음악가 '허셜'의 발견으로 알려진 천왕성

우라노스(Uranus), 천왕성은 고대인이 지은 이름이 아닌 근세 이후에 발견된 행성으로, 사용되지 않은 신화 속의 인물의 이름이 붙은 것이다. 즉 천체의 겉모습이나 운행상의 특징으로 붙는 신의 이름과는 거리가 멀다. 또한 우라노스는 그리스 신화에서 유래된 명칭이며 그리스 신화의 주신 제우스의 할아버지에 해당한다. 그리고 크로노스(토성)가 아들인 제우스(목성)에게 쫓겨난 것처럼 우라노스(천왕성) 또한 아들인 크로노스(토성)의 아버지로서 쫓겨났다. 토성의 궤도를 넘어서면 청록색의 행성 천왕성이 존재한다. 천왕성은 1781년 4월 천문학자이자 음악가인 허셜(William Herschel)에 의해 처음으로 발견되었다. 1781년 3월 그는 쌍둥이자리 근처에서 이상한 천체를 발견하였으나 이를 태양에서 멀리 떨어져 있어 꼬리가 아직 발달하지 않은 혜성일 것이라 생각했다. 이후 꾸준한 관측 결과 이 천체가 태양을 중심으로 공전하는 행성인 것을 확인하였다. 천왕성은 육안이 아닌 망원경으로 발견된 최초의 행성이며, 전 세계 아마추어 천문학자들에게 희망을 주었을 뿐 아니라 발견된 궤도위치가 독일의 천문학자 보데(Johann Elert Bode)가 주장한 보데의 법칙을 증명해주었다 점에서 더 유명해졌다. 천왕성은 반지름 25,559km의 구형으로서 토성의 지름의 약 1/2보다 조금 작고 목성 지름의 약 1/3에 해당한다. 그러나 지구보다는 약 4배나 크다. 망원경으로 보아도 아주 작고 흐려 크기를 결정할 수 없었던 천왕성의 지름을 측정할 수 있었던 것은 1977년 어떤 행성이 다른 별의 표면을 통과하는 엄폐(掩蔽) 현상이 이 천왕성에서 나타났기 때문이다. 이때 천왕성이 움직이는 속도와 별을 가리는 시간을 측정하여 계산한 결과 지금 우리가 알고 있는 천왕성의 지름을 계산할 수 있었다. 천왕성의 질량은 목성, 토성보다 작긴 하지만 지구의 약 15배에 이르는 8.7×1025kg이다. 천왕성의 대기에는 수소가 약 83%, 헬륨이 15%, 메탄 2% 등이 포함되어 있다. 그리고 반사율이 높은 암모니아와 황이 대기의 깊숙이 있을 것이다. 천왕성의 대기는 태양 빛의 적색 파장을 흡수하고 청색과 녹색의 파장들의 상당량을 반사하기 때문에 전체적으로 청녹색을 띈다. 천왕성의 내부는 목성, 그리고 토성과는 조금 다르다. 목성과 토성의 내부에는 높은 압력으로 인해 액체금속 형태의 수소가 존재하지만 내부 압력이 수소를 액체금속으로 변환시키기에는 부족할 것으로 추측된다. 따라서 대기에 있는 메탄과 암모니아의 얼음이 압력에 의해 이온화되어 존재할 것으로 추측된다. 천왕성의 반지름은 약 25,559km, 질량은 약 8.7x1025kg으로 밀도는 약 1271kg/m³이다. 목성에 비하여 낮은 압력과 비슷한 정도의 밀도 그리고 낮은 온도 등을 보았을 때 천왕성의 내부에는 수소와 헬륨 함량이 적고 암석과 얼음이 존재할 것이다. 적외선 관측에 의한 천왕성의 온도는 대략 -215°C이다. 이는 태양으로 받은 에너지보다 높게 방출되는 것으로 목성이나 토성과 같이 내부에 열원이 있을 것이라 추정된다. 그리고 추가로 방출되는 에너지는 목성과 토성, 해왕성에 비하여 매우 적은 편이며, 천왕성의 내부에너지도 행성이 형성될 때 붕괴하는 가스들에 의한 중력에너지가 그 해답일 것이다. 천왕성에는 여러 개의 위성이 있지만 그 중의 다섯 개의 위성이 사람들에게 많이 알려져 있다. 천왕성의 다섯 개의 위성 중 타이타니아(Titania)와 오베론(Oberon)은 1787년 허셜(William Herschel)에 의해 제일 먼저 발견되었으며, 아리엘(Ariel)과 엄브리엘(Umbriel)은 한 세기가 지난 후 러셀(William Russel)에 의해, 가장 작고 희미한 미란다(Miranda)는 1948년 카이퍼(Gerard Kuiper)에 의해 발견되었다. 미란다는 이 다섯 위성 중에 천왕성에 가장 가까이 있고, 가장 작은(지름이 약 480km) 위성이다. 그리고 보이저 2호의 관측 결과 아주 큰 충돌이 있었던 것처럼 형태가 일그러져 있었다. 이에 천문학자들은 과거에 커다란 충돌로 인해 파괴되었다가 중력으로 인해 그 파편들이 다시 뭉쳐진 것으로 보고 있다. 그리고 천왕성의 조석력에 의해 일부분을 변형시켰다는 설도 있다. 아리엘은 천왕성과 약 19만km 거리에서 약 2.5일을 주기로 공전하고 있으며, 크기는 지름이 약 1160km이다. 그리고 천왕성의 모든 위성 중에 가장 밝으며, 어린 표면을 가질 것이라 추측된다. 엄브리엘은 천왕성과 약 26만 6000km 거리에서 약 4일을 주기로 공전하고 있으며, 크기는 지름이 약 1170km이다. 이 위성은 천왕성의 다섯 위성 중에 가장 오래되고 어둡다. 그리고 거대하고 오래된 크레이터들을 가지고 있다. 티타니아는 천왕성과 약 43만 6000km 거리에서 약 8.7일을 주기로 공전하고 있다. 그 크기는 다섯 위성 중에서 가장 큰 지름 1580km이다. 다섯 위성 중에서 가장 멀리 떨어진 오베론은 천왕성과 약 58만3000km 거리에서 약 13.5일을 주기로 공전한다. 그 크기는 지름이 약 1520km이며, 오래된 크레이터들이 많이 존재한다.