[과학]누워있는푸른별.천왕성(天王星.Uranus)

자전축이 약 98도 기울어져있는 천왕성 (다음 발췌)

  태양계의 제7행성으로 1781년 F. W. 허셜이 발견함으로써 토성의 바깥쪽에도 행성이 있다는 사실이 밝혀졌다. 태양으로부터의 평균 거리는 19.218AU(28억 7,500만㎞), 공전주기는 84.022년이다. 적도 반지름은 2만 5,400㎞로 지구의 4배에 가깝지만, 먼 곳에 있고 충(衝) 무렵에도 시지름이 3.8초, 밝기는 5.3등급에 불과하므로 육안으로는 겨우 보인다. 질량은 지구의 14.5배이고 평균 밀도는 1.30g/㎤, 표면 중력은 지구의 0.89배이다. 천왕성은 자전축이 그 궤도면에 대해 98°나 기울어져 있으므로 거의 가로로 쓰러진 모양으로 자전하고 있다. 이 때문에 한 번 공전하는 동안 2번씩 태양이나 지구 쪽으로 그 적도와 양극을 교대로 향한다. 따라서 자전으로 밤과 낮이 바뀌지 않고, 밤과 낮이 각각 몇 년씩 계속된다. 극 방향이 지구를 향해 있을 때는 거의 원형으로 보이지만 적도가 지구를 향해 있을 때는 타원형으로 보이며, 그 편평도는 0.03 정도이다. 표면의 모양이 선명하지 않으므로 자전주기는 십수 시간으로 추정되었지만, 1986년 1월 접근 관측한 보이저 2호에 의해 16.8시간 정도라는 것이 밝혀졌다. 적외선 관측에 의한 천왕성의 온도는 대략 -215°C이다. 이는 태양으로 받은 에너지보다 높게 방출되는 것으로 목성이나 토성과 같이 천왕성의 내부에도 열원이 있을 것이라 추정된다. 방출되는 에너지는 목성과 토성, 해왕성에 비하여 매우 적은 편이며, 천왕성의 내부 에너지도 행성이 형성될 때 붕괴되는 가스들에 의한 중력 에너지가 그 근원일 것이다. 천왕성의 내부는 목성, 그리고 토성과는 조금 다르다. 목성과 토성의 내부에는 높은 압력으로 인해 액체금속형태의 수소가 존재하지만, 천왕성은 내부 압력이 수소를 액체금속으로 변환시키기에는 부족할 것으로 추측된다. 따라서 대기에 있는 메탄과 암모니아의 얼음이 압력에 의해 이온화되어 존재할 것으로 추정하고 있다. 목성에 비하여 낮은 압력과 비슷한 정도의 밀도(약 1,271kg/m³),낮은 온도 등의 특징으로 미루어 천왕성의 내부에는 수소와 헬륨의 함량이 적고, 암석과 얼음이 존재할 것으로 보고 있다.

지구와의 크기 비교 (다음 발췌)

  천왕성은 목성형 행성인데, 목성과 토성보다 작으며 내부 구조도 조금 달라 암석질인 중심 핵, 얼음인 맨틀, 주로 수소와 헬륨인 상층의 3층으로 알려져 있다. 표층인 대기 중에는 이전부터 메탄의 존재가 알려져 있었고, 이 행성이 푸른 초록색으로 보이는 것은 스펙트럼의 적색부에 있는 메탄의 강한 흡수 대가 붉은색을 빨아들여 푸른 초록색으로 보이게 되는 것이다. 또한 보이저 2호는 아세틸렌의 존재도 확인하였다. 높은 반사율(0.66) 때문에 천왕성의 대기는 구름처럼 보인다. 1977년 천왕성이 다른 별빛을 가리는 엄폐 현상을 이용한 지상 관측에서, 천왕성에는 가느다란 고리가 있다는 사실이 밝혀졌다. 그 뒤 같은 모양의 관측으로 9개의 가느다란 고리가 있음이 확인되었는데, 보이저 2호는 이것들을 상세히 관측하였고 그 밖에도 새로운 고리가 존재한다는 사실을 확인하였다.

천왕성의 위성들 (다음 발췌)

  지구에서 관측한 천왕성에는 아리엘(Ariel) · 움브리엘(Umbriel) · 티타니아(Titania) · 오베론(Oberon) · 미란다(Miranda)등 5개의 위성이 있다는 사실이 알려졌으며, 보이저 2호는 이들 위성의 표면 지형을 처음으로 관측하였다. 이들 위성의 표면은 모두 두꺼운 얼음으로 덮여 있고 많은 분화구가 있음이 발견되었다. 그중 3만 5,000㎞까지 접근하여 촬영한 미란다의 표면에서 단층이나 긁힌 자국과 같은 복잡한 지형이 보였다. 또 새로이 10개의 작은 위성도 발견했는데 그 가운데 가는 고리의 바로 안쪽과 바깥쪽을 돌고 있는 양치기 위성도 있으며, 고리를 구성하고 있는 입자가 이 인력으로 가는 고리 속에 갇혀 있다는 것도 알아내었다.

태양계에서 가장 차가운 행성인 천왕성 (다음 발췌)

  1977년 발사된 보이저(Voyager) 2호는 약 10년 뒤, 1986년 1월 24일에 약 81,500km거리에까지 다가갈 수 있었다. 보이저 2호는 천왕성에 접근해 많은 사진들을 보내왔다. 이 사진들의 해상도는 지상에서 관측한 것보다 300배 이상 뛰어났고, 수많은 위성과 고리들의 모습이 담겨 있었다. 이는 우리 인간이 천왕성의 발견 시점으로부터 약 200년 동안 알아낸 정보보다 더 많은 정보였다. 이러한 정보로 우리는 천왕성의 숨겨진 위성들과 고리들을 발견하게 되었고, 대기 온도가 태양을 향하는 극지방보다 적도지방의 온도가 더 높다는 이상 현상과 천왕성의 자전축과 자기 축이 다른 행성들과는 크게 차이가 난다는 새로운 사실들을 발견할 수 있었다. [한국 천문 연구소 백과사전 참조]