태양계의 또 다른 거인 천왕성 > 행 성

태양계의 제7행성. 태양계의 또 다른 거인 천왕성

1781년 F.W. 허셜이 발견하였으며 토성의 바깥쪽에도 행성이 있다는 사실이 이로 인해 비로소 밝혀졌다.
태양으로부터의 평균거리는 19.218 천문단위(28억 7500만 ㎞), 공전주기는 84.022년이다.
적도 반지름은 2만 5400㎞로 지구의 4배에 가깝지만, 먼 곳에 있고 충(이각이 180˚) 무렵에도 시지름은 3.8초, 밝기도 5.3등급에 불과하므로 육안으로는 겨우 보일 정도이다.

질량은 지구의 14.5배이고, 평균밀도는 1.30g/㎤, 표면중력은 지구의 0.89배이다.
천왕성은 자전축이 그 궤도면에 대해 98˚나 기울어져 있으므로 거의 가로로 쓰러진 모양으로 자전하고 있다.
이 때문에 한 번 공전하는 동안에 2번씩 태양이나 지구 쪽으로 그 적도와 양극을 교대로 향한다.
따라서 자전으로 밤과 낮이 바뀌지 않고, 밤과 낮이 각각 몇 년씩 계속된다.

극방향이 지구를 향해 있을 때에는 거의 원형으로 보이지만, 적도가 지구를 향해 있을 때에는 타원형으로 보이며 그 편평도는 0.03 정도이다. 표면의 모양이 선명하지 않은 미소한 변광이므로 자전주기는 십수 시간으로 추정되었지만, 1986년 1월 접근 관측한 행성탐사체 보이저 2호에 의해 16.8시간 정도라는 것이 밝혀졌다.
천왕성은 목성형 행성인데, 목성과 토성보다 작으며 내부 구조도 조금 달라 암석질인 중심핵과 얼음인 맨틀, 주로 수소·헬륨인 상층의 3층으로 알려져 있다.

표층인 대기 중에는 이전부터 메탄의 존재가 알려져 있었으며, 이 행성이 초록색으로 보이는 것은 스펙트럼의 적색부에 있는 메탄의 강한 흡수대 때문이다.
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.

또한 지구에서 관측하여 천왕성에는 아리엘(Ariel)·움브리엘(Umbriel)·티타니아(Titania)·오베론(Oberon)·미란다(Miranda) 등 5개의 위성이 있다는 사실이 알려졌는데, 보이저 2호는 이들 위성의 표면 지형을 처음으로 관측하였다.
이들 위성의 표면은 모두 두꺼운 얼음으로 덮여 있으며, 많은 분화구가 있음이 발견되었다.
그 가운데에서도 3만 5000㎞까지 접근하여 촬영한 미란다의 표면에서 단층이나 긁힌 자국과 같은 복잡한 지형이 보였다.

또 보이저 2호는 새로이 10개의 작은 위성을 발견하였는데 그 가운데 가는 고리의 바로 안쪽과 바깥쪽을 돌고 있는 양치기 위성도 있으며, 고리를 구성하고 있는 입자가 이 인력(引力)으로 가는 고리 속에 갇혀 있다는 것도 알아내었다.
한편 천왕성이 방출하는 자외선 세기가 매우 크므로 오로라로 설명하면서 자기장이 있다고 예상하였고 그 뒤 보이저 2호가 천왕성에 있는 자기장을 발견하였다.

자기장 세기(적도 가까이 0.25G)는 지구 자기장 세기(0.31G)보다 조금 약하다. 그리고 천왕성의 자기축과 자전축의 기울기는 55˚나 된다. 이것은 목성과 토성은 자기축과 자전축이 거의 일치하고 지구 11.7˚, 수성 14˚인 데 비하여 무척 크다.

첫번째 사진 : 지구와 천왕성 크기비교
두번째 사진 : 천왕성의 고리
세번째 사진 : 태양계의 거인들인 목성과 토성 그리고 천왕성과 해왕성까지 크기비교
네번째 사진 : 천왕성의 주요 위성들 - 왼쪽부터 퍽, 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론
다섯번째 사진 : 보이저호가 찍은 천왕성의 변화
여섯번째 사진 : 천왕성 고리의 생생한 모습