Боротьба за виявлення Нептуна - останньої (восьмої) планети Сонячної системи, єдиної, яку не можна побачити з Землі неозброєним оком, - це справжній англо-французький детектив з інтригуючим сюжетом суперництва за науковий пріоритет
Восьма і остання планета Сонячної системи вперше була зареєстрована через 65 років, 6 місяців і 10 днів після сьомої (Урану, відкритого Вільямом Гершелем у 1781 році). У стандартному викладі ця історія виглядає приблизно так. Існування трансуранової планети передбачили незалежно один від одного двоє фахівців з небесної механіки, англієць з Кембриджу і француз з Парижа, які вирахували її координати на небесній сфері. Житель туманного Альбіону першим завершив розрахунки і попросив астронома-співвітчизника пройтися телескопом по вказаному району. Однак той не сприйняв передбачення всерйоз і утримався від пошуків. У результаті пальма першості і всесвітня слава дісталися парижанину, який переконав німецького телескопіста негайно приступити до пошуків. Правда, сучасники незабаром у всьому розібралися і визнали заслуги талановитого британця, але його заслужений пріоритет був загублений.
Однак це лише перша апроксимація історичної істини. Тут втрачено конкретні факти, імена інших (і аж ніяк не другорядних!) учасників подій, хронологічні деталі, тонкі нюанси людських відносин і соціальних зв'язків - і багато, багато чого ще. Зараз, у Міжнародний рік астрономії, варто нагадати історію відкриття восьмої планети без будь-яких спрощень і перепусток.
Невловима планета
26 червня 1841 року 22-річний студент-математик кембриджського коледжу Святого Івана (St. John's College) Джон Кауч Адамс зазирнув у книжкову лавку Джонсона, яку вельми шанували як учні, так і дони його університету. Риючись у книгах, він натрапив на опубліковану в 1832 році доповідь директора Кембриджської обсерваторії Джорджа Біделла Ері про прогрес астрономії в XIX столітті, представлений щойно створеної Британської асоціації на підтримку науки. Ері стверджував, що наука про небеса рухається вперед семимильними кроками і фактично не має невирішених проблем за винятком єдиної - дивної поведінки Урану. Будь-які спроби визначити характеристики його орбіти і на основі цього передбачити положення серед світил незмінно завершувалися невдачами. Через кілька років після чергового уточнення планета відхилялася від обчисленої траєкторії, і ці аберації накопичувалися з плином часу. Самі по собі вони були досить невеликі - близько однієї кутової хвилини. Однак астрономи вже тоді вміли обчислювати рухи інших планет з точністю до декількох секунд і ніколи не помилялися. А ось з Ураном явно відбувалося щось недобре.
Ця проблема особливо загострилася завдяки роботам французького астронома Алексіса Бувара. У 1821 році він опублікував найбільш обґрунтовані (природно, для того часу) таблиці майбутніх позицій Урану на небесній сфері. Вже через 4-5 років австрійські спостерігачі виявили невеликі розбіжності між реальним рухом планети і координатами Бувару. До 1830 року ці девіації досягли 30 кутових секунд, тож знехтувати ними виявилося неможливим. Тому Ері мав усі підстави вказати на цю аномалію у своїй доповіді.
Астрономи першої половини XIX століття намагалися пояснити девіації Урану його зіткненням з великою кометою, опором міжпланетного середовища, неточністю ньютонівського закону тяжіння і навіть арифметичними помилками укладача таблиць. Однак усі ці гіпотези були не надто переконливими. Тому в 1832 - 1841 роках щонайменше шестеро астрономів (в їх числі і сам Бувар) незалежно один від одного прийшли до висновку, що аномалії в русі Урана, ймовірно, обумовлені тяжінням ще однієї далекої планети (племінник Алексіса Бувара Ежен, теж астроном, навіть написав про це Ері, але співчуття не зустрів). Тож думка про існування трансуранової планети вже в 1830-х роках не те щоб носилася в повітрі, але пробивалася на поверхню. Більш того, директор Кенігсберзької обсерваторії Фрідріх Вільгельм Бессель з учнем Фрідріхом Флеммінгом навіть приступили до обчислень, які могли стати основою для її відкриття. Але Флеммінг раптово помер, а Бессель захворів на рак і залишив це завдання. Трапися інакше, Нептун, ймовірно, відкрили б на початку 1840-х.
Студент і викладач
Випадкова зустріч з книгою Ері стала для Адамса воістину доленосною. Судячи з усього, він відразу припустив, що на рух Урану впливає невідома планета, розташована ще далі від Сонця. У всякому разі, він вирішив після отримання диплома зайнятися аномаліями Урану і з'ясувати їх причину.
Поки Адамс навчався в Кембриджі, йому і справді було не до Урану. Наприкінці весни 1843 року він краще за всіх претендентів склав фінальний іспит за спеціальністю (mathematical tripos, потрібно для отримання відзнаки). Це було неабияке завдання - виконати 12 письмових робіт, на кожну з яких покладалося три години. Адамс загалом набрав більше 4000 балів і вдвічі випередив найближчого суперника. Такий блискучий результат укупі з престижною премією Сміта забезпечив йому академічну кар'єру. Адамса без зволікання обрали визнаним того самого кембриджського коледжу Святого Івана, де він провчився чотири роки. Перешкод для вивчення аномалій сьомої планети більше не існувало.
На літо Адамс поїхав у Корнуолл на батьківську ферму і там приступив до обчислень. Восени він повернувся в університет і зайнявся викладанням математики. У вільний час (а його було не так і багато) він наполегливо продовжував займатися Ураном, лише іноді відволікаючись на визначення кометних траєкторій.
Адамс почав свої калькуляції з двох спрощувальних припущень. Він припустив, що гіпотетична планета звертається навколо Сонця по правильній окружності, радіус якої заданий правилом Тіциуса-Боде і тому рівно вдвічі перевищує радіус орбіти Урану.
Розрахунки показали, що тяжіння такої планети принаймні якісно пояснює аномальну поведінку Урана. Тепер належало головне - визначити масу цього небесного тіла і з'ясувати, де слід шукати його на небесній сфері. Ці завдання Адамс зміг вирішити наприкінці літа 1845 року. Він дійшов висновку, що нова планета втричі важча від Урану і тому на земному небосводі всього лише вдвічі менша від нього (звідси випливало, що її можна бачити в будь-який хороший телескоп). Він вирахував також, що вночі 1 жовтня вона опиниться в сузір'ї Водолія поблизу кордону з сузір'ям Козерога.