태양계의 행성

태양계는 태양과 그 주변을 돌고 있는 행성과 소행성 그리고 혜성 등으로 이루어져 있다. 그 외에 카이퍼 띠와 오르트 구름을 이루고 있는 얼음덩어리와 소천체들도 태양계 식구들이다. 그 중에 행성은 공전궤도면이 서로 비슷하여, 지구에서 봤을 때 태양이 지나가는 자리를 그대로 따라간다. 현재 태양계 행성(8개)은 특성에 따라 크게 지구형 행성과 목성형 행성으로 나눌 수 있다. 지구형 행성에는 수성, 금성, 지구, 화성이 있는데, 이 행성들은 크기가 상대적으로 작고 밀도는 높으며, 표면이 고체로 만들어져 있다. 목성형 행성에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 있는데, 이들은 기체로 구성되어 밀도가 상대적으로 낮으며. 아름다운 고리를 가지고 있다. 과거에는 명왕성도 행성으로 분류하였으나, 지구형 행성이나 목성형 행성의 특징을 가지고 있지 않았다. 그래서 2006년 이후부터는 행성이 아니라 세레스, 이리스와 함께 왜행성으로 새롭게 분류하였다.[사진_최승용]

 

수성은 태양과 가장 가까운 행성이다. 항상 밝은 태양 가까이 있어 관측하기가 쉽지 않다. 해가 진 직후 서쪽 하늘이나, 해가 뜨기 직전 동쪽 하늘에서만 볼 수 있다. 표면은 지구의 달과 매우 비슷하여, 대기가 없고 수많은 운석구덩이로 덮여 있다. 작은 궤도와 빠른 공전속도를 가져 공전주기는 88일밖에 되지 않는다. 그에 비해 자전주기는 약 58일의 긴 주기를 갖는다. 햇빛을 받는 방향이 바뀌는데 상대적으로 오랜 시간이 걸리기 때문에 태양 쪽과 반대쪽의 표면 온도 차이가 매우 커진다. 즉, 낮에는 온도가 약 400도까지 올라가고, 한밤중에는 영하 170도정도까지 내려간다.[사진_NASA]

옛날 사람들은 새벽에 보이는 금성과 저녁에 보이는 금성을 서로 다른 이름으로 불렀다. 새벽에 보이는 금성은 샛별로,  저녁에 보이는 금성은 개밥바리기 별이라 불러왔다. 금성은 지구의 달처럼 위상이 변하는데, 이것은 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 통하여 처음 발견하였다. 그리고 자전방향이 지구와 반대여서, 금성에서 태양을 본다면 서쪽에서 떠서 동쪽에서 질 것이다. 대기는 두꺼운 이산화탄소로 둘러싸여 있다. 따라서 표면의 열이 우주공간으로 쉽게 빠져 나가지 못하는 온실효과가 발생하여 표면온도가 뜨겁다. 또한 대기가 두꺼워 반사되는 햇빛의 양이 많으며, 지구와도 가장 가까이 있기 때문에 8개 행성 중에서 가장 밝게 보인다. 사진은 마젤란 호가 레이더로 관측한 금성이다.[사진_NASA]

태양계 3번째 행성인 지구는 하나의 위성인 달을 가지고 일년에 태양 주변을 한 바퀴 회전한다. 지구의 나이는 약 46억년으로 태양이 형성될 당시 주위에 있던 수많은 작은 행성의 충돌과 결합으로 지구가 만들어 졌다고 알려져 있다. 당시에 가지고 있던 대기는 금성과 비슷하였지만, 지구 내부의 작용 등에 의해 현재의 대기를 만들게 되었다. 현재 대기의 주성분은 질소이며, 산소, 이산화탄소 등 생명체가 살아가는 데 필요한 성분들로 채워져 있다. 또한 태양으로부터 적당한 거리에 놓여 있어 따뜻한 온도를 유지하고, 지구의 자전축이 약 23.5도 기울어져 계절의 변화를 만든다. 이 모든 것이 현재의 살기 좋은 지구의 환경을 만들었다. [사진_NASA]

사람들은 과거 화성에 물이 존재하여 생명체가 있을 것이라고 믿어 왔다.  최근 탐사선이 보내온 관측 자료를 분석한 결과 아직 특이한 흔적은 발견하지 못했다. 그러나 여전히 많은 연구와 관심을 받고 있는 행성이다. 화성도 지구와 마찬가지로 자전축이 약 25도 기울어져 있어서 계절 변화가 있다. 화성은 매우 희박한 이산화탄소의 대기를 가지고 있어서 온도가 낮다. 표면에는 커다란 화산이 있어 과거에 활발한 지각활동이 있었다는 것을 말해준다. 또한 산화철이 주성분인 붉은색의 자갈과 모래로 덮여 있어 전체적으로 붉게 보인다. 극지방에는 흰색의 극관이 있는데, 위쪽은 드라이아이스, 아래쪽은 얼음으로 되어있다. 이들은 계절이 바뀜에 따라 그 크기가 변해간다.[사진_NASA]

목성은 태양계 내에서 가장 크고 무거운 행성으로, 지구보다  약 11배나 크다. 조금만 더 큰 천체였다면 핵반응이 일어나 별이 되었을지도 모른다. 크기는 지구의 1,400배나 되지만 질량이 지구의 약 318배이기 때문에, 밀도는 지구보다 낮다. 목성은 수소와 헬륨 등의 기체로 이루어져 있어서 위도에 따라 자전주기가 다르다. 또한 빠른 자전에 따른 대류현상 때문에 표면에 줄무늬가 만들어진다. 뜨거운 공기가 상승하는 지역은 밝게, 차가워진 공기가 하강하는 지역은 어둡게 보인다. 그리고 표면에 있는 붉은 색의 커다란 반점은 태양계에서 가장 커다란 소용돌이인 대적점(大赤點, Great Red Spot)이다. 목성의 고리는 얇고 작은 암석들로 이루어져 있어 희미하게 보인다.[사진_NASA]

토성은 행성 중에서 가장 아름다운 고리를 가지고 있다. 이 고리는 1만개가 넘는 얇은 고리가 모여 보이는 것인데, 약 7만km의 두께를 형성하고 있다. 고리에 있는 작은 알갱이부터 10m가 넘는 크기의 얼음들이 빛을 약 80%정도까지 반사시켜 다른 행성에 비해 고리가 더욱 뚜렷하게 보인다. 또한 고리의 중간에는 안과 밖을 구분 짓는 검은 선인 카시니의 틈도 보인다. 토성의 대기는 목성처럼 수소와 헬륨으로 이루어져 있으며, 위도마다 자전 속도가 다르다. 토성은 태양계 행성 중에서 가장 빠른 자전을 하고 있기 때문에 가운데가 가장 볼록한 모양을 가지고 있다. 밀도는 너무 작아서 만약 토성을  물 그릇 속에 넣는다면 물 위에 떠 있게 될 것이다. [사진_NASA]

1781년 이전에는 사람들은 토성 바깥쪽에 다른 행성이 존재할 것이라고 생각하지 못했다. 천왕성은 윌리엄 허셜(William Herschel)에 의해 처음 발견되었다. 천왕성은 대기에 존재하는 메탄이 태양빛의 붉은 색은 흡수하고 푸른색을 반사하여 푸른색으로 보인다. 목성과 토성처럼 고리를 가지고 있지만 천왕성의 고리는 검은 물질로 되어있기 때문에 어둡게 보인다. 천왕성의 특이한 점은 자전축은 약 97도 기울어져 있어 공전 궤도면에 거의 평행하게 누워서 자전하는 것이다. 따라서 남북극은 항상 태양이나 지구를 향해 있게 된다. [사진_NASA]

천왕성의 발견 이후 또 다른 행성이 있을 것이라 생각하여 추가로 발견된 것이 해왕성이다. 태양계의 청록색 진주라 불리는 해왕성은 2006년에 명왕성이 태양계 행성에서 제외되면서 태양계의 마지막 행성이 되었다. 태양으로부터 멀리 떨어져 있어 꽁꽁 얼어붙은 상태이다. 적도 근처에 있는 어둡고 검은 대암점(大暗點, Great Dark Spot)은 꽁꽁 언 메탄의 결정체가 모인 것으로, 초속 수백 km의 속도로 폭풍이 휘몰아치고 있다. 해왕성의 고리는 얼은 메탄조각들로 구성되었으며, 꽈배기 모양을 하고 있는 고리도 발견되었다. [사진_NASA]