperirii lui Neptun

Telescopul Observatorului Noului Berlin (1835-1913) care a descoperit Neptun a fost un refractor acromatic cu o deschidere de 24,4 cm construit de compania lui Joseph Fraunhofer, Merz und Mahler . La acea vreme, era un telescop performant, echipat cu unul dintre cele mai mari dublete acromatice disponibile și o montură ecuatorială făcută cu precizie, cu un mecanism de ceasornic pentru a mișca tubul principal de 4 m sincronizat cu rotația Pământului. Telescopul este acum expus la Deutsches Museum din München . ^{[34] [35]}

Notă

Bibliografie

• Airy, GB , Relatarea unor circumstanțe legate istoric de descoperirea planetei exterioare lui Uranus , în Memoriile Societății Regale de Astronomie , vol. 16, 1847, pp. 385-414.
• Airy, W. (ed.), Autobiografia lui Sir George Biddell Airy , Cambridge University Press, 1896. din Project Gutenberg
• [Anon.] (1911) „ John Couch Adams , Encyclopædia Britannica
• [Anon.] (2001) „Bouvard, Alexis”, Encyclopædia Britannica , ediție Deluxe CDROM
• Baum, R. & Sheehan, W.,In Search of Planet Vulcan: The Ghost in Newton's Clockwork Universe , Plenum, 1997, ISBN 0-306-45567-6 .
• Bouvard, A. (1821), Tables astronomiques publiées par le Bureau des Longitudes de France , Paris, FR: Bachelier
• Chapman, A., Private research and public duty: George Biddell Airy and the search for Neptune , in Pubblicazione for the History of Astronomy , vol. 19, n. 2, 1988, pp. 121–139, Bibcode : 1988JHA....19..121C .
• Doggett, LE (1997) "Celestial mechanics", in Lankford, J. (ed.), History of Astronomy, an Encyclopedia , 1997, pp. 131–40.
• ( EN ) JLE Dreyer e HH Turner (a cura di), History of the Royal Astronomical Society [1]: 1820–1920 , 1987 [1923] , pp. 161–2.
• Grosser, M., The Discovery of Neptune , Harvard University Press, 1962, ISBN 0-674-21225-8 .
• Harrison, H. M (1994). Voyager in Time and Space: The Life of John Couch Adams, Cambridge Astronomer . Lewes: Libro Guild, ISBN 0-86332-918-7
• Hughes, DW, JC Adams, Cambridge and Neptune , in Notes and Records of the Royal Society , vol. 50, n. 2, 1996, pp. 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
• JWLG [JWL Glaisher], James Challis , in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. 43, 1882–3, pp. 160–79.
• Nick Kollerstrom , Neptune's Discovery. The British Case for Co-Prediction , su ucl.ac.uk , Unuiversity College London, 2001. URL consultato il 19 marzo 2007 (archiviato dall' url originale l'11 novembre 2005) .
• Moore, P. , The Planet Neptune: An Historical Survey before Voyager , Praxis, 1996, ISBN 0-471-96015-2 .
• Nichol, JP , The Planet Neptune: An Exposition and History , Edinburgh, James Nichol, 1855.
• O'Connor, JJ & Robertson, EF, Mathematical discovery of planets , su MacTutor History of Mathematics archive , University of St. Andrews , 1996. URL consultato il 17 settembre 2007 .
• Rawlins, Dennis, The Neptune Conspiracy ( PDF ), in DIO, the International Pubblicazione of Scientific History , vol. 2, n. 3, 1992, pp. 115–142.
• Rawlins, Dennis, Theft of the Neptune papers ( PDF ), in DIO, the International Pubblicazione of Scientific History , vol. 4, n. 2, 1994, pp. 92–102.
• Rawlins, Dennis, British Neptune Disaster File Recovered ( PDF ), in DIO, the International Pubblicazione of Scientific History , vol. 9, n. 1, 1999, pp. 3–25.
• Sampson, RA, A description of Adams's manuscripts on the perturbations of Uranus , in Memoirs of the Royal Astronomical Society , vol. 54, 1904, pp. 143–161.
• Sheehan, W. & Baum, R., Neptune's Discovery 150 Years Later , in Astronomy , settembre 1996, pp. 42–49.
• Sheehan, W. & Thurber, S., John Couch Adams's Asperger syndrome and the British non-discovery of Neptune , in Notes and Records of the Royal Society , vol. 61, n. 3, 2007, pp. 285–299, DOI : 10.1098/rsnr.2007.0187 .
• Sheehan, W. et al. (2004). The Case of the Pilfered Planet — Did the British steal Neptune? Scientific American
• Smart, WM, John Couch Adams and the discovery of Neptune , in Nature , vol. 158, n. 4019, 1946, pp. 648–652, Bibcode : 1946Natur.158..648S , DOI : 10.1038/158648a0 .
• —, John Couch Adams and the discovery of Neptune , in Occasional Notes of the Royal Astronomical Society , vol. 2, 1947, pp. 33–88.
• Smith, RW, The Cambridge network in action: the discovery of Neptune , in Isis , vol. 80, n. 303, 1989, pp. 395–422, DOI : 10.1086/355082 .
• Standage, T., The Neptune File , Penguin Press, 2000.
• Unknown., Did Galileo See Neptune? , in Science News , vol. 118, n. 15, 11 ottobre 1980, p. 231, DOI : 10.2307/3965133 , JSTOR 3965133 .

Voci correlate

• Pianeti transnettuniani

Portale Sistema solare : accedi alle voci di Wikipedia sugli oggetti del Sistema solare