해왕성 (r20190312판)

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해왕성

위성 없음
위성 없음


데이모스
포보스

갈릴레이 위성
포함 79개
타이탄
포함 62개
티타니아
포함 27개
트리톤
포함 14개
왜행성
소행성체
소행성대
카이퍼 벨트
산란 분포대
소행성
켄타우르스족
성간 천체

1
세레스


134340
명왕성


136108
하우메아


136472
마케마케


136199
에리스


베스타
외 다수

키론
외 다수
오우무아무아
위성 없음
카론
포함 5개
히이아카
나마카
S/2015
(136472) 1

디스노미아
-
-
-


한자: 海王星
영어: Neptune
에스페란토: Neptuno
기호

구분
외행성
목성형 행성 (거대 얼음 행성)
지름
49,528km(적도)
48,682km(극)
면적
7.619×109
질량
1.0243×1026 kg
태양기준거리
30.110387 AU
이심률
0.009456
공전주기
약 164.8년(60,182일)
자전주기
약 16시간 6분 36초
대기압
100 Mpa[1]
대기조성
수소 80%
헬륨 19%
메테인 1% 미만
에테인 1.5ppm
평균온도
55K(섭씨-218도)
최고온도
-
최저온도
-
겉보기 등급
8.02~7.78[2]
중력
1.14G
자전축 기울기
28.32도
파일:external/www.pa.msu.edu/neptune.jpg
위 사진은 보이저 2호가 해왕성을 통과하며 촬영한, 지금까지 인류에게 알려진 해왕성의 가장 정확한 모습이다. 출처.
1. 개요
2. 상세
3. 역사
4. 특성
5. 탐사
6. 위치에 관한 이론
7. 해왕성의 위성
8. 대중문화에서의 해왕성


유튜버 CrashCourse의 연작 영상 #19 "천왕성과 해왕성".

1. 개요


명왕성이 행성 분류에서 제외된 이후 태양계의 마지막 행성으로 인정되고 있는 여덟 번째 행성.

2. 상세


이름은 그리스 신화의 바다의 신 포세이돈[3]에서 유래했다. 해왕성도 포세이돈을 중국에서 번역한 걸 한자문화권에서 그대로 가져다 쓰는 것이다.[4]
천왕성과 닮은 점이 많은 행성인데, 먼저 반지름이 천왕성보다 지구 지름의 1/5만큼 작은 정도로 거의 비슷한 크기이며, 대기에 포함된 메테인에 의해 푸른색으로 보이는 것도 비슷하다.
목성의 대적반처럼 표면에 대흑점이 있는데, 지구 지름 정도의 크기로 상당히 크다. 짙은 푸른색 빛이 인상적이라 그런지, 뚜렷한 고리가 있는 토성과 더불어 인기가 꽤 있는 행성이다.
발견자에 대해서는 논란이 있는데, 공교롭게도 영국-대륙 구도가 이어졌던 미적분학 논쟁과 비슷한 구도였지만, 해왕성 발견 건에서는 영국 쪽이 패배(?)를 일찍 시인했다. 따라서 공식적인 발견자는 정밀하게 위치를 계산한 프랑스 수학자 위르뱅 장 조제프 르베리에(Urbain Jean Joseph Le Verrier, 1811~1870), 그리고 이 자료를 토대로 1846년 9월 23일 밤과 24일 새벽 사이에 관측에 성공한 독일인 요한 고트프리트 갈레(1812~1910)와 하인리히 루트비히 다레스트(Heinrich Ludwig d'Arrest. 1822~1875) 세 명이 인정 받았다.
영국에서는 이들보다 이전에 영국 수학자 메리 서머빌이 천왕성의 궤도를 방해하는 가상의 행성에 관한 논문을 써서 해왕성의 존재를 추정하였으나 추론에 그쳤고, 서머빌의 추론을 바탕으로 존 쿠치 애덤스가 르베리에와 거의 같은 시기에 해왕성의 위치를 계산해냈으나, 애덤스가 워낙 간단하게 정리된 결과물만을 보내는 바람에 케임브리지 천문대의 천문학자들이 이 설명 같지 않은 설명을 못 알아듣고(...) 애덤스에게 해설을 요구하는 사이 관측의 영광은 날아가고 말았다. 영국에서는 이 때문에 발끈하여 프랑스 학계에 키배를 걸려 들었지만, 당사자인 애덤스가 '알아먹지 못하게 설명한 나의 잘못'이라며 르베리에와 갈레의 공을 추켜세워서 상황 정리.
파일:external/physics.uoregon.edu/FG06_05.jpg
이심률이 상당한 명왕성이 해왕성 궤도 안으로 들어올 때가 있었기에 명왕성이 행성 분류에서 제외되기 전에도 해왕성이 마지막 행성이 되는 경우도 있었지만[5], 명왕성이 왜행성으로 분류된 지금에 와서는 다 소용 없는 얘기가 됐다.
실시 등급이 8등급이므로 지구에서 육안으로 관측할 수 없고 쌍안경이 있어야 한다.[6] 해왕성 1일은 지구 기준 16시간, 해왕성 1년은 지구 기준 165년. 1650년 지나도 해왕성은 10년이네[7] 평균 기온 -240도. 중력은 지구의 1.14배로 지구에서 체중이 100kg인 사람이 해왕성에 가면 114kg로 더 늘어난다.

3. 역사


맨눈으로는 볼 수 없는 행성이기 때문에 근대에 망원경이 발명되기 전까지 해왕성에 대한 기록은 없다. 다만 재미있게도 갈릴레오 갈릴레이는 이미 17세기에 최초로 해왕성을 관측한 적이 있다. 목성을 조사하면서 배경에 별 하나를 그려 놓았는데 이것이 바로 해왕성이었던 것. 물론 그가 당시 해왕성을 행성이 아닌 다른 항성으로 착각했기 때문에 발견으로 인정받지는 않는다. 그런데 2009년호주 멜버른 대학의 데이비드 제이미슨 교수가 갈릴레이의 자료에서 해왕성을 인지했다고 주장해 논란이 되고 있다.
하지만 현재까지의 정설은 1846년 프랑스의 수학자 위르뱅 르베리에의 공식을 바탕으로 독일 천문학자인 요한 갈레와 헨리크 다레스트에 의해 발견되었다는 것이다. 천왕성이 우연적으로 발견된 것과는 달리, 해왕성은 정밀한 과학적 계산을 통해 발견된 첫 행성이고, 현재까지 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[8], 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.

4. 특성


천왕성보다 크기는 약간 작지만 질량은 더 크며(천왕성: 지구의 14배, 해왕성: 지구의 17배) 중력도 그만큼 더 강하다. 해왕성은 태양계의 행성 중 지름으로 따지면 네 번째로 크며, 질량으로 따지면 태양계 3위이다. 그리고 밀도는 태양계의 가스 행성 가운데 가장 높다. 색도 천왕성에 비해 훨씬 더 진한 푸른색. 이는 해왕성의 대기 중 메탄의 함량이 천왕성에 비해 좀 더 높기 때문이다. 푸른색과 대흑점 때문에 매우 아름답다.
행성 표면이 어떤지는 불명이지만 고체와 액체 형태가 뒤섞인 슬러시 형태의 메테인으로 이뤄진 바다가 끝없이 펼쳐져 있을 것이라 예상된다. 또한 천왕성보다 역동적인 대기를 갖고 있다. 태양으로부터의 거리가 멀어서 행성 내부에선 햇빛을 전혀 관측할 수 없는 완벽에 가까운 암흑일 것으로 보이며, 그 속에서 거대하게 출렁이는 메테인 바다가 펼쳐진 망망대해 속에 초속 수백 미터 이상의 태풍번개가 끊임없이 쳐대고,[9] 두꺼운 대기로 인해 수심 10,000m의 무지막지한 압력이 사방에서 짓누르는[10] 끔찍한 환경이라는 점을 예상할 수 있다. (달리 말하면 그래도 그나마 기상 활동이 매우 활발하다는 이야기가 되지만.) 게다가 지구에서는 기체로 있던 물체들이 이곳에서는 수소나 헬륨을 제외한 거의 모든 기체들이 액화되거나 얼어붙으며, 평균온도 등 행성의 특성상 상륙할 육지 따윈 없다. 이는 인간에게는 상당히 공포스러운 광경이다.[11] 물론 실제로 도달한다고 가정하면 항해는 고사하고 대기에 근접하는 순간 무지막지한 압력과 풍속, 온도로 인해 순식간에 얼어붙는 동시에 가루가 되며 갈려나갈 것이다.
한편, 일각에서는 이 존재할 가능성도 있다고도 한다. 다만 데이터가 워낙 모자라다 보니 이게 얼음으로 존재하는지, 로 존재하는지, 플라즈마로 존재하는지 모른다는 것 뿐... 최근의 연구로 내핵이 액화된 다이아몬드로 존재한다는 연구 발표가 나왔다. 내부로 들어갈수록 물질의 전환은 없이 온도와 압력만 높아지므로, 내핵에 포함된 탄소 성분이 고온-고압의 환경에서 대량의 다이아몬드를 생성할 수도 있다는 것. 즉 탐사선이 만일 내핵에 도착했다면, 그곳에서 액화된 다이아몬드의 거대한 바다 속에 둥둥 떠다니는, 남극 빙산보다도 더 거대한 다이아몬드 덩어리를 볼 수 있을 것이다.
그리고 태양에서 가장 먼 천체답게 두꺼운 구름층 상부 온도가 섭씨 -218도(55K)에 달한다. 내핵의 온도는 섭씨 약 5,100도 정도로 예측된다. 자전축도 28도 가량 기울어져 계절의 변화도 일어난다.

5. 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 과학 전문 서적에도 해왕성에 대한 정보는 거의 없다시피 하며, 오히려 해왕성의 위성인 트리톤에 대해 더 자세히 나와 있는 편이다. NASA에서는 SLS가 데뷔하면 천왕성에다 다이렉트 비행으로 탐사선을 보내고, 그 결과에 따라 해왕성 탐사도 진행해보겠다는 야망에 불타있으나... 솔직히 화성에 사람 보내는 게 더 빠를 것 같다[12]
2014년 8월 25일에 NASA뉴 호라이즌스가 해왕성의 궤도를 통과했다. 덤으로 이날은 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"으로 이원화된 분류를 좀 더 세분화할 때는 "해왕성형 행성"이라는 표현을 사용하기도 한다고. 덩치가 크기도 하지만. #
보이저 2호의 탐사로 대흑반이 발견되었다.[13] 현재로선 데이터 부족으로 생성 원인을 알 수 없다. 1994년허블 우주 망원경으로 관찰을 시도했으나 완전히 소멸된 후였지만, 나중에 북반구에서 새로운 흑반(소흑반)이 발견되었다. 측정 풍속이 약 2400 km/h(666.6 m/s)라고 하니 굉장하다는 말밖에는 할 말이 없다. 참고로 2003년 한반도를 쑥대밭으로 만들었던 태풍 매미#s-2의 최대 풍속이 약 200km/h였다. 12배 차이다!
또한 보이저 2호가 해왕성에 가장 근접하기 사흘 전에는 가느다란 고리도 관찰된 바 있다. 고리의 존재 자체는 보이저 2호가 통과하기 전에, 해왕성이 별을 가리는 현상을 통해 알게 되었다.
뉴턴 06년 9월호에 게재된 일본 연구팀의 인터뷰에 따르면, 현재의 이론으로는 해왕성이 생성되는 데 약 50억 년이 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 165년 만인 2011년 7월 12일, 해왕성이 태양 주위를 한 바퀴 돌고 발견했을 때의 그 자리로 돌아왔다.[14] 다음 공전 완료는 2176년.

6. 위치에 관한 이론


천왕성 문서 참조.

7. 해왕성의 위성


해왕성의 위성
규칙 위성 (내위성)
나이아드
탈라사
데스피나
갈라테아
라리사
S/2004 N 1
프로테우스
불규칙 위성 (외위성)
트리톤#s-2
네레이드
할리메데
사오
라오메데이아
프사마테
네소

[15]

그리스 신화에서 바다 쪽 부분이 빈약해서인지, 태양계 행성들 중에서 가장 삭막한 이름의 위성들이 있다. 망원경으로 트리톤네레이드가 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 트리톤 항목 참조.
하지만 네레이드도 태양계 최대 이심률의 막돼먹은 궤도(경사 27.6°, 이심률 0.7512[16])를 자랑한다. 그래서 일찍 발견했다.
파일:5mo1aFV.jpg
파일:external/ase.tufts.edu/Fig11_17.jpg


혜성
장축 반지름이 550만 km로, 가장 가까울 때가 137만 km, 가장 멀 때가 965만 km이다. 그 중간을 지날 때는 370만 km가량. a와 b의 비가 0.660이다.
참고로 트리톤과 해왕성의 거리는 평균 35만 km. 대략 지구 거리보다 조금 적다.
해왕성의 위성 '네소'는 해왕성에서 무려 4,900만 km(태양~수성의 거리와 비슷함)나 떨어져 있으며, 태양계위성들 가운데 모천체와의 거리가 가장 멀다.

8. 대중문화에서의 해왕성


사실 대중문화에서는 목성, 토성까지만 관심을 보이고 그 뒤의 행성들은 그다지 관심이 없는 편인데[17], 이상하게 해왕성인에 대한 설정은 여기저기서 종종 보인다. 그냥 말하자면 천왕성만 인기 없단 것.
  • 2019년 개봉될 예정 영화 에드 아스트라의 주배경으로 보여줄 예정이다.

[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] 라틴어로 넵투누스(Neptunus)[4] 바다를 다스리는 신이니 "바다의 왕(海王)". 적절하다.[5] 1979년~1999년까지 실제로 명왕성이 해왕성 궤도 안에 들어왔지만, 그래도 수금지화목토천명해라고 외우지는 않았다.[6] 실시 등급 8~9등급의 천체는 쌍안경으로도 볼 수 있다.[7] 서기 1년과 동시에 날짜를 측정했다 쳐도 고작 12년밖에 안 지났다.[8] 이러한 생각은 이미 1820년대에 시작되었고, 영국의 존 쿠치 애덤스 역시 르베리에와 거의 같은 시기에 독립적으로 계산을 해냈는데, 이는 훗날 논쟁의 대상이 되었다.[9] 국내에서 부산항의 크레인들을 줄줄이 쓰러뜨렸던 태풍 매미의 풍속이 초속 50미터였고, 인류가 경험한 최대의 풍속이라 해 봐야 사상 최강의 토네이도 내부에서 측정된 초속 134미터 따위(?)에 불과했다. 참고로 폭풍을 측정하는 TORRO 스케일에 따르면 초속 121미터 이상의 바람은 견고한 철제 구조물조차 완전히 파괴할 수 있을 만큼 강하다. 그런데 천왕성에서 기록된 풍속은 높을 경우 초속 580미터까지 도달하기도 한다.[10] 마리아나 해구 부근의 바다 속과 거의 동일한 압력이다. 현재까지 제대로 된 탐사가 가능한 잠수정의 잠수 가능한 수심은 약 6000m 내외다. 수압도 아닌 대기압인데도 무시무시한 압력을 자랑한다.[11] 상상해 보면 정말 지옥과 다름이 없다. 불이 없는 지옥. 멀리 갈 것도 없이 당장 유명한 성경의 노아의 방주 이야기가 바로 이런 종류이다.[12] 일단 현재까지 우리가 보유한 기술로 도전해볼만한 태양계의 유일한 탐사 가능한 행성이 화성이다. 수성은 태양과의 거리가 가깝고, 금성은 그 혹독한 환경, 목성은 아예 인간이 범접하기 어려운데다 나머지 행성들은 태양에서 멀리 떨어진 관계로 극한의 추위에 환경까지 가혹하다. 일단 인류가 발을 디딜수 있는 육지가 없다는 것이다. 화성이라고 최선은 아니어도 그나마 나은점은 일단 대기가 있고 주변환경이 인류가 그럭저럭 견딜만하고 결정적으로 거리도 적당히 멀어서 탐사 조차 어렵지 않다는 점도 큰 잇점이다.[13] 어딘가에선 어둡다는 의미로 '대암반'이라 표기하기도.[14] 물론 태양우리 은하를 공전하고 있으니 정확히 같은 위치는 아니다.[15] 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.[16] 타원에서, 이심률이 0에 가까울수록 원형이고, 1에 가까울수록 포물선에 가까워진다. 근데 0.75면...[17] 명왕성은 그나마 "마지막 행성"이라는 메리트 때문에 관심이 좀 많았다.

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