천왕성

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분류


한자: 天王星
영어: Uranus
에스페란토: Urano

기호

,

구분

외행성
목성형 행성 (거대 얼음 행성)

지름

51,118km(적도)
49,946km(극)

면적

8.084×109

질량

8.6832×1025 kg

태양기준거리

19.2184 AU(약28.5억km)

이심률

0.046381

공전주기

84.0205년(30,688.5일)

자전주기

약 17시간 14분 24초

대기압

120 kpa

대기조성

수소 83%
헬륨 15%
메테인 1.99%
암모니아 0.01%
에테인 2.5ppm
에타인 1ppm

평균온도

55K(섭씨-218도)

최고온도

57K(섭씨-216도)

최저온도

49K(섭씨-224도)

겉보기 등급

5.3~5.9

중력

0.886G

자전축 기울기

97.77도


파일:external/upload.wikimedia.org/Uranus2.jpg

파일:external/astro.kasi.re.kr/1-9-2-1.jpg
천왕성의 고리.[1]

1. 개요2. 특성3. 발견4. 관측5. 위치에 관한 이론6. 기상현상의 발생 여부7. 대중매체에서의 등장8. 영어 발음 방법9. 천왕성의 위성10. 탐사선



유튜버 CrashCourse의 연작 영상 #19 "천왕성과 해왕성".

1. 개요[편집]

천왕성은 태양계의 일곱 번째 행성이다.

핵은 얼음이며, 지표는 액체 메탄, 대기는 수소와 헬륨으로 이루어져있고, 평균기온은 -218℃이다. 1 천왕성일(자전)은 지구기준으로 17시간 14분이며, 1 천왕성년(공전)은 지구기준 84년이다. 중력은 지구의 88%로 지구에서 체중이 100kg인 사람이 천왕성에 가면 88kg가 된다.

윌리엄 허셜이 이 행성을 발견함으로써 요하네스 케플러가 입에 침이 마르도록 주장했던 플라톤적 우주 모델도 와장창 박살났다.

2. 특성[편집]

해왕성과 매우 닮은 행성으로 사실상 쌍둥이라고 봐도 좋을 정도이다. 사진으로는 푸른 진주처럼 생겼다. 지구보다 63배 크고(부피) 15배 가량 무거운 중량급 행성으로, 고리와 거대 위성들이라는 목성형 행성의 특징은 모두 있다. 정확히는 얼음이 주성분으로 해왕성과 함께 거대 얼음 행성(Ice giant)으로 분류한다. 단 밀도는 1.27로 해왕성보다 낮으며 토성 다음으로 가볍다.

천왕성의 겉보기 등급은 5.8로 인간이 육안으로 확인할 수 있는 최소등급인 6에 근접하다.[2] 그에 따라 오래전부터 희미하게 볼 수 있었으나, 망원경 발명 이후에야 태양을 공전하는 행성이라 확인했다.

신기하게도 태양계의 행성들 중 유일하게 옆으로 누워서 자전한다. 지구의 자전축은 공전축에 대해 약 23.5° 기울어져 있는데, 천왕성은 약 97.77°나 기울어져 있다. 대부분의 행성들은 공전축과 자전축이 이루는 각이 크지 않아 팽이가 돌아가듯 자전하는데, 천왕성은 자전축이 공전면에 거의 붙어 있어 공이 구르듯 자전한다. 이 금성의 자전 방향이 다른 행성들과는 완전히 반대인 것과 더불어 태양계에서 특이한 자전을 하는 행성이다.

왜 이렇게 자전축이 기울었냐에 의견이 분분하다. 행성이 충돌했다는 설이 한때 가장 유력했지만, 자전축을 기울여놓을 만큼의 빠르고 질량이 큰 행성이 충돌했을 리가 없다고도 한다. 또는 안팎으로 질량이 큰 행성들이 산재해 있다보니 중간에 끼어서 그렇다고도 한다.

신기하게도 낮보다 밤일 때 온도가 더 높다. 이는 수소 분자가 낮에 자외선에 의해 원자로 나뉘었다가 밤에 다시 분자로 모이면서 내는 열로 추측된다.

한 가지 덧붙여서 "천왕성은 누워서 자전하므로 밤이 42년, 낮이 42년이다"라고 오해하기 쉬우나, 극지방이 태양을 바라보는 경우만 하루종일 밤, 또는 낮이지, 적도가 태양을 바라보는 경우에는 자전주기 반 만큼은 밤이고, 나머지는 낮이다. 자전축이 누워서 백야가 일어나는 북극권, 남극권의 경계가 적도까지 내려왔다고 생각하면 된다.

태양계에서 유일한 것으로 그 명칭이 그리스어라는 점이 있다. 다른 행성들은 모두 쥬피터, 비너스 같은 로마 신화의 신들로부터 이름을 땄는데(물론 지구는 예외), 천왕성만이 그리스의 하늘신인 "우라누스"의 이름을 땄다.

한국어의 경우에는 일본에서 우라누스가 하늘의 신이므로 天王이라 번역한 것을 그대로 가져다 썼다. 해왕성도 마찬가지이다.

자기장도 매우 특이하다. 지구, 목성, 토성 등과는 달리 천왕성과 해왕성의 자기장은 자전축과 너무나 동떨어진 분포를 보인다. 천왕성의 자기장이 어떤 모습을 하고 있는지 보려면 지구자기장 문서 참고.

앞서 말한 대로 천왕성의 질량은 지구의 15배나 되지만, 행성 표면(?)에서의 중력은 약 0.9 G로 오히려 지구보다 살짝 낮다.[3]이는 천왕성의 직경이 지구의 4배가 넘지만 직경 대비 질량이 상대적으로 가볍기 때문이다.[4]

3. 발견[편집]

천왕성을 관측한 가장 오래된 기록을 영국의 천문학자 존 플램스티드가 작성한 플램스티드 항성 목록이다. 플램스티드 항성 목록에는 황소자리 34번 별이 있는데 훗날 밝혀진 바에 따르면 이 별이 사실은 천왕성이었다. 1690년에 플램스티드는 천왕성을 관측했는데 이것을 항성으로 착각하고 기록한 것이다. 플램스티드 이후로도 천왕성을 관측한 천문학자들이 일부 있지만 이들은 이 천체가 행성이라는 사실을 밝혀내지 못했기 때문에 천왕성의 발견자로 간주되지는 않는다.

1781년 3월 13일, 프레드릭 윌리엄 허셜(Frederick William Herschel,1738~1822)이 처음 발견한 것으로 알려져 있었으나, 세월이 지나서 그와 누이동생인 캐롤라인 허셜(Caroline Herschel ,1750~1848)과 같이 발견했다는 게 드러났다. 캐롤라인 또한 뛰어난 천문학자였음에도 여자라서 당시 인정을 받지 못하고, 오빠인 윌리엄에게 천왕성 발견자의 영광이 돌아갔던 것.

독일계 영국인[5]이던 이 오누이는 영국에서 가난 속에 어렵게 살면서도 돈을 모아 망원경을 사고 손수 렌즈를 갈아 가면서 연구하던 중, 천왕성의 발견으로 일약 스타가 되었다. 덕분에 윌리엄은 나이 40대 후반에 뒤늦게 결혼도 하여, 아들인 존[6]을 50대에 가서야 얻게 되었다[7]. 물론 윌리엄도 누이동생인 캐롤라인이 돕고 같이 발견했다고 누누히 강조했다. 캐롤라인은 윌리엄이 죽고 난 후에도 천문학 연구를 계속하면서 새로운 혜성, 소행성들을 발견했으며, 나이 78살이 된 1828년에야 영국 왕실 훈장을 받았고 역사상 처음으로 왕실천문학회 여성회원이 되었으며 조국인 프로이센 왕실에서도 1834년 훈장을 받고 왕실천문학회 회원이 되었기에 늦긴 했어도 살아있을 때 이 모든 영예를 조금이라도 누릴 수 있었다.

캐롤라인 허셜은 1788년 허셜-리골레뜨 혜성을 발견하여 천문학 역사상 처음으로 혜성을 발견해 이름을 남긴 여성 발견자이기도 하다. 당시에는 이 혜성 발견을 인정받지 못하다가 무려 150여 년이 지난 1939년에서야 이 혜성이 지구로 오면서 재발견한 프랑스 천문학자 로제 리골레뜨의 성을 따서 이 이름이 된 것이다. [8]

파일:external/upload.wikimedia.org/220px-Sir_William_Herschel_and_Caroline_Herschel._Wellcome_V0002731.jpg
망원경 렌즈를 같이 갈고 있는 윌리엄 허셜과 누이동생 캐롤라인 허셜.

4. 관측[편집]

천왕성은 위에서 언급했듯 맨눈으로도 보인다. 5~6등급 안팍의 밝기를 유지하며 어두운 곳이라면 맨눈으로 간신히 보인다. 쌍안경이 있다면 도심에서도 관측이 가능하다.

천왕성을 찾고 싶다면 어두운 장소에서 황도를 따라가면서 관찰하면 된다. 황도에서 성표에 없는 어두운 별을 발견하면 그게 바로 천왕성이다.

그럼에도 불구하고 천왕성이 1781년에서야 발견된 것은 상당히 밝게 보이는 다른 행성들과 달리 어두워서 눈에 잘 띄지 않는 데다가 천구상에서 이동하는 속도가 아주 느리기 때문이다. 특히 관측하기 좋은 시기에는 역행하기 때문에 더욱 느리게 운동한다.

한편, 취미로 천체 관측하는 사람들 사이에서는 별로 인기가 없다고 한다. 목성은 위성을 볼 수 있고 토성은 고리가 매우 인상적인데 천왕성은 망원경으로 들여다봐도 별 특징 없이 밋밋해서 그렇다고...[9]

5. 위치에 관한 이론[편집]

현 태양계 진화론에 따르면 지금 천왕성과 해왕성이 있는 영역은 태양계 형성 당시 성운 가스의 밀도가 빠르게 희박해져 중형 가스형 행성이 나오긴 어렵다고 한다.[10] 그래서 천왕성과 해왕성이 원래는 목성과 토성 궤도 바깥 가까이에 있다가 행성 간의 섭동을 거쳐 현재 위치로 옮겼다는 설이다. 이 설에 덧붙이면 천왕성-해왕성이 아니라 당시엔 해왕성-천왕성[11]이었다고 한다.

아무튼 천왕성과 해왕성은 수많은 시간에 걸쳐 현 위치로 왔고 이 일 때문에 천왕성의 지축이 크게 기울었을 수도 있다.

이 이론을 정설로 받아들이는 까닭이 하나 더 있는데, 명왕성 등 해왕성 밖 천체 및 물질 분포를 설명할 수 있기 때문이다. 관련기사

6. 기상현상의 발생 여부[편집]

천왕성의 표면은 너무 휑해서 아무 것도 없다. 기상현상이 거의 일어나지 않아서 천문학자들은 이걸 보고 난 뒤 너무 밋밋하다고 평했다.

목성, 토성, 해왕성은 겉보기에도 구름이 이동하고 바람이 부는 등의 기상현상이 있지만 천왕성에서는 거의 보이질 않는다. 그 때문에 별로 할 말이 없다보니 어딜가나 문서 내용이 가장 짧다.[12]

다만, 2005년 측정에서 갑작스럽게 기상현상이 급증하여 많은 천문학자들이 놀라워했으며, 왜 이렇게 당시에 기상현상이 활발했는지는 아직 밝혀지지 않았다. 당시 측정된 풍속은 824km/h이며, 불꽃놀이 수준의 뇌우가 관찰되었다. 목성, 토성, 해왕성에 비해 기상현상이 활발하지 않은 것일 뿐 기상현상이 관측되기만 하면 수백 km/h는 가볍게 넘어가니 결코 만만한 수준은 아니다.

파일:UhjjW32.jpg

당시 천왕성의 모습이다.

2014년 다시 기상현상이 관측되었는데 반경 9000km에 걸친 강력한 폭풍이 감지되었다. 천문학자들은 천왕성의 공전주기의 절반인 42년마다 에너지가 적도에 집중되는데, 이 때문에 갑작스럽게 기상현상이 나타났을 것이라고 예상하고 있다.

파일:SC1Eq9y.jpg

7. 대중매체에서의 등장[편집]

밋밋한 생김새와 머나먼 거리[13], 별 특징 없는 제원 등으로 대중이 무관심해 안습한 행성이다. 다만 맨들맨들하고 매끈하게 보인다는 점 때문에 보석 같다며 좋아하는 사람도 많다.

실제로 과거 넥슨에서 서비스한 RTS 게임인 택티컬 커맨더스[14]에서도 천왕성은 체험판 행성 4개 중 하나로 나왔으나, 네 행성 가운데 가장 안습한 인지도와 인구였다.

미소녀 전사 세일러 문 시리즈에서는 이 행성을 수호하는 전사가 나온다.

베도만화 주일은 쉽니다,우주는 쉽니다에서 의인화 행성으로 해왕성 넵튠과 커플로 나온다 이름은 우라노스

이현세의 만화 아마겟돈에선 이드군이 지구 대신 이주할 별로 천왕성을 염두에 두고 있었다고 장면이 나온다. 태양계의 태양 대신 목성을 태양화시키고 천왕성을 테라포밍하려는 계획이었는데..

온라인 TPS 게임 <워프레임>에서는 군사제국 그리니어의 연구단지가 되어 있다. 그런데 행성을 통째로 테라포밍해버린 건지, 행성 표면 전체가 바다로 바뀐 데다가 지각까지 있다. 묘사를 보면 심지어 호흡할 수 있는 걸로 추정되는 대기까지 존재하는 듯 하다.[15]

모바일 게임 큐라레: 마법 도서관에서도 의인화된 행성으로 등장한다. 그런데 늦게 발견되었다는 사실 때문인지 다가가기만 하면 어딘가로 숨어버리는 은둔형 외톨이로 묘사된다.

8. 영어 발음 방법[편집]


CGP Grey의 동영상(영어자막)

천왕성은 영어로 Uranus고 읽을 때는 유레이너스 라고 읽는데, 문제는 이게 Your Anus와 발음이 거의 같아 매우 거시기한 느낌이 든다. 더도 말고 Ur anus 라고 띄여쓰면 훌륭하게 바로 그 의미가 되어 버린다. 영어권에서는 이를 통한 화장실 유머를 자주 볼 수 있다.

이 때문에 Uranus를 천문학계에서는 Urinus(유리너스)[16]로, 일부 사람들은 우라누스 정도로 읽는다.

9. 천왕성의 위성[편집]

링크에 들어가보면 천왕성의 위성에 관한 설명이 거의 없다.

우주 천체의 이름은 대개 그리스로마 신화의 신이나 인물의 이름으로 명명되는 게 관례였지만, 그것도 이제는 거의 다 바닥난 탓인지 천왕성의 위성은 천문학 강국인 영국의 작가 윌리엄 셰익스피어 작품의 등장인물의 이름을 빌리기로 하였다. 예외가 있다면 벨린다와 움브리엘은 알렉산더 포프(Alexander Pope)의 시에 등장하는 인물이다.

이하 위성들은 천왕성과의 거리 및 공전주기 순으로 나열하였다.

1. 코델리아 Cordelia - 리어왕 (셰익스피어)

2. 오필리아 / 오필리어 Ophelia - 햄릿 (셰익스피어)

3. 비안카 / 비앙카 Bianca - 말괄량이 길들이기 (셰익스피어)

4. 크레시다 Cressida - 트로일로스와 크레시다 Troilus and Cressida (셰익스피어)

5. 데스데모나 Desdemona - 오셀로 Othello (셰익스피어)

6. 줄리엣 Juliet - 로미오와 줄리엣 (셰익스피어)

7. 포샤 Portia - 베니스의 상인 (셰익스피어)

8. 로잘린드 Rosalind - 뜻대로 하세요 As You Like It (셰익스피어)

9. 큐피드 / 큐핏 Cupid - 흔히 알려진 사랑의 신이자 셰익스피어의 작품 아테네의 타이몬 Timon of Athens의 등장캐릭 (작품속 가면극에 등장)

10. 벨린다 Belinda - 알렉산더 포프의 시에 등장

11. 퍼디타 Perdita - 겨울 이야기 The Winter's Tale (셰익스피어)

12. 퍽 / 퍼크 Puck - 한여름 밤의 꿈 (셰익스피어)

13. 매브 Mab - 로미오와 줄리엣 (셰익스피어)

14. 미란다 Miranda - 템페스트 The Tempest (셰익스피어)

가장 유명한 위성 중 하나. 지름은 480km로 위성 표면에 엄청난 지각변동의 흔적이 남아있다. 태양계에서 가장 큰 절벽이 미란다에 있다.[17]

파일:iLQijVd.jpg

15번 아리엘부터 18번 오베론까지는 크기가 크고 20세기 이전에 발견한 위성이다. 미란다는 1948년, 그 외 작은 위성들은 1986년 보이저 탐사선이 지나간 뒤부터 발견했다.

15. 아리엘 / 에어리얼 Ariel - 템페스트 (셰익스피어), 알렉산더 포프의 시에도 등장

16. 움브리엘 Umbriel - 알렉산더 포프의 시에 등장

17. 티타니아 / 타이타니아 Titania - 한여름 밤의 꿈 (셰익스피어)

천왕성의 위성 중 가장 큰 위성으로 지름은 1,580km. 남성형 이름인 토성의 타이탄과 햇갈리면 좀 곤란하다.(항목 내용 없음)

18. 오베론 Oberon - 한여름 밤의 꿈 (셰익스피어)

티타니아에 못지 않은 1520km의 지름을 자랑한다. 전체 천왕성 위성의 질량 중 미란다부터 오베론까지 다섯 위성의 질량이 차지하는 비중은 99.9%.

19. 프란시스코 Francisco - 템페스트 (셰익스피어)

20. 캘리번 Caliban - 템페스트 (셰익스피어)

21. 스테파노 Stephano - 템페스트 (셰익스피어)

22. 트린쿨로 Trinculo - 템페스트 (셰익스피어)

23. 시코락스 Sycorax - 템페스트 (셰익스피어)

24. 마가릿 Margaret - 헛소동 / 공연한 소동 Much ado about nothing (셰익스피어)

25. 프로스페로 Prospero - 템페스트 (셰익스피어)

26. 세테보스 / 세티버스 Setebos - 템페스트 (셰익스피어)

27. 퍼디난드 / 페르디난드 Ferdinand - 템페스트 (셰익스피어)

10. 탐사선[편집]

보이저 2호가 1986년 1월 24일에 플라이바이를 실시하였다.

다만 2010년대 현재 NASA에서 천왕성 공전 탐사선, 이른바 우라누스 오비터, 우라누스 패스파인더[18]에 대한 제안이 끈적하게 나오고 있다. 프로젝트가 확정된 것은 없지만, SLS로 쏴서 천왕성 직행!이라는 화끈한 제안이 많은 학자들의 구미를 당기고 있다. 아직은 컨셉 연구만 진행될 뿐이지만, 금성-지구-목성 플라이바이가 예정되어 있는 아틀라스 V 551[19] 발사와 달리 시간을 확 절약할 수 있을 거라 많은 학자들이 때를 기다리는 중. 비슷하게 SLS빠들의 지지를 받아 끈적한 연구와 찬반논쟁이 진행 중인 유로파 클리퍼 프로젝트가 정식으로 진행된다면 천왕성 탐사 역시 상황을 봐가며 실행될 가능성이 높다. NASA에서도 원자력 전지에 쓰일 플루토늄 238이 아직 남아 있다고 하는 걸로 보아 2020년대 중반 발사라는 장밋빛 전망이 아주 비관적이지만은 않은 편.

최근 NASA에서 2022년부터 2032년까지 천왕성과 해왕성에 대한 집중 탐사를 진행할 계획이라고 밝혔다.

[1] 붉은 점은 거대 폭풍이다. 하단의 기상현상 발생여부 참조.[2] 겨우 1.2배 더 밝을 뿐이다. 그래도 해왕성부터는 아예 관측할 수 없다.[3] 태양계 에서 지구보다 표면 중력이 큰 천체는 태양과 목성 토성 해왕성뿐이며, 태양과 목성을 제외하면 거의 차이가 없는 수준이다.[4] 해왕성보다 전체적인 질량은 가벼운 편이다.[5] 독일인인 그가 영국으로 건너간 이유는 바로 전쟁 때문이었다. 7년 전쟁(1756~1763)때 징병당했다가 탈영하여 영국으로 건너갔던 것.[6] 존 허셜(1792~1871)도 뛰어난 천문학자이자 수학자로 영국 왕실에서 경 작위를 받았고 토성 및 목성의 여러 위성을 발견하고 관련 연구에 기여한 인물이다.[7] 캐롤라인은 독신으로 살다가 갔다. 그 이유는 어려서 병을 앓아 난장이였기 때문이다.[8] 이 혜성은 2091년에서 2092년쯤에나 지구에 다시 나타난다.[9] 위성이 여럿 있긴 하지만 위성을 보려면 상당히 좋은 망원경이 필요하다.[10] 당장 카이퍼벨트의 얼음덩어리들이나 왜행성들만 봐도 드러난다.[11] 태양풍으로 형성한 행성치곤 구성물질의 비율이 달라서 외부에서 이끌려왔단 이야기도 있다.[12] 기상현상이 아예 없는 게 절대로 아니다. 다른 기체 행성들만큼 활발하게 보이지 않을 뿐 천왕성에서도 기본적으로 14시간에 천왕성을 한 바퀴를 도는 강한 폭풍이나 날씨 정도는 발생한다.[13] 다녀간 탐사선도 보이저 2호뿐[14] 지금은 서비스 중지[15] 다만 바닷속은 3M짜리 상어가 돌아다니는 데다, 가까이 가기만 해도 피해를 입는 해저식물도 있는 등 그리 좋은 환경은 아니다.[16] 하지만 영상에도 나오듯 urine-us처럼 들리기 때문에 이것도 좀 거시기하다.[17] 베로나 루페스(Verona Rupes)라 하는데, 2016년 추정으로 절벽 높이가 20km에 달한다.# 지구에서 가장 높은 절벽은 낭가파르밧의 루팔 벽(Rupal Wall)인데 높이가 약 4600m이다. 완벽히 수직에 가까운 절벽을 가진 캐나다 토르 산(Mount Thor)의 절벽을 지구에서 가장 높은 절벽으로 인식하기도 하는데, 이곳 절벽의 높이는 1200m이다.[18] ESA의 연구에서 붙은 가칭.[19] 아틀라스 V의 최강 스펙으로, 뉴 호라이즌스주노(탐사선)을 이 버전으로 발사했다. 그런 아틀라스 V 551조차도 천왕성까지 가려면 이런 눈물나는 플라이바이가 필수.