Погоня за Нептуном: как Джон Адамс обнаружил планету без телескопа

В XIX веке было два способа обнаружить небесное тело. Первый — взять телескоп, настроить оптику на нужную область и проявить наблюдательность. Второй, менее очевидный способ, не подразумевал использования телескопа, но требовал терпения, километров математических расчетов, упорства и капельки смелости. Именно так был открыт Нептун — единственная планета, существование которой доказали только с помощью вычислений. Все лавры за этот астрономический триумф принадлежат французскому математику Урбену Леверье. Однако задолго до него, 3 июля 1841 года, об открытии планеты Нептун объявил английский математик и астроном Джон Адамс.

Рожденный математиком: Джон Адамс

Джон Адамс родился в Лэнисте, графство Корнуолл. С самых юных лет мальчик выказывал выдающиеся способности к математике. В 1831 году родители приняли решение отправить сына учиться в частную школу Девонпорта — учебное заведение славилось высочайшим уровнем подготовки учеников. Это дало свои плоды: юный Джон Адамс блестяще овладел математическим аппаратом того времени.

Следующей ступенью был — Кембриджский университет. Джон не просто прослушал полный курс лекций, но и одержал сокрушительную победу в математическом конкурсе, обогнав ближайшего соперника на 2000 очков! Этот беспрецедентный случай навсегда остался в истории Кембриджского университета, а Адамсу присвоили звание члена научного совета колледжа Святого Джона.

Спустя годы преподавания в том же университете, он станет профессором астрономии, президентом Королевского астрономического общества, в его честь назовут премию и кратер на Луне. Все это будет позже, а пока...

На математической гуще: как Джон Адамс предсказал существование Нептуна

Июньским днем 1841 года 22-летний студент-математик Джон Адамс забрел в книжную лавку, уважаемую как и другими студентами, так и преподавателями Кембриджа. Неторопливо перебирая книги, он наткнулся на доклад директора Кембриджской обсерватории Джорджа Эри о прогрессе астрономии XIX столетия. В опубликованной в 1832 году работе все было гладко, за исключением одного — крайне странного поведения Урана, объяснения которому найдено не было.

Никакие способы хоть сколько-нибудь точно описать траекторию его движения не работали: после каждого уточнения движения Уран отклонялся от вычисленной орбиты и начинал жить своей жизнью.

Версии ученых об этой аномалии были самыми разными: сопротивление межпланетной среды, столкновение с массивной кометой, неточность закона тяготения Ньютона и даже ошибки в арифметике таблиц. Ни одно из объяснений не давало полной картины, тогда за дело взялся Джон Адамс.

Он сделал два допущения, которые могли бы упростить вычисления и стать опорными точками. Во-первых, он предположил само существование еще одной планеты. Во-вторых, выдвинул теорию, что эта гипотетическая планета вращается вокруг Солнца по правильной окружности, а, значит, поддается правилу Тициуса-Боде. Получается, что ее орбита вдвое превышает радиус орбиты Урана.

Вычисления показали, что такой вариант качественно объясняет странное поведение Урана. Дело оставалось за малым — определить массу этого загадочного небесного тела. С этим Адамс справился лишь в 1845 году.

Черная полоса: почему открытие Нептуна принадлежит не Джону Адамсу

Джон был хорошо знаком с Джеймсом Челлисом, научным потомком Эри на посту директора Кембриджской обсерватории. Казалось бы, Адамсу следовало сразу попросить своего друга воспользоваться телескопом, но он этого не сделал, а лишь ознакомил Челлиса с результатами своих вычислений. Позже Челлис признавался, что и сам не хотел тратить время на поиск призрачной восьмой планеты небосвода. Однако он дал Адамсу рекомендательное письмо на имя Эри, в котором просил помочь коллеге в его научных изысканиях.

Затем последовала череда странных событий — Адамс и Эри никак не могли увидеться, чтобы переговорить обо всем лично. Джон, в очередной раз не застав профессора дома, оставил бумагу со всеми логическими выкладками и попросил передать хозяину дома, что он зайдет позже. Вернувшись через два-три часа, Джон встретил дворецкого, который отказался отрывать Эри от обеда. Адамс подумал, что его попросту не захотели принять и ушел. Это недоразумение стоило дорого — открытие Нептуна навсегда ускользнуло из рук талантливого астронома.

Обнаружение Нептуна Урбеном Леверье

Тем временем во Франции тоже вовсю искали ответ на загадку аномального поведения Урана. В ноябре 1845 года, пока Джон Адамс с уже готовыми вычислениями околачивал порог дома Эри, французский астроном Урбен Жан Жозеф Леверье представил свою первую работу по движению Урана. В ней не было речи о новой планете, лишь доказательства необъяснимости девиации движения Урана только гравитацией газовых гигантов. А уже 1 июля 1846 года он опубликовал вторую часть работы, в которой содержался окончательный вердикт — планета существует. Джон Адамс пришел к аналогичным выводам годом раньше.

Когда официально был открыт Нептун?

Основной датой открытия Нептуна принято считать 23 сентября 1846 года — день, когда немецкие астрономы Иоганн Галле и Генрих Луи д’Арре на основе расчетов Леверье зафиксировали существование планеты с помощью телескопа.

Научные оппоненты — Адамс и Леверье — увиделись лично лишь в июне 1847 года в Оксфорде. Они дружественно обменялись рукопожатиями и дали понять всему ученому миру, что чистая наука превыше личных достижений.