천왕성의 기후

천왕성의 기후

천왕성의 대기권은 매우 평온합니다. 보이저 2호가 1986년 천왕성을 날아가면서 행성 전체를 가로지르는 구름띠의 특징을 모두 10개 관찰했습니다. 이런 특징은 천왕성의 내열이 다른 거대 행성보다 낮았던 결과라는 해석이 제기됩니다. 천왕성의 대류층 꼭대기에 기록된 최저 온도는 49K로 해왕성보다 더 추워 천왕성을 태양계에서 가장 낮은 온도의 행성으로 만들었습니다.(원래 9대 행성 중 가장 낮은 명왕성은 더 이상 행성이 아닙니다).

 

띠구름

천왕성 남반구는 밝은 극영역과 어두운 적도 대상영역으로 나누어 볼 수 있습니다. 두 구의 경계는 대략 위도 -45° 부근에 있습니다. -45°에서 -50° 사이를 넘나드는 좁은 띠는 행성 표면에서 볼 수 있는 가장 밝은 특징으로 남반구의 '깃'이라고 불립니다. 극관과 옷깃은 메탄구름이 밀집한 지역으로 알려져 있으며, 위치는 대기압 1.3~2파스칼 높이에 있습니다. 불행히도 보이저 2호가 도착했을 때는 한여름이었으며 북반구 부분은 관찰되지 않았습니다. 하지만 21세기부터 북반구의 '깃'과 극지역은 허블우주망원경과 케커망원경에 의해 관측되기 시작했습니다. 그 결과, 천왕성은 비대칭적으로 보입니다. 천왕성에서 이후 나타날 수 있는 계절의 변화는 자세히 논의될 것입니다. 천왕성이 관찰할 수 있는 위도구조와 목성은 토성과는 다른데, 좁지만 색채가 풍부한 띠구조를 많이 보여줍니다.

1990년대 해상도 영상 관측은 밝은 구름의 특징의 수가 눈에 띄게 증가했음을 나타냅니다. 대부분 북반구에서 나타나서 보이는 영역이 되기 시작했습니다. 초기의 설명은 밝은 구름이 행성의 어두운 부분에서는 비교적 쉽게 가려지는 반면 남반구에서는 밝은 '깃'에 가려지는 것으로 잘못 밝혀져 실제로 특징의 수가 크게 증가했습니다. 하지만 두 반구의 밝은 구름은 차이가 있는데, 북반구의 밝은 구름은 작고 날카롭고 밝은 편입니다. 높은 높이에 누워 있는 것 같아요.밝은 구름의 생명기는 매우 큰 차이가 있습니다. 몇몇 작은 것은 몇 시간밖에 되지 않습니다. 남반구에는 적어도 한 명이 여행자를 스쳐 지나간 뒤에도 계속 존재하고 있습니다. 최근 관찰에서도 천왕성의 기후는 비교적 평온하지만, 천왕성의 밝은 구름은 해왕성과 같은 특성을 보이는 경우가 많습니다.

 

풍속

밝은 구름은 천왕성의 대류층 위쪽 바람이 어떻게 극지방에서 포효하는지 측정할 수 있습니다. 적도에서 바람이 물러간다는 것은 초속 -100에서 -50m/초속도의 방향으로 자전하는 것을 의미합니다. 풍속은 적도에서 떨어진 거리에 따라 증가합니다. 대략 위도 ±20°에서 정지합니다. 이곳은 대류층의 온도가 가장 낮은 곳이기도 합니다. 극지방으로 이동하면 풍향도 행성이 자전하는 방향과 일치합니다. 풍속은 계속 증가합니다. 북위 60°에서 최대치에 도달하고 극지방으로 내려가서 0으로 감소합니다. 남위 40° 부근에서 풍속은 150에서 2까지입니다. 북반구와 대조하면 풍속은 위도 +50°에서 최대치에 달하며 속도는 초속 240m에 달합니다.

 

계절의 변화
초속 229m(824km/시)의 파계풍속과 7월 4일 불꽃놀이라고 불리는 뇌우폭풍이 관찰되었습니다. 2006년 8월 23일 콜로라도주 볼드시 우주과학대학과 위스콘신대학의 연구원들은 천왕성 표면에 큰 검은 반점이 있는 것을 관찰해 천문학자들에게 천왕성 대기권의 활동에 대해 더 많은 것을 알게 했습니다. 갑작스런 이벤트 폭등의 발생 원인은 왜 밝혀지지 않았지만, 아직 연구원에 의해 밝혀지지 않았습니다. 천왕성의 극도로 기울어진 자전축에 따른 계절적 기후 변화를 보여줍니다. 이러한 계절변화의 본질을 확인하기는 어렵습니다. 왜냐하면 천왕성의 대기권에 대한 관찰수치는 84년보다 적은 완전한 천왕성년이기 때문입니다. 비록 이미 일정한 수의 발견이 있었지만, 광도학적 관측은 이미 천왕성년 반을 쌓았습니다(1950년대부터 계산). 두 스펙트럼대에서의 광도 변화는 이미 규칙적인 변화를 보였습니다. 최대치는 지점에서, 최소치는 주야간 평분점에서 나타납니다. 1960년부터 시작된 마이크로파 관측은 대류층 내부로 파고들어도 비슷한 주기 변화를 가져와 최대치가 지점에 있습니다. 1970년대부터 성층권에 대한 온도 측정도 1986년~일 부근에서 최대치로 나타났습니다. 다수의 변화는 관찰 가능한 기하학적 변화와 관련이 있다고 믿습니다.

 

천왕성의 물리적 계절 변화도 일어나고 있다고 믿습니다. 남극지역이 밝아졌을 때 북극이 마주보고 어둠을 띠는 것은 이와 같은 개요적인 계절변화 모델과는 맞지 않습니다. 1944년 북반구의 지점에 도달하기 전 천왕성의 밝기가 급격히 높아져 북극이 영원히 어두운 것은 아닙니다. 이 현상은 보이는 극지방이 지일 전에 밝아지기 시작하고 주야간 평분점 이후에 어두워지기 시작한다는 것을 의미합니다. 가시광선과 마이크로파의 자료를 자세히 분석하면, 밝기의 변화 주기가 지점 부근에서 완전히 대칭적이지 않음을 나타냅니다. 이는 또한 자오권에서의 반사율 변화를 나타냅니다. 마지막으로 1990년대에는 천왕성이 지점에서 벗어나는 시기에 하버 우주 망원경과 지반의 망원경이 남극관을 감지할 수 있는 어두워짐을 보여줍니다. 또한 북반구의 활동은 구름의 형성과 더 강한 바람과 같은 강력한 밝기의 증가는 곧 시작될 것입니다. 
천왕성이 물리적으로 변한 것이며 메커니즘은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 근접 지점에서 천왕성의 반구는 햇빛을 받고 있고, 다른 반구는 어둡고 깊은 하늘을 향하고 있습니다. 수광반구의 밝기는 대류층에서 메탄운과 흐림층에서 오는 국소적으로 두꺼워진 결과로 여겨졌습니다. 위도 -45°의 밝은 '깃'에서도 메탄 구름과 관련이 있습니다. 남반구 극지방의 다른 변화도 낮은 구름의 변화로 설명할 수 있습니다. 천왕성 마이크로파 방출 스펙트럼상의 변화는 두꺼운 극지방의 구름과 미세먼지가 대류를 저해할 수 있기 때문에 대류권 깊은 곳에서 순환하는 변화 때문일 수 있습니다. 천왕성 봄과 가을의 밤낮 이분점이 다가오면 동역학적 변화와 대류가 다시 일어날 수 있습니다.

 

1986년 보이저 2호가 관찰했을 때 천왕성의 남극은 거의 태양을 향하고 있었습니다. 이 극을 남극이라고 표기하는 것은 행성 또는 위성의 북극은 태양계의 불변평면의 위쪽을 가리킨다는 국제천문연맹의 정의에 근거한 것입니다. 그러나 여전히 다른 협정이 사용되고 있습니다.  한 천체는 오른손의 정칙에 의해 정의된 자전 방향에 의해 북극과 남극을 결정합니다. 후자의 좌표계에 따르면 1986년 햇빛 아래 극은 북극이었습니다.