천왕성
Uranus | |||||||||||||
| 디스커버리 | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 에 의해 발견됨 | 윌리엄 허셜 | ||||||||||||
| 발견일자 | 1781년 3월 13일 | ||||||||||||
| 지명 | |||||||||||||
| 발음 | /ˈjʊərənəs/ ⓘ[1] or /jʊˈreɪnəs/ ⓘ[2] | ||||||||||||
이름은 다음과 같습니다. | 그리스 신 ο ὐρα νός 아우라노스의 라틴어 형태 우라노스 | ||||||||||||
| 형용사 | Uranian (/jʊˈreɪniən/)[3] | ||||||||||||
| 기호. | (mostly 천문학), (mostly 점성술) | ||||||||||||
| 궤도 특성[4][a] | |||||||||||||
| 에포크 J2000 | |||||||||||||
| 아펠리온 | 20.0965 AU (30억 6390만 km) | ||||||||||||
| 근일점 | 18.2861 AU (27억 3556만 km) | ||||||||||||
| 19.19126 AU (2.870972 billion km) | |||||||||||||
| 편심 | 0.04717 | ||||||||||||
| |||||||||||||
| 369.66일[7] | |||||||||||||
| 초속[7] 6.80 km | |||||||||||||
| 142.238600° | |||||||||||||
| 성향 | |||||||||||||
| 74.006° | |||||||||||||
| 2050년[9][10] 8월 17~19일 | |||||||||||||
| 96.998857° | |||||||||||||
| 알려진 위성 | 27 | ||||||||||||
| 물리적 특성 | |||||||||||||
평균반지름 | 25,362±7 km[11][b] | ||||||||||||
적도 반경 | 25,559±4 km 4.007 Earths[11][b] | ||||||||||||
| 24,973±20 km 3.929 Earths[11][b] | |||||||||||||
| 평탄화 | 0.0229±0.0008[c] | ||||||||||||
| 둘레 | 159,354.1 km[5] | ||||||||||||
| 8.1156×109 km2[5][b] 15.91 지구 | |||||||||||||
| 용량 | 6.833x10km133[7][b] 63.086 Earths | ||||||||||||
| 덩어리 | (8.6810±0.0013)×1025 kg 14.536 Earths[12] GM=5,793,939±13 km3/s2 | ||||||||||||
| 1.27g/cm3[7][d] | |||||||||||||
| 초속2 8.69m[7][b] 0.886g | |||||||||||||
| 0.23[13] (estimate) | |||||||||||||
| 초속[7][b] 21.3 km | |||||||||||||
| -0.71832d −17 h 14 m 23 s (retro등급) | |||||||||||||
| -0.71833d -17시간 14분 24초 (retro등급) | |||||||||||||
적도 회전 속도 | 초속 2.59km 시속 9,320km | ||||||||||||
| 82.23°(궤도까지)[7] | |||||||||||||
북극권 오른쪽 상승 | 17h 9m 15s 257.311°[11] | ||||||||||||
| −15.175°[11] | |||||||||||||
| 알베도 | 0.300(채권)[14] 0.488 (geom) | ||||||||||||
| |||||||||||||
| 5.38[18] to 6.03[18] | |||||||||||||
| −7.2[19] | |||||||||||||
| 3.3 ″ ~ 4.1 | |||||||||||||
| 대기[17][20][21][e] | |||||||||||||
| 27.7km[7] | |||||||||||||
| 분량별구성 | 1.3bar(130kPa) 미만: 얼음 휘발성 물질: | ||||||||||||
천왕성은 태양에서 일곱 번째 행성입니다. 그것은 기체 상태의 청록색 얼음 거인입니다. 행성의 대부분은 물질의 초임계 단계에서 물, 암모니아, 메탄으로 만들어지는데, 천문학에서는 이를 '얼음' 또는 휘발성 물질이라고 부릅니다. 이 행성의 대기는 복잡한 층층 구름 구조를 가지고 있으며 태양계의 모든 행성들 중에서 가장 낮은 49 K (-224 °C; -371 °F)의 최저 온도를 가지고 있습니다. 82.23°의 현저한 축 기울기와 17시간의 역행 회전 속도를 가지고 있습니다. 이는 태양 주위를 도는 84년의 공전 주기에서 극지방은 약 42년간 지속적인 햇빛을 받고, 그 다음에는 42년간 지속적인 어둠을 얻게 된다는 것을 의미합니다.
천왕성은 태양계 행성들 중에서 세 번째로 큰 지름과 네 번째로 큰 질량을 가지고 있습니다. 현재 모델에 따르면 휘발성 맨틀 층 내부에는 암석 코어가 있으며, 이를 둘러싸고 있는 것은 두꺼운 수소와 헬륨 대기입니다. 대기 상층부에서 이산화탄소와 함께 미량의 탄화수소(가수분해를 통해 생성되는 것으로 생각됨)와 일산화탄소(혜성에서 유래된 것으로 생각됨)가 검출되었습니다. 최대 풍속 900 km/h (560 mph),[22] 극지방 모자의 변화, 불규칙한 구름 형성과 같은 천왕성의 대기에는 설명할 수 없는 많은 기후 현상들이 있습니다. 이 행성은 또한 다른 거대 행성에 비해 내부 열이 매우 낮으며, 이는 여전히 설명되지 않고 있습니다.
다른 거대한 행성들처럼, 천왕성은 자연 위성들의 궤도를 돌고 있는 고리 체계와 자기권을 가지고 있습니다. 이 행성의 고리 체계는 매우 어둡고, 들어오는 빛의 약 2%만 반사되며, 13개의 내부 위성을 포함하고 있습니다. 그 밖에 더 큰 다섯 개의 주요 위성이 있습니다. 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론 그리고 천왕성에서 훨씬 더 먼 거리에서 궤도를 돌고 있는 9개의 불규칙 위성들이 알려져 있습니다. 그 행성의 자기권은 매우 비대칭적이고 많은 하전 입자들을 가지고 있는데, 이것은 그 행성의 고리와 위성들이 어두워지는 원인이 될 수 있습니다.
천왕성은 육안으로 볼 수 있지만 매우 희미하여 1781년 윌리엄 허셜에 의해 처음 관찰되기 전까지 행성으로 분류되지 않았습니다. 발견된 지 약 70년 후, 이 행성의 이름은 그리스의 원시 신들 중 하나인 그리스 신 천왕성 (오라노스)에서 따온 것이라는 합의가 이루어졌습니다. 2023년 현재, 그것은 1986년 보이저 2호 탐사선이 그 행성을 비행했을 때 단 한 번 가까이 방문되었습니다.[23] 지금은 망원경으로 해결하고 관찰할 수 있지만, 행성 과학 10년 조사(Planet Science Decadal Survey)가 제안한 천왕성 궤도선 및 탐사선 임무를 2023-2032년 조사에서 최우선 과제로 삼기로 결정한 것에서 알 수 있듯이 행성을 다시 찾고 싶은 열망이 높습니다.
역사
천왕성은 고전 행성과 마찬가지로 육안으로 볼 수 있지만, 희미하고 궤도가 느리기 때문에 고대 관측자들에게는 행성으로 인식된 적이 없습니다.[24] 윌리엄 허셜 경은 1781년 3월 13일에 처음으로 천왕성을 관측하여 행성으로서의 발견을 이끌었고, 역사상 처음으로 알려진 태양계의 경계를 확장하고 망원경의 도움으로 천왕성을 이 행성으로 분류한 첫 번째 행성으로 만들었습니다.
디스커버리
천왕성은 행성으로 인정되기 전에 여러 차례 관측되었지만, 일반적으로 별로 오인되었습니다. 히파르코스가 관측한 것 중 가장 이른 것은 기원전 128년에 프톨레마이오스의 알마게스트에 포함된 별 목록의 별로 기록했을 가능성이 있습니다.[25] 최초의 확실한 발견은 1690년 존 플램스티드가 최소 6번 이상 그것을 관측하여 34개의 타우리로 분류했을 때였습니다. 프랑스 천문학자 피에르 샤를 르 몽니에(Pierre Charles Le Monnier)는 1750년과 1769년 사이 천왕성을 연속 4번의 밤을 [26]포함하여 최소 12번 관찰했습니다.
윌리엄 허셜 경은 1781년 3월 13일 영국 서머셋주 배스의 뉴킹 스트리트 19번지(현재의 허셜 천문학 박물관)에 있는 자신의 집 정원에서 천왕성을 관측했고,[27] 처음에는 (1781년 4월 26일) 그것을 혜성으로 보고했습니다.[28] 집에서 만든 6.2인치 반사 망원경으로 허셜은 "고정된 별들의 시차에 대한 일련의 관찰에 참여했습니다."[29][30]
허셜은 그의 일기에 다음과 같이 기록했습니다: "타우리 ζ 근처의 사분위수에서... [a] 성운이거나 혜성일 수도 있습니다."[31] 3월 17일, 그는 "혜성이나 성운을 찾아보니 혜성이 자리를 바꿨기 때문에 혜성이라는 것을 알게 되었습니다."[32]라고 말했습니다. 그가 발견한 것을 왕립학회에 발표했을 때, 그는 계속해서 혜성을 발견했다고 주장했지만, 그것을 행성과 암묵적으로 비교하기도 했습니다.[29]
혜성을 처음 봤을 때 제가 가지고 있던 힘은 227이었습니다. 경험상, 고정된 별들의 지름은 행성들처럼 더 큰 힘으로 비례적으로 확대되지 않는다는 것을 알고 있습니다. 그래서 이제 460과 932의 거듭제곱을 적용했고, 고정된 별이 아니라는 가정하에 혜성의 지름은 힘에 비례하여 증가한다는 것을 발견했습니다. 내가 비교한 별들의 지름은 같은 비율로 증가하지 않았습니다. 게다가, 혜성은 빛이 인정하는 것보다 훨씬 더 확대되었고, 이 거대한 힘으로 흐릿하고 잘 정의되지 않은 것처럼 보였고, 별들은 수천 번의 관찰에서 내가 그들이 유지할 것이라고 알고 있었던 그 화려함과 뚜렷함을 보존했습니다. 속편은 제 추측이 근거가 있다는 것을 보여주었습니다. 이것은 우리가 최근에 관측한 혜성임을 증명합니다.[29]
허셜은 천문학자 로얄 네빌 마스켈라인에게 그의 발견을 알렸고, 1781년 4월 23일 그로부터 "저는 그것을 뭐라고 불러야 할지 모르겠습니다. 이 행성은 태양에 거의 원형에 가까운 궤도를 도는 일반 행성이 될 가능성이 있습니다. 아주 별난 타원형으로 움직이는 혜성처럼 말입니다. 아직 혼수상태나 미행을 본 적이 없습니다."[33]
허셜은 그의 새로운 물체를 혜성이라고 계속 설명했지만, 다른 천문학자들은 이미 다른 것을 의심하기 시작했습니다. 러시아에서 일하는 핀란드-스웨덴 천문학자 안데르스 요한 렉셀은 이 새로운 물체의 궤도를 최초로 계산했습니다.[34] 그것의 거의 원형에 가까운 궤도 때문에 그는 그것이 혜성이 아니라 행성이라는 결론에 도달했습니다. 베를린 천문학자 요한 엘레르트 보데(Johann Elert Bode)는 허셜의 발견을 "토성 궤도 너머를 돌고 있는 지금까지 알려지지 않은 행성 같은 물체로 간주될 수 있는 움직이는 별"이라고 설명했습니다.[35] 보데는 그것의 원에 가까운 궤도가 혜성의 궤도라기보다는 행성의 궤도에 가깝다고 결론지었습니다.[36]
그 물체는 곧 새로운 행성으로 보편적으로 받아들여졌습니다. 1783년, 허셜은 왕립학회 회장 조셉 뱅크스에게 "유럽에서 가장 저명한 천문학자들의 관찰에 의해, 제가 1781년 3월에 그들에게 언급하는 영광을 누린 이 새로운 별은 우리 태양계의 주요 행성인 것으로 보입니다."[37]라고 이 사실을 인정했습니다. 조지 3세는 이러한 공로를 인정받아 왕실이 망원경을 통해 볼 수 있도록 윈저로 이사하는 조건으로 허셜에게 연간 200파운드([38]2021년 2만6000파운드 상당)의 연봉을 지급했습니다.[39]
이름.
천왕성이라는 이름은 로마 신화에서 카엘루스로 알려진 고대 그리스 신 천왕성(고대 그리스어: ο ὐρα νός)을 뜻하며, 크로노스(토성)의 아버지이자 제우스(주피테르)의 할아버지입니다. IPA: [ˈu ːran ʊs]. 이 행성은 여덟 행성 중 유일하게 영어 이름이 그리스 신화의 인물에서 유래했습니다. 천왕성의 형용사형은 "Uranian"입니다.[40] 천문학자들 사이에서 선호되는 천왕성 이름의 발음은 /ˈj ʊər ə ə/YOOR-ə-n ə이며, 라틴 천왕성에서와 같이 첫 번째 음절에 강세가 있으며, /j ɪr ə ʊˈ/yoo-RAY-n ə와 대조적으로 두 번째 음절에 강세가 있으며, 둘 다 허용되는 것으로 간주됩니다.
이 행성이 발견된 지 거의 70년이 지나서야 이 이름에 대한 합의가 이루어졌습니다. 발견 이후의 최초의 논의에서 마스켈라인은 허셜에게 "천문계에 당신의 행성에 이름을 붙이기 위해, 당신의 행성에 이름을 붙이기 위해, 그것은 전적으로 당신의 것이며, 우리는 당신이 발견한 것에 대해 매우 의무적입니다"라고 요청했습니다.[42] 마스켈라인의 요청에 따라, 허셜은 그의 새로운 후원자인 조지 3세를 기리기 위해 그 물체의 이름을 조지움 시더스 (조지의 별) 또는 "조지안 행성"으로 짓기로 결정했습니다.[43] 그는 Joseph Banks에게 보낸 편지에서 이러한 결정을 설명했습니다.[37]
고대의 멋진 시대에 수성, 금성, 화성, 목성, 토성의 명칭은 그들의 주요 영웅과 신들의 이름으로 행성에 붙여졌습니다. 보다 철학적인 이 시대에 우리의 새로운 천상체에 대한 이름을 위해 같은 방법에 의존하고 그것을 주노, 팔라스, 아폴로 또는 미네르바라고 부르는 것은 거의 허용되지 않을 것입니다. 어떤 특정한 사건, 또는 주목할 만한 사건의 첫 번째 고려 사항은 그것의 연대표인 것 같습니다: 만약 미래에 그것이 질문되어야 한다면, 언제 이 마지막으로 발견된 행성이 발견되었는가? '조지 3세 때'라고 하면 아주 만족스러운 대답이 될 것 같습니다.
허셜이 제안한 이름은 영국과 하노버 밖에서는 인기가 없었고, 곧 대안들이 제시되었습니다. 천문학자 제롬 랄랑드(Jér honourme Lalande)는 발견자를 기리기 위해 허셜(Herschel)이라는 이름을 붙일 것을 제안했습니다. 스웨덴 천문학자 에릭 프로스페린(Erik Prosperin)은 아스트라에아(Astraea), 사이벨(Cybele, 현재 소행성의 이름), 해왕성(Neptune)이라는 이름을 제안했고, 이것은 다음에 발견될 행성의 이름이 될 것입니다. 렉셀은 이 새로운 행성을 심지어 해왕성 조지 3세 또는 해왕성 그레이트 브리튼이라고 부르기도 함으로써 미국 독립 전쟁 기간 동안 영국 해군 함대의 승리를 기념하려는 생각을 좋아하는 다른 천문학자들도 이 이름을 지지했습니다.[34][45] 다니엘 베르누이는 하이퍼크로니우스와 트랜스아투르니스를 제안했습니다. 괴팅겐의 게오르크 리히텐베르크는 오비드가 언급한 여신 아우스트라에아를 제안했습니다. 미네르바라는 이름도 제안되었습니다.[45]
1782년 3월 논문에서 보데는 그리스 하늘의 신 오우리노스의 라틴어 버전인 천왕성을 제안했습니다.[46] 보데는 이 이름이 다른 행성들과 다른 점이 두드러지지 않도록 신화를 따라야 하며 천왕성이 1세대 티탄족의 아버지로서 적절한 이름이라고 주장했습니다.[46] 그는 또한 토성이 목성의 아버지였듯이, 새로운 행성은 토성의 아버지의 이름을 따서 명명되어야 한다는 점에서 그 이름의 우아함에 주목했습니다.[39][46][47][48] 그러나 보데는 천왕성이 라틴어화된 제목의 신일 뿐이며, 그의 로마 동격이 카엘루스라는 것을 분명히 알지 못했습니다. 1789년 보데의 왕립 아카데미 동료인 마틴 클라프로트는 보데의 선택을 지지하기 위해 새로 발견한 원소를 우라늄이라고 이름 지었습니다.[49] 결국 보데의 제안은 가장 널리 사용되었고, 1850년 최종 보류지인 HM 해리 연감 사무소가 Georgium Sidus를 사용하던 것에서 천왕성으로 전환하면서 보편화되었습니다.[47]
천왕성은 두 개의 천문학적 상징을 가지고 있습니다. 최초로 제안된 [g]것은 1782년 보데의 요청으로 요한 고트프리트 쾰러에 의해 제안되었습니다.[50] 쾰러는 새로운 행성에 과학적으로 겨우 30년 전에 기술되었던 백금의 상징을 부여할 것을 제안했습니다. 백금에 대한 화학적 기호가 없었기 때문에, 그는 백금(또는 '백금')이 철과 혼합된 것으로 발견됨에 따라 행성-금속 기호 ☉(금)과 ♂(철)의 조합인 ⛢ 또는 ⛢을 제안했습니다. 보드는 똑바로 선 방향, 즉 ⛢이 다른 행성의 기호와 잘 어울리면서도 뚜렷하다고 생각했습니다. 이 기호는 현대 천문학에서 기호가 전혀 사용되지 않는 드문 경우에 널리 사용됩니다.[51][52] 두 번째 기호는 [h]1784년 랄랑드에 의해 제안되었습니다. 랄랑드는 허셜에게 보낸 편지에서 "당신의 성씨의 첫 글자로 둘러싸인 지구"라고 묘사했습니다.[44] 두 번째 기호는 점성술에서 거의 보편적입니다.
영어 대중문화에서 유머는 종종 "당신의 항문"이라는 문구와 비슷한 천왕성의 이름의 일반적인 발음에서 유래합니다.[53] 그러한 저속한 말장난을 막기 위해 행성의 이름을 로마와 동일한 카엘루스로 바꾸거나 다른 행성과의 어원적 뿌리를 바로 잡거나 미네르바나 주노와 같은 여성 신의 이름으로 바꾸자는 다소 진지한 제안들이 있었습니다.[54][55]
천왕성은 다른 언어로 다양한 이름으로 불립니다. 천왕성의 이름은 문자 그대로 중국어(天王星), 일본어(天王星), 한국어(천왕성), 베트남어(사오티엔 ươ)로 "하늘의 왕 별"로 번역됩니다. 태국어로 공식 명칭은 영어와 마찬가지로 Dao Yurenat ( ดาวยูเรนัส)입니다. 태국어로 된 다른 이름은 산스크리트어로 '죽음'을 뜻하는 Mrtyu(मृत्यु)의 이름을 따온 Dao Maruettayu(ดาวมฤตยู, ṛ의 별)입니다. 몽골어로 텡게리인 반(Tengeriin Van, т энгэрийн ван)으로 '하늘의 왕'으로 번역되며, 하늘의 지배자로서의 이름과 같은 신의 역할을 반영합니다. 하와이어로 그것의 이름은 '허셜'이라는 이름의 하와이어 렌더링인 헬레 ʻ에칼라입니다. 마오리어로, 그것의 이름은 Wh ē랑기입니다.
형성
얼음 거인과 가스 거인의 차이는 그들의 형성 역사에서 비롯된다고 주장합니다.[63][64][65] 태양계는 태양 전 성운으로 알려진 가스와 먼지의 회전하는 원반에서 형성된 것으로 추정됩니다. 성운의 대부분의 가스, 주로 수소와 헬륨이 태양을 형성하고 먼지 알갱이들이 모여 최초의 원시 행성을 형성했습니다. 행성들이 성장하면서, 그들 중 일부는 결국 그들의 중력이 성운의 남은 가스를 붙잡을 수 있을 만큼 충분한 물질을 만들어냈습니다.[63][64][66] 그들이 더 많은 가스를 붙잡을수록, 그들은 더 커졌고, 더 커지면 커지면 커졌고, 그들은 임계점에 도달할 때까지 더 많은 가스를 붙잡았고, 그들의 크기는 기하급수적으로 증가하기 시작했습니다.[67] 지구의 성운 가스 덩어리가 몇 개밖에 없는 거대 얼음 덩어리는 결코 그 임계점에 도달하지 못했습니다.[63][64][68] 최근 행성 이동에 대한 시뮬레이션에 따르면 두 얼음 거인 모두 현재 위치보다 태양에 더 가깝게 형성되었으며 형성된 후 바깥쪽으로 이동했습니다(나이스 모델).[63]
궤도와 회전
천왕성은 태양 주위를 84년에 한 번 돕니다. 2033년, 이 행성은 1781년 발견된 이후 세 번째로 태양 주위를 완전히 도는 궤도를 돌게 될 것입니다. 이 행성은 1865년 3월 25일과 1949년 3월 29일 두 차례에 걸쳐 제타 타우리 북동쪽에서 발견된 지점으로 돌아왔습니다. 천왕성은 2033년 4월 3일에 다시 이 위치로 돌아올 것입니다. 태양으로부터의 평균 거리는 약 20 AU (30억 km; 20억 마일)입니다. 태양으로부터의 최소 거리와 최대 거리의 차이는 1.8 AU로, 왜행성 명왕성의 그것만큼 크지는 않지만 다른 어떤 행성의 그것보다 큽니다.[69] 태양빛의 세기는 거리의 제곱에 반비례하며, 따라서 천왕성(태양에서 지구까지의 거리의 약 20배)은 지구의 빛 세기의 약 1/400입니다.[70]
천왕성의 궤도 원소는 1783년 피에르시몽 라플라스에 의해 처음 계산되었습니다.[71] 시간이 지나면서, 예측된 궤도와 관측된 궤도 사이에 불일치가 나타나기 시작했고, 1841년 존 카우치 애덤스는 그 차이가 보이지 않는 행성의 중력 줄 때문일 수 있다고 처음으로 제안했습니다. 1845년, 우르뱅 르 베리에르는 천왕성의 궤도에 대한 그의 독자적인 연구를 시작했습니다. 1846년 9월 23일, 요한 고트프리트 갈레([72]Johann Gottfried Galle)는 후에 넵튠(Neptune)이라는 새로운 행성을 발견했습니다.
천왕성 내부의 자전 주기는 17시간 14분입니다. 모든 거대 행성들과 마찬가지로, 대기 상층부는 회전 방향으로 강한 바람을 경험합니다. 남위 약 60도와 같은 일부 위도에서는 눈에 보이는 대기의 특징들이 훨씬 더 빠르게 움직이며 14시간 만에 완전히 회전합니다.[73]
축기울기
우란의 자전축은 태양계의 평면과 대략 평행하며 축 기울기는 82.23°입니다. 이것은 북극이 태양계의 불변의 평면에서 지구의 북쪽에 있는 극이라는 국제천문연맹의 정의를 따른 것입니다. 천왕성은 이렇게 정의하면 역행회전을 하기 때문에, 한 물체의 북극과 남극이 회전 방향과 관련하여 오른손 규칙에 따라 정의되는 관례에 따라 어느 극을 북쪽으로 보고 어느 극을 남쪽으로 보고 어느 극을 반대로 하면 천왕성의 축방향 기울기가 97.8°로 주어지기도 합니다. 그것에 대한 진행 회전을 제공합니다.)[74] 이것은 다른 행성들과는 다르게 완전히 계절적인 변화를 줍니다. (플루토와 원시 행성-안성체-2 팔라스 또한 극심한 축 방향 기울기를 가지고 있습니다.) 동지 부근에서 한 극은 태양을 연속적으로 향하고 다른 극은 멀리 향하며, 적도 주변의 좁은 띠만 빠른 낮-밤 주기를 경험하며, 태양은 수평선 너머로 낮아집니다. 천왕성 궤도의 반대쪽에서는 태양을 향한 극의 방향이 반대입니다. 각각의 극은 약 42년 동안 지속적인 햇빛을 받으며, 그 다음에는 42년 동안의 어둠을 얻게 됩니다.[75] 추분 시점이 가까워지면 태양은 천왕성의 적도와 마주보고 있으며, 대부분의 다른 행성에서 볼 수 있는 것과 유사한 낮과 밤의 주기를 제공합니다.
이 축 방향의 결과 중 하나는 우란년 동안 평균적으로 천왕성의 극에 가까운 지역이 적도 지역보다 태양으로부터 더 많은 에너지를 공급받는다는 것입니다. 그럼에도 불구하고 천왕성은 극지방보다 적도에서 더 뜨겁습니다. 이것을 일으키는 근본적인 메커니즘은 알려지지 않았습니다. 천왕성이 이례적으로 축방향으로 기울어진 이유 역시 확실하게 알려지지 않았지만, 태양계 형성 과정에서 지구 크기의 원시 행성이 천왕성과 충돌해 치우친 방향을 일으켰다는 게 일반적인 추측입니다.[76] 더럼 대학의 제이콥 케거리스(Jacob Kegerreis)의 연구에 따르면 이 기울기는 30~40억 년 전 지구보다 더 큰 암석이 행성에 충돌했기 때문에 발생한 것이라고 합니다.[77] 천왕성의 남극점은 1986년 보이저 2호가 비행할 당시 태양을 거의 직접 향했습니다.[78][79]
| 북반구 | 연도 | 남반구 |
|---|---|---|
| 동지 | 1902, 1986, 2069 | 하지 |
| 춘분 | 1923, 2007, 2092 | 추분 |
| 하지 | 1944, 2028 | 동지 |
| 추분 | 1965, 2050 | 춘분 |
지구에서의 가시거리
천왕성의 평균 겉보기 등급은 5.68이고 표준 편차는 0.17이며, 극값은 5.38과 6.03입니다.[18] 이 밝기 범위는 육안 가시성의 한계에 가깝습니다. 변동성의 대부분은 태양에서 비추고 지구에서 보는 행성 위도에 따라 달라집니다.[81] 토성은 16~20초, 목성은 32~45초인데 비해 지름은 3.4~3.7초입니다.[82] 천왕성은 어두운 하늘에서 육안으로 볼 수 있으며, 쌍안경으로 도시 환경에서도 쉬운 표적이 됩니다.[7] 천체 지름이 15~23cm 사이인 더 큰 아마추어 망원경에서 천왕성은 뚜렷한 사지가 어두워지는 담청색 원반으로 나타납니다. 25cm 이상의 대형 망원경을 사용하면 구름 패턴뿐만 아니라 티타니아와 오베론과 같은 일부 더 큰 위성도 볼 수 있습니다.[83]
내부구조
천왕성의 질량은 지구의 약 14.5배로 거대 행성 중 가장 질량이 작습니다. 지름은 지구의 약 4배로 해왕성의 지름보다 약간 큽니다. 결과적으로 1.273 g/cm의 밀도는 천왕성을 토성 다음으로 두 번째로 밀도가 낮은 행성으로 만듭니다.[11][12] 이 값은 주로 물, 암모니아 및 메탄과 같은 다양한 얼음으로 만들어졌음을 나타냅니다.[16] 천왕성 내부에 있는 얼음의 총 질량은 정확히 알려져 있지 않습니다. 왜냐하면 선택한 모델에 따라 다른 수치가 나오기 때문입니다. 지구 질량은 9.3에서 13.5 사이여야 합니다.[16][84] 수소와 헬륨은 지구 질량이 0.5에서 1.5 사이로 전체의 아주 작은 부분을 구성합니다.[16] 얼음 덩어리가 아닌 나머지(지구 질량 0.5~3.7)는 암석 물질로 설명됩니다.[16] 천왕성 구조의 표준 모델은 중심부에 암석 중심부(규산/철-니켈), 중심부에 얼음처럼 차가운 맨틀, 그리고 바깥쪽 기체 수소/헬륨 외피의 세 층으로 구성되어 있다는 것입니다.[16][85] 중심핵은 상대적으로 작으며, 질량은 지구 질량의 0.55에 불과하며, 반지름은 천왕성의 20% 미만입니다. 맨틀은 13.4 정도로 대부분을 차지하며, 대기 상층부는 상대적으로 약하지 않으며, 무게는 지구 질량의 약 0.5이며 천왕성 반지름의 마지막 20%까지 확장됩니다.[16][85] 천왕성의 중심부 밀도는 약 9g/cm이며3 중심부 압력은 800만 바(GPa)이고 온도는 약 5000K입니다.[84][85] 얼음 맨틀은 사실 전통적인 의미에서 얼음으로 구성된 것이 아니라 물, 암모니아 및 기타 휘발성 물질로 구성된 뜨겁고 밀도가 높은 유체로 구성되어 있습니다.[16][85] 전기 전도도가 높은 이 유체는 때때로 물-암모니아 바다라고 불립니다.[86]
천왕성 깊은 곳의 극심한 압력과 온도는 탄소 원자가 우박처럼 맨틀을 통해 비가 내리는 다이아몬드의 결정으로 응축되면서 메탄 분자를 분해할 수 있습니다.[87][88] 이 현상은 과학자들에 의해 목성, 토성, 해왕성에 존재한다고 이론화된 다이아몬드 비와 유사합니다.[89][90] 로렌스 리버모어 국립 연구소의 초고압 실험에 따르면 맨틀의 바닥은 금속성 액체 탄소로 이루어진 바다로 이루어져 있을 수 있으며, 떠다니는 고체 '다이아몬드-버그'가 있을 수 있습니다.[91][92][93]
천왕성과 해왕성의 벌크 구성은 목성과 토성의 구성과 다르며, 얼음이 가스 위를 지배하고 있으므로, 그들의 분리된 거대 얼음으로 분류되는 것을 정당화합니다. 물 분자가 수소와 산소 이온의 수프로 분해되는 이온수 층과 산소는 결정화되지만 수소 이온은 산소 격자 내에서 자유롭게 움직이는 더 깊은 초이온수 층이 있을 수 있습니다.[94]
위에서 고려한 모형은 상당히 표준적이지만 고유하지는 않습니다. 다른 모형도 관측치를 만족시킵니다. 예를 들어, 얼음 맨틀에 상당량의 수소와 암석 물질이 섞여 있다면, 내부의 얼음의 총 질량은 더 작아질 것이고, 그에 상응하여 암석과 수소의 총 질량은 더 높아질 것입니다. 현재 사용 가능한 데이터는 어떤 모델이 올바른지에 대한 과학적 판단을 허용하지 않습니다.[84] 천왕성의 유체 내부 구조는 단단한 표면이 없다는 것을 의미합니다. 기체 상태의 대기는 점차 내부 액체층으로 전이됩니다.[16] 편의상 대기압이 1 bar(100 kPa)인 지점에 설정된 회전 타원형 구상체를 조건부로 "표면"으로 지정합니다. 적도와 극반지름은 각각 25,559 ± 4 km (15,881.6 ± 2.5 mi)와 24,973 ± 20 km (15,518 ± 12 mi)입니다.[11] 이 표면은 이 기사 전체에서 고도의 영점으로 사용됩니다.
내부열
천왕성의 내부 열은 다른 거대 행성들에 비해 현저하게 낮은 것으로 보이며, 천문학적으로 볼 때 열 유속이 낮습니다.[22][95] 천왕성의 내부 온도가 왜 이렇게 낮은지는 아직도 이해되지 않고 있습니다. 크기와 구성에서 천왕성의 쌍둥이에 가까운 해왕성은 태양으로부터 받는 에너지의 2.61배를 우주로 방출하지만 [22]천왕성은 전혀 초과 열을 방출하지 않습니다. 천왕성이 스펙트럼의 원적외선(즉, 열) 부분에서 복사한 총 전력은 천왕성 대기에서 흡수한 태양 에너지의 1.06±0.08배입니다.[17][96] 천왕성의 열 유속은 0.042±0.047 W/m에2 불과하며, 이는 지구의 내부 열 유속인 약 0.075 W/m보다2 낮습니다.[96] 천왕성의 대류권에서 기록된 최저 기온은 49 K (-224.2 °C; -371.5 °F)로 천왕성은 태양계에서 가장 추운 행성입니다.[17][96]
이러한 불일치에 대한 가설 중 하나는 천왕성이 초대질량 충돌기에 의해 부딪혀 대부분의 원시 열을 방출했을 때 중심부 온도가 고갈된 상태로 남아 있었다는 것을 암시합니다.[97] 이 영향 가설은 행성의 축방향 기울기를 설명하기 위한 일부 시도에서도 사용됩니다. 또 다른 가설은 천왕성의 상층에 핵의 열이 표면에 도달하는 것을 막는 어떤 형태의 장벽이 존재한다는 것입니다.[16] 예를 들어, 대류는 구성적으로 다른 층에서 발생할 수 있으며, 이는 상향 열 수송을 억제할 수 있습니다.[17][96] 아마도 이중 확산 대류는 제한 요소일 것입니다.[16]
2021년 연구에서는 감람석과 페로페리클라아제와 같은 미네랄이 함유된 물을 압축하여 거대 얼음 덩어리의 내부 조건을 모방하여 천왕성과 해왕성의 액체 내부에 마그네슘이 다량 용해될 수 있음을 보여주었습니다. 만약 천왕성이 해왕성보다 이 마그네슘을 더 많이 가지고 있다면, 그것은 단열층을 형성할 수 있고, 따라서 잠재적으로 그 행성의 낮은 온도를 설명할 수 있습니다.[98]
대기.
천왕성 내부에는 잘 정의된 고체 표면이 없지만, 원격 감지가 가능한 천왕성 가스 외피의 가장 바깥 부분을 대기라고 부릅니다.[17] 원격 감지 기능은 1바(100kPa) 레벨 아래 약 300km까지 확장되며, 해당 압력은 약 100바(10MPa), 온도는 320K(47°C, 116°F)입니다.[99] 약한 열권은 공칭 표면으로부터 두 개의 행성 반지름에 걸쳐 뻗어 있으며, 이 반지름은 1bar의 압력에 놓여 있다고 정의됩니다.[100] 우라니안의 대기는 3개의 층으로 나눌 수 있습니다: 대류권은 고도 -300에서 50km 사이, 압력은 100에서 0.1bar 사이 (10MPa에서 10kPa 사이), 성층권은 고도 50에서 4,000km 사이 (31에서 2,485mi), 압력은 0 사이입니다.1 및 10 bar (10 kPa ~ 10 µPa); 그리고 지표면으로부터 4,000 km 에서 50,000 km 까지 확장된 열권. 중층이 없습니다.
구성.
천왕성의 대기 구성은 분자 수소와 헬륨으로 주로 구성된 벌크와 다릅니다.[17] 헬륨 몰 분율, 즉 기체 분자당 헬륨 원자 수는 대류권 상부에서 0.15±0.03이며[21], 이는 질량 분율 0.26±0.05에 해당합니다.[17][96] 이 값은 거대 가스 행성의 헬륨 질량 분율인 0.275±0.01에 가깝습니다.[101][17] 천왕성의 대기 중 세 번째로 풍부한 성분은 메탄입니다.CH4).[17] 메탄은 가시광선 및 근적외선(IR)에서 두드러진 흡수 밴드를 가지고 있어 천왕성