천왕성

천왕성은 어떤 행성이고 이름은 어디서 왔나요

천왕성(天王星, Uranus)의 영어 이름은 그리스 신화의 하늘의 신 우라노스에서 왔어요. 크로노스의 아버지이자 제우스의 할아버지예요. 허셜은 발견한 행성을 조지 3세의 이름을 따 조지움 시두스로 부르려 했지만, 요한 보데가 제안한 우라노스로 정해졌어요.

천왕성은 다섯 행성처럼 맨눈으로도 볼 수 있지만 하늘에서 매우 느리게 움직이고 어두워서 오랫동안 행성인 줄 몰랐어요. 최초의 관측 기록은 1690년 존 플램스티드가 황소자리 34로 적은 것이고, 르모니에는 1750년에서 1769년 사이 최소 12번 관측했어요.

천왕성은 어떻게 공전하고 자전하나요

천왕성은 태양에서 평균 약 28억 8천만km(약 19천문단위) 떨어진 곳을 약 84년에 한 바퀴 돌고, 근일점 약 27억 4천만km, 원일점 약 30억km 사이를 오가며 초속 약 6.8km로 느리게 움직여요. 햇빛이 오는 데는 2시간 40분이 걸리고, 천왕성에서 태양을 보면 지구에서보다 약 400배 희미해요.

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자전축이 이렇게 누워 있어서 계절이 가장 극단적이에요. 공전 주기의 4분의 1쯤 되는 동안 태양이 한쪽 극 위를 곧바로 비추고, 반대쪽 반구는 21년 동안 어두운 겨울에 갇혀요. NASA는 이 기울기가 아주 오래전 지구 크기의 천체와 충돌한 결과일 수 있다고 설명해요. 그런데도 극 주변이 더 많은 태양열을 받는 것과 상관없이 전체적으로 온도가 균일한데 그 이유는 아직 해명되지 않았어요.

자전 주기는 구하기 어려웠어요. 자전축이 너무 기울어 도플러 효과의 한계가 있었고, 지상 관측의 자전 주기는 값이 크게 달랐어요. 적외선 관측으로 근접한 값을 얻었고 마지막에 보이저 2호의 자기장 측정으로 주기를 정했어요.

천왕성은 무엇으로 이뤄졌고 왜 얼음 행성이라고 하나요

천왕성의 대기는 수소 약 83%, 헬륨 약 15%, 메탄 약 2%로 이뤄졌어요. 메탄이 태양빛의 붉은 파장을 흡수하고 푸른색과 초록색 파장을 많이 반사해서 전체적으로 청록색으로 보여요. 대기 온도는 약 영하 215℃로 알려지고, 대류권과 성층권 경계의 최저 기온은 49K(영하 224.2℃)로 태양계 행성 중 가장 낮아요.

내부는 목성이나 토성과 달라요. 목성과 토성은 압력이 높아 수소가 액체 금속이 되지만 천왕성은 압력이 부족해서 대기의 메탄과 암모니아 얼음이 압력에 의해 이온화되어 존재하는 것으로 추정돼요. 그래서 천문학자들은 천왕성과 해왕성을 가스 행성과 구분해 얼음 행성이라고 불러요.

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천왕성의 내부 열은 다른 거대 행성보다 낮아요. 해왕성은 태양에서 받는 에너지의 2.61배를 우주로 내보내지만 천왕성은 과도한 열을 거의 내보내지 않고, 대기에서 흡수한 태양열의 1.06배 정도예요. 이유는 아직 이해되지 않았어요. 과거에 거대 충돌로 열이 고갈됐다는 가설과 대기 위쪽에 열이 올라오는 것을 막는 장벽이 있다는 가설이 있어요.

천왕성의 자기장은 어떤가요

천왕성은 상대적으로 강한 자기장을 가지고 있어요. 자기장의 축은 자전축에 대해 약 59도 기울어 있어요. 높은 에너지 입자가 자기 복사대에 갇혀 있는데 지구에서 발견할 수 있을 만큼 강하지 않았고, 이 입자들은 보이저 2호가 발견했어요.

천왕성의 위성과 고리는 어떻게 되나요

천왕성의 알려진 위성은 28개예요. 다른 행성의 위성이 대부분 그리스·로마 신화에서 이름을 따는 것과 달리 천왕성의 위성은 윌리엄 셰익스피어와 알렉산더 포프의 작품 속 인물에서 이름을 따왔어요. 안쪽 위성은 물얼음 반, 암석 반으로 이뤄진 것으로 보이고, 바깥쪽 위성은 붙잡힌 소행성일 가능성이 있어요.

천왕성에는 두 세트의 고리가 있고 모두 13개예요. 안쪽 고리 9개는 좁고 어두운 회색 고리이고, 바깥의 두 고리 가운데 안쪽 것은 붉은빛, 바깥쪽은 토성의 E 고리처럼 푸른빛이에요.

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천왕성 발견의 역사는 어떻게 되나요

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허셜은 이 천체가 코마나 꼬리 없이 거의 원형 궤도로 태양을 돈다는 점이 혜성과 다르다는 지적을 받았고, 렉셀의 궤도 계산 등을 거쳐 행성으로 인정됐어요. 천왕성은 맨눈이 아닌 망원경으로 발견한 첫 행성이에요. 1986년 보이저 2호가 본 천왕성은 구름띠나 폭풍이 보이지 않는 특징 없는 행성이었지만, 최근 몇 년간 지구 관측으로 분점에 가까워지며 날씨와 계절 변화가 있음이 확인됐어요.

천왕성은 한국에서 어떻게 보이고 다음 일정은 무엇인가요

천왕성은 맨눈에 어슴푸레 보일 수 있지만 느리게 움직여서 구별하기 어려워요. 한국천문연구원은 천문우주지식정보 사이트에서 천왕성의 물리적 성질을 소개해요. 천왕성은 지금까지 보이저 2호만 스쳐 지나갔고, 얼음 행성 연구는 해왕성과 함께 이어지고 있어요.

다음 탐사 계획으로는 미국 국립과학원이 2023~2032년 행성과학 10년 전략에서 천왕성 궤도선과 탐사기(Uranus Orbiter and Probe)를 이 10년 동안 시작할 새 대형 임무 가운데 1순위로 꼽았어요. 이 임무는 천왕성 대기에 탐사기를 내려보내고 여러 해 동안 궤도를 돌며 천왕성과 그 위성 계를 관측해서 얼음 행성에 대한 지식을 크게 바꾸는 것이 목표예요.

천왕성을 맨눈으로 본 천문학자들은 모두 어두운 별로 생각했고, 발견자 허셜도 아주 큰 망원경으로 동그란 모양을 보고 처음에는 꼬리가 발달하지 않은 혜성인 줄 알았어요.

천왕성을 더 이해하려면 알아 둘 말은 무엇인가요

• 얼음 행성(거대 얼음 행성): 물, 암모니아, 메탄 같은 얼음 성분이 많은 천왕성과 해왕성이에요.
• 분점: 계절이 바뀌는 시기로 천왕성의 날씨 변화가 이때 관측됐어요.
• 역회전: 대부분의 행성과 반대 방향으로 자전하는 것으로 금성과 천왕성이 해당해요.
• 자기권 기울기: 천왕성은 자기장 축이 자전축에서 약 59도 기울어요.
• 열 유속: 행성이 내놓는 열의 양이에요. 쌍둥이 같은 해왕성은 태양에서 받는 에너지의 2.61배를 내보내지만 천왕성은 1.06배 정도라서 내부 열이 왜 낮은지 아직 이해되지 않았어요.
• 구르는 공 같은 계절: 자전축이 거의 누워 있어서 다른 행성이 기울어진 팽이라면 천왕성은 기울어진 채 구르는 공에 가까워요. 지점 부근에서는 한쪽 극이 계속 태양을 향해요.
• 메탄과 색: 대기 속 메탄이 붉은 파장을 흡수하고 푸른색과 초록색을 반사해 청록색으로 보여요.
• 적도 풍속: 천왕성의 풍속은 초속 250m(시속 약 900km)에 이른다고 알려져 있어요.

천왕성에 대해 흔히 하는 오해는 무엇인가요

• 천왕성에는 단단한 땅이 있다: 내부가 유체여서 딱딱한 표면이 없어요.
• 가장 뜨거운 쪽이 태양을 향한 극이다: 극이 더 많은 태양열을 받아도 전체 온도가 균일해요.
• 천왕성은 가스 행성이다: 천문학자들은 목성, 토성과 구분해 얼음 행성이라고 불러요.
• 천왕성은 처음부터 행성으로 알려졌다: 오랫동안 별로 착각했어요.