.태양으로 부터 받은 빛보다 약 12.5%은 열 자체 방출 합니다 .
천왕성은 오랫동안 태양계에서 내부 열을 거의 방출하지 않는
특이한 행성으로 여겨져 있습니다.하지만 최근 미국 휴스턴대가 주도가
연국팀이 이 상식을 거꾸로 뒤집는 방식의 새로운 연구 결과를 발표 했습니다.
이 연구팀은 천왕성이 태양으로 부터 받은 빚보다 약 12.5%더 많은 열을 스스로
방출하고 있다고 밝혔습니다.
"천왕성의 기본 물리적 특징"
천왕성은 태양에서 7번째에 위치한 거대행성으로,
지구보다 약 63배나 큰 부피를 지니고 있으며
태양계에서 세 번째로 큰 반지름을 갖습니다.
하지만 그 부피에 비해 밀도는 낮아
기체와 얼음으로 이루어진 ‘얼음 거대행성(Ice Giant)’ 으로 분류됩니다.
지름: 약 50,724km 이며 질량: 지구의 14.5배,평균 온도: 약 –214°C
자전주기: 약 17시간 이며 공전주기: 약 84년 이다.
천왕성의 온도는 태양계 행성 중에서도 특히 낮으며,
심지어 그보다 멀리 있는 해왕성보다도
내부 열 방출량이 적습니다.
이로 인해 천왕성은 ‘가장 차가운 행성’ 으로 알려져 있습니다.
또한 천왕성도 토성과 마찬가지로 고리를 보유하고 있습니다.
다만 고리가 매우 어둡고 얇아
토성처럼 눈에 띄지 않을 뿐입니다.
" 기울어진 자전축 — 천왕성을 특별하게 만드는 핵심 요소"
천왕성을 설명할 때 가장 먼저 언급되는 특징은
압도적으로 기울어진 자전축(약 98도) 입니다.
즉, 천왕성은 거의 ‘옆으로 누워서’ 회전합니다.
이 자전축 기울기는 태양계의 여덟 행성 중 단연 독보적인데,
이로 인해 독특한 계절 변화와 극단적인 일조 패턴이 나타납니다.이상한 계절
지구의 계절 변화는 비교적 완만하지만
천왕성은 완전히 다릅니다.한 극이 태양을 향하면 42년 동안 낮이 지속되고반대 극은 42년 동안 밤에 머무릅니다.
즉, 천왕성의 한 해는 84년이므로
극지방은 거의 반세기 동안 밝거나 어둡습니다.
이러한 계절 구조는 태양계 어느 행성에서도 볼 수 없는 특이한 형태입니다.
과학자들은 천왕성의 기울어진 축이
과거의 거대한 충돌 때문이라고 추정합니다.
초기 태양계에서 지구 정도 크기의 천체가
천왕성과 충돌하거나 스쳐 지나가면서
자전축을 완전히 뒤집어 놓았을 가능성이 큽니다.
또는 연속적인 여러 충돌이
조합적으로 자전축을 기울였다는 모델도 있습니다.
이 충돌 가설은 천왕성의 내부 열이 낮은 이유,
자기장 구조가 비정상적인 이유까지
함께 설명하는 데 도움이 됩니다.
" 천왕성의 내부 구조와 차가운 대기"
천왕성의 내부 구조는
목성·토성과는 상당히 다릅니다.
기체보다 얼음 성분(물, 암모니아, 메탄의 얼음) 이 더 많은 것이 핵심 특징입니다. 내부 구조천왕성은 크게 다음과 같은 층으로 구성됩니다.
암석 핵 (Rock Core)
지구 질량의 몇 배에 해당하는 작은 고밀도 핵이 존재합니다.얼음 맨틀 (Icy Mantle)
물·암모니아·메탄이 있는 고온·고압의 ‘뜨거운 얼음 층’입니다.
천왕성의 부피 대부분을 차지하는 영역입니다.
기체 대기 (Hydrogen & Helium Atmosphere)
상층부는 수소와 헬륨이 대부분이며
메탄이 일부 포함되어 있어 청록색 빛을 띱니다.
천왕성 대기의 색 — 청록색의 비밀
천왕성의 대기가 파란색 계열을 보이는 이유는
메탄(Methane) 가 붉은빛을 흡수하기 때문입니다.
이로 인해 태양 빛 중 파란 계열의 빛만 반사되며
은은한 청록색 또는 옅은 파란색을 띠게 됩니다.
해왕성도 유사한 원리로 파란색을 띠고 있지만
천왕성은 색이 좀 더 연하고 부드럽습니다.
천왕성은 다른 거대행성과 달리
대기 활동이 매우 약합니다.목성의 거대한 폭풍 해왕성의 초속 수백 m의 바람
이런 현상이 없는 이유는
천왕성이 내부 열을 거의 방출하지 않기 때문입니다.
내부와 외부 온도 차이가 작아
대기 순환도 약하게 이루어집니다.
다만 드물게
거대한 폭풍이 관측되기도 하며,
이는 천왕성의 계절 변화와 연관된 것으로 추정됩니다.
" 기묘한 자기장 — 중심에서 벗어난 경사 구조"
천왕성의 자기장은
태양계에서 가장 이해하기 어려운 성질 중 하나입니다.
자기장이 행성 중심에서 크게 벗어난 위치에 있고자전축에 대해 약 59도나 기울어져 있습니다.
마치 자기장이 비뚤어진 상태로 생성된 것처럼 보이며
이는 내부 구조가 고르게 분포되어 있지 않기 때문이라는
이론이 제안되고 있습니다.
이 독특한 자기장은
천왕성이 과거 거대한 충돌을 경험했다는 가설과도
잘 맞아떨어집니다.
마무리
천왕성은 화려하지도, 눈에 띄지도 않지만
태양계에서 가장 독특한 특성들을 가지고 있습니다.거의 눕다시피 누운 자전축 42년의 낮과 42년의 밤 얼음으로 가득 찬 내부 구조 태양계 최저 수준의 내부 에너지 비정상적으로 기울어진 자기장
이 모든 특징은 천왕성이
단순한 ‘푸른색의 거대행성’이 아니라
초기 태양계의 역사와 충돌 흔적,
행성 진화의 단서를 품은 특별한 존재임을 보여줍니다.
향후 천왕성을 본격적으로 탐사하는 우주선이 등장한다면
우리는 지금까지 알지 못했던
행성의 내부 구조·기후·자기장에 대해
더 깊은 이해를 얻을 수 있을 것입니다.
태양계의 조용한 행성, 천왕성은
사실 가장 많은 비밀을 숨기고 있는 행성일지도 모릅니다.