태양계 행성 – 수금 지화목토 천해, 태양, 명왕성 퇴출 이유, 왜소행성의 정의에 대해 알아보는 시간을 가져봅시다!!
저희 은하 태양계는 태양과 태양의 영향권 내에 있는 천체들로 이루어진 계입니다 항성의 태양, 태양을 공전하는 행성, 그 행성을 공전하는 위성, 그리고 왜소행성(dwarfplanet)과 소행성, 혜성, 카이퍼대(Kuiper belt) 천체를 비롯한 태양계의 소천체(small Solar System body, SSB), 행성간의 먼지(interplanetary)로 구성되어 있습니다.
행성에는 소행성대보다 안쪽의 수성·금성·지구·화성으로부터 바깥쪽의 목성·토성·천왕성·해왕성이 있습니다. 이들은 각각 지구형 행성(terrestrial planet)과 목성형 행성(jovian planet)이라고 부릅니다. 지구형 행성은 암석으로 되어 있어 위성이 없거나 수가 적습니다. 목성형 행성은 거대 기체 행성(giant gaseous planet)으로 불리며, 4개의 목성형 행성은 태양을 제외한 태양계 질량의 99%를 차지하고 있습니다. 기체 행성이기 때문에 밀도는 비교적 낮은 반면 많은 위성을 따릅니다. 또한 목성형 행성은 모두 고리를 두르고 있습니다.
소행성대를 이루는 천체는 대부분 암석으로 구성되어 있지만 카이퍼 대천체(Kuiper beltobject, KBO)는 암석 외에 물, 암모니아, 메탄 등이 얼음 형태로 존재합니다. 한편 이들이 불규칙한 모양을 하고 있는 것과는 달리 세레스(Ceres), 명왕성, 하우메아(Haumea), 마케마케(Makemake), 엘리스(Eris)는 행성만한 힘은 없지만 독자적인 중력으로 구형을 유지하며 왜소행성으로 분류됩니다.
행성과 같은 큰 천체의 궤도면은 대부분 황도와 매우 가깝고 공전 방향도 시계 반대 방향으로 일치합니다. “그러나 혜성을 비롯한 작은 천체들은 공전궤도 면이 황도와 이루는 각, 즉 궤도경사각이 큰 것이 특징입니다”
태양계의 중심인 태양계의 중심에 위치한 G2형 별로 항성의 종족 I에 속합니다. 약 46억년 전에 탄생하였으며, 향후 약 50억년을 주계열성 단계에 머물 것으로 예상됩니다. 표면 온도는 약 5,860K, 절대 등급은 +4.83이라고 합니다. 지름은 약 139만 2천km로 지구보다 109배 크며, 질량은 2×kg입니다. 태양은 태양계 전체 질량의 99.86%를 차지하지만 각운동량으로 계산하면 태양계 전체의 2%에 불과합니다. 지구에서 평균 1억4960만 km(1AU) 떨어져 있지만 지구는 태양을 타원궤도를 따라 공전하기 때문에 1월 근일점에 있을 때가 가장 가깝고 7월 원일점에 있을 때가 가장 멉니다.
태양은 태양계를 중력적으로 지배할 뿐 아니라 중심핵에서 초당 6억 톤의 수소를 헬륨으로 바꾸는 수소 핵융합 반응(hydrogenther monuclear fusion)을 통해 방사 에너지를 방출합니다. 또한 태양풍(solar wind)이나 코로나 질량 방출(coronamass ejection, CME)과 함께 유출되는 자기장은 태양권(heliosphere)을 형성합니다. 태양의 자전을 위해 행성간 공간(interplanetary magnetic space)을 넓히는 자력선이 나선형 구조로 되어 있는데 이를 파커 나선(Parkers spiral)이라고 합니다. 행성 간 매질을 넓힌 태양 플라즈마와 자기장은 행성 자기장과 상호작용을 일으켜 오로라 같은 현상을 일으킵니다.
지구형 행성, 소행성대 안쪽에 있는 태양에 가장 가까운 암석질 행성.
태양에 가장 가까운 수성은 태양에 가장 가까운 행성입니다. 항상 밝은 태양 근처에 있어서 관측하기가 쉽지 않아요. 해가 진 직후의 서쪽 하늘이나 해가 뜨기 직전의 동쪽 하늘에서 밖에 볼 수 없습니다. 표면은 지구의 달과 매우 비슷하며, 대기가 없고 다수의 운석 구덩이로 덮여 있습니다. 작은 궤도와 빠른 공전 속도를 가지며, 공전 주기는 88일 밖에 없다고 합니다. 그에 비해 자전 주기는 약 58일의 긴 주기를 가집니다. 햇빛이 닿는 방향이 변하는데 비교적 오랜 시간이 걸리기 때문에 태양 측과 반대 측의 표면 온도차가 매우 커집니다. 즉, 낮에는 온도가 400도까지 올라가고 한밤중에는 영하 170도 정도로 떨어지는 행성입니다.
가장 밝은 행성, 금성…옛날 사람들은 새벽에 보이는 금성과 저녁에 보이는 금성을 다른 이름으로 불렀습니다. 새벽녘에 보이는 금성은 명성, 저녁 무렵에 보이는 금성은 개먹이 별이라고 불렸습니다. 금성은 지구의 달처럼 위상이 바뀌는데 이는 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 통해 처음 발견했다고 합니다. 그리고 자전 방향이 지구와 반대로 금성에서 태양을 본다면 서쪽에서 뜨고 동쪽에서 지는 것입니다. 대기는 두꺼운 이산화탄소로 둘러싸여 있습니다. 따라서 표면의 열이 우주 공간으로 이동하기 어려운 온실 효과가 발생하고 표면 온도가 뜨겁습니다. 또한 대기가 두껍게 반사되는 햇빛의 양이 많고 지구와 가장 가깝기 때문에 8개의 행성 중 가장 밝게 보입니다.
우리가 사는 지구 태양계 세 번째 행성인 지구는 하나의 위성인 달을 가지고 일 년에 태양 주변을 한 바퀴 돌아요. 지구의 나이는 약 46억년으로, 태양이 형성될 당시 주위에 있던 수많은 작은 행성들의 충돌과 결합으로 지구가 만들어진 것으로 알려져 있답니다. 당시 가지고 있던 대기는 금성과 비슷했지만 지구 내부의 작용 등으로 인해 현재의 대기가 만들어지게 된 것입니다. 현재 대기의 주성분은 질소이며 산소, 이산화탄소 등 생명체가 살아가는 데 필요한 성분들로 채워져 있습니다. 또한 태양으로부터 적당한 거리에 놓여 있어 따뜻한 온도를 유지하며 지구의 자전축이 약 23.5도 기울어 계절의 변화를 만듭니다. 이 모두가 현재의 살기 좋은 지구의 환경을 만들었습니다.
붉은 행성 화성인은 과거 화성에는 물이 존재하고 생명체가 있다고 믿고 있습니다. 최근 탐사선이 보내온 관측 자료를 분석한 결과 아직 특이한 흔적은 발견되지 않았습니다. 하지만 여전히 많은 연구와 관심을 받고 있는 행성입니다.화성도 지구와 마찬가지로 자전축이 약 25도 기울어져 계절 변화가 있습니다. 화성은 매우 희박한 이산화탄소 대기를 가지고 있으며 온도가 낮습니다. 표면에는 큰 화산이 있어 과거에 활발한 지각 활동이 이루어졌음을 보여주고 있습니다. 또한 산화철이 주성분인 붉은색 자갈과 모래로 덮여있어 전체적으로 붉게 보입니다. 극지에는 흰색 극관이 있지만, 위쪽에는 드라이 아이스, 아래쪽에는 얼음으로 되어 있습니다. 그들은 계절이 바뀜에 따라 크기가 바뀝니다.
목성형 행성의 소행성대 맞은편의 거대한 가스 행성
가장 큰 행성 목성은 태양계 내에서 가장 크고 무거운 행성으로 지구보다 지름이 약 11배나 큽니다. 좀 더 큰 천체였다면 핵반응이 일어나 별이 되어 있었을지도 모르겠네요. 부피는 지구의 1400배나 되지만 질량이 지구의 약 318배이기 때문에 밀도는 지구보다 낮은 것입니다. 목성은 수소, 헬륨 등의 기체로 이루어져 있으며 위도에 따라 자전 주기가 다릅니다.또한 빠른 자전에 의한 대류 현상으로 표면에 줄무늬가 만들어집니다. 뜨거운 공기가 상승하는 지역은 밝고, 차가운 공기가 하강하는 지역은 어두워집니다. 그리고 표면에 보이는 붉은색의 큰 반점은 태양계에서 가장 큰 소용돌이 모양의 대적색점(Great Red Spot)입니다. 목성의 고리는 얇고 작은 암석으로 되어 있어서 희미하게 보입니다.
고리가 아름다운 토성토성은 행성 중에서 가장 아름다운 고리를 지니고 있습니다. 이 고리는 1만 개가 넘는 가느다란 고리가 모여 있는데, 약 7만 km 두께에요. 고리에 있는 작은 알갱이로부터 10m가 넘는 크기의 얼음이 빛을 약 80%정도까지 반사시켜 다른 행성에 비해 고리가 더 선명하게 보입니다. 또한 고리의 중간에는 안과 밖을 가르는 검은 선인 카시니의 틈도 보이네요. 토성의 대기는 목성처럼 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며 위도에 따라 자전 속도가 다릅니다. 밀도는 너무 작아서 만약 토성을 물병 안에 넣으면 물 위에 떠 있는 셈이죠.
97도에 가로놓인 천왕성 1781년 이전에는 토성 바깥쪽에 다른 행성이 존재한다고 볼 수 없습니다. 천왕성은 윌리엄 허셜(William Herschel)에 의해 처음 발견되었습니다. 천왕성은 대기에 존재하는 메탄이 햇빛의 빨간색은 흡수하고 파란색을 반사하여 파란색으로 보입니다. 목성과 토성처럼 고리를 갖고 있지만 천왕성의 고리는 검은 물질로 되어 있기 때문에 어두워 보입니다. 천왕성의 특이한 점은 자전축은 약 97도 기울어져 있어 공전 궤도면에 거의 평행하게 자고 자전한다는 것입니다. 따라서 남북극은 항상 태양이나 지구를 향해 있게 됩니다.
청록색 진주해왕성 천왕성 발견 후 또 다른 행성이 있을 것이라 여겨 추가로 발견된 것이 해왕성입니다. 태양계의 청록색 진주라고 불리는 해왕성은 2006년 명왕성이 태양계 행성에서 제외되면서 태양계의 마지막 행성이 되었습니다. 태양에서 멀리 떨어져 있어서 꽁꽁 얼어붙은 상태입니다. 적도 부근에 있는 암흑의 대암점(Great Dark Spot)은 얼어붙은 메탄의 결정체로 초속 수백 킬로미터의 속도로 폭풍이 몰아치고 있습니다. 해왕성의 고리는 얼은 메탄 조각으로 구성되어, 비틀림 막대기 모양의 고리도 발견되었다고 합니다.
2006년 8월에 명왕성을 몰아내는 이유로 국제천문연맹(IAU)이 명왕성은 행성이 아니라고 발표했습니다. 명왕성 행성의 지위를 박탈한 데는 여러 가지 이유가 있습니다. 첫 번째로 달로 여겨졌던 명왕성이 달 크기의 3분의 2밖에 되지 않는다는 사실이 밝혀졌습니다. 그리고 다른 행성들은 거의 원에 가까운 궤도로 태양 주위를 돌게 되는데 명왕성의 공전궤도는 아주 긴 타원형입니다. 그래서 간혹 해왕성의 궤도 안쪽으로 들어가기도 합니다. 게다가 공전 궤도면이 다른 행성에 비해 많이 기울어져 있습니다.
또한 명왕성의 위성이라고 불리고 있는 카론과의 관계도 이상해졌습니다. 다른 위성들은 행성을 중심으로 원에 가까운 형태로 행성 주위를 돌고 있는데 카론과 명왕성은 서로 주위를 돌고 있습니다. 그래서 한때는 카론을 위성이 아닌 다른 행성으로 보고 카론과 명왕성을 이중행성이라고 불렀습니다.
그러나 카이퍼벨트로 명왕성보다 더 큰 천체 2003UB313(미국에서는 제나로 명명)이 발견되면서 명왕성의 지위는 흔들렸습니다. 명왕성을 계속 행성이라고 부른다면 저처럼 명왕성보다 큰 천체도 행성이라고 해야 하니까요. 그래서 많은 천문학자들은 명왕성을 왜소행성으로 분류하기로 결정하고 행성의 정의를 명확히 했습니다.
행성의 정의 태양 주위를 돌면서 충분히 큰 질량을 가지며 독자적인 중력을 위해 둥글고 자궤도 영역에서 주변의 다른 천체를 물리친 천체
그러나 이 같은 결정에 대해 미국만 강력히 반대했다. 명왕성이 행성의 자격을 잃으면 미국인의 자존심이 무너지기 때문이었습니다 명왕성은 미국인이 발견한 유일한 행성이었어요. 결국 국제천문연맹은 2008년 6월에 열린 회의에서 명왕성과 엘리스를 새로운 천체의 부류인 ‘풀토이드’로 분류하기로 결정했습니다.플루토이드는 ‘해왕성 밖에서 태양을 돌고 주위에 암석형 옆에 있는 둥근 천체’를 말합니다.
플루토이드 [dwarfplanet] 왜소 행성
왜소 행성
2006년 8월에 체코의 프라하에서 열린 국제 천문 연맹(International Astronomical Union, IAU)의 정기 총회(general assembly)에서 새롭게 정의된 천체에 관한 분류입니다.
태양계에서 왜소행성은 다음과 같은 기준을 만족시킨다:
-태양을 공전한다.- 구형에 가까운 형태를 유지하기 때문에 질량이 충분히 커야 함.궤도 주변에 있는 천체에 압도적인 영향을 미칠 만큼 중력이 강하지 않다.-다른 행성의 위성이 아니다.
이 기준에 따르면 태양계에는 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 엘리스 등 5개의 왜소행성이 있습니다.세도나(Sedna), 오르쿠스(Orcus), 쿠아오아(Quaoar) 등은 조만간 왜소행성으로 분류될 가능성이 있습니다.
이상 태양계에 대해서 간략하게 설명해드렸습니다.
그리고 과외상담도 하고 있으니까 연락주세요!언제나 행복하세요~^^
참고자료 : [네이버지식백과]태양계 행성 – 수금지 화목토천해 (이미지사이언스, 한국천문연구원) [네이버지식백과]태양계 [Solar system] (천문학 백과) [네이버 지식 백과]명왕성은 왜 행성이 아닙니까? 재미있는 별자리와 우주이야기, 2014.7.18., 이충환, 신광복, 손정근, 서석근, 윤성철