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목성형 행성, 목성·토성·천왕성·해왕성을 소개합니다 본문

학습자료/과학

목성형 행성, 목성·토성·천왕성·해왕성을 소개합니다

대한민국 교육부 2015. 7. 6. 10:20


목성형 행성, 목성·토성·

천왕성·해왕성을 소개합니다



수성, 금성, 지구, 화성과 같은 지구형 행성의 바깥쪽에는 수소와 헬륨이 주성분인 기체 행성이 위치하고 있습니다. 2006년 8월 국제천문연맹(IAU)의 행성에 대한 분류법을 정정한 후로 명왕성이 소행성으로 바뀌자 목성형 행성은 화성 바깥 궤도에 있는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 의미하게 되었습니다. 목성형 행성은 지구형 행성에 비해 반경은 크지만 평균밀도는 지구형 행성보다 작은 편입니다. 하지만 크기가 매우 커서 전체적인 질량은 지구형 행성보다 크다고 할 수 있습니다. 목성형 행성들의 자전 속도는 지구형 행성보다 빨라서 편평도가 크고 짙은 대기로 둘러싸여 있어서 가시광선 영역을 관측해 보면 회전하는 대기층을 쉽게 관측할 수 있습니다. 목성형 행성은 많은 위성들을 거느리고 있으며 모두 고리를 가지고 있습니다.

 

그렇다면 목성형 행성들의 이 고리는 어떻게 생겨나게 되었을까요? 이 질문에 답하기 위해서는 기조력을 이해해야 한답니다. 달은 지구에 만유인력을 미쳐 해수면의 변화를 가져와 밀물과 썰물 현상이 나타나게 만드는데 달이 지구에 미치는 이러한 힘을 ‘기조력’이라고 합니다. 이때 지구도 달에 영향을 미쳐서 달을 타원체로 찌그러들게 합니다. 고체로 되어 있는 달이 찌그러지는 것이지요. 이처럼 질량이 다른 두 천체가 어느 한계 이상으로 가까워지면 질량이 작은 천체는 아주 많이 찌그러지다가 결국에는 깨지게 됩니다. 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 고리는 그들 주위를 도는 위성이 그들 행성과 어느 한계 이상으로 가까워져 기조력 때문에 깨져 형성된 것이랍니다.

 


■ 목성(Jupiter)

태양계의 다섯 번째 궤로를 돌고 있는 목성은 태양계에서 가장 큰 행성입니다. 목성의 크기는 지구 크기의 1,300배나 되고, 질량은 무려 318배에 달해 목성의 질량은 태양계에 있는 모든 행성의 질량을 합한 것의 2배나 된답니다.


목성은 변화무쌍한 대기를 가지고 있습니다. 독특한 줄무늬를 만들며 적도와 평행하게 목성 전체를 휘감아 도는 목성의 대기는 지구에서도 관측할 수 있습니다. 10개에서 14개 정도로 보이는 이 줄무늬는 쉴 새 없이 움직이면서 서로 섞이기도 하고 넓어지기도 하고 때로는 없어지기도 한답니다. 목성 대기의 관측에서 가장 흥미로운 것은 남쪽에 자리 잡고 있는 어두운 붉은색의 타원형 무늬인 대적점입니다. 이 대적점은 세로 방향으로는 폭이 14,000km, 가로 방향으로는 26,000km에 달하는 크기입니다. 즉, 붉은색의 점 안에 지구만한 행성이 2개나 들어갈 수 있는 크기인 것이지요. 대적점에서는 바람이 시계 반대 방향으로 불고, 다른 지점의 구름보다 온도가 2℃ 정도 낮습니다. 우주 탐사선이 조사한 결과 대적점은 목성에 나타나는 거대한 태풍과 같은 돌풍의 소용돌이로 지구의 태풍은 길어야 한 달 정도면 사라지지만 대적점은 발견된 이래 300년이나 계속되는데, 왜 그런지는 아직 분명하게 밝혀지지 않았답니다.

 

목성에는 위성이 63개 있습니다. 그중 가장 크고 밝은 이오, 에우로파, 칼리스토, 가니메데 4개의 위성을 갈릴레이 위성이라고 부르는데 이는 이 위성들을 처음 발견한 사람이 바로 갈릴레이이기 때문입니다. 이 중에서 가장 큰 가니메데는 수성보다도 크답니다. 이오에서는 활발한 화산 활동뿐만 아니라 지진도 관측되었습니다.


▲목성(출처: 에듀넷)



■ 토성(Saturn)

목성에 이어 그 다음으로 큰 행성인 토성은 얼음과 바위, 먼지로 이루어진 크고 아름다운 고리가 있어 ‘태양계의 보석’이라고도 불립니다. 처음에는 하나로 된 거대한 고리라고 생각했는데, 여러 개의 고리로 이루어져 있다는 사실이 밝혀졌지요. 유일하게 대기를 가진, 위성을 거느린 행성으로 아주 빠르게 자전하고 있어 행성 중에 가장 납작한 타원체 모양(옆으로 길쭉한 모양)을 하고 있습니다. 토성의 위성 중에 타이탄은 수성만한데, 밀도는 아주 낮고, 표면은 액체 질소로 뒤덮여 있는 것으로 추정되고 있습니다. 그래서 사람들은 토성을 생명이 탄생하기 전의 원시 지구와 아주 비슷하다고 여기고 있답니다.


▲토성(출처: 에듀넷)



■ 천왕성(Uranus)

파란 원반처럼 빛나는 천왕성은 옆으로 누운 행성입니다. 천왕성은 자전축이 98˚ 정도 기울어져 비스듬히 누운 채 태양 주위를 돌고 있는데 천왕성의 자전축이 기울어진 것은 아주 오래 전 천왕성에 거대한 충돌이 있었기 때문인 것으로 추정되고 있습니다. 천왕성은 또한 토성처럼 수평으로 되어 있는 것이 아니라 수직으로 서 있는 기이한 모습의 고리를 가지고 있습니다. 태양계의 행성 중에서 세 번째로 큰 천왕성은 지름이 약 51,000km로 지구의 네 배 정도이며 태양으로부터 받은 태양 광선의 양은 지구가 받는 양의 1/360에 불과해서 표면의 온도는 -170℃에 불과한 것으로 알려져 있습니다. 공전은 아주 느려서 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 약 84년이 걸리는 반면 자전은 빨라서 11시간 만에 자전을 한답니다. 


▲천왕성(출처: 에듀넷)



■ 해왕성(Neptune)

해왕성은 목성형 행성 가운데 가장 바깥쪽 궤도를 돌고 있는 행성을 말합니다. 태양으로부터의 거리는 약 45억 km로 천왕성이 발견된 지 65년 뒤인 1846년에 수학적 계산에 의해 발견되었습니다. 천문학자들은 천왕성이 약간 불규칙한 궤도를 나타내는 것을 보고 천왕성보다 바깥쪽에 있는 행성이 끌어당기고 있기 때문이라고 생각했고, 그 별의 위치를 계산해 냈는데 실제로 그 위치와 아주 가까운 곳에서 해왕성이 발견되었답니다. 해왕성은 아주 큰 궤도를 돌기 때문에 공전 주기도 아주 길어 165년이나 됩니다. 자전 주기는 16시간 7분입니다.


해왕성의 대기는 천왕성의 대기와 비슷하게 수소와 헬륨 그리고 메탄으로 이루어져 있습니다. 해왕성이 파랗게 보이는 것은 대기의 메탄 성분이 태양의 빨간 빛을 흡수하고 파란 빛을 잘 반사하기 때문입니다. 해왕성의 위성들 가운데 가장 큰 트리톤은 달보다 조금 작은데, 공전 방향이 해왕성의 공전 방향과 반대입니다. 그 이유는 여전히 수수께끼랍니다. 


▲해왕성(출처: 에듀넷)



[자료출처: 에듀넷]











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