"토성이란 무엇인가?"
딱딱! 안녕하세요. 지식연구소의 딱따구리입니다. 반갑딱:) 🖐🖐
오늘 포스팅은 태양으로부터 여섯 번째에 있는 행성, 진성으로도 불렸던 토성입니다. 토성은 행성 주위에 띄를 두르고 있어서 유명하죠? 자~ 그럼 같이 토성에 대해 공부해볼까요?
토성(土星, 라틴어: Saturnus)은 태양으로부터 여섯 번째에 있는 태양계의 행성으로, 진성으로도 불렀습니다. 토성은 태양계 내의 행성 중 목성에 이어 두 번째로 크며, 지름은 약 12만 킬로미터로 지구의 9.1배이며 부피는 760배에 달합니다. 이에 비해 질량은 지구의 95배 밖에 안되기 때문에 토성의 평균 밀도는 0.7g/cm3 에 지나지 않습니다. 그리고 토성의 표면 중력은 지구와 비슷합니다. 토성은 목성, 천왕성, 해왕성과 함께 목성형 행성으로 분류됩니다.
서양의 명칭(Saturn)은 로마의 신 '사투르누스(Saturnus)'에 기원합니다. 영어에서 토요일을 나타내는 saturday도 여기서 나왔는데, 이는 그리스 신화에서의 제우스의 아버지인 크로노스, 바빌로니아에서는 니누르타(Ninurta)에 해당됩니다.
토성의 질량은 지구의 약 95.1배이며 지금은 9배인 12만 킬로미터가량으로서 크기와 질량에서 목성 다음으로 태양계에서 큰 행성입니다. 하지만 토성의 부피는 지구의 750배나 돼 토성의 밀도는 태양계 내의 모든 천체뿐만 아니라 물보다도 작습니다. 토성의 대기는 목성과 마찬가지로 수소와 헬륨이 주류를 이루고 약간의 메탄과 암모니아가 첨가되어 있습니다. 토성의 표면온도는 섭씨 영하 180도를 기록하고 있습니다. 토성의 온도가 낮은 이유는 태양과 너무 멀리 떨어져 있기 때문으로 지구가 태양으로부터 받는 열량의 100분의 1밖에 받지 못합니다. 이 추위때문에 토성에서는 암모니아는 물론 메탄 등이 결빙해 고체 형태로 존재합니다. 이 때문에 토성 상공 1,000킬로미터 아래는 수증기와 암모니아 구름이 공존하고 있으며 대기의 유동 속도가 커서 적도에서는 시속 1,800킬로미터의 강풍이 사납게 휘몰아치고 있습니다. 토성은 태양에서 14억 2,672만 킬로미터 떨어져 있어 공전하는데 29.4571년이 걸리지만 자전속도는 매우 빨라서 10시간 33분 38초마다 한번씩 자전합니다. 토성은 태양계 행성 가운데 매우 멀리 있는데도 밝은 빛으로 빛나며 수성보다도 밝은 빛을 냅니다.
토성은 목성과 모든 면에서 아주 비슷하지만 아름다운 고리로 사람들을 놀라게합니다. 토성에 대한 연구는 1610년 갈릴레이에 의해 본격적으로 시작되었으며 그는 처음에 토성의 고리를 보고 이것을 '토성의 귀 또는 손잡이'라고 부르기도 했습니다. 그러나 훗날 그가 죽은 뒤 50년 후인 1659년 네덜란드의 천문학자인 호이겐스에 의해 그것이 고리라는 것이 밝혀지고 최근의 보이저가 관측할 때까지는 너무 희미해서 상세하게 알 수는 없었습니다. 토성의 신비는 태양계 탐사 우주선 보이저 1,2호에 의해 낱낱이 밝혀졌습니다. 토성에는 모두 60개의 위성이 있는 것으로 2006년 11월까지 확인되었으나, 2019년 10월에 와서 토성의 위성은 82개이며 현재까지 태양계 중 가장 위성이 많은 것으로 밝혀졌고, 앞으로 더 발견될 수도 있을 것입니다. 토성의 위성 가운데 타이탄은 발견 역사가 가장 오래됐고 다른 태양계 위성 중에서는 볼 수 없는 짙은 대기로 감싸여 있습니다. 토성은 초속 9.7킬로미터로 일주하는 데 지구 시간으로 꼬박 29.6년이나 걸립니다.
토성의 내부가 어떻게 되어 있는지 정확하게 알려져 있지는 않지만 목성과 비슷할 것으로 생각됩니다. 구체적으로 암석 물질로 이루어진 핵 위를 수소와 헬륨이 둘러싸고 있을 것으로 보입니다. 암석핵은 지구와 물질 조성은 비슷하나 밀도는 더 높습니다. 핵을 금속 수소의 두꺼운 층이 둘러싸고 있으며 그 위는 액체 수소 및 헬륨의 층이 있습니다. 최외곽층 1000킬로미터는 기체 수소 및 헬륨의 층일 것입니다. 여러 종류의 물질로 이루어진 얼음들이 소량 포함되어 있습니다. 중심핵 질략은 지구의 9배에서 22배 정도일 것으로 보입니다. 토성의 중심부는 11,700도 정도로 매우 뜨거우며 태양으로부터 받는 복사열의 2.5배에 이르는 에너지를 우주로 방출합니다. 이 외의 에너지 대부븐은 켈빈-헬름홀츠 기구를 통해 생산되지만 이 이론만으로 토성의 내부열을 모두 설명할 수는 없습니다. 토성 내부 깊은 곳에서 '헬륨의 비가 쏟아지는' 과정을 통해 열에너지 일부가 추가로 생겨난다는 이론이 제기되었습니다. 헬륨 방울들은 내부로 추락하면서 보다 가벼운 수소와 마찰을 일으켜 열을 방출하나고 생각됩니다.
토성의 고리는 다른 태양계 행성들의 고리에 비해 눈에 잘 띄어 유명합니다. 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 이용하여 토성의 고리를 처음으로 관측하였습니다. 하지만 당시에는 그것이 고리라는 것을 확실하게 알아내지는 못하였고, 갈릴레이는 토성에 귀가 있다고 표현하였습니다.
1609년 갈릴레이는 망원경으로 토성을 관찰하다가 토성의 양쪽에 귀 모양의 괴상한 물체가 붙어 있다가 밤이 깊어지면 차츰 사라지는 것을 발견했습니다. 갈릴레이는 이 때부터 약 3년 동안 토성의 두 개의 귀가 보이지 않을 때까지 관측을 계속했습니다. 그로부터 50년 뒤 네덜란드의 천문학자 호이겐스가 토성의 '양쪽의 귀'의 실체를 정확히 밝혀냈습니다. 그것은, 귀가 아니라 고리라는 것인데 호이겐스는 이 엄청난 정보를 혼자만 알고 있을 수 없어 3년 뒤에 발표하고야 말았습니다. "토성의 양쪽 귀는 엷은 고리이다. 이 고리는 토성에 붙어 있지 않고 떨어져 있다." 호이겐스가 이러한 내용을 설명한 자리에 있었던 사람들은 모두 놀라고 말았습니다. 1675년 이탈리아의 처눔ㄴ학자 카시니는 더욱 좋은 망원경을 이용해 토성의 고리를 자세히 관찰하여 토성의 고리가 하나가 아니라 여러 개로 이루어져 있다는 것을 알아냈습니다. 또한, 그는 고리 사이의 검은 선으로 보이는 거대한 간격을 찾아냈으며, 이 간격이 바로 '카시니간극'입니다.
우주선으로 관측한 결과 토성의 고리는 수많은 얇은 고리들로 이루어져 있었고, 이 고리들은 레코드판처럼 곱게 나열되어 있습니다. 토성의 고리는 적도 면에 자리 잡고 있으며 토성 표면에서 약 7만 ~ 14만 킬로미터 까지 분포하고 있습니다. 토성의 고리는 아주 작은 알갱이 크기에서부터 기차만한 크기의 얼음들로 이루어져 있습니다.
토성의 고리는 적도면에 자리잡고 있으며 토성 표면에서 7만 ~ 14만 킬로미터 까지 뻗쳐있습니다. 그래서 토성의 고리 두께는 약 7만 킬로미터에 이릅니다. 한 개의 작은 고리 두께는 9 ~ 50m에 불과합니다. 토성의 고리 표면은 수근 알갱이 만한 것에서부터 기차 크기만한 얼음들이 널려 있어 얼음 조각 작품의 전시장을 방불케 합니다.
많은 천문학자들은 토성이 생성된 뒤 남ㄴ은 물질이 고리를 이룬 것으로 추측하고 있습니다. 즉 성운에서 토성이 생성되고, 이와 같은 시기에 고리도 생성되었다는 설입니다. 이는 토서의 거대한 고리계를 설명할 수 있으며, 고리의 희박한 밀도 등 여러 가지를 설명할 수 있으나, 어떻게 고리계가 45억 년 이상 유지될 수 있었는지 설명하기는 어렵습니다. 일부 천문학자들은 토성의 고리에 대하여 토성의 강한 중력을 못 이겨 산산조각이 난 위성의 잔해물이라 주장합니다. 즉 위성이나 유성체, 혜성과 같은 천체들이 토성에 가까이 접근하면 조석력에 의하여 부서지게 되고, 이후 잔해들이 남아 상호 마찰로 인해 더욱 잘게 부서져 고리를 형성한다는 것입니다.
이렇게 토성의 정의와 내부구조 그리고 토성주위를 둘러싼 고리에 대해서 알아보았습니다. 저는 태양계에서는 토성을 제일 좋아합니다. 역시나 고리의 특별함 때문인데요. 다른 행성과는 달리 토성을 둘러싼 고리가 너무나 멋지게 보이지 때문입니다. 여러분은 태양계 중 어떤 행성이 제일 마음에 드나요?
그럼 오늘의 포스팅은 여기서 마치겠습니다.
딱따구리의 지식연구소는 여기까지!😘
다음시간에 만나요~🖐🖐
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