해왕성 (행성) : 특성, 구성, 궤도, 이동, 구조 - 아르테 - 2026

해왕성 은 궤도 거리, 얼음 거인 및 가장 바깥 쪽의 측면에서 태양계에서 여덟 번째 행성입니다. 이것은 명왕성이 2006 년에 행성으로 간주되지 않고 Kuiper 벨트의 일부인 왜소 행성이 된 이후의 경우입니다.

밤하늘에서 해왕성은 보이저 2 호와 같은 1980 년대 후반 우주 탐사선이 행성과 위성에 대한 데이터를 제공 할 때까지 거의 알려지지 않은 작은 푸르스름한 점처럼 보입니다.

그림 1. 1989 년 Voyager 2가 촬영 한 해왕성 이미지는 대기 폭풍으로 인한 어두운 점을 보여줍니다. (출처 : NASA)

보이저 2 이미지는 처음으로 푸른 녹색 표면을 가진 행성을 보여 주며, 강한 폭풍과 빠른 바람 흐름으로 어두운 역 기압 패치를 생성했습니다. 그것들은 시간상 영구적 인 것은 아니지만 목성과 매우 유사합니다.

해왕성의 대기는 메탄이 풍부하고 매우 희미한 고리 계를 가지고 있습니다. 행성에는 자기권이 있으므로 금속 코어가있는 것으로 추정됩니다.

지금까지 해왕성의 15 개 위성이 집계되었으며, 그중 Triton과 Nereida가 주요 위성입니다.

발견과 역사

해왕성의 발견은 천왕성과 토성의 궤도에서 발생한 교란 관측에 근거한 수학적 예측의 결과였습니다. 1610 년 이전에 갈릴레오는 목성의 위성을 발견하는 데 사용한 것과 동일한 망원경으로 이미 해왕성을 보았지만별로 착각했습니다.

훨씬 후인 1846 년에 천체 역학을 전문으로하는 프랑스의 수학자 인 Urbain Le Verrier는 토성과 천왕성의 궤도에서 특정 섭동을 연구했습니다. 가장 좋은 설명은 그가 하늘의 궤도와 위치를 예측 한 새로운 행성의 존재를 제안하는 것이었다. 다음 단계는 행성을 찾는 것이었기 때문에 Le Verrier는 독일 천문학 자 Johann Gottfried Galle에게 행성을 찾도록 설득했습니다.

1846 년 9 월 23 일 밤 갈레는 베를린에있는 자신의 천문대에서 새로운 행성의 존재를 확인했고 며칠 내에 가장 큰 위성 인 트리톤이 나타났습니다.

영국 케임브리지에서 거의 동시에 문제를 연구해온 젊은 수학자 John Couch Adams도 비슷한 예측을했습니다.

해왕성은 로마 신화 (그리스 신 포세이돈에 해당)에서 바다의 신에게 그 이름을 지어졌으며, 로마 판테온의 신들의 이름을 따서 행성 이름을 짓는 전통을 따랐습니다.

일반적 특성

해왕성의 지름은 지구 지름의 거의 4 배이지만 거대한 목성의 1/3 정도입니다.

그림 2. 지구와 비교 한 해왕성. (출처 : wikimedia commons)

그 질량은 지구의 17 배이고 부피는 57 배 더 큽니다. 질량 측면에서 볼 때 태양계 행성 중 3 위, 크기가 4 위입니다.

Neptune의 주요 물리적 특성 요약

- 질량 : 1,024 × 10 ⁽²⁶⁾ kg (즉, 지구의 17,147 회)

-평균 반경 : 24,622km, 지구 반경의 3.87 배에 해당.

-모양 : 0.983의 비율로 극에서 평평하게.

- 궤도의 평균 반경 : 30.07 AU에 해당하는 4.498 x 10 ⁹ km

- 회전축의 기울기 : 궤도면에 대해 30º.

-온도 : -220ºC (구름)

-중력 : 11.15 m / s ² (1.14g)

-자기장 : 예, 적도에서 14 마이크로 테슬라.

-분위기 : 수소 84 %, 헬륨 12 %, 메탄 2 %, 암모니아 0.01 %.

-밀도 : 1,640 kg / m ³

-위성 : 현재까지 알려진 15 개.

-링 : 예, 얇고 얼음과 규산염 입자로 구성되어 있습니다.

번역 운동

태양계의 여덟 번째 행성 인 해왕성은 태양 주위를 공전하는 평균 반경이 30AU 인 가스 거인입니다. 천문 단위 AU는 1 억 5 천만 킬로미터에 해당하며 태양과 지구 사이의 평균 거리입니다.

그림 3. 파란색 점인 천왕성과 함께 해왕성의 궤도를 빨간색으로 보여주는 애니메이션. 출처 : Wikimedia Commons.

이것은 해왕성의 경로의 반경이 지구의 30 배라는 것을 의미하므로 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 165 년이 걸립니다.

해왕성에 대한 재미있는 사실

-해왕성의 궤도를 뒤 따르는 명왕성이 이제 왜소 행성이기 때문에 태양에서 가장 먼 행성입니다.

-해왕성은 4 개의 거대 행성 (목성, 토성, 천왕성, 해왕성) 중 가장 작은 행성입니다.

-해왕성의 중력은 지구와 매우 유사합니다.

-태양계에서 가장 추운 행성으로 평균 기온이 -221.4ºC입니다.

-고리의 시스템을 가지고 있지만 토성의 것과는 달리 연속적이지 않고 궤도를 따라 호를 형성합니다.

-해왕성은 거대한 행성 중에서 가장 밀도가 높습니다.

-태양계에서 가장 빠른 바람을 동반 한 허리케인이 있으며 이는 놀라운 2,100km / h에 달할 수 있습니다.

-해왕성에는 지구 크기의 소용돌이 인 대암 점이 있습니다. 1989 년에 촬영 된이 스팟은 1994 년에 사라졌지 만 새로운 다크 스팟이 생겼습니다.

-해왕성의 가장 큰 위성 인 트리톤은 다른 위성과 반대 방향으로 회전하기 때문에 행성에 갇혀 동시에 형성되지 않았다고 생각됩니다.

-트리톤 (해왕성의 가장 큰 위성)에는 화산과 질소 간헐천이 있지만 태양계에서 가장 추운 별 (-235ºC) 중 하나입니다.

-보이저 2 호 임무는 1989 년 행성 해왕성의 북극에서 3,000km를 통과했습니다.

-2011 년 7 월 12 일, Neptune은 1846 년 9 월 23 일 발견 이후 첫 번째 완전한 궤도를 완료했습니다.

회전 운동

그림 4. Neptune은 축을 완전히 한 바퀴 돌기 위해 거의 16 시간이 걸립니다. 출처 : NASA.

Neptune의 회전은 현재까지 가장 정확한 측정에 따르면 15 시간 57 분 59 초입니다.

대기의 표면 만 보여주고 움직이는 행성의 회전 속도를 결정하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 암석 행성의 회전 속도를 결정하는 것이 훨씬 쉽습니다.

보이저 2 호가 1989 년 해왕성에 도달했을 때 16 시간 6.5 초의 회전 시간이 예상되었습니다. 오늘날이 측정은 애리조나 대학의 행성 과학자 Erich Karkoschka의 힘든 측정 덕분에 정확하지 않은 것으로 알려져 있습니다.

회전 속도 및 자기장

다른 거대 행성의 회전 속도는 자기장에서 방출되는 펄스로 측정됩니다. 그러나 다음 비교 이미지에서 볼 수 있듯이 자기 쌍극자의 축이나 중심이 행성의 회전 축과 일치하지 않기 때문에이 방법은 해왕성에 적용되지 않습니다.

그림 5. 거대한 행성의 자기장. 출처 : Seeds, M. 2011. The Solar System. 제 7 판. Cengage 학습.

이 이미지는 행성 중심에있는 쌍극자 (자석)에 의해 생성 된 자기장의 모델을 보여줍니다. 이 모델은 지구 자기장에도 적합합니다.

그러나 Neptune 필드는 사중 극자 및 고차 입력이 쌍극자 필드보다 클 수 있다는 점에서 비정상적입니다. 그리고 그림에서 볼 수 있듯이 쌍극자는 중심에서 변위됩니다.

그래서 Karkoschka는 허블 망원경의 500 개 이상의 이미지를 사용하여 다른 방법을 고안했습니다. 그는 그가 불렀던 행성의 두 가지 특징을 발견했습니다 : 남극 지형과 남극 파.

이것들은 1990 년대 이후 동일한 속도로 회전하여 이것이 지구의 진정한 속도라는 것을 증명합니다.

그림 6.이 Neptune 이미지에서 컬러 필터를 사용하여 Dark Spot 2 및 South Polar Feature를 강조 표시하며, 이는 행성에 고정 된 것처럼 보입니다. 출처 : Erich Karkoschka.

그림 5 (위)의 이미지는 행성의 대기 특성을 강조하기 위해 필터로 수정 된 색상과 대비를 보여줍니다.

앞서 말했듯이 해왕성 대기의 바람은 종종 소리의 속도를 초과합니다.

따라서 Neptune의 Great Dark Spot은 시간이 지남에 따라 상대적 위치가 달라지는 반면 Dark Spot 2와 South Polar Feature는 상대적 위치를 유지합니다. 이것은 Karkoschka가 해왕성의 하루 길이를 정확하게 결정할 수 있었던 행성의 자전과 관련이 있음을 시사합니다.

구성

수소 (84 %), 헬륨 (12 %), 메탄 (2 %) 및 암모니아, 에탄, 아세틸렌과 같은 기타 가스와 같은 원소는 해왕성의 대기에서 발견됩니다. 이 대기 아래에는 실리카, 철 및 니켈을 포함하는 물, 액체 암모니아, 메탄 및 용융 암석의 혼합물이 있습니다.

메탄, 암모니아 및 물의 농도가 증가하는 것은 대기의 낮은 지역에서 발견됩니다. 쌍둥이 행성 인 천왕성과 달리 해왕성의 구성은 더 많은 양의 바다를 가지고 있습니다.

구조

행성은 얼음 껍질로 둘러싸인 바위 같은 핵을 가지고 있으며, 모두 밀도가 높고 두꺼운 대기 아래에서 반경의 1/3을 차지합니다. 쌍둥이 행성 천왕성과 비슷합니다.

다음 그림은 Neptune의 구조를 더 자세히 보여줍니다.

그림 7. Neptune의 내부 구조. 출처 : Wikimedia Commons. Chocofrito / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Neptune은 계층이 잘 구분 된 구조를 가지고 있습니다.

- 상층 : 주로 수소와 헬륨으로 이루어진 구름으로 구성되며, 메탄과 기타 가스는 적습니다. 그것은 행성 질량의 약 5-10 %에 해당합니다.

- 대기 : 수소, 헬륨, 메탄.

- 맨틀 : 대기 아래에는 1,727 ~ 4,727 ° C 사이의 온도에 도달 할 수있는 액체 영역 인 행성의 큰 맨틀이 있습니다. 유체 상태의 물, 메탄 및 암모니아로 구성됩니다.

맨틀의 범위는 10 ~ 15 개이며 물, 암모니아 및 메탄이 풍부합니다. 이 혼합물은 뜨겁고 밀도가 높은 유체 임에도 불구하고 "얼음"이라고하며 물과 암모니아의 바다라고도합니다.

맨틀 자체는 1,700ºC에서 4,700ºC 사이의 매우 높은 온도를 가지고 있으며 전기 전도도도 높습니다.

- 코어 : 다른 거대 얼음과 가스 인 천왕성과 유사한 실리카, 철 및 니켈 암석으로 구성됩니다. 핵의 질량은 지구의 1.2 배입니다. 중앙의 압력은 700GPa로 추정되며, 이는 지구 중앙의 약 두 배이며 온도는 최대 5,670ºC입니다.

분위기

Neptune의 분위기는 매우 흥미롭고 특별한 섹션이 필요합니다. 우선 태양으로부터 가장 먼 행성이고 태양 복사를 거의받지 않기 때문에 극도로 춥습니다. 이로 인해 대기 상부의 온도는 -220ºC 정도입니다.

그러나 Neptune은 내부 열원을 가지고 있는데, 아마도 유체 맨틀의 전도 전자 충돌과 형성 중 남은 열 때문일 것입니다.

이 거대한 온도 구배로 인해 엄청난 대류가 발생하여 행성의 기후 시스템이 매우 극단적입니다.

그래서 태양계에서 가장 큰 폭풍과 허리케인은 다른 위도에서 반대되는 바람으로 인해 거대한 역 기압 해류의 형성으로 입증 된 것처럼 생성됩니다.

해왕성의 모든 역 기압 시스템 중에서도 그레이트 다크 스팟이 1989 년 보이저 2 탐사선이 행성에서 3,000km를 통과했을 때 처음으로 촬영했습니다.

색상 측면에서 해왕성은 천왕성보다 훨씬 더 푸르스름합니다. 정확하게는 적색 파장을 흡수하고 청색 파장을 반사하는 메탄 농도가 높기 때문입니다. 그러나 색상에 기여하는 다른 분자도 있습니다.

대기의 하부 영역 (대류권)에서는 온도가 높이에 따라 감소하지만 상부 영역 (성층권)에서는 그 반대가 발생합니다. 이 층 사이의 압력은 10,000 파스칼 (Pa)입니다.

성층권 위에는 열권이 있으며, 온도 권은 점차적으로 외부 권으로 변하여 압력이 10Pa에서 1Pa로 감소합니다.

해왕성 위성

현재까지 행성의 15 개의 자연 위성이 집계되었습니다. 1846 년에 최초로 발견 된 위성 중 가장 큰 것은 트리톤입니다. 1949 년 네 레이다라는 두 번째 위성이 발견되었습니다.

1989 년 보이저 2 호 임무는 나이아드, 탈라 사, 데스피나, 갈라테아, 라리사, 프로테우스 등 6 개의 위성을 더 발견했습니다.

2003 년 말에 Halimedes, Sao, Laomedeia, Psámate 및 Neso가 발견되었습니다. 소형 위성 14는 2013 년 SETI 연구소에서 발견했으며 궤도주기는 23 시간입니다.

Neptune의 주요 위성에 대한 세부 정보를 살펴 보겠습니다.

트리톤

해왕성의 가장 큰 위성으로 지름이 2,700km로 호스트 행성보다 약 18 배 작고 지구보다 거의 5 배 작습니다.

궤도주기는 거의 6 일이지만, 흥미롭게도 해왕성과 다른 위성의 회전과 반대 방향으로 회전합니다. 또한 그 궤도는 행성의 궤도면에 대해 30도 기울어집니다.

평균 온도가 -235ºC 인 태양계에서 가장 차가운 물체이며 3/4의 암석과 1/4의 얼음으로 구성되어 있습니다. 표면에는 대기를 향해 어두운 발산이있는 간헐천이 있으며, 표면에는 200km의 분화구가있는 평원과 일부 화산이 있습니다.

그림 8. Neptune의 주요 위성; Triton, Proteus, Nereida 및 Larisa. 출처 : Wikimedia Commons.

네 레이드

1949 년에 Gerard Kuiper에 의해 발견 된 것은 그것이받는 햇빛의 14 %를 반사한다는 사실 덕분입니다.

크기는 트리톤의 1/8이며 매우 편심 한 궤도를 가지고 있으며 해왕성에서 가장 가까운 거리는 1,354,000km이고 가장 먼 거리는 9,624,000km로 360 일이 소요됩니다.

프로테우스

그림 9. 형제애, 평등, 자유는 아담스 반지 (가장 바깥 쪽)의 아치에 주어진 이름입니다. 내부 링은 Le Verrier입니다. (출처 : wikimedia commons)

Neptune에는 주로 먼지와 얼음 입자로 구성된 5 개의 얇고 희미한 고리가 있습니다. 그 기원은 유성과 행성의 자연 위성 사이의 충돌로 인해 남겨진 잔해에 있다고 믿어집니다.

반지는 발견과 연구에 가장 많이 기여한 과학자의 성에서 이름을 따 왔습니다. 가장 안쪽에서 가장 바깥 쪽까지 Galle, Le Verrier, Lassell, Arago 및 Adams입니다.

다음 이미지에서 볼 수있는 Galatea 위성과 궤도를 공유하는 고리도 있습니다.

그림 10. Neptune의 다섯 개의 고리와 그 이름의 다이어그램. 일부 위성의 궤도도 표시됩니다. (출처 : NASA).

해왕성을 관찰하는시기와 방법

해왕성은 육안으로는 볼 수 없으며 아마추어 망원경으로도 너무 작아서 별이라고 착각 할 수 있습니다.

이렇게하려면 플라네타륨으로 작동하는 컴퓨터 프로그램이나 응용 프로그램을 사용하는 것이 가장 좋습니다. Android 운영 체제의 경우 Sky Maps 애플리케이션이 눈에 띄기 때문에 행성 및 기타 천체를 상당히 정확하게 찾을 수 있습니다.

관찰하기에 가장 좋은시기는 행성이 반대에있을 때입니다. 즉, 지구는 해왕성과 태양을 연결하는 선 사이에 있습니다.

이 현상은 368 일마다 발생하며 2020 년에는 9 월 11 일에 발생합니다. 연중 다른시기에도 볼 수있는 해왕성을 관찰 할 수있는 유일한 기회는 아닙니다.

좋은 망원경으로 해왕성은 청록색 원반처럼 보이기 때문에 배경 별과 구별 될 수 있습니다.

해왕성의 자기권

앞서 해왕성의 자기장의 특성에 대해 언급했습니다. 행성의 자극은 회전축에 대해 47º 기울어 져 있습니다.

자기장은 행성 내부에 얇은 구형 층을 형성하는 전도성 유체의 움직임에 의해 생성됩니다. 그러나 해왕성에서 자극은 행성에서 약 0.5 반경만큼 중심에서 변위됩니다.

자기 적도에서 자기장의 강도는 15 마이크로 테슬라 정도이며, 지구보다 27 배 더 강합니다.

가장 관련성이 높은 기여가 쌍극자 인 지구와 달리 4 중 극자 기여도가 쌍극자 기여도를 초과 할 수 있기 때문에 필드의 기하학적 구조는 복잡합니다.

그림 11. 해왕성의 독특한 자기장. (출처 : emaze.com)

해왕성의 자기권은 충격 전면에서 반경의 35 배, 꼬리에서 72 반경까지 확장됩니다.

자기 압력이 태양에서 하전 된 입자의 압력과 같은 위치 인 자기장은 행성에서 반경 23 ~ 27 사이입니다.

해왕성 임무

보이저 2

행성 해왕성을 공전하는 유일한 우주 임무는 1982 년에 행성에 도착한 보이저 2였습니다.

현재로서는 Triton과 Nereida라는 두 개의 인공위성이 알려졌습니다. 그러나 Voyager 2 임무 덕분에 Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa 및 Proteus의 여섯 가지가 더 발견되었습니다. 이 인공위성은 Triton보다 상당히 작으며 불규칙한 모양과 더 작은 반경 궤도를 가지고 있습니다.

이 6 개의 인공위성은 해왕성의 중력에 의해 포착되었을 때 트리톤과 충돌 한 고대 인공위성과 충돌 한 것으로 의심됩니다.

Voyager 2는 또한 Neptune에서 새로운 반지를 발견했습니다. 첫 번째 고리는 1968 년에 발견되었지만, 그 존재와 새로운 고리의 발견은 1989 년 탐사선이 도착할 때까지 불가능했습니다.

우주선이 행성에 가장 가깝게 접근 한 것은 1989 년 8 월 25 일 해왕성의 북극에서 4,800km 떨어진 곳에서 발생했습니다.

이것은 우주선이 방문 할 수있는 마지막 주요 행성 이었기 때문에 토성과 그 달 타이탄이 비행 한 보이저 1 호에서했던 것과 유사한 달 트리톤의 근접 비행을하기로 결정했습니다.

1989 년 8 월 25 일, 우주선은 Nereid 달과 밀접하게 조우하여 해왕성의 대기에서 4,400km에 도달했고 같은 날 행성에서 가장 큰 달인 Triton 근처를 지나갔습니다.

우주선은 해왕성을 둘러싼 자기장의 존재를 확인했고 천왕성 주변의 자기장과 비슷하게 자기장이 중심에서 옮겨져 기울어 져 있음을 발견했습니다.

참고 문헌

1. N + 1. 200kg의 다이아몬드가 천왕성과 해왕성에 쏟아지고 있습니다. 출처 : nmas1.org.
2. Powell, M. 밤하늘의 육안 행성 (및 식별 방법). 출처 : nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. 태양계. 제 7 판. Cengage 학습.
4. Wikipedia. 행성의 반지. 출처 : es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d' Neptune. 출처 : fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. 해왕성 탐사. 출처 : en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. 해왕성 (행성). 출처 : es.wikipedia.org.