천왕성의 구성, 기울어진 축, 위성

 

1. 천왕성의 구성

태양계 일곱 번째 행성인 천왕성은 태양으로부터 약 19AU 떨어져 있습니다. 직경은 지구의 4배이며, 가스로 이루어진 가스 행성입니다. 대기는 주로 미량의 메탄과 함께 수소와 헬륨으로 구성되어 있고, 반사율이 높은 암모니아와 황이 대기의 내부에 있을 것으로 추측합니다. 천왕성의 대기는 태양빛의 적색 파장을 흡수하고, 청색과 녹색 파장을 상당량 반사하기 때문에 청록색을 띱니다.  

천왕성의 태양계에서 세 번째로 큰 행성이고, 지구에 약 64배에 달하는 부피를 가지고 있습니다.

천왕성의 내부는 얼음, 암모니아, 메탄으로 이루어진 두꺼운 층과 수소와 헬륨 가스로 이루어진 외층으로 둘러싸인 암석 핵으로 구성되어 있는 것으로 보고 있습니다.

천왕성의 핵은 주로 철과 니켈로 구성된 암석 물질로 되어 있을 것으로 생각됩니다.

이 핵의 정확한 크기와 구성은 아직 밝혀지지 않았지만, 과학자들은 핵의 크기가 약 4,000km ~ 5,000km로 추정하고 있습니다. 천왕성 내부의 극심한 압력과 온도가 핵이 고체와 액체 물질의 혼합물인 초이온 상태를 생성하고 있을 가능성도 시사합니다. 또한 지금까지 발견된 먼지, 바위, 얼음으로 이루어진 희미한 13개의 고리를 가지고 있습니다.

이 고리는 그렇게 오래되지 않았을 거라 추측하는데, 정확하진 않지만 아마도 과학자들은 이 고리가 천왕성을 돌고 있는 위성이 조석력이나 충돌로 부서져 형성되었을 가능성이 있다고 생각합니다. 

 

2. 천왕성의 기울어진 축

우리 태양계의 다른 행성들과 달리 천왕성은 옆으로 약 97.77도 기울어져 있으며 회전축은 궤도와 거의 평행한 것이 독특한 특징입니다. 이 극단적인 경사로 인해 천왕성은 한쪽 면이 계속 태양을 향하고, 반대쪽은 태양을 등진 어둠의 상태가 계속됩니다. 이는 천왕성의 자전과 공전을 계산했을 때 한쪽은 약 42년 동안 태양빛을 받고, 반대쪽은 약 42년 동안 어둠이 된다는 것을 의미합니다. 

이 기울어진 측은 천왕성의 기후에 영향을 미치는데 극과 적도 사이에 엄청난 온도 차이를 일으켜 강한 대기 바람과 폭풍을 형성할 수 있습니다. 이는 천왕성의 대기 또한 복잡한 구조를 만드는 데 영향을 줄 수 있습니다.

상층 대기에서 메탄가스 층은 붉은빛을 흡수하고 청록색 빛을 반사하여 천왕성 전체가 청록색을 띠게 만들고, 이 층 아래에는 황갈색을 띠는 탄화수소 연무가 존재합니다. 이를 보아 천왕성의 기울어진 축은 대기 구조와 순환 패턴을 형성하는 역할을 하는 것으로 보고 있습니다. 

또한 과학자들은 천왕성의 기울어진 측이 행성의 자기장에 상당한 영향을 미친다고 보고 있습니다. 

천왕성의 자기장은 천왕성의 회전축에 약 59도 기울어져 있고, 정렬되어 있지 않아서 편향되고 불규칙한 자기장을 생성하는 특징을 가지고 있습니다. 이 특징은 행성의 한쪽이 다른 쪽보다 자기장이 더 강하다는 것을 의미합니다.

천왕성의 기울어진 축의 원인은 여러 가지 이론이 존재합니다. 그중에서 하나는 천왕성이 탄생 초기에 달과 같은 거대한 물체와 큰 충돌로 기울어졌다는 이론이 있습니다. 또 다른 이론은 천왕성이 행성이나 달과 같은 다른 무거운 물체와의 중력 상호 작용으로 인해 천왕성이 시간이 지남에 따라 옆으로 기울어졌다는 것입니다.

그러나 오늘날까지 아직 정확한 원인은 발견되지 않았습니다. 이 미스터리는 앞으로 여전히 과학자들 사이에서 논쟁과 연구의 대상이 될 것으로 보고 있습니다.       

 

3. 천왕성의 위성

천왕성에는 지금까지 알려진 27개의 위성이 존재합니다. 천왕성의 위성의 구성과 구조는 매우 다양하고 복잡합니다. 일부는 주로 암석과 금속으로 구성되어 있고, 다른 일부는 얼음으로 구성되어 있습니다.

천왕성의 위성의 기원은 아직 정확하게 밝혀지지 않았습니다. 그러나 여러 가지 이론 중 하나는 천왕성이 형성된 후 남은 파편으로 형성되었을 가능성이 있다고 합니다. 또 하나의 이론은 해왕성 궤도 너머에 있는 카이퍼 벨트에서 일부가 불규칙하고 길쭉한 궤도를 돌면서 천왕성의 중력에 붙잡혔다는 이론이 있습니다.

천왕성의 위성들 중 중요한 5개의 위성으로는 미란다, 아리엘, 움브리엘, 티타니아, 오베론을 들 수 있습니다.

우선 미란다는 지름이 약 470km이며, 천왕성처럼 극단적인 계절 주기가 반복된다고 합니다. 미란다에는 베로나 절벽이라 불리는 태양계에서 가장 큰 절벽이 존재하는데, 그 높이는 무려 5 ~ 10km에 달합니다.

다음은 위성 아리엘입니다. 아리엘은 천왕성 중심에서 19만 1,020km 떨어진 곳에서 약 2.5일 주기로 공전하고 있습니다.

지름은 약 1158km이고, 주로 얼음으로 이루어져 있으며, 약간의 얼어붙은 메탄과 암석이 섞여있을 것으로 생각됩니다.

위성 움브리엘은 천왕성으로부터 26만 5970km 떨어져, 4.14일 주기로 공전하고 있습니다.

지름은 1,169km이며, 표면은 얼음과 암석의 혼합물로 덮여 있고, 충돌 크레이터가 존재합니다.

위성 티타니아는 공전주기 8.71일, 지름은 약 1,580km입니다. 표면에는 충돌 크레이터가 많으며, 짙은 색의 암석과 얼음의 혼합물로 덮여있습니다. 또한 약간의 동결된 메탄과 바위가 있을 것으로 보고 있습니다.   

마지막으로 위성 오베론은 천왕성의 주요 5개 위성 중 가장 바깥쪽에 위치하고 있습니다.

오베론의 표면은 얼음과 얼어붙은 약간의 메탄, 그리고 암석 물질로 이루어져 있으며, 오베론 역시 많은 충돌 크레이터가 존재합니다. 

천왕성의 위성들은 천왕성의 환경과 진화에 매우 중요한 역할을 합니다. 위성들은 천왕성의 고리를 형성하는 데 도움을 주며, 그들의 중력은 천왕성의 회전축 방향에 영향을 줄 수도 있습니다.

아직 천왕성 위성들의 많은 정보가 미스터리로 남아있습니다.

우리가 태양계의 형성과 진화에 대해 이해하려면 태초 태양계 형성에 대한 많은 정보를 가지고 있는 위성들의 연구를 계속해 나가야 할 것입니다.