8개의 태양계의 행성-천체투영프로젝터 다지기
수성·금성·지구·화성
Mercury·Venus·Earth·Mars
태양계 내의 행성은 특징에 따라 크게 지구형 행성과 목성형 행성으로 구분할 수 있습니다. 지구와 평균 밀도·질량·크기 등이 비슷한 수성·금성·화성·지구를 통틀어 ‘지구형 행성’이라고 하는데 지구형 행성은 그 바깥쪽에 있는 ‘목성형 행성’과는 여러 가지 면에서 다른 성질을 가지고 있습니다.
지구형 행성은 목성형 행성보다 크기가 확연히 작습니다. 지구와 비슷하게 단단한 암석으로 이루어져 있으며 대기는 이산화탄소·질소·산소를 주성분으로 하지만 대기층이 엷고, 그중에는 대기를 거의 가지고 있지 않은 것도 있습니다. 자전 속도가 목성형 행성에 비해 느리고, 위성의 수도 적습니다.
수성(Mercury) - 태양과 가장 가까운 수성
수성은 태양에서 가장 가까이 있는 행성으로 태양 옆에 붙어 다니기 때문에 우리가 눈으로 관측하기는 쉽지 않습니다. 왜냐하면 태양의 밝은 빛에 가려져 잘 보이지 않기 때문이지요. 그래서 태양의 앞에 오는 새벽에 잠깐, 태양의 뒤에 오는 초저녁에 잠깐 관측할 수 있습니다. 수성은 인력이 작고 온도가 아주 높아 대기가 수성의 표면에 머물러 있지 못합니다. 따라서 수성에서는 비와 눈 같은 대기 현상이 일어날 수가 없지요. 그래서 수성의 표면에는 운석의 충돌로 생긴 구덩이 모양의 크레이터가 잘 보존되어 있답니다. 수성의 자전축은 공전하는 면과 수직을 이루고 있어 수성에는 계절의 변화가 없고 대기가 없기 때문에 대류도 없어 밤과 낮의 온도 차가 아주 심한 것으로 알려져 있습니다. 햇빛을 받는 방향이 바뀌는데 상대적으로 오랜 시간이 걸리기 때문에 태양 쪽과 반대쪽의 표면 온도 차이가 매우 커집니다. 낮에는 온도가 약 400도까지 올라가고, 한밤중에는 영하 170도정도까지 내려갑니다.
수성의 자전 주기는 58.64일이고, 공전 주기는 87.97일입니다. 수성이 한 바퀴 도는 데 약 59일이 걸린다는 뜻이니까 하루가 59일인 셈이지요. 또 1년이 88일 정도니까 태양 주위를 아주 빠르게 돌고 있다는 것을 알 수 있습니다. 그래서 수성에서는 태양이 지구에서처럼 날마다 뜨지 않고 해 뜨는 날에서 해 지는 날까지 2년(176일)이나 걸린답니다.
금성(Venus) - 가장 밝은 행성 금성
금성은 인류가 탐사선으로 행성을 탐사하기 시작하면서 가장 먼저 집중적으로 탐사를 시작한 행성입니다. 지구와 금성은 여러 가지 면에서 서로 닮아 있습니다. 크기와 질량이 비슷하고 가까이 있기 때문에 쌍둥이처럼 보이지요. 금성은 해 뜨기 전 동쪽 하늘에서 보이거나 해진 뒤 서쪽 하늘에서 보입니다. 이 때문에 옛날 사람들은 새벽에 보이는 금성과 저녁에 보이는 금성이 서로 다른 별이라고 여기고 ‘샛별’과 ‘개밥바리기별’이라고 부르기도 했답니다.
금성의 자전 주기는 243일로 아주 느릴 뿐 아니라 자전 방향도 다른 행성과 반대 방향입니다. 따라서 금성에서는 태양이 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지는 것처럼 보이지요. 금성의 공전 주기는 225일입니다. 낮과 밤의 길이는 자전과 공전 속도에 의해 결정되는데, 금성의 낮과 밤의 길이는 각각 117일입니다. 밤인 지역은 오랫동안 햇빛을 받지 못하기 때문에 낮인 지역보다 온도가 아주 낮을 것 같지만, 탐사선의 관측에 따르면 온도는 어느 곳이나 비슷한 것으로 알려져 있습니다. 이는 금성에는 두꺼운 이산화탄소로 이루어진 대기층이 있어 대류 작용이 활발하여 에너지가 골고루 섞이기 때문입니다. 그리고 이산화탄소는 온실 효과를 일으키기 때문에 금성의 온도는 475℃로 아주 높답니다. 또한 대기가 두꺼워 반사되는 햇빛의 양이 많으며, 지구와도 가장 가까이 있기 때문에 8개 행성 중에서 가장 밝게 보입니다. 사진은 마젤란 호가 레이더로 관측한 금성입니다.
지구(Earth) - 우리가 사는 지구
우리가 살고 있는 지구는 지금까지 발견된 행성으로는 유일하게 생물이 살 수 있는 아름다운 행성입니다. 지구는 태양으로부터 세 번째 궤도를 돌며, 달을 위성으로 가지고 있습니다. 지구는 엷은 대기층으로 둘러싸여 있는데 온도도 아주 덥거나 아주 춥지 않고 적당하여 다양한 생명체들이 살아갈 수 있습니다. 이는 지구가 거의 원에 가까운 타원 모양으로 1년에 한 바퀴씩 태양 둘레를 돌기 때문에 가능한 일입니다. 지구와 달리 태양에서 가까울 때와 멀리 있을 때의 거리 차가 아주 심한 길쭉한 궤도를 도는 행성들에서는 우리가 상상하지 못하는 정도의 온도 변화가 나타나게 됩니다. 즉, 더울 때는 거의 타는 듯이 덥고, 멀어지면 얼듯이 추워지는 현상이 반복해서 일어나게 되는 것이지요. 지구가 만약 지금과 달리 태양에 가까이 있을 때와 멀리 있을 때의 차이가 많이 나는 길쭉한 타원 모양으로 태양 주위를 돌았다면 태양에 가까이 있을 때는 바닷물이 끓어 넘치고, 가장 멀리 있을 때는 바닷물이 얼어 버렸을 것입니다. 하지만 우리가 살고 있는 지구는 태양에 가까워지는 때와 태양에서 멀어지는 때의 거리 차이가 거의 없어 온도 차가 급격하게 일어나지 않고 따뜻한 온도를 유지하며 지구의 자전축이 약 23.5도 기울어져 계절의 변화를 만듭니다. 대기의 주성분은 질소이며, 산소, 이산화탄소 등 생명체가 살아가는 데 필요한 성분들로 채워져 있습니다.
화성(Mars) - 붉은 행성 화성
화성은 적갈색의 돌로 덮여 붉은색을 띠는 행성입니다. 화성은 행성이어서 스스로 빛을 내지 못하지만, 태양에서 빛을 받아 반사하여 붉게 빛나는 것처럼 보입니다. 이러한 화성의 불타는 모습 때문에 로마 사람들은 화성을 전쟁의 신인 ‘마르스’라고 부르기도 했지요. 화성의 질량은 지구 질량의 약 10분의 1 정도이고, 지구와 비슷하게 자전축이 공전하는 면과 약 66.7˚로 기울어진 채 공전하기 때문에 지구처럼 계절의 변화가 뚜렷하게 나타납니다.
화성의 표면에는 달이나 수성 표면과 마찬가지로 많은 분화구가 있습니다. 거대한 화산도 많고 에베레스트 산보다 높은 산과 계곡도 뻗어 있지요. 물의 흐름에 의해 형성된 것으로 보이는 지형도 있어서 오래 전에 화성에는 물과 생명체가 있었을 것이라는 가능성이 끊임없이 제기되고 있습니다. 만약 화성에 정말 생명체가 존재했다면 환경 변화에 대한 놀라운 적응력을 지닌 생명체의 속성상 지금은 형태를 바꾸어 화성의 어느 곳엔가 살아남아 있을지도 모릅니다. 하지만 화성의 상공을 도는 탐사선만으로 화성의 지하에 있을지도 모르는 생명체의 존재를 확인하기는 아주 어렵답니다.
목성·토성·천왕성·해왕성
Jupiter·Saturn·Uranus·Neptune
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.
목성(Jupiter) - 가장 큰 행성 목성
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.
목성의 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. 그 중 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.
토성(Saturn) - 고리가 아름다운 토성
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.
천왕성(Uranus) - 97도로 누워있는 천왕성
파란 원반처럼 빛나는 천왕성은 옆으로 누운 행성입니다. 천왕성은 대기에 존재하는 메탄이 태양빛의 붉은 색은 흡수하고 푸른색을 반사하여 푸른색으로 보입니다. 천왕성은 자전축이 97˚ 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 4배 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.
해왕성(Neptune) - 청록색 진주 해왕성
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. 태양계의 청록색 진주라 불리는 해왕성은 2006년에 명왕성이 태양계 행성에서 제외되면서 태양계의 마지막 행성이 되었습니다.
[사진_NASA]