天王星最開始被認為是恆星金牛座34，隨後由於其特徵差異又被認為是彗星，最後由於其軌道和特徵不像彗星才被認為是行星。海王星是因為科學家發現天王星軌道會受到其引力攝動預測位置後而被發現的，冥王星也是引力攝動發現的，具體情況本文將簡略介紹下。
天王星的發現
與經典行星一樣，天王星以人的肉眼就可以看見，但由於它的亮度比較暗淡加上其緩慢的軌道，因此它從未被古代觀察者認作為行星。威廉·赫歇爾爵士（Sir William Herschel）於1781年3月13日宣布了這一發現，這是人類有史以來第一次擴大了已知的太陽系邊界，並使天王星成為用望遠鏡發現的第一顆行星。
天王星在被認可為行星之前曾多次被觀察過，但它通常被誤認為是一顆恆星。已知最早的觀測可能要追溯到公元前128年，是由喜帕恰斯（Hipparchus）觀測，喜帕恰斯可能把它作為一顆恆星，而記錄到了他的星表上，該星表後來被併入託勒密的《天文學大成》（公元二世紀時普託勒密作的天文學數學名著）中。最早確定的觀測記錄是在公元1690年，當時的約翰弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）至少觀察了六次，在他的星表中將其編目為「金牛座34」。法國天文學家皮埃爾·查爾斯·勒·莫尼爾（Pierre Charles Le Monnier）在1750年至1769年期間至少觀察過天王星十二次，包括連續的四晚。
威廉·赫歇爾爵士（Sir William Herschel）於1781年3月13日在英格蘭薩默塞特巴斯新國王大街19號（現為赫歇爾天文博物館）從天王星家的花園裡觀測到了天王星，並最初把它（1781年4月26日）報告為彗星。赫歇爾用自己設計的望遠鏡「對固定恆星的視差進行了一系列觀察」。
赫歇爾在他的日記中記錄：「在與金牛座ζ成90°的位置......或者是一個模糊的恆星或者是一顆彗星。」 3月17日，他注意到：「我尋找彗星或星雲，發現它是一顆彗星，因為它改變了它的位置。「當他向皇家學會展示他的發現時，他繼續聲稱他發現了一顆彗星，但也含蓄地將它與一顆行星相比較。
1781年4月23日，赫歇爾向皇家天文學家內維爾·馬斯基林（Nevil Maskelyne）通報了他的發現，並收到了他含糊其詞的回答：「我不知道該怎麼稱呼它。它很可能是一顆規則的行星，在接近圓形的軌道上圍繞太陽運動，就像一顆彗星在非常高的離心率的橢圓中運動一樣。我還沒有看到彗星的彗發或尾巴。」
雖然赫歇爾繼續將他的新天體描述為彗星，但其他天文學家已經開始懷疑是否還有其他未知因素。在俄羅斯工作的芬蘭 - 瑞典天文學家安德烈·約翰·勒克色爾（Anders Johan Lexell）是第一個計算該新天體軌道的人。他的數據表明，該新天體的軌道近乎是圓形的，因此，它認為這是一顆行星而不是一顆彗星。 柏林天文學家約翰·埃爾特·博德（Johann Elert Bode）將赫歇爾的發現描述為「在土星軌道之外，一顆移動的恆星，可以被認為是一種前所未有的行星狀物體」。 博德得出結論，它的近圓軌道更像是行星而不是彗星。
這個新天體很快就被普遍接受為一顆新行星。直到1783年，赫歇爾才向皇家天文學會主席約瑟夫·班克斯承認：「通過歐洲最傑出的天文學家的觀察，看來我有幸在1781年3月向他們指出的這顆新星是我們太陽系的一顆主要行星之一。「 為了表彰他的成就，喬治三世給了赫歇爾200英鎊的年度津貼，條件是他必須要搬到溫莎，以便王室系統可以通過他的望遠鏡進行觀察。
威廉·赫歇爾，天王星的發現者。圖：National Portrait Gallery: NPG 98
海王星的發現
海王星在被直接觀察之前進行了一系列的數學預測。1846年9月23日至24日晚在柏林天文臺，根據奧本·勒維耶（Urbain Le Verrier）的預測，並由天文學家約翰·戈特弗裡德·加勒（Heinrich Louis d'Arrest）協助一起利用望遠鏡進行觀測，根據Le Verrier的計算工作結果，最終確認他們發現了太陽系中另一顆（天王星後）主要的行星。 這是19世紀科學的轟動時刻，也是對牛頓萬有引力理論激動人心的證實。 在弗朗索瓦·阿拉戈（FranoisArago）的恰當短語中，勒維耶（Le Verrier）發現了一個「筆尖上」的行星。
回想起來，在它被發現之後，事實證明它之前曾被觀察過很多次但都未被認出是行星，還有就是其他人對其位置進行了各種計算也都沒有引起他們對其的觀測興趣。到1847年，自1781年威廉·赫歇爾（William Herschel）發現以來，天王星圍繞太陽公轉的運行軌道已經完成了近一圈，在其軌道路徑上天文學家已經發現了一系列不規則性，這是牛頓萬有引力定律完全無法解釋的。然而，假設如果有一個更遠的未知行星的引力在攝動它的軌道，那麼這些不規則性就可以得到一系列的解釋。 1845年，巴黎的天文學家奧本·勒維耶（Urbain Le Verrier）和劍橋的約翰·柯西·亞當斯（John Couch Adams）分別開始計算其軌道，以確定這樣一顆行星的性質和位置。 Le Verrier的成功也引發了一場關於優先權的緊張國際爭端，因為英國皇家天文學家喬治·比德爾·艾裡（George Airy）在發現後不久宣布亞當斯也預測並發現了這個行星的存在。儘管如此，皇家學會還是在1846年授予了Le Verrier科普利獎章，以表彰他的成就，但並沒有提到亞當斯。海王星的發現導致威廉·拉塞爾（William Lassell）在17天後發現了海王星的衛星海衛一（Triton）。
勒維耶，用數學發現海王星的人。圖：User Magnus Manske on en.wikipedia
冥王星的發現
19世紀40年代，奧本·勒維耶（Urbain Le Verrier）在分析了天王星軌道上的引力攝動之後，利用牛頓力學（經典力學）來預測當時尚未發現的海王星的位置。隨後在19世紀末對海王星的觀測導致天文學家推測，天王星的軌道正受到除了海王星之外的其他行星的引力幹擾。
1906年，帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）——一個富有的波斯頓人，於1894年在亞利桑那州的弗拉格斯塔夫建立了洛厄爾天文臺——開始了一個廣泛的項目，尋找可能的第九顆行星，他被稱之為「行星X」。到1909年，Lowell和威廉·亨利·皮克林（William H. Pickering）已經提出了這樣一顆行星的幾種可能的天體坐標。Lowell和他的天文臺一直在搜尋這一目標，直到他1916年去世，但都沒有結果。Lowell並不知道，他的調查在1915年3月19日和4月7日拍攝到了冥王星的兩張微弱的圖像，但是它們並沒有認出來這就是冥王星。其實還有十四種已知的預觀測，最早是由耶基斯天文臺於1909年8月20日製作的。
帕西瓦爾的遺孀康斯坦斯·洛威爾（Constance Lowell）與洛厄爾天文臺（Lowell Observatory）就她丈夫的遺產展開了長達十年的法律鬥爭，直到1929年才開始恢復對X星的搜尋。天文臺主任維斯託·梅爾文·斯萊弗（Vesto Melvin Slipher）將行星X的定位工作交給了23歲的克萊德·湯博（Clyde Tombaugh），他是在斯萊弗被他的天文圖樣所打動之後才到達天文臺的。
湯博的任務是系統地將夜空成像弄成成對的照片，然後檢查每對照片，並確定天體是否有移動了其位置。使用瞬變比較鏡，他快速地在每個板塊的視圖之間來回移動，從而產生任何天體移動的錯覺，這些天體會在照片之間改變其位置或外觀。1930年2月18日，經過近一年的搜尋，湯博在1月23日和29日拍攝的照相底片上發現了一個可能的移動天體。1月21日拍攝的一張低質量照片幫助證實了這一運動。1930年3月13日，天文臺獲得進一步的確認照片後，將發現的消息電報給哈佛大學天文臺。
在羅威爾天文臺的湯博，圖WJ百科
參考資料
1.WJ百科-天王星、海王星、冥王星的發現（以及各英文版本）
2.天文學名詞
文章作者：零度星系（天文在線）
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編輯用時：2018年10月10日-2018年10月11日（花費時長：約6個小時）
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最後更新：2019年1月7日星期一
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