해왕성

해왕성

 

해왕성은 태양계 행성 중 태양으로부터 가장 먼 행성(2019년 3월 기준)으로 반지름 면에서는 네 번째로 크고 질량은 세 번째로 무겁다. 반경 2,872.46x106km로 다른 목성형 행성들처럼 감겨 있지만 너무 얇아 지상의 망원경처럼 보이지 않는다. 별들이 넵튠의 고리에 숨어서 그 고리 자체가 알려지고 나중에 보이저 2호의 이미지로 재확인되었다.

 

물리량

 

해왕성은 다른 목성형 행성들과 마찬가지로 기체로 이루어진 기체성 행성으로, 고체 표면이 없기 때문에 크기를 나타낼 때 하나의 대기압으로 영역을 측정하는 표준으로 사용된다. 이 기준을 적용하면 해왕성은 지름이 지구보다 3.883배 큰 2만 4764㎞, 극반경은 2만 341㎞로 천왕성보다 3.829배 크다.

발견

해왕성은 망원경의 도움 없이는 볼 수 없는 유일한 행성이다(2019년 3월 기준). 그 위치는 발견되기 전에 이미 수학적으로 예견된 것이었다. 해왕성에 대한 최초의 관측 기록은 1612년 12월 28일부터 1613년 1월 27일까지 자신의 망원경을 이용해 해왕성의 움직임을 기록한 이탈리아의 천문학자 갈릴레오 갈릴레이(1564년 2월 15일 - 1642년 1월 8일)의 업적이다. 그러나 갈릴레오는 해왕성을 별로 착각했기 때문에 그 당시 해왕성을 다른 행성으로 생각하지 않았다.
프랑스의 천문학자 알렉시스 부베르트(Alexis Boubert, 1767년 6월 27일 ~ 1848년 6월 7일)는 천왕성의 궤도가 예기치 않게 변화하여 발견되지 않은 행성의 중력에 의해 움직이는 것으로 추정하였다. 1811년 3월 11일부터 1877년 9월 23일까지 프랑스의 수학자 어반 조셉 르 베리어(Urban Le Verrier)는 처음으로 해왕성의 궤도를 예측했고, 1812년 6월 9일부터 1910년 7월 10일까지 요한 고트프리드 갈레(Johann Gottfried Galle)는 1846년에 해왕성의 궤도를 예측했다.

대기 및 내부 구조

 

해왕성의 대기는 천왕성과 비슷한 원소로 이루어져 있으며, 기체이기 때문에 1 기압(1 bar)을 대기 표면으로 간주하고 있다. 해왕성의 표면은 천왕성과 비슷하지만 천왕성과는 달리 기상 현상이 활발히 일어난다. 해왕성 대기에서는 빠른 풍향이 관찰되며, 강한 폭풍의 경우 풍속이 600ms-1에 이른다. 구름은 대기 중에 나타나지만, 구름의 움직임에 기초하여 측정한 대기의 이동 속도는 -20 ms-1에서 400 ms-1에 이른다(표시는 방향을 나타낸다). 특히 해왕성 표면에서는 '대 흑점이라고 불리는 대규모 폭풍 지역과 작은 '흑점'이 발견된다.

 

해왕성의 위성

2018년 8월 현재 14개의 해왕성 위성이 발견돼 공식 명칭이 붙었지만 트리톤은 이 중 가장 크고 무거운 위성으로 전체 위성 질량의 99.5%를 차지하고 있다. 그러나 해왕성의 달은 해왕성의 달보다 작다. 예를 들어 위성 중 가장 큰 트리톤은 달 주변에만 있고, 두 번째로 큰 프로테우스는 최대 지름이 220km로 매우 작다. 트리톤은 지구와 달과 같은 주기로 회전한다. 그것은 해왕성과 트리톤이 서로 매우 가깝기 때문이지만, 과학자들은 3억 6천만 년 후에 트리톤이 해왕성의 조력력에 의해 분해될 것으로 예측하고 있다.
천왕성의 표면은 비교적 활동적이지 않은 반면, 해왕성의 표면은 더 활동적이다. 과학자들은 그 이유 중 하나가 열 에너지가 해왕성 내부에서 발생하는 중력 에너지보다 훨씬 크기 때문이라고 말한다. 해왕성은 태양에서 가장 멀리 떨어진 행성이지만 태양계에서 가장 강한 바람을 지속할 수 있는 내부 열 에너지가 가장 큰 행성이기도 하다.
해왕성은 다른 목성형 행성과는 성질이 다르지만 비슷한 종류의 몸을 가지고 있다. 해왕성 성분의 80%는 수소, 19.0%는 헬륨, 1.5%는 메탄이다. 또 소량의 중수소 화합물(HD), 에탄(CH) 등이 포함되어 있다. 암모니아, 물, 황화 암모니아, 메탄 등의 가스가 응축되어 얼음과 같은 입자의 대기를 형성하는 것으로 알려져 있다. 해왕성의 내부 압력은 적어도 1000 기압이며, 한 기압 위치에서 온도는 약 72K이다.
해왕성과 태양의 거리가 천왕성과 태양 사이의 거리보다 1.5배 더 멀기 때문에 해왕성은 천왕성이 받는 태양빛의 40%밖에 받지 못하지만 두 행성의 표면 온도는 서로 비슷하다. 보이저 탐사선의 IRIS 데이터에서 얻은 분석에 따르면, 해왕성은 태양으로부터 2.61 킬로와트의 에너지를 방출한다.

 

자기장

지구의 자기장 축은 자전 축에 관해서 약 11도 기울어져 있는 반면, 해왕성의 자기장 축은 약 46.9도 기울어져 있다. 즉 회전의 축을 기준으로 한 진정한 북쪽과 자기장의 축을 기준으로 한 자기장의 차이는 46.9도로 지구보다 훨씬 크다.