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천왕성의 물리적 성질
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천왕성의 물리적 성질
대기
온도
천왕성의 대기에는 수소가 약 83%, 헬륨이 15%, 메탄 2% 등이 포함되어 있다. 그리고 반사율이 높은 암모니아와 황이 대기의 깊숙이 있을 것이다. 천왕성의 대기는 태양빛의 적색 파장을 흡수하고 청색과 녹색의 파장들의 상당량을 반사하기 때문에 전체적으로 청녹색을 띈다.
적외선 관측에 의한 천왕성의 온도는 대략 -215°C이다. 이는 태양으로 받은 에너지보다 높게 방출되는 것으로 목성이나 토성과 같이 내부에 열원이 있을 것이라 추정된다. 그리고 추가로 방출되는 에너지는 목성과 토성, 해왕성에 비하여 매우 적은 편이며, 천왕성의 내부에너지도 행성이 형성될 때 붕괴되는 가스들에 의한 중력에너지가 그 해답일 것이다.
내부구조
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 존재 할 것으로 추측되어진다. 천왕성의 반지름은 약 25,559km, 질량은 약 8.7x1025kg으로 밀도는 약 1271kg/m³이다. 목성에 비하여 낮은 압력과 비슷한 정도의 밀도 그리고 낮은 온도 등을 보았을 때 천왕성의 내부에는 수소와 헬륨 함량이 적고 암석과 얼음이 존재할 것이다.
자전
궤도
천왕성의 자전은 매우 특이하다. 다른 행성과는 전혀 다르게, 자전축이 거의 황도면에 누워 있는 형태로 자전을 한다. 즉 천왕성의 적도면은 공전궤도면에 약 98°기울어진 역회전을 하고, 주기는 약 -17시간정도( ‘-’ 는 금성과 같은 역회전임을 뜻한다.)이다. 이 자전주기를 구하는 방법에는 많은 어려움이 있었다. 자전축이 너무 기울어져 있는 탓에 도플러 효과의 한계를 느꼈고, 지상관측에서의 자전주기는 큰 차이가 있었다. 적외선관측으로 실제 자전주기에 거의 근접한 값을 얻게 되었으나 최종적으로 보이저의 자기장 측정에서 천왕성의 자전주기를 결정할 수 있었다.
또한 자전축의 기울기로 인해 극 주변이 적도주변보다 많은 태양열을 받지만 신기하게도 전체적으로 온도가 균일하다. 이 이유는 아직 해명되지 않았다.
또한 자전축의 기울기로 인해 극 주변이 적도주변보다 많은 태양열을 받지만 신기하게도 전체적으로 온도가 균일하다. 이 이유는 아직 해명되지 않았다.
천왕성은 태양으로부터 약 28억8천만km 떨어진 곳에서 공전을 하고 있고, 공전주기는 대략 84년이다. 천왕성도 역시 다른 행성들과 같이 타원의 형태로 태양을 공전하고 있고, 태양과 가까울 때는 약 27억4천만km, 멀리 있을 때는 약 30억km까지 떨어진다. 그리고 다른 행성들에 비하여 느린 속도인 약 6.8km/s로 공전을 한다.
천왕성은 상대적으로 강한 자기장을 가지고 있다. 자기장의 축(자기장의 남쪽과 북쪽을 잇는 가상의 축)은 천왕성의 자전축에 비해 약 59° 기울어져 있다. 높은 에너지의 입자들이 천왕성의 자기 복사대에 갇혀 있지만 지구에서 발견될 수 있을 만큼 강하지는 못했다. 그 입자들은 보이저2호에 의하여 발견되었다.
고리
천왕성의 고리는 처음에 지구에서 간접적인 방법에 의해 발견되었다. 천왕성의 물리적 특성을 알아보기 위해 식(천왕성이 배경의 별을 가리는 현상)을 관측하던 중 발견한 것이었다. 별빛이 천왕성에 가려지기 전에 수차례 밝기의 변화가 생겼고, 다시 나타날 때에도 같은 현상이 관측되었다. 이 관측으로 천문학자들은 별빛을 가리는 것은 천왕성의 고리라는 것을 알아냈다. 이렇게 지구에서의 관측으로 9개의 고리들이 발견 되었다. 나머지 고리들은 보이저 2호와 허블 우주망원경으로 밝혀냈다. 천왕성의 고리가 지구에서 쉽게 발견되지 못한 것은 아주 어둡기 때문인데(토성 고리 밝기의 약 1/300만 정도이다), 이것은 토성의 고리가 빛의 대부분을 반사시키는데 반해 천왕성의 고리는 약 1%밖에 반사시키지 못하는 먼지와 소량의 검은 얼음알갱이로 이루어졌기 때문이다.
최종수정일
2020년 11월 13일