海王星から来ました②
海王星は、「数学で発見した惑星」と言われる。
海王星の発見を語る前に、我々は天王星について知る必要がある。
天王星は1781年にハーシェルが発見した、人類初の“望遠鏡で見つけた惑星”だった。その軌道は当初、ニュートン力学で完全に説明できるはず――と信じられていた。
しかし、観測が続くうちに、
天王星の動きが理論より少し遅れたり、進んだりすることが分かってきた。
つまり、天王星は「太陽のまわりを綺麗に回っていない」。
1846年9月23日にフランスの天文学者ユルバン・ルヴェリエが予測した。ルヴェリエは、天王星の軌道の異常を観測し、未知の惑星の重力が影響を与えていると主張した。
まず、天王星の観測データから、「ズレ」のパターンを調べる。
そのズレを重力で説明する「もう一つの惑星」を仮定する。
ニュートン力学の枠内で摂動論を適用し、未知惑星のパラメータ（公転半径・軌道離心率・近日点方向・経度・質量など）を変数にとり、天王星の残差（観測−計算）を最小化する逆問題として解いた。
近似のために段階を踏み、まず単純な円軌道・黄道面内といった仮定から出発して、残差を説明できるようにパラメータを調整（逐次改良）していったという。
こうして変数を調整して、ズレが最もきれいに説明できる仮定惑星の位置を計算した。
その後、「予測位置」を天文学者に伝える。
海王星は肉眼で観測できない唯一の惑星である。
その後、ユルバン・ルヴェリエによって予測された範囲内の位置で1846年9月23日にヨハン・ゴットフリート・ガレが望遠鏡を用いて発見した
海王星の衛星では最大のトリトンはその後すぐに発見された。現在では他に15個の衛星が知られているものの、地球から海王星までの距離が大きく地上からの観測が困難なため、それらの存在が明らかとなったのは20世紀以降のことである。
こうして海王星は、「天文学史上、計算で見つけられた最初の惑星」となった。
