해왕성

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해왕성 천문 기호

보이저 2호가 찍은 해왕성
보이저 2호가 찍은 해왕성.
발견
발견자 위르뱅 르베리에
존 카우치 애덤스
요한 고트프리트 갈레
제임스 챌리스
날짜 1846년 9월 23일
궤도 성질 (역기점 J2000)
긴 반지름 4,498,252,900 km
30.068 963 48 AU
궤도 둘레 28.263 Tm
188.925 AU
이심률 0.008 585 87
근일점 4,459,631,496 km
29.810 795 27 AU
원일점 4,536,874,325 km
30.327 131 69 AU
공전 주기 60,223.3528 d
(164.88 a)
회합 주기 367.49 d
평균 공전 속도 5.432 km/s
최대 공전 속도 5.479 km/s
최소 공전 속도 5.385 km/s
궤도 경사 1.769 17°
(태양 적도와는 6.43°)
승교점 경도 131.721 69°
근일점 인수 273.249 66°
위성 수 13개
물리적 성질
적도 지름 49,528 km [1]
(지구의 3.883배)
극 지름 48,681 km
(지구의 3.829배)
편평도 0.0171
표면적 7.619×10^9km2
부피 6.254×10^13 km3
(지구의 57.74배)
질량 1.0243×10^26 kg
(지구의 17.147배)
평균 밀도 1.638 g/cm3
적도 중력
(1 bar)		 11.15 m/s2
(1.14 g)
탈출 속도 23.5 km/s
자전 주기 16.11 h (16 h 6 min 36 s) 1
자전 속도 2.68 km/s = 9660 km/h
(적도 기준)
자전축 기울기 28.32°
북극점 적경 299.33° (19 h 57 min 20 s)
북극점 적위 42.95°
반사율 0.41
겉보기 등급 +7.78 ~ +8.0
표면 온도
최저 평균 최고
50 K 53 K N/A K
대기 성질
대기압 ≫100 MPa
수소 - H2 80% ±3.2%
헬륨 - He 19% ±3.2%
메탄 - CH4 1.5% ±0.5%
중수소 - HD 192 ppm
에탄 - C2H6 1.5 ppm

해왕성(海王星; Neptune)은 태양계의 8개 행성 중 가장 바깥에 있는 행성이다. 해왕(海王)은 ‘바다의 왕’이라는 한자어로, 포세이돈(그리스 신화) 또는 넵투누스(로마 신화명)를 번역한 것이다. 대기 상층부는 얼어 있는 메탄으로 인해 밝고 맑은 푸른빛을 띤다.

목차

[편집] 발견

1840년대에 프랑스의 위르뱅 르베리에와 영국의 존 카우치 애덤스가 해왕성의 궤도를 예측했다. 1846년 9월 23일, 독일의 요한 갈레가 프랑스의 위르뱅 르베리에가 계산한 궤도에서 해왕성을 최초로 관측하였다. 또한 영국의 존 카우치 애덤스가 예측한 궤도에서 영국의 제임스 챌리스가 8월에 발견했음이 나중에 밝혀졌다. 챌리스는 당시에는 자신의 관측 결과가 진실임을 증명하지는 못했다. 천문학계 관례에 따라 발견의 공로는 위르뱅 르베리에와 존 카우치 애덤스에 돌아갔다.

[편집] 조성물 및 내부 구조

해왕성과 지구의 크기 비교.

해왕성의 질량은 1.0243×10^26 kg으로[1] 지구와 거대 가스 행성들 중간 정도이다. 이는 지구의 17배인 동시에 목성 질량의 19분의 1 수준이다.[주 1] 해왕성의 적도 반지름은 24,764km로[3] 지구의 거의 4배이다. 해왕성과 천왕성은 질량이 지구와 목성 중간 정도인데다 물, 암모니아 등의 휘발성 물질이 내부 구성 물질 중 차지하는 비중이 높기 때문에 목성이나 토성과 같은 거대 가스 행성과 구별하여 '얼음 가스 행성'으로 부르기도 한다.[4] 이런 이유에서 외계 행성 탐사에 있어 목성과 비슷한 질량 또는 그 이상을 '목성족(族)'으로 부르는 것처럼 질량이 해왕성과 비슷한 천체들을 '해왕성족'으로 부르고 있다.[5]

[편집] 날씨

해왕성과 천왕성의 차이 중 하나는 기상 활동이다. 보이저 2호가 1986년 천왕성을 스쳐 지나갔을 때 천왕성은 시각적으로 매우 고요해 보였다. 반대로 1989년 보이저 2호가 해왕성 옆을 지나가면서 행성의 영상을 담았는데, 천왕성과는 달리 기상 현상이 발생하는 증거들을 포착할 수 있었다.[6] 해왕성의 날씨 중 특이한 점이라면 엄청나게 빠른 태풍을 들 수 있다. 해왕성의 바람은 초속 600미터에 육박하는 속도로 몰아치는데, 이는 음속의 두 배에 가까운 빠르기이다.[7] 그러나 해왕성의 대기 흐름은 보편적으로는 조금 더 느린데, 해왕성 대기에 항상 떠 있는 구름의 움직임을 분석한 결과 바람은 동쪽 방향으로 초속 20미터 수준에서 서쪽 방향으로 초속 325미터 정도까지 다양했다.[8] 구름 상층부에는 적도 근처의 경우 초속 400미터, 양극 지대의 경우 초속 250미터의 바람이 넓은 영역에 걸쳐 불고 있다.[9] 해왕성 대부분의 바람은 행성이 자전하는 방향과 반대로 움직인다.[10] 바람이 움직이는 보편적 방향은 고위도 지역에서는 자전과 같은 방향이나, 저위도 지역에서는 역방향이다. 이처럼 바람 부는 방향이 반대로 나타나는 이유로 ‘피부 효과’를 들고 있으며, 대기 깊은 곳에서의 대기 과정 때문은 아닌 것으로 보인다.[11] 해왕성 남위 70도의 고속 제트는 초속 300미터 속도로 움직인다.[11]

해왕성 표면의 기상 현상들. 대암반(위쪽)과 스쿠터(중간의 흰 구름)[12], 소암반(아래)이 보인다.

대기중 메테인이 풍부하기 때문에 해왕성 적도의 에테인과 아세틸렌 함량은 극지방보다 10~100배 더 높다. 이는 적도에서 대기가 상승하고 반대로 극지역에서 하강하는 것의 결과로 해석된다.[11]

2007년 해왕성의 남극 상층 대기가 다른 지역보다 섭씨 10도 더 따뜻한 것으로 밝혀졌다(구체적 온도는 섭씨 영하 200도 정도이다).[13] 이와 같은 온도 차이 때문에 메테인 기체(해왕성 대기 상층부에 얼어 있다)가 남극으로부터 우주로 탈출하게 된다. 이러한 상대적 ‘열점’은 해왕성의 자전축이 기울어져 있기 때문인데, 해왕성의 1년 중 마지막 4/4분기(지구 시간으로 약 40년이다)에 태양을 향해 남극이 기울어져 있기 때문이다. 같은 이유로 남반부 대신 북반부가 태양을 향해 기울어지면서 메테인 방출 현상은 북반부로 그 자리를 옮기게 된다.[14]

계절의 변화 때문에 해왕성 남반구의 구름 띠들은 그 규모 및 반사율이 늘어나는 모습이 관측되어 왔다. 이 추세는 1980년부터 시작되었으며 2020년까지는 계속 관측될 것으로 보인다. 해왕성은 태양으로부터 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 계절 하나의 길이가 40년은 된다.[15]

[편집] 자전 및 공전

해왕성과 태양의 평균 거리는 45억 5천만 킬로미터로 30.1천문단위이다. 해왕성이 태양을 1회 도는 데 걸리는 시간은 164.79년이다. 해왕성은 2011년 7월 12일이면 1846년 처음 발견되었던 그 자리로 되돌아오게 된다.[16][17] 그러나 이 때의 지구 하늘에서 해왕성 위치는 1846년의 그 자리는 아닌데, 그 이유는 당시의 지구 위치와 2011년 7월 12일의 지구 위치는 다르기 때문이다.

해왕성의 궤도경사각은 지구에 대해 1.77도 기울어져 있다. 해왕성의 궤도 이심률은 0.011로, 태양에서 가장 가까울 때와 멀어질 때의 거리 차이는 1억 1백만 킬로미터로 거의 원에 가깝다.[18]

해왕성의 자전축 기울기는 28.32도로[19] 지구의 23도, 화성의 25도와 비슷하다. 그 결과 지구, 화성처럼 해왕성은 1회 자전주기에 걸쳐 계절의 변화가 나타난다. 그러나 해왕성의 공전 주기는 매우 길기 때문에 계절은 지구 시간으로 40년씩 지속된다.[15] 해왕성의 자전 주기는 약 16.11 시간이다.[16] 자전축 기울기가 지구와 비슷하기 때문에 해왕성의 낮 길이는 해왕성의 1 공전 주기에 걸쳐 극심한 변화를 보이지는 않는다.

해왕성의 표면은 딱딱한 고체가 아니기 때문에 자전 속도는 해왕성의 위도에 따라 다르다. 적도 일대의 자전 주기는 18시간 정도로 이는 행성의 자기장 자전 주기 16.1시간보다 느리다. 반대로 양극 지대의 자전 주기는 12시간 정도로 매우 빠르다. 해왕성은 가스 행성들 중 적도와 극의 자전 속도 차이가 가장 많이 나며,[20] 위도 방향으로 강력한 바람이 부는 원인이 된다.[21]

[편집] 위성

이 부분의 본문은 해왕성의 위성입니다.

해왕성의 위성은 현재까지 13개가 발견되었다. 이 중 가장 유명한 위성은 트리톤으로, 1846년 윌리엄 라셀에 의해 발견되었다. 두 번째 위성은 트리톤 발견 후 100년이 조금 더 지난 1946년 제러드 카이퍼가 발견하였고, 네레이드라는 이름을 붙였다. 나머지 위성은 보이저 2호가 해왕성을 탐사하던 중 발견되었다.

해왕성의 두번째 위성은 네레이드 이며 태양계의 그 어떠한 위성보다도 이상한 궤도를 갖고있다.

[편집] 고리

해왕성은 어두운 행성 고리를 가지고 있다. 해왕성의 고리의 흔적은 1980년대 중반에 처음으로 발견되었다. 다른 별을 가리는 성식 현상을 관측하면서 행성에 가리기 직전과 직후에 별빛이 깜빡이는 현상이 나타났다. 1989년 보이저 2호가 해왕성을 탐사하면서 이 비밀은 풀렸고, 해왕성은 매우 가늘고 어두운 고리를 가지고 있고, 또한 고리를 구성하는 입자가 굉장히 작고 그 양도 천왕성이 1/10,000 수준에 지나지 않은 것에 밝혀졌다. 이 때문에 지구에서는 정확한 관측이 어려웠던 것이다.

보통과는 다른 고리의 부분인 더 밝은 원호가 외부 아담스 고리에 존재한다. 고리 입자는 보통 어두우며 미세 먼지의 많은 부분을 포함한다.

[편집] 해왕성 탐사선

보이저 2호가 1989년에 해왕성을 탐사하러 갔는데, 해왕성의 고리의 비밀, 해왕성의 위성 등의 많은 정보를 전해주었고, 해왕성의 많은 사진을 전송하여 주었다.

[편집] 주해

  1. ↑ 지구 질량은 5.9736×10^24 kg으로 다음 공식을 통해 해왕성의 질량이 지구의 몇 배인지를 알 수 있다: [2]
    \begin{smallmatrix}\frac{M_{Neptune}}{M_{Earth}} \ =\ \frac{1.02 \times 10^{26}}{5.97 \times 10^{24}} \ =\ 17.09\end{smallmatrix}
    천왕성의 질량은 8.6810×10^25 kg으로 다음 공식을 통해 지구에 대한 질량비를 구할 수 있다:
    \begin{smallmatrix}\frac{M_{Uranus}}{M_{Earth}} \ =\ \frac{8.68 \times 10^{25}}{5.97 \times 10^{24}} \ =\ 14.54\end{smallmatrix}
    목성의 질량은 1.8986×10^27 kg으로 다음 공식을 통해 해왕성에 대한 질량비를 구할 수 있다:
    \begin{smallmatrix}\frac{M_{Jupiter}}{M_{Neptune}} \ =\ \frac{1.90 \times 10^{27}}{1.02 \times 10^{26}} \ =\ 18.63\end{smallmatrix}

[편집] 주석

  1. ↑ Williams, David R. (2004년 9월 1일). Neptune Fact Sheet. NASA.
  2. ↑ Williams, David R. (2007년 11월 29일). Planetary Fact Sheet - Metric. NASA.
  3. ↑ Seidelmann, P. Kenneth, Archinal, B. A.; A’hearn, M. F. et al.. Report of the IAU/IAGWorking Group on cartographic coordinates and rotational elements. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 90: 155–180. doi:10.1007/s10569-007-9072-y.
  4. ↑ Alan P., Boss. Formation of gas and ice giant planets. Earth and Planetary Science Letters 202 (3–4): 513–523. doi:10.1016/S0012-821X(02)00808-7.
  5. ↑ C., Lovis; Mayor, M.; Alibert Y.; Benz W., “Trio of Neptunes and their Belt”, 《유럽 우주국》, 2006년 5월 18일 작성.
  6. ↑ Lavoie, Sue (2000년 2월 16일). PIA02245: Neptune's blue-green atmosphere. NASA JPL.
  7. ↑ V. E., Suomi, Limaye, S. S.; Johnson, D. R.. High Winds of Neptune: A Possible Mechanism. Science 251 (4996): 929–932 . PMID 17847386. doi:10.1126/science.251.4996.929.
  8. ↑ H. B., Hammel, Beebe, R. F.; De Jong, E. M.; Hansen, C. J.; Howell, C. D.; Ingersoll, A. P.; Johnson, T. V.; Limaye, S. S.; Magalhaes, J. A.; Pollack, J. B.; Sromovsky, L. A.; Suomi, V. E.; Swift, C. E.. Neptune's wind speeds obtained by tracking clouds in Voyager 2 images. Science 245: 1367–1369 . PMID 17798743. doi:10.1126/science.245.4924.1367.
  9. ↑ Elkins-Tanton (2006):79–83.
  10. ↑ Burgess (1991):64–70.
  11. ↑ 가 나 다 Lunine, Jonathan I. (1993). The Atmospheres of Uranus and Neptune (PDF). Lunar and Planetary Observatory, University of Arizona.
  12. ↑ Sue, Lavoie (1998년 1월 8일). PIA01142: Neptune Scooter. NASA.
  13. ↑ Orton, G. S., Encrenaz T., Leyrat C., Puetter, R. and Friedson, A. J. (2007). Evidence for methane escape and strong seasonal and dynamical perturbations of Neptune's atmospheric temperatures. Astronomy and Astrophysics.
  14. ↑ Glenn, Orton; Encrenaz, Thérèse, “A Warm South Pole? Yes, On Neptune!”, 《ESO》, 2007년 9월 18일 작성.
  15. ↑ 가 나 Ray, Villard; Devitt, Terry, “Brighter Neptune Suggests A Planetary Change Of Seasons”, 《Hubble News Center》, 2003년 5월 15일 작성.
  16. ↑ 가 나 K., Munsell; Smith, H.; Harvey, S. (November 13, 2007). Neptune: Facts & Figures. NASA.
  17. ↑ Anonymous (February 9, 2007). Horizons Output for Neptune 2010–2011.
  18. ↑ Donald K., Yeomans (2006년 7월 13일). HORIZONS System. NASA JPL.
  19. ↑ David R., Williams (January 6, 2005). Planetary Fact Sheets. NASA.
  20. ↑ W. B., Hubbard, Nellis, W. J.; Mitchell, A. C.; Holmes, N. C.; McCandless, P. C.; Limaye, S. S.. Interior Structure of Neptune: Comparison with Uranus. Science 253 (5020): 648–651 . PMID 17772369. doi:10.1126/science.253.5020.648.
  21. ↑ C. E., Max, Macintosh, B. A.; Gibbard, S. G.; Gavel, D. T.; Roe, H. G.; de Pater, I.; Ghez, A. M.; Acton, D. S.; Lai, O.; Stomski, P.; Wizinowich, P. L.. Cloud Structures on Neptune Observed with Keck Telescope Adaptive Optics. The Astronomical Journal, 125 (1): 364–375. doi:10.1086/344943.

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특징 고리 · 대흑점 · 트로이족 · 위성
발견 존 카우치 애덤스 · 요한 고트프리트 갈레 · 하인리히 다레스트 · 윌리엄 라셀 · 우르뱅 르베리에
탐사 보이저 계획 · 보이저 2호
트로이족 2001 QR322 · 2004 UP10 · 2005 TN53 · 2005 TO74 · 2006 RJ103 · 2007 RW10
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