천왕성

천왕성은 태양계 행성 중 7번째 행성이다. 천왕성의 반지름은 세 번째로 크고 질량은 네 번째로 큰 태양계 행성이다. 영어 이름 uranus는 크로노스의 아버지이자 제우스의 할아버지인 그리스의 신 우라노스에서 따온 것이라고 한다. 천왕성은 기존의 다섯 행성들처럼 맨눈으로 볼 수 있음에도 하늘에서 매우 느리게 움직이는 데다 매우 어둡기 때문에 그 존재가 오랫동안 인류에게 밝혀지지 않았다. 천왕성의 최초 발견자 윌리엄 허셜은 천왕성을 아주 큰 망원경으로 보고 동그란 모양이라는 점 때문에 처음에는 꼬리가 발달하지 않은 혜성인 줄 알았다고 한다. 윌리엄 허셜은 1781년 3월 13일 천왕성의 발견을 공식적으로 발표했으며 태양계의 지평을 넓히는 업적을 남겼다. 천왕성은 맨눈이 아닌 기술 망원경을 이용해 발견하게 된 최초의 행성이기도 하다. 천왕성은 행성으로 인지되기 전에도 여러 번 발견된 적 있으나 관측자들은 행성 자체가 어두워 이를 평범한 별로 잘못 생각해 왔다고 한다. 최초의 관측 기록은 1690년 영국의 천문학자 존 플램스티드의 것으로 최소 여섯 번 천왕성을 관측했고 자신의 성표에 황소자리 34로 기록했다고 한다. 1750년에서 1769년 사이 프랑스 천문학자 피에르 르모니에는 천왕성을 최소 12번 관측했으며 여기엔 나흘 밤에 걸친 연속 관측이 포함돼 있다.

 

천왕성은 84년을 주기로 태양을 30억km 거리에서 한 바퀴 돈다. 만약 천왕성에서 태양을 본다면 지구에서보다 약 400배 희미하게 보일 것이다. 천왕성의 자전 주기는 17시간 14분 정도이나 모든 거대 가스 행성들의 상부 대기는 자전의 방향으로 심한 바람을 받는다. 그래서 실제로 보이는 천왕성의 대기는 실제 자전 주기보다 빠르게 움직이며 한번 전체적인 대기가 자전하는데 14시간도 채 걸리지 않는다. 천왕성의 겉보기 등급은 1995년에서 2006년까지 +5.6과 +5.9 사이에서 변했으며 육안 관측 한계인 +6.5등급보다 밝기 때문에 맨눈으로도 볼 수 있다. 천왕성은 깜깜한 하늘에서 육안으로 볼 수 있고 쌍안경이 있다면 도시 지역에서도 쉽게 관측할 수 있다. 천왕성의 자전축이 태양계 평면에 거의 누워있다시피 하며, 기울기는 약 98도이다. 이러한 큰 자전축의 기울기는 천왕성에서의 계절을 다른 행성과 완전히 차이 나게 한다. 천왕성의 지점 부근에서 극 한쪽면이 계속 태양을 향해 한쪽의 극은 42년 동안 태양 빛을 받고, 반대쪽 극은 태양을 볼 수 없어 42년 동안 어둠에 놓이게 된다. 이런 천왕성의 이상한 자전 때문에 한쪽 극 부분은 적도 부분보다 더 많은 태양 에너지를 박게 된다. 그럼에도 천왕성의 적도가 오히려 에너지를 더 많이 받는 극보다 따뜻하다. 이런 이상한 현상은 대기의 질량과 그 속에 열을 저장할 수 있는 양이 워낙 크기 때문에 40년 주기의 태양빛, 암흑의 반복이 큰 영향을 주지 못하는 것으로 예상된다고 한다.

 

 천왕성은 다른 가스 행성들과 마찬가지로 고리, 자기장, 수많은 자연 위성을 지니고 있다. 천왕성계는 자전축이 약 98도 정도로 크게 기울어 있어 거의 공전면과 맞닿을 정도라고 한다. 지구에서 바라봤을 때 천왕성의 고리는 종종 과녁 모양처럼 천왕성 주위를 둥글게 두르고 있고 위성들은 천왕성을 시계 방향으로 회전하는 것처럼 보인다. 천왕성의 표면 중력은 지구보다 작기 때문에 사람이 천왕성에서 몸무게를 재면 지구에서의 무게의 88%가 나간다. 천왕성의 위성은 현재까지 27개가 발견되었고 중요한 위성 5개로는 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론을 들 수 있는데 이 5대 위성들의 이름은 셰익스피어 희곡과 알렉산더 포프의 시에 나오는 요정들의 이름을 따서 지어진 것이라고 한다. 천왕성의 위성게는 4개의 가스 거대 행성 중 가장 협소하고 5대 위성의 총질량이 해왕성의 위성인 트리톤 하나의 절반에도 못 미친다. 천왕성의 가장 큰 위성인 티타니아의 크기는 겨우 788.9km이고 달의 절반에도 못 미친다. 하지만 토성의 두 번째 큰 위성 레아보다 조금 크기 때문에 티타니아는 태양계에서 여덟 번째로 큰 위성이다.

 

천왕성 내부엔 고체 표면이 없는 것으로 생각되지만 천왕성 기체 외피 가장 바깥쪽 부분엔 원격 탐사가 쉬운 부분이 있으며 이 곳을 천왕성의 대기라고 부른다. 천왕성의 대기는 약 300km 아래, 압력이 1 바이고 온도는 320K인 곳까지 원격 탐사가 가능하다. 천왕성의 대기엔 수소 약 83%, 헬륨 15%, 메탄 2% 등이 포함돼 있으며 반사율이 높은 암모니아와 황이 대기의 깊숙이 있을 것으로 보인다. 천왕성의 대기는 전체적으로 청록색을 띠는데 이것은 대기가 태양빛의 적색 파장을 흡수하고 청색과 녹색의 파장 상당량을 반사하기 때문에 전체적으로 청록색을 띤다. 천왕성을 자외선과 가시광선 파장에서 보면 천왕성 대기는 다른 거대 가스 행성들과는 달리 매우 고요하고, 쌍둥 이격인 해왕성과도 큰 차이를 보이고 있다. 천왕성의 내부 열이 다른 가스 행성보다 현저히 낮은데 보이저 2호가 1986년 해왕성을 접근 통과했을 때 보이저가 발견한 특이 구름은 행성 전체에 10개뿐이었다. 천왕성의 대류권 계면에서 가장 낮은 온도는 49 캘빈으로 오히려 태양에서 가장 먼 행성인 해왕성 보다도 온도가 낮아서 태양계에서 가장 추운 행성으로 기록되고 있다고 한다. 천왕성은 핵이 수축하지 않기 때문에 대기가 매우 안정적이고 바람이 거의 불지 않는다. 그러나 최근 여러 구름과 바람이 부는 것이 망원경에 포착돼 관측 대상이 되었다.