천왕성의 특성
다른 거대한 행성처럼 천왕성은 고리형 시스템, 자기 링, 그리고 수많은 달을 가지고 있다. 천리안 시스템은 회전축이 거의 태양궤도 평면으로 기울기 때문에 독특한 구조를 갖고 있다. 그래서 북극과 남극의 다른 행성 대부분은 그들의 평석 위에 놓여 있다. 지구의 관측은 천왕성이 2007년 춘분에 가까워지면서 계절의 변화와 증가하는 기상 활동을 보였다. 초속 250m(900km/h, 560 mph)의 속력을 낼 수 있다. 천왕성은 84년에 한 번 태양을 공전하는데 조디악 별자리를 통과하는 데 평균 7년이 걸린다. 2033년에 이 행성은 1781년에 발견된 이래로 태양 주변의 세 번째 완전한 궤도가 됩니다. 이 행성은 1862년과 1943년, 1862년과 1943년 72년마다 서쪽을 1도씩 움직여 제 타타 우리 동북부에서 두 차례 발견된 지점으로 되돌아갔다. 천왕성의 귀환 위치 2030-31. 태양으로부터 평균 거리는 약 20AU (30억 km, 20억 마일)입니다. 태양으로부터의 최소 거리와 최대 거리의 차이는 1.8 AU로 난쟁이는 행성 명왕성만큼 크지는 않지만 다른 행성보다 크지는 않다. 태양의 강도는 거리의 사각형에 반비례하며, 천왕성은 지구 상의 빛 강도의 약 1/400에 해당합니다. 시간이 지나면서 예측 궤도와 관측 궤도 사이에 불일치가 나타나기 시작하였고, 1841년 존 코지 애덤스가 먼저 제안한 것은 보이지 않는 행성의 중력(重力)이 밀고 당기기 때문에 차이가 있다는 것이었다. 1845년 울 베인 르베 리어는 천왕성 궤도에 대한 독자적인 연구를 시작했다. 1846년 9월 23일, 존 고트프리드 갈레는 르 베릴이 예측한 위치에서 해왕성이라는 새로운 행성을 발견했다. 천왕성 내부의 회전 시간은 17시간 14분입니다. 모든 거대 행성들과 마찬가지로 상부 대기는 회전하는 방향의 강한 바람을 경험합니다. 남쪽 약 60도의 부분위도에서 대기의 눈에 띄는 특징들이 더 빨리 움직여 14시간 안에 모두 회전합니다. 천왕성은 질량이 지구의 약 14.5배로 거대한 행성 중 가장 크지 않다. 그 직경은 해왕성보다 좀 크다. 1.27 g/cm3의 결과 밀도는 천왕성 토성에 이어 제2의 저밀도 행성이다. 천왕성 내부 얼음의 총질량은 선택 모형에 따라 수치가 달라지기 때문에 정확히 알 수 없다. 9.3과 13.5의 지구 질량 사이에 있어야 한다. 수소와 헬륨은 전체의 작은 부분으로만 구성되며 지구 질량은 0.5에서 1.5 사이이다. 천왕성 구조의 표준 모형은 중앙의 암석(규산염/철 니켈) 심, 중간 빙붕 및 외부 가스 수소/헬륨 주머니 3단으로 이루어져 있습니다. 코어는 상대적으로 작고 질량은 0.55개의 지구 질량과 천왕성이 20% 미만인 반경입니다. 보틀은 약 13.4개의 지구 질량과 라디에이터로 이루어져 있으며, 상부 대기는 상대적으로 실질적이며 약 0.5개의 지구 질량 중량과 천왕성 반경의 마지막 20%를 연장할 수 있습니다. 얼음은 사실 본래 의미에서 얼음을 구성하지 않고 물, 암모니아 및 기타 휘발성으로 이루어져 있습니다. 천왕성은 극심한 압력과 온도로 메탄 분자를 분해하고 탄소 원자가 우박처럼 광대를 통과해 비 오는 다이아몬드에 응축시킨다. 로렌스 리버모어 국립연구소의 매우 고압적 실험에 따르면 맨틀의 기지는 부유질 고체 '다이아몬드 버그'와 액체 다이아몬드의 바다를 구성할 수 있다. 천왕성과 해왕성의 벌크 부재는 목성이나 토성의 벌크 구성과 달리 얼음이 가스를 지배하기 때문에 얼음 거인으로서 분리되는 분류를 정당화한다. 물 분자는 수소와 산소 이온의 수분으로 분해되는 이온 수층이 있을 수 있어 산소를 결정하지만 수소 이온이 산소 격자 내에서 자유롭게 이동하는 질화 수분이 더 깊을 수 있다. 위에서 고려한 모형은 합리적인 기준이지만 고유의 것은 아니다. 다른 모델들도 관찰에 만족한다. 예를 들어 상당수의 수소와 암석 물질이 빙붕에 섞이면 내부의 얼음이 낮아져 암석과 수소의 총질량이 더 높아진다. 현재 사용 가능한 데이터는 어떤 모델이 정확한지 과학적으로 결정하는 것을 허락하지 않는다. 천왕성의 유체 내부 구조는 고체 표면이 없다는 것을 의미한다. 기체의 대기는 점차 내부 액체층으로 바뀔 것이다. 천왕성 내부에 정의된 고체 표면은 없지만 원격으로 감지할 수 있는 천왕성의 가스 봉투는 가장 바깥쪽이 대기다. 열기구는 명목상 표면에서 두 행성을 통하여 반확장되며, 1 bar 압력으로 누워있는 열구라고 정의한다. 가와라 성 대기권은 -300과 50km (-186과 31mi) 높이와 압력 사이의 3층(10 MPA에서 10 kPa)으로 나눌 수 있으며, 평류층은 50~4000km (31~2,485mi) 사이이고, 고도는 0.1~10 bar(10 kPa ~ 10μPa)이다. 그리고 그 열기구는 4,000km에서 50,000km까지 확장되어 있습니다. 헬륨이 거인처럼 그 중심에 고정되어 있지 않다는 것을 나타낸다. 천왕성 대기 중 세 번째로 풍부한 성분은 메탄(채널 채널)이다. 메탄은 흡수 대가 뚜렷하여 적외선(IR)에서 흡수되어 천왕성 해조산이나 시안화물의 색을 형성합니다. 메탄 분자는 1.3 bar(130 kPa)의 압력 수준에서 메탄 구름 갑판 아래의 어금니가 대기의 2.3%를 차지한다. 태양에서 발견된 탄소 풍량의 20~30배에 달하는 수치다. 혼합은 매우 낮은 온도로 인해 상부 대기 중보다 낮기 때문에 포화도를 낮추고 과도한 메탄을 동결시킵니다. 대기 중 암모니아, 물, 황화수소 등 휘발성이 적은 화합물의 풍부함은 잘 알려져 있습니다. 그들은 태양보다 더 높을 것이다. 메탄과 함께 천왕성 평류층에서 다양한 탄화수소 미량이 발견되는데, 이는 태양 자외선(UV) 방사선에 의해 유도된 빛의 분해가 메탄에서 생성된 것으로 여겨진다. 분광기는 상부 대기 중 수증기, 일산화탄소 및 이산화탄소의 흔적도 발견하는데 이는 먼지와 혜성의 추락 등 외부로부터만 발견된다.
명색이 대류권인 기지에서 약 320K(47°C; 116°F) 하강 -300km에서 53K (-220°C) 50km 대류권에서 가장 추운 상부지역(tropopause)의 온도는 행성 위도에 따라 49~57K (-224°C) -216°까지 내려간다. 대류는 운계 구조가 매우 복잡하다고 여긴다. 수운은 50 ~ 100 bar (5 ~ 10 MPA), 암모늄 황화 구름의 압력 내에 위치하며, 20 ~ 40 바 (2 ~ 4 MPA), 암모니아 또는 황화수소 구름 사이 3과 10 bar (0.3, 1 MPa)로 가정한다. 천란대기의 중간층은 평류층으로, 대열 지구의 온도는 보통 53K(-220℃, 3364℃)에서 800~850K(527 및 577℃, 980 및 1070℃)로 증가한다. 풍부한 탄화수소는 메탄, 아세틸렌, 에탄 주변의 혼합 비율인 10-7 수소에 비해 일산화탄소의 혼합 비율은 이와 비슷합니다. 성층권의 가열은 메탄 및 기타 탄화수소에서의 태양 자외선 및 IR 방사선의 흡수에 의해 발생하며 메탄광의 분해로 대기 이 부분에 형성된다. 에탄과 아세틸렌은 동류이다 동그라미와 대류의 차가운 하부(10mBar 수준 이하)가 부드러운 하층으로 응축된다. 대기의 최외층은 온도 800~850K 정도로 균일한 온도를 가진 열구와 코로나 19(101)가 이런 높은 수준을 유지하는 데 필요한 열원은 이해할 수 없고, 태양 UV나 오로라 활동은 이런 온도를 유지하는 데 필요한 에너지를 제공하지 못한다. 평류층에서는 탄화수소가 0.1mBar 미만인 탄화수소가 약한 냉각효율을 발휘한다. 천왕성의 궤도를 도는 작은 입자에 예인 물을 포함시켜 천왕성의 고리에서 먼지의 일반적인 고갈을 유발하는 효과가 있다. 천라니아열지 구는 평류층의 윗부분과 함께 천왕성의 전리층과 일치한다. 이온 볼 높이는 관측 결과 2000~1만 km(1200~6200mi)였다. 천란성 이온 볼 밀도가 평류층보다 낮은 농도의 탄화수소에서 발생하는 토성이나 해왕성은 높다.
탐구와 탐색
1986년 NASA의 보이저 2 행성 간 탐사선이 천왕성을 들이받았다. 이 비행 비용은 천왕성이 단거리 중 유일하게 비행한 것으로 다른 방문 계획은 없다. 1977년 출시된 보이저 2호는 1986년 1월 24일 천왕성에 가장 가까운 방식으로 접근했으며, 1986년 1월 24일에는 구름 꼭대기에서 81500km(50,600mi) 이내의 해왕성으로 여행을 계속하였다. 우주선은 천왕성의 대기 구조와 화학적 구성을 연구했는데 특별한 날씨를 포함해 97.77°의 축 기울기로 인해 발생합니다. 가장 큰 달 5개를 1차 정밀 조사해 10개의 새 위성을 발견했다. 시스템에서 알려진 모든 반지의 포켓을 검사하고 두 개를 추가로 발견했습니다. 토성 달 티타늄에 대한 조사는 '여행자 1'의 우선순위로 간주돼 천왕성(천왕)을 방문할 수 없었다. 이 궤도는 항해사 1명을 이그 리스크 비행기에서 빼내 행성과학 임무를 수행했다. 천왕성 궤도 및 탐사선은 2011년 발표된 2013-2022년 행성과학 데카 달 조사를 토대로 추천한 것이다. 2020~2023년 중반에 시작돼 천왕성이 될 13년 후 크루즈가 될 전망이다. 천왕성 엔트리 프로브는 피오니어 비너스 멀티 프로브 유산으로 1-5 대기권까지 내려갈 수 있습니다. ESA는 천왕성의 '중급' 미션을 평가했다. 새로운 국경의 천왕성 궤도 평가 및 연구에 천왕성 궤도를 사용할 것을 권고한다. 천왕성은 행성으로 인식되기 전에 여러 차례 관측됐지만 별인 줄로 착각하는 게 일반적이다. 아마도 가장 오래된 관찰은 기원전 128년 히파르초스가 훗날 플레미의 알마 제스트에 합쳐진 스타 목록에 이름을 올린 것이다. 가장 먼저 확정된 장면은 1690년 존 플레임스 테드가 최소 6번 관찰한 34개의 탑으로 분할한 것이다. 프랑스 천문학자 피에르 찰스 르모니에(Pierre Charles Le Monnier)는 천왕성이 1750년부터 1769년까지 최소 12차례, 4박자를 포함해 최소 12차례 관찰했다. 허셜은 천문학자인 로열 네빌 마셀린에게 발견을 보고했고 1781년 4월 23일 그를 뭐라고 불러야 할지 모르겠다. 혜성은 편심 탑 원 위에서 움직이는 것처럼 태양의 거의 원형 궤도에서 움직이는 일반 행성일 가능성이 크다. 의식불명 상태라 도저히 보이지 않는다"라고 말했다. 윌리엄 허셜 경은 1781년 3월 13일 영국 서머셋 주 바스 19 뉴 킹덤 스트리트에서 천왕성(현 허셜천문학박물관)을 관찰해 혜성(1781년 4월 26일)으로 처음 보고했다. 핸드메이드 6.2인치 반사망원경 허셜은 "별 고정 시차에 대한 일련의 관측을 해봤다"라고 말했다. 허셜은 계속해서 혜성으로 그의 새로운 물체를 묘사하였으나, 다른 천문학자들은 이미 핀란드계 스웨덴 천문학자 안데르스 요한 렉셀이 러시아에서 일하면서 가장 먼저 새로운 물체의 궤도를 계산한 것을 의심하기 시작했다. 거의 원형 궤도에서 혜성이 아닌 행성으로 정해졌다. 베를린 천문학자 존 앨터 보드는 허셰르의 발견을 "토성의 궤도를 넘어 서식하는 미지의 행성 등 물체의 움직이는 별이라고 볼 수 있다"라고 묘사했다. 포드는 거의 원형 궤도에 가깝고 혜성보다 행성에 가깝다. 이 물체는 아주 빠르게 보편적으로 새로운 행성으로 여겨졌다. 1783년 허셜은 "유럽에서 가장 유명한 천문학자가 관찰한 결과 1781년 3월 이들을 지목해 영예의 새 별을 태양계의 주요 행성으로 지목했다"라고 조셉 뱅크스 왕립학회장을 인정했다. 그의 업적을 인정받아 국왕 조지 III는 허셜의 왕실 가족이 망원경을 통해 윈저를 볼 수 있도록 하는 조건으로 매년 200파운드의 급여(2019년)를 지급했다. 천문학자인 제롬 랄란드는 이 발견자를 기리기 위해 허셜이라는 이름을 붙일 것을 제안했다. 스웨덴 천문학자 에릭 프로스페 린은 해왕성 조지 III나 해왕성 영국도 새로운 행성으로 불러들여 미국 독립전쟁 과정에서 영국 해군 함대의 승리를 기념하는 다른 천문학자들에게 해왕성을 지원하자고 제안했다. 782년 3월 보드는 논문에서 하늘의 그리스 신인 우라노스의 라틴어 버전 천왕성을 제시했다. 폴더는 이름은 신화를 따라야 하며 다른 행성과 달라서는 안 된다며 천왕성은 타이탄의 아버지로서 적절한 이름이라고 주장했다. 그는 또 토성이 목성의 아버지인 것처럼 새 행성은 반드시 토성의 아버지 이름을 붙여야 하기 때문에 이름의 우아함이 지적되고 있다고 지적했다. 1789년, 포드의 왕립 학원 동료 마틴 클라로스는 포드의 선택을 지지하기 위해 새로 발견된 원소 우라늄을 지정했다. 결국 보드의 제안은 HM해상 알마낙 사무실, 최종 지지창 밖, 천왕 성게를 사용한 조지 움 시두스가 전환할 때 1850년에 일반적으로 사용됐다.