행성 천왕성

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천왕성은 하늘의 그리스 신에서 이름을 따서 거인이며 우리 태양의 일곱 번째 행성입니다. 그것은 또한 태양계에서 세 번째로 큰 행성으로 목성과 토성에 뒤지지 않습니다. 다른 가스 거인들과 마찬가지로, 그것은 많은 달, 고리 시스템을 가지고 있으며 주로 단단한 핵을 둘러싸고 있다고 여겨지는 가스들로 구성되어 있습니다.

육안으로 볼 수 있지만 천왕성이 행성이라는 인식은 비교적 최근의 행성이었습니다. 지난 2 천년 동안 여러 차례 발견되었다는 징후가 있지만, 18 세기가 되어서야 그것이 무엇인지 인정받지 못했습니다. 그 이후로, 행성의 달, 반지 체계 및 신비한 본성의 전체 범위가 알려지게되었습니다.

발견 및 명명 :

수성, 금성, 화성, 목성, 토성 등 5 개의 고전 행성처럼 천왕성은 망원경 없이도 볼 수 있습니다. 그러나 희미하고 느린 궤도로 인해 고대 천문학 자들은 그것이 별이라고 믿었습니다. 가장 초기에 알려진 관측은 Hipparchos에 의해 수행되었습니다. Hipparchos는 기원전 128 년 스타 카탈로그에 별표로 기록했습니다. 알마 게스트.

최초의 천왕성 관측은 1690 년에 최초의 천문학 자 왕인 영국 천문학 자 존 플램 스 테드 (John Flamsteed)가 적어도 6 번 발견하여 별표 (34 Tauri)로 분류했을 때 이루어졌다. 프랑스 천문학 자 피에르 레몬 니에 (Pierre Lemonnier)도 1750 년에서 1769 년 사이에 적어도 12 번 그것을 관찰했다.

그러나 1781 년 3 월 13 일에 윌리엄 허셜 경이 천왕성을 관찰 한 결과, 행성으로 식별하는 과정이 시작되었습니다. 당시 그는 그것을 혜성 목격으로보고했지만 별에 대한 위치를 측정하기 위해 자신의 디자인의 망원경을 사용하여 일련의 관측에 참여했습니다. 그가 왕립 학회에 그것을보고했을 때, 그는 그것이 혜성이라고 주장했지만 암묵적으로 그것을 행성과 비교했습니다.

그 후, 여러 천문학 자들이 허셜의“전쟁”이 실제로 행성 일 가능성을 탐구하기 시작했습니다. 여기에는 거의 원형 궤도를 계산 한 최초의 러시아 천문학 자 앤더스 요한 렉셀 (Anders Johan Lexell)이 포함되어 결국 행성이라고 결론지었습니다. “미국 천문 학회 (United Astronomical Society)”의 회원 인 요한 엘 러트 보데 (Johan Elert Bode)는 이와 비슷한 궤도를 관측 한 후 이에 동의했다.

천왕성의 행성으로서의 지위는 과학적으로 합의가되었으며 1783 년에 허셜 자신도이를 왕립 학회에 인정했다. 영국의 조지 3 세 (George III)는 자신의 발견을 인정하여 왕실 가족이 망원경을 통해 볼 수 있도록 윈저로 이사하는 조건으로 Herschel에게 연간 £ 200를 주었다.

그의 새로운 후원자를 기리기 위해 윌리엄 허셜 (William Herschel)리 게 오르 지움 시두 스 (“George 's Star”또는“Georges Planet”). 영국 이외의 지역에서는이 이름이 널리 사용되지 않았으며 대안이 곧 제안되었습니다. 프랑스 천문학자인 제롬 라란 데 (Jerome Lalande) 허셸 스웨덴 천문학 자 에릭 프로스 페린 (Erik Prosperin)은 넵튠 (Neptune)이라는 이름을 제안했다.

요한 엘 러트 보데 (Johann Elert Bode)는 천왕성, 하늘의 그리스 신 우라노스 (Uranus)의 이름을 제안했다. 이 이름은 토성이 신화적인 목성의 아버지의 이름을 따서 지어 졌기 때문에 적절 해 보였으므로이 새로운 행성은 신화의 토성의 이름을 딴 것이어야합니다. 결국 Bode의 제안은 1850 년까지 가장 널리 사용되었고 보편적이되었습니다.

천왕성의 크기, 질량 및 궤도 :

평균 반경 약 25,360km, 부피 6.833 × 10¹³ km³, 그리고 8.68 × 10의 질량²⁵ 천왕성은 지구 크기의 약 4 배, 부피의 63 배입니다. 그러나 가스 거인으로서의 밀도 (1.27 g / cm³)가 현저히 낮습니다. 그러므로 지구만큼이나 거대합니다. 밀도가 낮다는 것은 가스 거인 중 세 번째로 크지 만 가장 작다는 것입니다 (Neptune보다 2.6 지구 질량이 빠짐).

천왕성의 태양으로부터의 거리의 변화는 다른 행성 (난쟁이 행성 또는 플루토 이드를 포함하지 않음)보다 큽니다. 본질적으로 태양으로부터의 가스 거인의 거리는 perihelion에서 18.28 AU (2,735,118,100 km)에서 aphelion에서 20.09 AU (3,006,224,700 km)까지 다양합니다. 태양으로부터 평균 30 억 km 떨어진 천왕성은 태양의 단일 궤도를 완성하는 데 대략 84 년 (30,687 일)이 소요됩니다.

천왕성 내부의 회전 기간은 17 시간 14 분입니다. 모든 거대한 행성들과 마찬가지로, 그것의 상부 대기는 회전 방향으로 강한 바람을 경험합니다. 남쪽으로 약 60 도와 같은 일부 위도에서는 대기의 눈에 보이는 특징이 훨씬 빠르게 이동하여 14 시간 이내에 완전히 회전합니다.

천왕성의 독특한 특징 중 하나는 측면에서 회전한다는 것입니다. 모든 태양계의 행성이 축에서 어느 정도 기울어 져있는 반면, 천왕성은 가장 극단적 인 축 기울기를 98 °입니다. 이것은 극지방에서 특이한 낮-밤주기는 말할 것도없이 행성이 경험하는 급격한 계절로 이어집니다. 적도에서 천왕성은 정상적인 낮과 밤을 경험합니다. 그러나 극에서, 각각 42 지구의 밤과 42 년의 지구 경험을 경험한다.

천왕성의 구성 :

천왕성의 구조의 표준 모델은 중심에있는 암석 (실리케이트 / 철-니켈) 코어, 중간에 얼음 맨틀, 기체 수소 및 헬륨의 외부 엔벨로프의 세 가지 층으로 구성되어 있다는 것입니다. 목성과 토성과 마찬가지로 수소와 헬륨은 대기의 대부분을 차지합니다 (약 83 %와 15 %). 그러나 전체 행성의 전체 질량 (0.5 ~ 1.5 지구 질량)의 작은 부분 만 차지합니다.

세 번째로 가장 풍부한 원소는 메탄 얼음 (CH)입니다⁴)는 구성의 2.3 %를 차지하고 지구의 아쿠아 마린 또는 시안 색소를 설명합니다. 미라 늄의 성층권에서는 미량의 다양한 탄화수소가 발견되는데, 이는 메탄과 초강력 방사선 유발 광분해에서 생성되는 것으로 생각됩니다. 에탄 (C₂H₆), 아세틸렌 (C₂H₂), 메틸 아세틸렌 (CH₃씨₂H) 및 디 아세틸렌 (C₂HC₂H).

또한, 분광법은 천왕성 상부 대기에서 일산화탄소와 이산화탄소, 그리고 수증기의 얼음 구름과 암모니아 및 황화수소와 같은 다른 휘발성 물질이 발견되었습니다. 이 때문에 천왕성과 해왕성은“무거운 휘발성 물질”로 구성되어 있기 때문에“아이스 자이언트”라고 알려진 거대한 종류의 거대한 행성으로 간주됩니다.

얼음 맨틀은 사실 일반적인 의미에서 얼음으로 구성되는 것이 아니라 물, 암모니아 및 기타 휘발성 물질로 구성된 뜨겁고 밀도가 높은 유체로 구성됩니다. 전기 전도성이 높은이 유체는 때때로 물-암모니아 바다라고합니다.

천왕성의 핵은 상대적으로 작으며 질량은 지구 질량이 0.55에 불과하고 반경은 지구 전체 크기의 20 % 미만입니다. 맨틀은 질량이 약 13.4 인 질량으로 구성되며, 상부 대기의 무게는 약 0.5 질량이며 천왕성의 반지름의 마지막 20 %까지 확장됩니다.

천왕성의 코어 밀도는 9g / cm로 추정됩니다³, 800 만 바 (800 GPa)의 중심 압력과 약 5000 K의 온도 (태양 표면과 비교).

천왕성의 분위기 :

지구와 마찬가지로 천왕성의 대기는 온도와 압력에 따라 층으로 나뉩니다. 다른 가스 거인들과 마찬가지로 지구는 표면이 단단하지 않으며 과학자들은 대기압이 1 바 (지구에서 해수면에서 발견되는 압력)를 초과하는 지역으로 표면을 정의합니다. 원격 감지 기능에 액세스 할 수있는 모든 것 (1 bar 레벨에서 약 300km까지)은 대기로 간주됩니다.

이 기준점을 사용하여 천왕성의 대기를 3 개의 층으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 지표면 아래 -300km와 그 위 50km 사이의 대류권이며, 압력 범위는 100 ~ 0.1bar (10MPa ~ 10kPa)입니다. 두 번째 층은 성층권으로, 50에서 4000km 사이에 도달하고 0.1에서 10 사이의 압력을 경험합니다.^-10 막대 (10kPa ~ 10µPa).

대류권은 천왕성의 대기에서 가장 밀도가 높은 층입니다. 여기에서 온도는베이스 (-300km)에서 320K (46.85 ° C / 116 ° F)에서 50km에서 53K (-220 ° C / -364 ° F)까지이며, 위 지역이 가장 추운 지역 태양계에서. tropopause 지역은 천왕성의 열적 적외선 방출의 대부분을 담당하여 59.1 ± 0.3 K의 유효 온도를 결정합니다.

대류권 내에는 구름 층이 있는데, 가장 낮은 압력에서 물 구름이 있고 그 위에 암모늄 하이드로 설파이드 구름이 있습니다. 다음에 암모니아와 황화수소 구름이 온다. 마지막으로 얇은 메탄 구름이 맨 위에 놓여 있습니다.

성층권에서 온도는 상위권에서 53K (-220 ° C / -364 ° F)에서 열권의 바닥에서 800-850K (527 – 577 ° C / 980 – 1070 ° F)까지이며, 태양 복사로 인한 난방 덕분에 성층권에는 에탄 스모그가 포함되어있어 행성의 둔한 모습에 기여할 수 있습니다. 아세틸렌과 메탄도 존재하며, 이러한 안개는 성층권을 따뜻하게하는 데 도움이됩니다.

가장 바깥층 인 열권과 코로나는 표면에서 4,000km에서 50,000km까지 뻗어 있습니다. 과학자들은 이유가 확실하지 않지만이 지역의 균일 한 온도는 800-850 (577 ° C / 1,070 ° F)입니다. 태양으로부터 천왕성까지의 거리가 너무 크기 때문에, 태양에서 나오는 열의 양은 그러한 고온을 생성하기에 충분하지 않습니다.

목성과 토성처럼 천왕성의 날씨는 시스템이 지구 주위를 회전하는 밴드로 나뉘어 비슷한 패턴을 따릅니다. 그 결과 천왕성의 바람은 최대 900km / h (560mph)까지 도달 할 수 있으며, 2012 년 허블 우주 망원경이 발견 한 것과 같은 거대한 폭풍을 일으켰습니다. 1,700 킬로미터 x 3,000 킬로미터 (1,100 마일, 1,900 마일)의 구름 소용돌이.

천왕성의 달 :

천왕성은 27 개의 알려진 위성을 가지고 있는데,이 위성은 더 큰 달, 내달, 불규칙한 달 (다른 가스 거인과 유사)의 범주로 나뉩니다. 천왕성의 가장 큰 달은 크기에 따라 미란다, 아리엘, 움 브리 엘, 오베론 및 티타니아입니다. 이 달의 직경과 질량은 472km에서 6.7 × 10입니다.¹⁹ 미란다의 경우 kg은 1578km, 3.5 × 10²¹ Titania의 경우 kg 이 달들 각각은 특히 어둡고 결합이 적고 기하학적 인 알베도가 있습니다. 아 브리 엘이 가장 밝고 움 브리 엘이 가장 어둡습니다.

천왕성의 모든 큰 달은 형성 후 얼마 동안 천왕성 주위에 존재하거나 초기에 천왕성에 의해 겪었던 큰 영향으로 인해 발생 디스크에 형성되어 있다고 믿어집니다. 각각은 주로 얼음으로 만들어진 미란다를 제외하고는 거의 같은 양의 바위와 얼음으로 구성되어 있습니다.

얼음 성분은 암모니아 및 이산화탄소를 포함 할 수 있지만, 암석 물질은 유기 화합물 (소행성 및 혜성과 유사한)을 포함하는 탄소 질 물질로 구성되는 것으로 여겨진다. 그들의 구성은 바위 같은 핵심을 둘러싼 얼음 맨틀로 차별화 된 것으로 여겨집니다.

티타니아와 오베론의 경우, 액체 물 대양이 코어 / 맨틀 경계에 존재할 수 있다고 믿어집니다. 그들의 표면 또한 무겁습니다. 그러나 각각의 경우에, 내생 적 재 포장은 그들의 특징을 어느 정도 갱신하도록 이끌었다. 아리엘은 가장 작은 충격 분화구를 가진 가장 어린 표면을 가진 것으로 보이며, 움 브리 엘은 가장 오래되고 가장 많이 쌓인 것으로 보입니다.

천왕성의 주요 위성에는 식별 할 수있는 분위기가 없습니다. 또한 천왕성 주위의 궤도 때문에 극단적 인 계절주기가 발생합니다. 천왕성은 태양을 거의 측면에서 공전하고 큰 달은 천왕성의 적도면 주위를 공전하기 때문에 북반구와 남반구는 낮과 밤 시간이 연장됩니다 (한 번에 42 년).

2008 년 현재, 천왕성은 미란다의 궤도 내부에 궤도가있는 13 개의 내달을 가지고있는 것으로 알려져있다. 그들은 지구와의 거리순으로 Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Cupid, Belinda, Perdita, Puck and Mab입니다. 천왕성의 큰 달의 이름과 일치하여 모두 셰익스피어의 등장 인물의 이름을 따서 명명되었습니다.

모든 내달은 천왕성의 고리 계와 밀접하게 연결되어 있는데, 아마도 하나 또는 여러 개의 작은 내달이 조각난 결과 일 것입니다. 162km의 퍽은 천왕성의 내면에서 가장 큰 달이며 보이저 2 퍽과 b은 천왕성의 가장 바깥쪽에있는 두 개의 위성입니다.

모든 내달은 어두운 물체입니다. 그들은 어두운 물질로 오염 된 물 얼음으로 만들어졌으며 아마도 천왕성의 방사선으로 처리 된 유기 물질 일 것입니다. 이 시스템은 또한 혼란스럽고 불안정합니다. 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 특히 다음 1 억 년 내에 Desdemona와 Cressida 또는 Juliet간에 충돌이 발생할 수 있다고 추정됩니다.

2005 년 현재, 천왕성에는 9 개의 불규칙한 달이있는 것으로 알려져 있는데,이 달은 오베론보다 훨씬 더 큰 거리에서 공전합니다. 모든 불규칙한 달은 아마도 천왕성이 형성 된 직후에 갇힌 물체로 잡혔을 것입니다. 그들은 프란시스코, 칼리 반, 스테파노, 트리노 쿠 티오, 시코 락스, 마가렛, 프로스페로, 세테 보스, 페르 나드와 같은 천왕성과 거리가 멀다.

천왕성의 불규칙한 달의 크기는 약 150km (Sycorax)에서 18km (Trinculo)입니다. 마가렛을 제외하고, 천왕성의 모든 원은 역행 궤도를 이룬다.

천왕성의 고리 시스템 :

천왕성과 목성과 마찬가지로 천왕성에는 반지 시스템이 있습니다. 그러나,이 고리는 마이크로 미터에서 1 미터에 이르기까지 크기가 매우 어두운 입자로 구성되어있어 토성만큼 눈에 띄지 않습니다. 현재 가장 밝은 것은 엡실론 고리 인 13 개의 별개의 고리가 알려져있다. 그리고 두 개의 매우 좁은 고리를 제외하고,이 고리는 보통 너비가 몇 킬로미터입니다.

고리는 아마도 아주 어리 며 천왕성과 형성되어 있다고 믿지 않습니다. 고리의 물질은 한때 고속 충격에 의해 산산이 부서진 달의 일부일 수 있습니다. 이러한 충격의 결과로 형성된 수많은 파편으로부터, 현재 고리의 위치에 해당하는 안정된 영역에서 단지 몇 개의 입자 만이 살아 남았다.

링 시스템에 대한 최초의 알려진 관측은 1977 년 3 월 10 일에 Kuiper Airborne Observatory를 사용하여 James L. Elliot, Edward W. Dunham 및 Jessica Mink가 수행했습니다. 스타 SAO 158687 (HD 128598이라고도 함)의 오컬트 동안, 그들은 행성 주위의 시스템 내에 존재하는 5 개의 고리를 식별했고, 나중에 4 개 더 관찰했다.

반지는 때 직접 이미징 보이저 2 1986 년에 천왕성을 통과했고, 탐사선이 2 개의 추가 희미한 고리를 감지하여 관측 된 고리의 수를 11 개로 늘 렸습니다. 2005 년 12 월, 허블 우주 망원경은 이전에 알려지지 않은 고리 한 쌍을 감지하여 총 13 개를 가져 왔습니다. 이전에 알려진 고리보다 천왕성에서 두 배 떨어진 곳에 위치하여 왜“외부”고리 시스템이라고 불립니다.

2006 년 4 월, eck 천문대 (Keck Observatory)의 새 고리 이미지는 바깥 고리의 색상을 나타 냈습니다. 가장 바깥 쪽은 파란색이고 다른 하나는 빨간색입니다. 반대로 천왕성의 안쪽 고리는 회색으로 나타납니다. 외륜의 청색에 관한 가설은 그것이 청색광을 산란시키기에 충분히 작은 Mab 표면으로부터의 미세한 수빙 입자로 구성되어 있다는 것이다.

탐구:

천왕성은 NASA의 우주선에 의해 한 번만 방문했습니다. 보이저 2 우주 탐사선은 1986 년에 행성을지나 갔다. 1986 년 1 월 24 일, 보이저 2 행성 표면에서 81,500km 이내에 통과하여 천왕성에서 찍은 유일한 사진을 다시 보냅니다. 보이저 2 1989 년 해왕성과 긴밀한 만남을 계속했습니다.

보낼 가능성 카시니 토성에서 천왕성까지의 우주선은 2009 년에 임무 확장 계획 단계에서 평가되었습니다. 그러나 이것은 약 20 년이 걸렸기 때문에 실현되지 않았습니다. 카시니 토성을 출발 한 후 우 라니안 시스템에 도착합니다.

미래의 임무와 관련하여 여러 제안이 이루어졌습니다. 예를 들어, 2011 년에 출판 된 2013–2222 Planetary Science Decadal Survey에서 천왕성 궤도 선과 탐사선이 권장되었습니다.이 제안은 2020 ~ 2023 년과 천왕성 13 년 순항 사이에 발사가 시작될 것으로 예상했습니다. 새로운 프론티어 천왕성 궤도가 평가되었으며 연구에서 권장되었습니다. 천왕성 궤도의 사례. 그러나이 임무는 화성과 Jovian 시스템에 대한 미래의 임무보다 우선 순위가 낮은 것으로 간주됩니다.

영국의 뮬 라드 우주 과학 연구소 (Mullard Space Science Laboratory)의 과학자들은 천왕성에 공동 NASA-ESA 임무를 제안했다. 천왕성 패스 파인더. 이 미션은 2022 년까지 중급 미션을 시작하고 비용은 4 억 6 천만 유로 (약 5 억 5 천 5 백만 달러)로 추정됩니다.

천왕성의 또 다른 임무는 우라 니아 계의 허셜 궤도 정찰 (호루스)는 Johns Hopkins University의 응용 물리 연구소에서 설계했습니다. 이 제안은 이미징 카메라, 분광계 및 자력계를 포함한 일련의기구를 운반하는 핵 동력 궤도 선에 대한 것입니다. 이 임무는 2021 년 4 월에 시작되어 17 년 후 천왕성에 도착할 것입니다.

2009 년 NASA의 제트 추진 연구소 (Jet Propulsion Laboratory)의 행성 과학자 팀은 태양력 천왕성 궤도를위한 가능한 디자인을 발전 시켰습니다. 이러한 프로브의 가장 유리한 발사 기간은 2018 년 8 월이며 2030 년 9 월에 천왕성에 도착할 것입니다. 과학 패키지에는 자력계, 입자 탐지기 및 아마도 이미징 카메라가 포함될 수 있습니다.

말하자면 천왕성은 탐사에있어 어려운 목표이며, 그 거리는 과거에 문제가있는 것에 대해 그것을 인식하는 것을 관찰하는 과정을 만들었습니다. 그리고 미래에 우리의 임무 대부분이 화성, 유로파 및 근 지구 소행성 탐사에 중점을두고 있기 때문에이 태양계의이 지역에 대한 임무의 가능성은 그리 높지 않습니다.

그러나 과학적 우선 순위와 마찬가지로 예산 환경도 변화합니다. 그리고 최근 몇 년 동안 많은 넵튠 횡단 물체가 발견되어 카이퍼 벨트에 대한 관심이 폭발적으로 증가함에 따라 과학자들은 태양계에 대한 임무를 수행하도록 요구할 것입니다. 만일 어떤 일이 발생하면, 천왕성에 의해 탐사선이 흔들리면서 정보와 사진을 수집하여이“Ice Giant”에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

우주 잡지에는 천왕성에 관한 흥미로운 기사가 많이 있습니다. 아래 목록에서 원하는 내용을 찾으시기 바랍니다.