천왕성

천왕성은 옆으로 누운 채 태양을 도는 독특한 얼음 거대 행성이에요. 망원경으로 처음 발견된 행성이자, 지금까지 단 한 대의 탐사선만 다녀간 신비로운 세계예요.

어떤 행성인가요

천왕성은 태양에서 평균 약 19.2 AU 떨어진 일곱 번째 행성이에요. 지름은 약 51,118 km로 지구의 약 4배이고, 태양을 한 바퀴 도는 데 약 84년이 걸려요. 1781년 영국의 천문학자 윌리엄 허셜이 망원경으로 발견했는데, 망원경으로 찾아낸 첫 번째 행성이에요. 아주 어둡고 맑은 밤에만 맨눈으로 겨우 보일 만큼 희미해서 그전까지는 별로 여겨졌어요.

천왕성은 해왕성과 함께 얼음 거대 행성으로 분류돼요. 바깥은 수소와 헬륨 대기로 덮여 있지만, 그 아래에는 물, 암모니아, 메탄 같은 물질이 뜨겁고 높은 압력 속에서 진하게 섞인 두꺼운 층이 있고, 중심에는 암석질 핵이 있을 것으로 여겨져요. 천문학에서는 이런 물질을 얼음이라고 부르지만, 실제로는 우리가 아는 딱딱한 얼음과는 다른 상태예요.

천왕성의 가장 큰 특징은 자전축이 약 97.77°나 기울어 있다는 점이에요. 거의 옆으로 누운 채 굴러가듯 태양을 도는 셈이에요. 아주 먼 옛날 커다란 천체와 부딪혀 이렇게 기울어졌다는 가설이 유력하지만, 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았어요. 하루(자전)는 약 17시간 14분이고, 기울기가 90°를 넘기 때문에 다른 행성들과 반대 방향으로 자전한다고 표현하기도 해요. 표면 중력은 지구의 약 0.89배예요.

대기와 날씨

천왕성의 대기는 주로 수소와 헬륨이고 메탄이 조금 섞여 있어요. 메탄은 붉은빛을 흡수하고 푸른빛을 남기기 때문에 천왕성은 은은한 청록빛을 띠어요. 평균 기온은 약 영하 195°C이고, 대기 상층에서는 영하 220°C 아래까지 내려간 기록이 있어 태양계 행성 대기 가운데 가장 추운 곳으로 꼽혀요. 해왕성보다 태양에 가까운데도 이렇게 추운 것은 내부에서 새어 나오는 열이 아주 적기 때문으로 보여요.

옆으로 누운 자전축 때문에 계절도 극단적이에요. 공전 주기가 약 84년이라, 한쪽 극은 약 42년 동안 계속 햇빛을 받고 그다음 약 42년 동안은 어둠 속에 놓여요. 1986년 보이저 2호가 지나갈 때는 무늬가 거의 없는 밋밋한 모습이었지만, 이후 허블 우주망원경과 지상 망원경 관측에서는 계절이 바뀌면서 밝은 구름과 폭풍, 극지방을 덮는 밝은 구름 모자 등이 나타나는 모습이 포착됐어요.

위성과 고리

천왕성에는 2025년 기준 25개가 넘는 위성이 알려져 있어요. 다른 행성의 위성들이 주로 신화 속 인물의 이름을 딴 것과 달리, 천왕성의 위성들은 셰익스피어와 알렉산더 포프의 작품 속 등장인물 이름을 따서 지어요. 주요 위성은 다음 다섯 개예요.

• 미란다: 다섯 위성 중 가장 작고 가장 안쪽에 있어요. 서로 다른 조각을 이어 붙인 듯 울퉁불퉁한 지형과 아찔하게 높은 절벽으로 유명해요.
• 아리엘: 다섯 위성 가운데 표면이 비교적 젊고 밝아요.
• 움브리엘: 다섯 위성 가운데 표면이 가장 어두워요.
• 티타니아: 천왕성에서 가장 큰 위성으로, 지름이 약 1,580 km예요.
• 오베론: 두 번째로 큰 위성으로, 다섯 위성 중 가장 바깥쪽을 돌아요.

천왕성에는 고리도 있어요. 1977년 천왕성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 여러 번 깜빡이는 것을 관측해 발견했는데, 지금까지 13개가 알려져 있어요. 토성의 고리와 달리 어둡고 가늘어서 눈에 잘 띄지 않아요. 행성이 옆으로 누워 있기 때문에 고리도 함께 기울어진 채 태양을 돌아요.

탐사 이야기

천왕성을 직접 찾아간 탐사선은 지금까지 보이저 2호 하나뿐이에요. 1977년 발사된 보이저 2호는 목성과 토성을 거쳐 1986년 1월 천왕성 곁을 지나가며, 짧은 시간 동안 많은 것을 알아냈어요.

• 새로운 위성 10개와 새로운 고리 2개를 발견했어요.
• 천왕성의 자기장이 자전축에서 약 59° 기울어 있고, 행성 중심에서도 크게 벗어나 있다는 사실을 처음 확인했어요.
• 미란다의 기묘한 지형을 비롯해 주요 위성들의 모습을 처음으로 가까이에서 촬영했어요.

그 뒤로는 허블 우주망원경, 지상의 대형 망원경, 제임스 웹 우주망원경이 천왕성을 꾸준히 관측하며 고리와 대기의 변화를 기록하고 있어요. 미국 과학계는 천왕성 궤도선과 대기 탐사 기구를 보내는 계획을 앞으로 가장 우선해야 할 대형 탐사 계획으로 추천했어요. 실현된다면 보이저 2호 이후 처음으로 천왕성을 가까이에서 오랫동안 살펴보게 돼요.

재미있는 사실

• 천왕성은 망원경으로 발견된 최초의 행성이에요. 허셜은 처음에 이것을 혜성이라고 생각했어요.
• 허셜은 당시 영국 왕 조지 3세를 기려 조지의 별이라는 이름을 붙이려 했지만, 결국 그리스 신화 속 하늘의 신 우라노스의 이름이 쓰이게 됐어요.
• 천왕성의 극지방에서는 해가 약 42년 동안 지지 않는 여름과, 약 42년 동안 뜨지 않는 겨울이 번갈아 이어져요.
• 천왕성과 해왕성 깊은 곳에서는 높은 압력 때문에 탄소가 다이아몬드로 변해 비처럼 내릴 수도 있다는 가설이 있어요. 아직 직접 확인된 것은 아니에요.

Planetica에서 보기

태양계 보기 모드에서 천왕성은 토성 바깥, 일곱 번째 궤도에 나타나요. J2000 궤도 요소로 계산한 오늘 날짜의 실제 위치에 놓이지만, 공전 주기가 약 84년이라 사람의 일생 동안 겨우 한 바퀴를 도는 느린 속도로 움직여요.

천왕성을 골라 가까이 날아가면 가는 고리를 두른 모습을 볼 수 있어요. 실제 위성들을 근사해 표현한 위성들도 함께 도는데, 잘 보이도록 실제 비율보다 크게 그려져요. 크기, 중력, 하루 길이, 자전축 기울기(97.77°), 평균 기온, 공전 주기는 실제 값을 바탕으로 해요.

행성의 표면 무늬는 Planetica의 행성 생성기가 행성 유형에 맞게 만든 모습이에요. 실제 천왕성은 무늬가 거의 없는 매끈한 청록색 공에 가깝다는 점도 함께 기억해 두세요.

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