Историята на откриването на Нептун е сред най-вдъхновяващите в астрономията. Като едно от първите допълнения към Слънчевата система, направено в новите времена, той променя концепцията за Вселената. Това е история със завладяващи характери, пропуснати възможности и дори международна интрига. Самото откритие близо 150 години "виси" на критична липса на малко късмет и нежеланието на астрономите да потвърдят предсказанията на математиците.
През по-голямата част от XVIII век Слънчевата система е забележително просто и ясно място. Има Слънце, седем планети, включително Земята, нашата Луна, четири луни около Юпитер, пет луни на Сатурн и няколко периодично прелитащи комети. Зоната между Марс и Юпитер, която скоро ще се напълни с астероиди, е все още празна. Всичко това се знае още от времената на Аристотел. А небесните тела в Слънчевата система се движат точно според законите на Нютон.
Тази стройна картина е разтърсена от Уилям Хършел, който през март 1781 г. открива Уран.
Новата планета категорично отказвала да следва орбитата,
която астрономите ѝ определяли, от което следвало логичното заключение, че зад нея има още една планета, смущаваща движението ѝ. През 1821 г. френският астроном Алексис Бувар публикува таблици на движението на Уран, които впоследствие попълва години наред.
Той се опитва да комбинира наблюденията преди откриването на Уран (от 1690 г. до тогава) с данните, събрани след откриването му. Но не успява. Затова решава тотално да игнорира старите данни и да се съсредоточи върху новите. Но и тук ударил на камък. От тях излизало, че преди 1821 г. Уран се е движел по-бързо, отколкото би трябвало, според познатите тела около него. А след това изведнъж забавя ход. Това отново води до логичното заключение, че зад Уран има още едно небесно тяло, което смущава движението му. Но
тази теория била години наред категорично отхвърляна от астрономите
Докато не се намесили двама математици - англичанинът Джон Кауч Адамс и французинът Юрбен Льоверие.
Адамс се заинтересувал от проблема с Уран още като ученик през 1841 г. Льоверие, който вече бил публикувал изследване върху стабилността на Слънчевата система, бил привлечен към проблема през лятото на 1845 г. от тогавашния директор на Парижката обсерватория Франсоа Араго. Араго бил много ядосан от липсата на прогрес в изследването на Уран.
Малцина се интересували и имали търпение да се занимават с тънкостите на класическата небесна механика, която изисквала дълги изчисления с молив и хартия. Астрономите използвали законите на Кеплер, за да предсказват позициите на планетите въз основа на елементи от техните елипсовидни орбити. След това прилагали теорията на Нютон за гравитацията, за да изчислят смущенията от другите планети. Всичко това било сложно и досадно, но сравнително ясно и точно. Проблемът е, че
е валидно само при по-близки планети
При по-отдалечените трябва да се подходи по точно противоположния начин. Вместо да започнат с орбиталните елементи на Уран и да насложат движението на неизвестен "смутител", Адамс и Льоверие се заели с движението му и се опитали да открият орбиталните елементи, които биха могли да го обяснят.
"Да се направи мултипараметрова минимизация не е лесна задача, особено ако нямаш компютър", обяснява Грег Лаулин, астроном от университета в Йейл.
За щастие, Адамс и Льоверие с ентусиазъм се заели със задачата, макар и по техен ексцентричен начин. Използвайки данните от наблюдението на движението на Уран, събрани от Кралската обсерватория в Гринуич, Адамс тествал допускането за наличието на непозната планета, за да обедини наблюденията с теорията. Накрая направил шест изчисления, използвайки различни хипотези.
Най-точното му изчисление е от септември 1845 г. - то давало теоретично позиция на потенциална планета. Впоследствие ще се окаже, че реалната позиция на Нептун се различава само с два градуса. Въпреки това все още никой не издирвал нова планета. Адамс се обърнал с призив към колегите си астрономи в Англия, но никой не се отзовал. Затова и той скоро се отказал и се прехвърлил към изучаването на орбитата на реални комети.
Льоверие също използвал математическите си способности. "Той беше като изчислителна машина. Винаги проверяваше изчисленията, особено сложните, при това наум", казва Ги Бертран, един от студентите му в Обсерваторията в Париж. На 1 юни 1846 г. Льоверие обявил публично изчисленията си и позицията, която определил за евентуална планета, съвпадала почти напълно с предвижданията на Адамс.
Това вече привлякло вниманието на астрономите. Със същинското търсене на планетата се заема обсерваторията на университета в Кеймбридж под ръководството на Джеймс Чалис. Трябва да се признае обаче, че самият той не вярвал особено в успеха на начинанието, защото, както по-късно става ясно, Нептун се появява два пъти на записите на наблюдавания небесен участък, но Чалис не си прави труда да сравни неговата позиция с предсказанията на математиците. И новата планета си остава неоткрита.
Льоверие се опитал да заинтригува и астрономите във Франция, но срещнал апатия. На призива му се отзовава Йохан Готфрид Гал от Берлинската обсерватория и студент на име Хайнрих Луис д`Арест. Двамата използват звездна карта на всички известни към онзи момент небесни тела, публикувана току-що в Берлин, която не била още разпространена сред астрономите по света. След един час работа с телескоп, при която Гал съобщава позициите на звездите на небето, а Д`Арест ги сравнява с картата, те стигат до нова звезда, чието съществуване не е документирано.
Така на 23 септември 1846 г. е открит Нептун
Разликата между действителната и предвидената от Льоверие позиция на Нептун е 1°, а спрямо тази на Адамс - 2°.
След откриването започва спор между британските и френските астрономи кой има най-голяма заслуга за откриването на Нептун. В крайна сметка е постигнат консенсус и е решено Льоверие и Адамс да си поделят славата.
Досега е изпращана само една мисия до Нептун - "Вояджър 2" през 1989 г., така че повечето открития на астрономите са направени при използването на телескопи на Земята.
Какво е известно за тази студена синя планета?
Също като Земята, Нептун има скалисто ядро, но много по-тънка атмосфера, което не позволява наличието на живот. По принцип Нептун е 20% скали, 60-70% лед и 5-15% водород и хелий. Леденият гигант е около 17 пъти по-голям от Земята. Въпреки че е на голяма дистанция от Слънцето, което означава, че получава малко светлина за затопляне на атмосферата, ветровете на Нептун достигат до 2400 км/ч и са най-мощните в Слънчевата система.
Нептун е на 4.5 милиарда км от Слънцето, или 30 пъти по-далеч от Земята, което я прави невидима за невъоръжено око. Тя се върти около Слънцето за 165 земни години. Денят там е под 16 часа.
На всеки 248 години Плутон влиза в орбитата на Нептун за около 20 години, като през това време е по-близо до Слънцето от него. Въпреки това Нептун си остава най-отдалечената от Слънцето планета, защото Плутон беше понижен в планета джудже през 2006 г.
Нептун има 14 луни, които са кръстени на по-малки морски богове и нимфи от гръцката митология. Най-голямата е Тритон и е единствената сферична луна. Останалите са в неправилна форма. Освен това Тритон е единствената луна в Слънчевата система, която се движи в посока, противоположна на ротацията на самата планета.
Учените предполагат, че Тритон някога е била планета джудже, която е била "уловена" в орбитата на Нептун. На Тритон е много студено, като температурите на повърхността му достигат минус 235 градуса по Целзий. Въпреки това "Вояджър 2" засича гейзери, които изригват на височина 8 км и показват, че вътрешността на планетата може би е топла. Учените изследват възможността за океан под повърхността на ледената луна.
