천왕성

천왕성의 위성
천왕성에는 15개의 위성이 돌고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그 가운데 미란다·아리엘·움브리엘·티타니아·오베론 등의 주요 5개 위성은 오래 전부터 알려져 있었고, 나머지 10개 위성은 1986년에 보이저 2호가 발견했습니다. 주요 5개 위성들은 천왕성의 적도면 내를 자전방향과 같은 방향으로 1~13일의 주기로 공전하고 있다. 이 가운데 가장 큰 것은 티타니아로 반지름이 500km이고 광도는 14등이다. 이 위성들은 천왕성 반지름의 5~24배에 골고루 분포되어 공전한다. 이 위성들에는 운석 구덩이가 많이 있고 또한 거대한 계곡들을 가진 것들도 있습니다.

천왕성의 고리
천왕성의 주위에도 토성에서와 마찬가지로 10개의 고리가 적도면 내에 있음이 발견되었다. 이 가운데 8개는 1977년에 발견되었고, 나머지 2개는 보이저 2호가 발견했다. 고리를 이루는 물질은 1m 이상되는 검은 암석조각으로 알려져 있습니다.

태양계의 9개의 행성 가운데서 7번째로서 토성의 밖을 돌고 있는 행성이 '천왕성(天王星, Uranus)'이며, 1781년 Herschel에 의해 발견되어서 이것을 '허셀의 별'이라고도 합니다. 육안으로는 볼 수 없을 정도로 어두워서 망원경으로 관찰한다.
공전주기는 84년이고 자전주기는 17.9시간 입니다. 이 별의 표면은 별다른 특징이 없기 때문에 자전주기를 측정하기는 매우 어려운 것 입니다. 태양으로부터의 거리는 18-20 AU이고 행성 중에서 3번째로 크며 지름이 지구의 4배 정도이다. 태양으로부터 받은 태양광선의 양은 지구의 그것의 1/360에 불과해서 표면의 온도는 -170도 C에 불과합니다.
천왕성의 적도면과 그 공전면과는 89도 정도 경사 되어 있는 것이 특이하며, 만일 지구의 경사각이 이처럼 크다면 지구에서 본 태양의 운동과 계절의 특징은 어떠할 것인가 생각해 보는 것은 흥미로울 것 입니다.

★ 천왕성 대기

천왕성 대기의 조성은 수소 83%, 헬륨 15%, 메탄과 미량의 아세틸렌 그리고 기타 탄수화물로 되어 있습니다. 상층 대기에 있는 메탄은 붉은 빛을 흡수하여 천왕성이 청-녹색으로 보이도록 만듭니다. 천왕성의 대기권에는, 토성과 목성에서 위도를 따르는 줄무늬가 생생하게 나타나는 것과 흡사하게, 일정한 고도를 유지하며 달리는 구름들이 늘어서 있습니다. 중위도의 바람은 행성의 자전과 같은 방향으로 불고 있습니다. 이들 바람의 풍속은 초속 40내지 160미터 정도 이다. 무선 과학 실험에 의하면, 적도에서는 반대 방향의 바람이 약 100m/s의 속도로 불고 있는 것으로 밝혀졌습니다.

1)천왕성의 특징

천왕성은 태양계의 7번째 행성으로, 크기는 3번째로 큽니다.

천왕성은 한쪽으로 기울어져서 돕니다. 그 이유는, 이유는 천왕성이 생길 때,

미행성이라는 것이 충격을 주어 복구될수 없을만큼 자전축이 기울어졌기 때문입니다.

또, 15개의 위성이 있는 천왕성은 위성의 종류도 많습니다. 위성의 종류라고 치면,

코델리아(Cordelia) 데스데모나(Desdemona)

오필리아(Ophelia) 줄리엣(Juliet)

비안카(Bianca) 포셔(Portia)

크레시다(Cressida) 로잘린(Rosalind)

베린다(Belinda) 퍽(Puck)

미란다(Miranda) 아리엘(Ariel)

오베론(Oberon) 티테이니어(Titania) 등이 있습니다.

그리고 천왕성은 전체적으로 연한 청록색으로 보이며,

천왕성은, 대기가 주로 수소분자로 이루어져 있어 목성이나 토성보다 10배 많은 메탄가스를

가지고 있기 때문에 연한 청록색을 띄게 되는 것입니다.

그리고 천왕성은 육안(눈) 으로도 안보이는 미세한 고리가 여러개 있다고 합니다.

천왕성은 '옆으로 누운 거인' 이라고도 불립니다.

★ 천왕성의 고리(Uranus' Rings)

1977년, 천왕성의 고리 7개가 처음으로 발견되었습다. 보이저가 천왕성에 접근하는 동안 이들 고리를 촬영하고 측정하였는데 새로운 고리 두개와 작은 고리들이 더 있습니다. 천왕성의 고리들은 목성(Jupiter) 과 토성(Saturn)의 것과는 판이하게 다릅니다. 가장 밖에 있는 입실론(epsilon)고리는 수 피트 정도 되는 둥근돌 모양의 얼음 으로 되어 있다. 미세한 먼지들 역시, 매우 엷게 고리들 사이로 퍼져 있는 것 처럼 보입니다.
아마도 많은 수의 가는 고리들 혹은 아직 완성되지 않는 고리인 폭이 50미터 정도 되는 호(arcs)들이 있을 것으로 생각됩니다. 고리를 이루는 개개의 입자들은 낮은 반사율을 나타냅니다. 적어도 입실론 고리는 회색을 띠는 것으로 나타났습니다. 위성인 코델리아와 오필리아는 입실론 고리에 대해서 양떼지기 위성(shepherd satellites)으로 작용입니다.

★ 천왕성의 궤도

천왕성은 옆구리를 궤도면에 담그고 있다는 점에서 다른 행성들로부터 크게 차이난다. 이와 같은 비정상적인 자세는 태양계 역사의 초기에 행성 규모의 천체에 의해서 충격을 받았기 때문이 아닌가 하고 추측되고 있다. 보이저2호(Voyager 2)는 옆으로 구르기 때문에 나타나는 놀랄만한 작용 하나를 발견하였는데, 자전축으로부터 60도나 기울어진 자기장의 꼬리에서 그 효과가 나타난다. 자기장의 꼬리(magnetotail)는 행성의 회전에 의해서 꼬이고 마치 코르크마개를 빼는 나사와 같은 모습을 하고 행성 뒤로 길게 늘어져 있다. 자기장의 근원은 밝혀져 있지 않다. 한 때, 도전성(electrical conductive)이 있으며 고압으로 압축되어 있는 대양이 대기와 핵 사이에 놓여있다고 생각되었으나, 현재는 그 존재가 부정되었다. 지구나 다른 행성의 자기장은 용융 상태의 핵에서 전류가 발생하여 형성된다고 믿어지고 있습니다.

★ 천왕성의 위성

1986년 Voyager 2호가 천왕성에 접근하여 탐사한 결과 이 별이 15개의 위성을 가지고 있다
전면에 보이는 것은 아리엘(Ariel) 이고 천왕성이 그 뒤에서 떠오르고 있다. 움브리엘(Umbriel)은 왼쪽으로 지고 있으며, 미란다(Miranda)는 오른쪽 전면에 있다. 오른쪽 멀리 사라지는 것은 티테이니어(Titania), 먼 궤도를 돌면서 위로 보이는 것은 오베론(Oberon)이다.

위성
#
반경 (km)
질량 (kg)
거리 (km)
발견자
발견일자

　코델리아(Cordelia)
VI
13
?
49,750
Voyager 2
1986

　오필리아(Ophelia)
VII
16
?
53,760
Voyager 2
1986

　비안카(Bianca)
VIII
22
?
59,160
Voyager 2
1986

　크레시다(Cressida)
IX
33
?
61,770
Voyager 2
1986

　데스데모나(Desdemona)
X
29
?
62,660
Voyager 2
1986

　줄리엣(Juliet)
XI
42
?
64,360
Voyager 2
1986

　포셔(Portia)
XII
55
?
66,100
Voyager 2
1986

　로잘린(Rosalind)
XIII
27
?
69,930
Voyager 2
1986

　베린다(Belinda)
XIV
34
?
75,260
Voyager 2
1986

　퍽(Puck)
XV
77
?
86,010
Voyager 2
1985

　미란다(Miranda)
V
235.8
6.33e+19
129,780
G. Kuiper
1948

　아리엘(Ariel)
I
578.9
1.27e+21
191,240
W. Lassell
1851

　움브리엘(Umbriel)
II
584.7
1.27e+21
265,970
W. Lassell
1851

　티테이니어(Titania)
III
788.9
3.49e+21
435,840
W. Herschel
1787

　오베론(Oberon)
IV
761.4
3.03e+21
582,600
W. Herschel

천왕성의 일반적 특징
궤도의 긴반지름은 19.19천문단위(AU)이고, 궤도의 이심률은 0.046이다. 태양으로부터의 거리는 근일점에서 17억 3000만km, 원일점에서 29억 9000만km이다. 태양주위 공전주기는 84.02년이다. 적도반지름은 2만 5600km이고, 극반지름은 이보다 약 18분의 1이 작다. 평균광도는 5.9로 육안으로 겨우 보인다. 망원경으로 보면 시지름이 3.6초(평균 최근거리)인 녹색의 원반 모양을 하고 있다.

천왕성의 발견
천왕성은 망원경을 통해 발견해 낸 최초의 행성이다. 수성부터 토성까지는 오래전부터 이미 그 존재가 알려 져 있었다. 그러나 그 밖의 행성들에 대해서는 알지 못하였다. 이러 던 와중에 1781년 허셜에 의해 발견되었다. 처음에는 이 천체를 혜성으로 착각하였지만 수주일 동안 관측한 결과 이 천체의 운동이 굉장히 느린 것을 통해 토성보다 멀리 있음을 알게 되었고 핀란드의 천문학자 렉스엘의 궤도 계산을 통해 이 천체가 행성이라는 사실이 밝혀졌다. (wnsdn)

천왕성의 물리량

궤도 : 2,870,990,000 km (태양으로부터)
지름 : 51,118 km (지구의 4배정도)
질량 : 8.683e25 kg (지구의 14배)
밀도 : 1290 kg/m3
공전주기 : 84 년
자전주기 : 17.9 시간
표면온도 : 영하 170도에서 영하 210도 정도 (준우)

천왕성의 온도

천왕성의 상층부구름는 영하 220도가까이 됩니다.

상층부 구름의 온도는요

태양하고 멀리 떨어져 있기 때문에 매우 차갑죠

천왕성에는 기이한 현상이 일어납니다.

천왕성 표면에서 약간 깊숙한 곳으로 들어가면 온도가 올라갑니다.

태양이 비추는 곳에는 표면온도가 450도 태양이 비추지 않은 곳의 온도는 730도입니다.

이 때는 오히려 응달의 온도가 더 높았죠

물론 천왕성은 가스형 행성이라서 폭풍이 강하기 떄문에 달라질수는 있습니다.

물론 보이저호가 짧은 시간에 관측했기 때문에 확실하게는 아직 안밝혀졌습니다 (준우)

천왕성의 발견

2천년동안 지구인들은 토성밖에 천왕성, 해왕성, 명왕성, 세 개의 다른 행성이 있으리라고는 생각치 못했다. 태양으로부터 일곱 번째 행성인 천왕성은 1781년 4월 음악가 허셜(William Herschel)에 의해 처음으로 발견되었다. 독일 태생의 허셜은 밤마다 쌍성을 찾기 위해 하늘을 관찰하던 중 망원경 속에서 이상한 물체가 발견했다. 1781년 3월 12일 그는 쌍둥이자리 근처에서 발견된 이상한 물체를 추적하기 시작했으나 처음엔 이 물체를 태양에서 멀리 떨어져 있어 꼬리가 아직 발달되지 않은 혜성쯤으로 짐작했다. 이 와중에 마스켈린이라는 천문학자가 이것은 혜성이 아니라 태양의 주위를 공전하는 행성이라고 주장하기도 했다. 그로부터 1년 뒤 허셜은 그 동안 추적한 그 물체의 궤도를 전문가에 의뢰해 이 물체의 정확한 궤도가 밝혀내고 그 물체가 원 궤도를 가진 새로운 행성이라는 사실이 밝혀지게 된다.

해왕성의 질량은 지구 질량의 17배 정도이고 밀도는 1.5g/cm3 정도이며 반지름은 지구반지름의 4배 정도입니다. 해왕성은 아주 큰 궤도를 돌고 있기 때문에 공전 주기가 매우 길어서 165년이나 됩니다. 해왕성의 자전주기는 18시간 정도입니다. 보이저 2호는 다른 목성형 행성과 마찬가지로 해왕성의 적도 상공에도 메탄 덩어리로 된 2개의 테가 있는 것을 확인하였습니다. 해왕성의 대기는 천왕성의 대기와 매우 비슷한 조성을 하고 있을 것으로 보여 주로 수소와 헬륨, 그리고 메탄으로 이루어졌을 것으로 추정되고 있으며, 초속 수백km의 폭풍, 흰색의 대기이동 등이 확인되어 해왕성의 대기가 활발하게 움직이고 있음을 알 수 있습니다. 천왕성 대기의 조성은 수소 83%, 헬륨 15%, 메탄과 미량의 아세틸렌 그리고 기타 탄수화물로 되어 있다. 상층 대기에 있는 메탄은 붉은 빛을 흡수하여 천왕성이 청-녹색으로 보이도록 만든다.(준우)

위성	#	반경 (km)	질량 (kg)	거리 (km)	발견자	발견일자
코델리아(Cordelia)	VI	13	?	49,750	Voyager 2	1986
오필리아(Ophelia)	VII	16	?	53,760	Voyager 2	1986
비안카(Bianca)	VIII	22	?	59,160	Voyager 2	1986
크레시다(Cressida)	IX	33	?	61,770	Voyager 2	1986
데스데모나(Desdemona)	X	29	?	62,660	Voyager 2	1986
줄리엣(Juliet)	XI	42	?	64,360	Voyager 2	1986
포셔(Portia)	XII	55	?	66,100	Voyager 2	1986
로잘린(Rosalind)	XIII	27	?	69,930	Voyager 2	1986
베린다(Belinda)	XIV	34	?	75,260	Voyager 2	1986
퍽(Puck)	XV	77	?	86,010	Voyager 2	1985
미란다(Miranda)	V	235.8	6.33e+19	129,780	G. Kuiper	1948
아리엘(Ariel)	I	578.9	1.27e+21	191,240	W. Lassell	1851
움브리엘(Umbriel)	II	584.7	1.27e+21	265,970	W. Lassell	1851
티테이니어(Titania)	III	788.9	3.49e+21	435,840	W. Herschel	1787
오베론(Oberon)	IV	761.4	3.03e+21	582,600	W. Herschel

(내용간추림)

지름: 5만 1118km

자전주기:17시간 5분

공전주기:84년

위성:15개

표면중력:0.79<지구의 중력을 1이라 가정하였을때>

태양으로부터의 거리: 27억~30억km

★희한한 행성★

천왕성은 지구와 너무 멀리 떨어져 있어서 약 200년동안이나 과학자들은 이 행성이 얼마

나 빨리 자전하는지 알수 없었습니다. 그런데 자전하는데 이상한 점이 있다는 사실을 알

게되었습니다. 대부분의 행성들은 자전축이 공전궤도면에 대하여 거의 수직인 자세에 있

습니다. 지구의 자전축만 보더라도 수직에서4분의 1밖에 기울어져있지 않습니다. 그런데

천왕성의 축은 수직에서 너무나 기울어져 있기 때문에 마치 한쪽으로 비스듬히 누워서 태

양 주위를 도는 것처럼 보입니다. 이정도의 자전축이 기울어진 행성은 없었기 때문에, 사

람들은 천왕성을 지금도 '비스듬히 움직이는 행성' 이라고 생각하고 있습니다.

◆어머나? 고리가 있네!◆

1977년 천왕성이 어떤 흐릿한 별 앞을 지나가게 되었습니다. 천문학자들은 천왕성의 대기

에 관한 정보를 얻기 위해서 천왕성의 대기가 이 별을 어떻게 가리는지 자세히 관측했습

니다. 그런데 놀랍게도 천왕성의 대기가 별을 가리기도 전에, 별빛이 몇번 더 깜박였습니

다.그래서 천문학자들은 토성과 마찬가지로, 천왕성 주위에도 고리가 있을것이라고 결론

지었습니다.그러고 나서 조사한 결과 천왕성에도 고리가 있음이 밝혀졌는데 크고 밝은 토

성의 고리와는 달리 천왕성의 고리는 매우 얇고 어두웠습니다.

○천왕성은 왜 한쪽으로 기울어져서 돌까?○

이 질문에 대해 한가지 가능성을 생각해 볼수 있습니다. 천왕성이 생길때 미행성이라는

작은 물질의 덩어리들이 있었습니다. 미행성들이 뭉쳐서 천왕성이 거의 다 만들어지게 되

었을때 마지막 무리의 미행성들이 천왕성에 커다란 충격을 주었을수도 있습니다. 물런 미

행성들은 사방에서 충돌을 하면서 천왕성의 일부가 되기 때문에 이미 정해진 천왕성의 자

전축방향으로 몰려날아온 미행성들이 충돌했을지도 모릅니다. 실제로 그렇다면 다시는

복구될 수 없을 만큼 천왕성의 자전축이 기울어져 버렸을 것입니다. 과학자들은 이렇게

추측합니다.

천왕성 사진 찰칵~

(영준)

천왕성(天王星, Uranus)은 태양계의 일곱번째 행성이다. 목성형 행성이며, 태양계에서 세 번째로 크고, 질량으로는 네 번째인 행성이다. 영어 이름 "Uranus"는 그리스의 신 우라노스에서 따온 것이다.

천왕성은 근대에 발견된 첫번째 행성이다. 1781년 3월 13일 윌리엄 허셜이 처음 발견했다. 천왕성은 맨눈이 아닌 기술망원경을 통해 발견한 첫번째 행성이기도 하다.

해왕성과 마찬가지로 언 메탄이 표면을 이루고 있는데, 해왕성과 달리 초록색을 띠고 있다.

[편집] 탐사

미국항공우주국의 보이저 2호만이 천왕성을 탐사해보았으며, 다른 탐사 계획 역시 없는 상태이다. 1977년 발사된 보이저 2호는 1986년 1월 24일 천왕성의 구름 끝에서부터 81,500km까지 근접하였다. 보이저 2호는 천왕성 대기의 구조와 화학적 성분을 분석하였고, 10개의 새로운 위성을 발견하였으며, 97.77°라는 축 기울기 때문에 생기는 천왕성 특유의 기상 상태를 측정하였고, 고리들과 자기장을 탐사했다. 자기장은 보통과 다른 구조를 보여주었다.또한 천왕성의 5대 위성을 처음으로 자세하게 연구하였고, 지금까지 알려진 9개의 고리계를 모두 탐사했고, 2개의 새로운 고리를 찾았다.

[편집] 위성

이 부분의 본문은 천왕성의 위성입니다.

천왕성의 위성은 현재까지 27개가 발견되었다. 중요한 5개의 위성으로는 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론을 들 수 있다. 이 5대 위성들의 이름은 셰익스피어의 희곡과 알렉산더 포프의 시에 나오는 요정들의 이름을 따서 지어진 것이다. 천왕성의 위성계는 4개의 가스 거대 행성중 가장 협소하며, 5대 위성의 총 질량이 해왕성의 위성인 트리튼 하나의 절반도 못미친다. 가장 큰 위성인 티타니아의 크기는 겨우 788.9km이고, 이것은 달의 절반에도 못 미친다. 하지만, 레아라는 토성의 두번째 큰 위성보다 조금 크기 때문에, 티타니아는 태양계에서 여덟번째로 큰 위성이다. 위성들은 대부분 관계적으로 적은 알베도(반사율)을 가지고 있으며, 움브리엘의 0.20부터 아리엘의 0.35까지 분포한다. 달들은 50% 얼음과 50%의 석질로 대부분 이루어져있으며, 얼음들은 암모니아와 이산화탄소 등으로 이루어져있음으로 추정된다.

이 위성들중에 아리엘은 적은 충돌크레이터와 함께 가장 표면이 젊고, 움브리엘이 가장 늙은 표면을 가진 것으로 보인다. 미란다의 단층 협곡은 20km정도로 깊으며, 표면 나이와 형질이 혼란스러울 정도로 다양한 위성이다. 미란다의 과거 지질적 활동성은 궤도가 지금보더 더 타원에 가까웠던 때의 조석열때문으로 추정되며, 움브리엘과의 3:1 궤도 공명 구조에 의해 생긴 조석열으로 추정된다. 비슷하게, 아리엘과 티타니아 역시 4:1 궤도 공명을 가지고 있는 것으로 추정된다.

[편집] 고리

천왕성은 희미한 행성 고리를 지니는데 직경 10미터까지의 어두운 미립자로 구성되었다.^[1] 이는 태양계에서 토성 다음으로 두 번째로 발견된 고리이다. 구분되는 13개의 고리들이 현재 알려져 있고 가장 밝은 고리는 엡실론 고리이다. 천왕성의 고리들은 오래 되지 않았을 가능성이 있다. 이들의 투명도의 차이나 틈은 이들이 천왕성과 함께 형성되지 않았음을 시사한다. 고리를 이루는 물질은 고속 충돌이나 조석력으로 인해 부서진 위성이었을 수 있다.^[2]

[편집] 궤도와 회전

천왕성은 84년 주기로 태양을 30억 km ( 약 20 천문단위 ) 거리에서 한 바퀴 돈다. 천왕성에서 태양을 본다면 지구에서보다 400배 희미하게 보일 것이다. 궤도 요소들은 피에르-시몽 라플라스에 의해 1783년 처음으로 계산되었다. 이후 1841년 존 카우치 애덤스는 처음으로 천왕성의 중력적 영향에 의한 새로운 행성 예견을 하였으며, 1845년에 르 비에르는 천왕성의 궤도에 대한 독자적인 연구를 시작했다. 1846년 9월 23일, 요한 갓필드 갈레는 새 행성을 찾았으며, 이후 이름을 "해왕성"이라 지었다. 그것은 르 비에르가 예견했던 곳과 매우 비슷한 곳에서 발견된 것이다.

천왕성의 자전 주기는 17시간 14분 정도이다. 그러나, 모든 거대 가스 행성들의 상부 대기는 자전의 방향으로 심한 바람을 받는다. 결국, 실제 보이는 천왕성의 대기는 실제 자전 주기보다 빠르게 움직이며 한번 전체적인 대기가 자전하는데는 14시간도 채 걸리지 않는다.

[편집] 자전축의 기울어짐

천왕성의 자전축은 태양계 평면에 거의 누워있다시피 하며, 기울기는 약 98도이다. 이렇게 큰 자전축의 기울기는 천왕성에서의 계절을 다른 행성과 완전히 차이나게 한다. 태양계의 다른 행성들은 기울어진 팽이를 상상하지만 천왕성은 기울어진 구르는 공에 더 가깝다. 천왕성의 지점 부근에서는 극 한쪽 면이 계속 태양을 향하고, 반대쪽 극은 태양을 볼수 없다. 한쪽의 극은 42년동안 태양 빛을 받고, 42년동안 어둠에 놓이게 된다.

결국 이러한 천왕성의 이상한 자전 때문에, 한쪽 극 부분은 적도 부분보다 더 많은 태양의 에너지를 받게 된다. 그럼에도 불구하고, 천왕성의 적도가 오히려 에너지를 더 많이 받는 극보다 따뜻하다. 이러한 이상한 현상은 아무래도 대기의 질량과 그 속에 열을 저장할 수 있는 양이 워낙 크기 때문에 40년 주기의 태양빛/암흑의 반복이 큰 영향을 못 주는 것으로 예상된다. 이 심한 기울기의 원인은 지금까지도 확실히 밝혀지지 않았으며, 태양계 초기에 천왕성이 지구만한 원시행성과 충돌함에 따라 이런 기울어짐이 생겼다고 추정되고 있다. 1986년 보이저 2호가 지나갈 즈음에는 천왕성의 남극쪽은 태양을 거의 직접 향하고 있었다.