해왕성

해왕성은 태양에서 가장 먼 여덟 번째 행성이에요. 수학 계산으로 위치를 먼저 예측한 뒤 발견된 행성이자, 태양계에서 가장 빠른 바람이 부는 푸른 얼음 거대 행성이에요.

어떤 행성인가요

해왕성은 태양에서 평균 약 30.1 AU, 약 45억 km 떨어진 태양계 여덟 번째이자 가장 바깥쪽 행성이에요. 지름은 약 49,528 km로 지구의 약 3.9배이고, 천왕성보다 조금 작지만 질량은 더 커요. 태양을 한 바퀴 도는 데 약 165년이 걸려서, 1846년 발견된 뒤 2011년에야 처음으로 한 바퀴를 다 돌았어요.

해왕성은 천왕성과 함께 얼음 거대 행성이에요. 수소와 헬륨, 약간의 메탄으로 된 대기 아래에 물, 암모니아, 메탄이 높은 압력 속에서 뒤섞인 두꺼운 층이 있고, 중심에는 암석질 핵이 있을 것으로 여겨져요. 질량이 큰 덕분에 구름 꼭대기에서 잰 중력은 지구의 약 1.14배로, 행성 가운데 목성 다음으로 높아요.

하루(자전)는 약 16시간 7분이고, 자전축은 약 28.32° 기울어 있어 지구처럼 계절이 있어요. 다만 1년이 약 165년이라 계절 하나가 40년 넘게 이어져요.

대기와 날씨

해왕성의 구름 꼭대기 평균 기온은 약 영하 200°C예요. 대기 속 메탄이 붉은빛을 흡수해 푸르게 보이는데, 예전에 널리 알려진 짙은 파란색 사진은 무늬를 잘 보이게 하려고 색을 강조한 것이에요. 최근 연구에서는 실제 색이 천왕성과 비슷한 옅은 청록빛에 더 가깝다는 결과가 나왔어요.

해왕성은 태양에서 가장 멀어 받는 햇빛이 지구의 약 900분의 1에 불과한데도, 태양계에서 가장 빠른 바람이 불어요. 바람의 속도는 시속 2,000 km 안팎에 이르러요. 해왕성은 태양에서 받는 에너지의 두 배가 넘는 열을 내부에서 내보내는데, 이 내부 열이 격렬한 날씨를 만드는 데 한몫하는 것으로 여겨져요.

1989년 보이저 2호는 남반구에서 지구와 맞먹는 크기의 검은 소용돌이 대흑점을 발견했어요. 하지만 몇 년 뒤 허블 우주망원경으로 봤을 때 이 폭풍은 사라지고 없었고, 이후 다른 곳에서 새로운 검은 점들이 생겼다 사라지는 모습이 관측됐어요. 검은 점 주변에는 메탄 얼음으로 된 하얀 구름이 떠다니기도 해요.

위성과 고리

해왕성에는 2025년 기준 15개가 넘는 위성이 알려져 있어요. 그중 단연 돋보이는 것은 트리톤이에요.

• 트리톤: 해왕성이 발견된 지 불과 17일 뒤인 1846년 영국의 윌리엄 러셀이 발견했어요. 지름 약 2,707 km로 해왕성 위성 전체 질량의 대부분을 차지해요. 행성의 자전 방향과 반대로 도는 역행 궤도를 가진 큰 위성은 태양계에서 트리톤뿐이라, 원래 해왕성 바깥의 카이퍼 벨트를 떠돌다 붙잡힌 천체로 여겨져요. 표면 온도가 영하 235°C 안팎으로 태양계에서 가장 차가운 곳 가운데 하나인데, 보이저 2호는 이곳에서 질소 가스와 먼지를 뿜어 올리는 분출 현상을 관측했어요.
• 네레이드: 1949년에 발견된 위성으로, 아주 길쭉한 타원 궤도를 따라 돌아요.
• 프로테우스: 해왕성의 두 번째로 큰 위성이지만, 표면이 어둡고 해왕성에 가까워서 1989년 보이저 2호가 가서야 발견됐어요.

해왕성에도 희미한 고리가 다섯 개 있어요. 해왕성 발견과 연구에 이바지한 천문학자들의 이름을 따서 갈레, 르베리에, 러셀, 아라고, 애덤스 고리라고 불러요. 가장 바깥의 애덤스 고리에는 물질이 한곳에 몰려 활 모양으로 밝게 보이는 부분이 있는 것이 특징이에요. 2022년에는 제임스 웹 우주망원경이 해왕성의 고리를 선명하게 촬영하기도 했어요.

탐사 이야기

해왕성은 망원경으로 우연히 찾은 것이 아니라 계산으로 먼저 찾아낸 행성이에요. 천왕성이 예상 궤도에서 조금씩 벗어나는 것을 본 천문학자들은 그 바깥에 보이지 않는 행성이 끌어당기고 있다고 생각했어요. 프랑스의 르베리에가 그 위치를 계산했고, 1846년 9월 독일 베를린 천문대의 갈레가 예측 위치 근처에서 해왕성을 찾아냈어요. 영국의 애덤스도 비슷한 계산을 했던 것으로 알려져 있어요. 사실 갈릴레오는 1612~1613년에 해왕성을 보고도 별로 여겨 기록만 남겼어요.

해왕성을 직접 방문한 탐사선은 지금까지 보이저 2호 하나뿐이에요.

• 1977년 발사된 보이저 2호는 목성, 토성, 천왕성을 차례로 거쳐 1989년 8월 해왕성 곁을 지나갔어요. 네 거대 행성을 모두 방문한 유일한 탐사선이에요.
• 대흑점과 빠른 바람, 고리의 모습, 트리톤의 분출 현상을 발견했고, 새로운 위성도 여러 개 찾아냈어요.
• 해왕성 북극 위를 아주 가까이 지나며 트리톤 쪽으로 방향을 튼 뒤, 태양계 바깥을 향해 날아갔어요.

그 뒤로는 허블 우주망원경과 제임스 웹 우주망원경, 지상의 대형 망원경들이 해왕성의 날씨와 고리를 지켜보고 있어요.

재미있는 사실

• 해왕성은 수학적 예측으로 발견된 최초의 행성이에요.
• 해왕성의 1년은 약 165년이라, 발견된 뒤 지금까지 태양 주위를 겨우 한 바퀴 남짓 돌았어요.
• 명왕성은 궤도의 일부가 해왕성 궤도 안쪽으로 들어오지만, 해왕성이 3바퀴 돌 때 명왕성이 2바퀴 도는 공명 관계 덕분에 둘이 부딪힐 일은 없어요.
• 트리톤은 해왕성 쪽으로 아주 천천히 다가가고 있어서, 아주 먼 미래에는 부서져 해왕성의 새로운 고리가 될 수도 있다는 예측이 있어요.
• 해왕성의 영어 이름 넵튠은 로마 신화 속 바다의 신 넵투누스에서 왔어요. 푸른빛과 잘 어울리는 이름이에요.

Planetica에서 보기

태양계 보기 모드에서 해왕성은 가장 바깥쪽, 여덟 번째 궤도에 나타나요. 다른 행성들과 마찬가지로 J2000 궤도 요소로 계산한 오늘 날짜의 실제 위치에 놓이지만, 한 바퀴에 약 165년이 걸리니 궤도 위에서 거의 멈춰 있는 것처럼 보여요. 안쪽 행성들과 궤도 크기를 비교해 보면 태양계가 얼마나 넓은지 실감할 수 있어요.

해왕성을 골라 가까이 날아가면 실제 위성들을 근사해 표현한 위성들이 함께 도는 모습을 볼 수 있어요. 위성은 잘 보이도록 실제 비율보다 크게 그려져요. 크기, 중력, 하루 길이, 자전축 기울기, 평균 기온, 공전 주기는 실제 값을 바탕으로 해요.

표면 무늬는 Planetica의 행성 생성기가 만든 모습이라, 실제 해왕성의 구름이나 검은 점의 위치를 보여 주는 지도는 아니에요. 대신 이름과 생일로 만든 나만의 행성계와 진짜 태양계의 바깥 행성을 나란히 비교해 보는 재미가 있어요.

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