해왕성

태양계
항성행성
☉
태양		지구형 행성목성형 행성
☿
수성		♀
금성		⊕
지구		♂
화성		♃
목성		♄
토성		♅
천왕성		♆
해왕성
왜행성
소행성대카이퍼 벨트산란 분포대
⚳
1
세레스		♇
134340
명왕성
136108
하우메아
136472
마케마케
136199
에리스
한자: 海王星
영어: Neptune
에스페란토: Neptuno
기호♆
구분외행성
목성형 행성 (거대 얼음 행성)
지름49,528km(적도)
48,682km(극)
면적7.619×109 ㎢
질량1.0243×1026 kg
태양기준거리30.110387AU
이심률0.009456
공전주기약 164.8년(60,182일)
자전주기약 16시간 6분 36초
대기압100 Mpa[1]
대기조성수소 80%
헬륨 19%
메탄 1% 미만
에탄 1.5ppm
평균온도55K(섭씨-218도)
최고온도-
최저온도-
겉보기 등급8.02~7.78[2]
중력1.14G
자전축 기울기28.32도

유튜버 CrashCourse의 연작 영상 #19 "천왕성과 해왕성".

1 개요

명왕성의 퇴출 이후 태양계의 마지막 행성으로 인정되고 있는 여덟째 행성.

발견자는 프랑스인인 위르뱅 장 조제프 르베리에(Urbain Jean Joseph Le Verrier, 1811~1870)가 위치를 계산했으며 이 자료를 토대로 1846년 9월 23일 밤과 24일 새벽 사이에 독일인 요한 고트프리트 갈레(1812~1910)와 하인리히 루트비히 다레스트 (Heinrich Ludwig d'Arrest. 1822~1875)가 발견해 이 셋 모두가 발견자 이름에 올랐다. 또 19세기에 메리 서머빌이라는 과학자가 천왕성의 궤도를 방해하는 가상의 행성에 관한 논문을 써서 해왕성의 존재를 추정하기도 했다.


이심률이 상당한 명왕성이 해왕성 궤도 안으로 들어올 때가 있기 때문에, 명왕성이 퇴출되기 전에도 해왕성이 마지막 행성이 되기도 했다지만(1979년~1999년; 근데 그 때도 수금지화목토천명해라고 외우지는 않았다.), 이제와서는 아무 상관없는 얘기.

실시 등급이 8등급이므로 지구에서 육안으로 관측할 수 없다.
해왕성 1일은 지구기준 16시간. 해왕성 1년은 지구기준 165년. 평균기온 -240도.

2 특성

천왕성보다 크기는 약간 작지만 질량은 더 크며 중력도 그만큼 더 강하다.(천왕성:지구의 14배, 해왕성:지구의 17배). 색도 천왕성에 비해 훨씬 더 진한 푸른색. 이는 해왕성의 대기 중 메탄의 함량이 천왕성에 비해 좀 더 높기 때문이다. 푸른색과 대흑점 때문에 매우 크고 아름답다

발견되기 전에 수학적으로 계산되어 존재가 입증된 행성이다. 재미있게도 갈릴레오 갈릴레이는 이미 17세기에 최초로 해왕성을 관측한 적이 있다. 목성을 조사하면서 배경에 별 하나를 그려놓았는데 이것이 바로 해왕성이었던 것. 물론 그가 당시 해왕성을 행성이 아닌 항성으로 착각했기 때문에 발견으로 인정받지는 않는다. 그런데 2009년에 호주 멜버른 대학의 데이비드 제이미슨 교수가 갈릴레이의 자료에서 해왕성을 인지했다고 주장해 논란이 되고 있으나, 정설은 1846년 프랑스의 수학자 위르뱅 르베리에의 공식을 바탕으로 독일 천문학자인 요한 갈레와 헨리크 다레스트가 해왕성을 발견했다고 본다. 천왕성이 우연적으로 발견된 것과는 달리, 해왕성은 정밀한 과학적 계산을 통해 발견된 첫 행성이고, 현재까지는 마지막 행성이기도 하다. 르베리에는 관측된 천왕성의 궤도와 뉴턴 역학으로 유도해 낸 천왕성의 궤도 사이에 존재하는 작은 차이를 두고 천왕성의 궤도에 간섭하는 미지의 행성이 존재할 것이라는 생각에 따라(이러한 생각은 이미 1820년대에 시작되었고, 영국의 존 쿠치 애덤스 역시 르베리에와 거의 같은 시기에 독립적으로 계산을 해냈는데 이는 훗날 논쟁의 대상이 되었다.) 그 행성이 있을 법한 궤도를 오로지 펜 끝으로만 계산해 냈다. 1846년 8월 31일에 그는 미지의 행성이 천왕성에 미치는 중력 섭동을 계산하여 마침내 해왕성의 예상 위치를 최종적으로 계산했고, 이 결과를 얼마 후 편지로 받은 갈레는 관측을 시작한 바로 그날 밤에 르베리에가 예측한 위치의 불과 1도 거리에서 해왕성 발견에 성공한다. 이후 르베리에는 1859년에는 역시 당시의 뉴턴 역학만으로는 완전히 설명할 수 없었던 수성의 세차운동을 두고 미지의 천체가 있을 것이라는 가설을 제창하기도 했는데, 이는 훗날 에딩턴이 일반 상대성 이론으로 설명하게 된다.

행성 표면이 어떤지는 불명이지만 고체와 액체형태가 뒤섞인 질척질척한 메탄으로 이뤄진 바다가 끝없이 펼쳐져 있을 것이라 예상된다. 또한 1000기압에 육박하는 두꺼운 대기를 가지고 있어서 행성 내부에선 햇빛을 전혀 관측할 수 없을 것으로 보이므로 완벽에 가까운 암흑속에서 거대하게 출렁이는 메탄바다가 펼쳐진 풍경속에 초속 수백미터 이상의 태풍과 번개가 끊임없이 쳐대고 무지막지한 압력이 사방에서 짓누르는 끔찍한 환경이라는 점을 예상할 수 있다. (달리 말하면 그래도 그나마 기상활동이 매우 활발하다는 이야기가 되지만) 평균온도 등 행성의 특성상 상륙할 육지 따윈 없다. 이는 인간에게는 상당히 공포스러운 광경이다.[3] 즉, 초속 수백미터의 제트류가 불어닥치고 수심 10000M의 압력(약 1000기압)[4]이 짓누르며 공기가 액화되고 얼어붙는 밤바다를 일평생 항해해야 한다고 생각해보시라. 물론 실제로 도달한다고 가정하면 항해는 고사하고 대기에 근접하는 순간 무지막지한 압력과 풍속, 온도로 인해 순식간에 얼어붙는 동시에 가루가 되며 갈려나갈 것이다. 한편, 일각에서는 물이 존재할 가능성도 있다고도 한다. 다만 데이터가 워낙 모자라다 보니 이게 얼음으로 존재하는지, 물로 존재하는지, 플라즈마로 존재하는지 모른다는것뿐...

천왕성보다도 역동적인 대기를 갖고 있으며 자전축도 28도 가량 기울어져 계절의 변화도 일어난다.

3 탐사

현재까지 오직 보이저 2호만이 유일하게 방문한 태양계의 불모지이다. 탐사가 힘든 것은 지구에서 교신 및 명령을 할 때 편도로만 무려 4시간(246분)이 걸리기 때문이기도 하다. 무려 왕복 8시간짜리... 때문에 극단적으로 데이터가 부족해서 과학전문 서적에도 해왕성에 대한 정보는 없다시피하다. 따라서 도서관을 뒤지는 어리석은(...) 행위는 별 의미가 없는 것 같다. 오히려 위성인 트리톤에 대해 더 많이 설명돼있는 경우가 부지기수이다. 도서관 정보의 유일한 장점이 있다면 정확성인데, 갱신될 일도 거의 없다는 게 함정. NASA는 새끈한 슈퍼헤비급 발사체 SLS가 데뷔하면 천왕성에다 다이렉트 비행으로 탐사선을 보내고 그 결과에 따라 해왕성 탐사도 진행해보겠다는 야망에 불타고 있으나... 솔직히 화성에 사람 보내는게 더 빠를 것 같다(...)

2014년 8월 25일에 NASA의 뉴 호라이즌스가 해왕성의 궤도를 통과했다. 덤으로 이 날은 보이저 2호가 해왕성 옆을 지나간 지 딱 25년째가 되는 날이다.

다만 현재까지 연구한 바로는 해왕성은 천왕성보다 더 활동적이며 태양으로부터 받는 에너지를 반사하는 능력도 천왕성보다 더 좋다고 한다. 그래서 그런지 "목성형 행성"과 "지구형 행성" 분류를 좀더 세분화할 때는 "해왕성형 행성"이라는 표현을 사용하기도 한다고. (덩치가 크기도 하지만) #

보이저 2호의 탐사로 대흑반이 발견되었다. 현재로선 데이터 부족으로 생성 원인을 알 수 없다. 1994년에 허블 우주 망원경으로 관찰을 시도했으나 완전히 소멸된 후였지만 나중에 북반구에서 새로운 흑반(소흑반)이 발견되었다. 측정 풍속이 약 2400km/h라고 하니 굉장하다는 말밖에는 할 말이 없다. 참고로 2003년 한반도를 쑥대밭으로 만들었던 태풍 매미#s-2의 최대풍속이 약 200km/h였다. 12배 차이다!

또한 보이저 2호가 해왕성에 가장 근접하기 사흘 전에는 가느다란 고리도 발견된 바 있다.

뉴턴 06년 9월호에 게재된 일본 연구팀의 인터뷰에 따르면 현재의 이론으로는 해왕성이 생성되는데 약 50억년이 걸리기 때문에 현재의 태양계 생성 이론에 뭔가 문제가 있을 것이라는 추측을 하고 있다. 그러나 현재의 태양계 생성 모델은 불확실한 점이 너무 많기 때문에 새삼 놀라운 결과는 아니다.

1846년 7월 12일에 해왕성이 발견된 지 165년만인 2011년 7월 12일, 해왕성이 태양 주위를 한 바퀴 돌고 (공전) 발견했을 때의 그 자리로 돌아왔다.[5] 다음 공전 완료는 2176년.

4 위치에 관한 이론

천왕성#s-4 문서 참조.

5 해왕성의 위성

해왕성의 위성
규칙 위성 (내위성)나이아드탈라사데스피나갈라테아라리사S/2004 N 1프로테우스
불규칙 위성 (외위성)트리톤#s-2네레이드할리메데사오라오메데이아프사마테네소

[6]

그리스 신화에서 바다쪽 부분이 빈약해서인지, 태양계 행성들 중에서 가장 삭막한 이름의 위성들이 있다. 망원경으로 트리톤과 네레이드가 발견됐으며 뒤에 보이저 2호에 의해 6개의 위성들이 새로 발견됐다. 정식 이름이 붙기 전에는 해왕성에 가까운 순서대로 N6, N5, N4, N3, N2, N1이란 안습한 이름들이 붙었다. 이 가운데 N1은 네레이드보다 훨씬 컸다.(...) 어쨌든 나중에 각각의 위성에는 나이아드, 탈라사, 데스피나, 갈라테아, 라리사, 프로테우스라는 이름이 붙었다. 그리고 이후에 6개를 더 찾아 현재 공식적으로 해왕성의 위성은 14개. 마지막 위성은 2013년, 허블 우주 망원경의 관측 결과를 다년간 연구한 끝에 존재를 확인했다고. 현재 'S/2004 N 1'라는 코드명으로만 부른다.

트리톤의 지름은 2,707km로 압도적으로 크고, 네레이드는 지름 340km로 나중에 발견한 프로테우스(지름 평균 418km)보다 조금 작다.

위성 가운데 가장 큰 트리톤이 여러모로 특이점이 많다. 자세한 건 트리톤항목 참조.

하지만 네레이드도 태양계 최대 이심률의 막돼먹은 궤도(경사 27.6°, 이심률 0.7512[7])를 자랑한다. 그래서 일찍 발견했다.

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"트리톤이 그냥 커피라면,""네레이드는 티오피다 이 말입니다."

장축 반지름이 550만 km로, 가장 가까울 때가 137만 km, 가장 멀 때가 965만 km이다. 그 중간을 지날 때는 370만 km 가량. (a와 b의 비가 0.660이다.)

참고로 트리톤과 해왕성의 거리는 평균 35만 km. 대략, 지구와 달 거리보다 조금 적다.

해왕성의 위성 '네소'는 해왕성에서 무려 4,900만km (태양~수성의 거리와 비슷함)나 떨어져 있으며, 태양계의 위성들 가운데 모천체와의 거리가 가장 멀다.

6 대중문화에서의 해왕성

사실 대중문화에서는 목성, 토성까지만 관심을 보이고 그 뒤의 행성들은 그다지 관심이 없는데, 명왕성은 그나마 "마지막 행성"이라는 메리트 때문에 관심이 좀 많았다. 이덕에 태양계에서 가장 관심을 못받고 있는 행성이지만, 이상하게 해왕성인에 대한 설정은 여기저기서 종종 보인다. 세일러 넵튠이 대표적.

하지만 사진을 통해 본 해왕성의 외형은 보석같이 아름다워서 모에화하기엔 제격이며 앞으로 이쪽 분야로 활용될 잠재력은 높은 편이다.

  1. ↑ 금성의 약 10배가 넘는 수치로 1000기압에 육박한다. 90기압의 금성에 갔던 우주선들이 어떤 꼴을 당했는지 생각해보자(...)
  2. ↑ 운이 좋으면 7등급 초반까지 올라갈 때도 있다지만 여하간 눈으로는 볼 수 없다.
  3. ↑ 상상해보면 정말 지옥과 다름이없다. 불이 없는 지옥. 멀리 갈 것도 없이 당장 유명한 성경의 노아의 방주 이야기가 바로 이런 종류이다. 아니, 방금 설명한 상황에 덧붙여 초속 수백미터의 바람이 끊임 없이 불어닥친다. 게다가 지구에서는 기체로 있던 물체들이 이 곳에서는 수소나 헬륨을 제외한 거의 모든 기체들이 액화되거나 얼어붙는 온도에 더해 수심 10000M의 압력까지 추가된다고 생각하자.
  4. ↑ 마리아나 해구부근의 바다속과 거의 동일한 압력이다. 현재까지 제대로 된 탐사가 가능한 잠수정의 잠수 가능한 수심은 약 6000M 내외다. 수압도 아닌 대기압인데도 무시무시한 압력을 자랑한다.
  5. ↑ 물론 태양이 우리 은하를 공전하고 있으니 정확히 같은 자리는 아니다.
  6. ↑ 트리톤은 위성의 기원에 따라 일반적으로 외위성으로 분류하는 편이다. Sheppard, S. S. 2006. "Outer irregular satellites of the planets and their relationship with asteroids, comets and Kuiper Belt objects". Proceedings of the International Astronomical Union 1. 319.
  7. ↑ 타원에서, 이심률이 0에 가까울수록 원형이고, 1에 가까울수록 직선에 가까워진다. 근데 0.75면...