L'astronome William Herschel découvrit Uranus en 1781. Il fut la première planète à être découverte à l'aide d'un télescope et la première n'avait jamais été observée depuis l'Antiquité . Dans les années qui ont suivi sa découverte, les astronomes ont suivi de très près la nouvelle planète. Ils ont découvert des perturbations dans son orbite, dont certaines pourraient s'expliquer par les effets gravitationnels de planètes connues telles que Jupiter et Saturne, tandis que d'autres ont conduit à la découverte de la planète inconnue Neptune.

Dynamique du système solaire
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Au moment où Uranus a été découvert, les lois physiques régissant la dynamique du système solaire étaient très bien comprises. La seule force impliquée est la gravité, qui peut être combinée avec les lois du mouvement de Newton pour fournir une description mathématique complète des orbites planétaires. Les équations qui en résultent sont extrêmement rigoureuses, permettant de prédire le mouvement d'une planète à travers le ciel avec un haut degré de précision. Cela avait déjà été fait pour les planètes précédemment connues, et cela a été fait pour Uranus dans les deux ans suivant sa découverte.

Discordances orbitales

Initialement, le mouvement d'Uranus semblait suivre les prédictions très bien. Graduellement, cependant, l'emplacement observé de la planète a commencé à diverger de sa position prévue. En 1830, l'écart était plus de quatre fois le diamètre de la planète et ne pouvait plus être ignoré. Une explication, favorisée par certains astronomes, était que la formulation de la gravitation de Newton était erronée, aboutissant à des prédictions qui étaient approximatives mais pas exactement correctes. La seule autre possibilité était qu'un objet inconnu était en orbite quelque part dans les confins du système solaire.

Prédire une nouvelle planète

Les calculs originaux de l'orbite d'Uranus tenaient compte de la gravitation effets de tous les objets connus dans le système solaire. L'effet primaire était du soleil, mais il y avait des effets perturbateurs des planètes géantes Jupiter et Saturne. La divergence observée suggérait qu'une autre grande planète attendait d'être découverte au-delà de l'orbite d'Uranus. En théorie, l'orbite de cette planète non découverte pourrait être calculée avec une précision raisonnable sur la base des perturbations observées dans la position d'Uranus. Ces calculs ont été effectués en 1843 par un astronome anglais, John Couch Adams, mais malheureusement, leur signification n'était pas reconnue en Angleterre à l'époque.

Les découvertes de Neptune

Des calculs très similaires à ceux d'Adams a été réalisée par un scientifique français, Urbain Le Verrier, peu de temps après. En utilisant les figures de Le Verrier, les astronomes de l'Observatoire de Berlin ont découvert la planète prédite en 1846, et il a ensuite reçu le nom de Neptune. Après la découverte de Neptune et bien au cours du 20ème siècle, il y avait une controverse sur si son existence a pleinement expliqué les perturbations résiduelles dans l'orbite d'Uranus. Mais la plupart des astronomes croient aujourd'hui que c'est effectivement le cas.