은하(Galaxy)는 1백만 ~ 1조 개의 별을 포함하고 있습니다. 우주는 무려 1천억 개의 은하를 포함하고 있습니다.
우리가 은하수라고 부르는 나선 은하의 왼쪽 팔, 분자구름 안에 우리 태양계가 있습니다.
태양계의 기원과 형성
✔ 칸트-라플라스 성운 가설
약 50억 년 전, 원시 성운의 중심이 붕괴되기 시작했고 우리의 별인 태양을 만들어 냈습니다. 원시성 형태의 태양이
만들어지고 나서, 원래 성운 물질의 약 5% 정도가 남아 원시성 주위를 계속해서 돌다가 결국 행성으로 응축되었습니다.
프랑스 천문학자 겸 수학자 피에르시몽 드 라플라스 후작과 독일 철학자 임마누엘 칸트는 오늘날 가장 널리
받아들여지는 태양계의 기원과 형성 이론을 각자 독립적으로 생각해 냈습니다.
칸트-라플라스 성운 가설은 태양계가 곧바로 현재 상태로 만들어졌기 다기보다, 가스와 먼지로 이루어져 회전하는
초기 원시 상태의 성운에서 진화했다고 주장합니다.
태양은 성운의 중심이 중력에 의해서 스스로 붕괴하면서 형성된 반면, 행성과 그 위성은 원래 토성의 고리와 같은
태양 주변의 원반이 응축된 것이라고 추론했습니다. 원시 태양 성운은 원래 하나로 함께 회전했고, 그 속에서 태양과
행성이 나타났기 때문에 행서들과 그 중심에 있는 태양이 같은 방향을 돌고 있다고 생각했습니다.
✔ 태양계의 중심에 있는 태양
태양 중심부의 온도는 화씨 29,000,000 ˚ (섭씨 16,000,000 ˚ )에 이른다. 우리의 상상 그 이상을 초월하는 온도입니다.
끊임없는 핵반응이 수소 원자를 헬륨으로 만들고, 초당 약 1,000억 개의 핵폭탄에 해당하는 에너지를 냅니다.
이 에너지가 태양핵의 밀도와 압력으로부터 벗어나려면 수백만 년이 걸리지만, 그것을 벗어나는 직후 빛의 속도로
이동하여 태양계 전체에 에너지를 공급합니다.
👉 태양의 질량은 태양계 전체 질량의 99%
👉 부피는 지구의 약 1,250,000배
👉 지구와 다른 행성들이 태양 주위를 공전할 때, 태양은 우리 은하의 중심을 시간당 50만 마일의 속도로 공전
👉 지구가 태양 주위를 공전하는 데는 1년 걸림
👉 태양이 은하 중심을 공전하는 데는 2억 5천만 년 이상 걸림
태양계의 첫 번째 행성, 수성
✔ 수성(Mercury, 머큐리)
태양계에서 가장 작은 행성입니다. 태양계의 첫 번째 행성으로, 바위가 많고 달 같은 표면이 빛을 반사하기 때문에
지구에서 보았을 때 대부분의 별들보다 더 유난히 밝게 보입니다. 수성의 지름은 지구의 3분의 1보다 약간 작습니다.
수성에서의 일 년은 꽤 빨리 지나갑니다. 지구가 태양 주위를 도는 데는 약 365일이 걸리지만, 수성이 태양 주위를
도는 데는 약 88일밖에 걸리지 않습니다. 또한 수성에서의 하루는 꽤 느립니다. 지구는 24시간마다 한 번씩 자전하지만
수성은 약 58일에 한 번만 자전합니다.
이처럼 수성은 자전 속도가 매우 느리고 태양과 아주 가깝기 때문에 낮과 밤에 사이에 엄청난 온도 변화를 겪습니다.
수성은 태양으로부터 5천8백만 km 밖에 떨어져 있지 않습니다. 그래서 태양을 마주 보는 수성의 낮 기온은
화씨 430 ˚(섭씨 221 ˚) 정도이고, 태양을 마주 보지 않는 수성의 밤 기온은 화씨 -290˚(섭씨 -180 ˚ )까지 내려갑니다.
지구에서 가장 가까운 행성, 금성
✔ 금성(Venus, 비너스)
태양으로부터 약 1억 8천만 km 떨어진 곳에 있는 태양계의 두 번째 행성입니다. 태양의 궤도를 도는 데 약 225일이
걸리고, 축을 중심으로 자전하는 데는 공전보다 긴 약 243일이 걸립니다. 금성은 지구와 가장 가까운 행성이기도 합니다.
금성의 크기는 지구와 대략 비슷하지만 지구보다는 약간 작습니다. 금성의 표면은 대부분 구름층으로 덮여 있어서
태양으로부터 오는 빛의 약 80%를 반사시킵니다. 이 때문에 지구에서 보이는 모든 행성들 중에서 금성이 가장 밝게
보입니다. 위치에 따라서 지구에서 가장 밝은 항성으로 보이는 시리우스보다 12배 정도 밝게 보이기도 합니다.
구름층 아래 금성의 표면은 뜨겁고 화산활동이 활발히 이루어지고 있습니다. 약 5억 년 전의 금성은 대기의 대부분이
이산화탄소였고, 그 아래 표면은 용암으로 뒤덮여 있는 굉장희 활동적인 화산의 시기를 거쳤을 것이라고 추측됩니다.
온실가스로 알려진 이산화탄소는 금성의 대기에 태양열을 가두어 화씨 약 858˚(섭씨 459˚)의 일정한 표면 온도를
유지하게 합니다.
지구에서 금성은 태양과의 상대적인 위치에 따라 때로는 아침에 보이기도 하고, 때로는 저녁에 보이기도 합니다.
그래서 예전에 옛날 사람들은 이를 두 개의 각각 다른 별로 생각하기도 했었답니다.
우리나라에서도 아침에 뜨는 금성을 '샛별' 또는 '계명성',
저녁에 뜨는 금성을 '개밥바라기별' 또는 '태백성'이라고 부리고 서로 다른 별로 생각했었다고 합니다.
우리가 살고 있는 태양계의 세 번째 행성, 지구
✔ 지구(Earth, 얼스)
우리 지구는 태양으로부터 약 1억 5천만 km 떨어진 곳에 있는 태양계의 세 번째 행성입니다. 지구에서 태양까지의
평균 거리를 천문단위 AU라고 하며 천문학적 거리의 척도로 사용합니다. (1 AU = 지구와 태양과의 거리)
약 45억 년 전, 처기 태양계의 파편이 지구에 영향을 미친 후기 운석 대충돌의 시기가 있었을 것으로 추정됩니다.
어린 지구와 충돌한 파편 중 하나는 적어도 화성 크기만 한 떠돌이 행성 또는 미행성체였을 가능성이 매우 높습니다.
그 시기에 지구는 여전히 얇은 겉껍질을 갖고 있었고, 그 아래가 대부분이 녹아 있는 행성이었습니다. 따라서 강력한
충돌에 의해 지구의 지각과 맨틀 부분이 이주로 튕겨나가고, 이렇게 녹은 바위 파편들이 지구 중력의 영향권에서 서로
합쳐지고 굳어지면서 달이 된 것으로 추정됩니다.
그 후 달은 지구에서 서서히 멀어져 갔고, 지금도 매년 1.5인치 정도의 속도로 계속해서 멀어지고 있습니다.
후기 운석 대충돌의 혼란스러운 시기는 태양계의 많은 이상한 점들을 깔끔하게 설명해 줍니다.
예를 들면, 우리는 태양계가 원래 하나의 회전 성운에서 나왔다고 생각하기 때문에 당연히 태양계의 모든 행성들이
같은 방향으로 공전할 것으로 생각합니다. 실제로도 그렇습니다. 또한 모든 행성들이 같은 방향으로 자전할 것이라고
예상하는데, 대부분의 행성들이 같은 방향으로 자전하긴 하지만 모든 행성의 자전 방향이 같지는 않습니다.
금성은 다른 행성과 반대 방향으로 자전하고, 천왕성은 궤도 평면에서 90˚ 로 기울어져서 자전합니다. 그러므로 이 두
행성은 일반적인 규칙에서 예외입니다. 하지만 태양계의 행성들이 떠돌이 행성과 충돌했다고 생각하면 행성들의
예외적인 움직임을 쉽게 이해할 수 있습니다.
건조한 붉은 사막의 땅, 화성
✔ 화성(MARS, 마르스)
지구를 지나 태양에서 1.5AU 정도 덜어진 곳에, 태양계의 네 번째 행성이 화성을 볼 수 있다. 화성은 건조한 붉은 사막의
땅으로 지름은 지구의 절반 정도 크기입니다.
화성이 자전하는 데는 지구와 매우 비슷한 약 24.5시간이 걸리지만, 태양을 공전하는 데는 지구보다 훨씬 더 긴 시간
약 687일이 걸립니다.
지금은 바위투성의 행성으로 보이는 화성은 한때 화산활동이 매우 활발했습니다. 지금은 사화산이 되었지만 태양계에서
가장 큰 화산이 화성에 있습니다. 올림푸스 화산은 가로 595km, 높이 24km로 에베레스트산 높이의 약 3배입니다.
화성은 만년설이 이쓴 두 개의 극지방이 있습니다. 대기는 주로 이산화탄소로 이루어져 있지만, 아주 적은 양의 산소와
수증기도 있습니다. 화성은 작고 이상한 두 개의 위성, 포보스와 데이모스를 가지고 있습니다. 지름이 약 20km 인
포보스와 지름이 약 12km 인 데이모스는 오래전에 화성의 궤도에 갇힌 소행성입니다.
태양계에서 가장 큰 행성, 목성
✔ 목성(Jupiter, 주피터)
태양으로부터 5AU 떨어진 곳에는 태양계의 다섯 번째 행성인 목성이 있습니다.
목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로 그 부피가 지구의 약 1,400배입니다.
작고 바위가 많은 내행성들(수성·금성·지구·화성)과는 달리, 목성과 같은 외행성들은 크고 대부분 가스로 이루어져
있습니다. 천문학자들은 목성 내부에 단단한 암석과 철로 구성된 작은 핵(코어)이 있다고 믿습니다. 이 핵은 액체 금속
수소의 바다에 둘러싸여 있는데, 이것은 또 엄청난 가스 대기로 둘러싸여 있습니다.
목성의 대기는 주로 수소와 헬륨 기체로 이루어져 있고 이 기체들은 항성을 구성하는 원소입니다. 이로 미루어 목성은
태양을 만들어냈던 초기 원시 성운에서 바로 남겨진 것으로 추정됩니다. 만약 목성이 지금보다 80배 정도 더 컸더라면,
핵반응을 일으킬 만큼 충분히 컸을 것이고, 우리 태양계의 두 번째 항성이 되었을 것입니다.
목성은 태양 주위를 도는 데 거의 12년이 걸리지만, 자전하는 데는 약 10시간밖에 걸리지 않습니다. 유달리 빠른 자전
속도 때문에 졸은 망원경으로 관찰하면 목성 적도 부근이 불룩해져 있는 것을 선명하게 볼 수 있습니다.
망원경으로 목성을 보았을 때 보이는 밝은 색과 어두운 색의 띠들은 목성의 대기 흐름에 의해서 생겨난 것입니다.
목성의 대기에는 얼어붙은 암모니아와 메단 구름이 끊임없이 소용돌이치고 있습니다. 목성의 바깥쪽 표면 가스는
강풍과 강한 번개를 동반하는 거친 태풍 형태의 난기류입니다.
목성의 대적점(Great Red Spot)은 지구 크기의 2배만 한 태풍입니다. 태양계에서 가장 거대한 태풍으로 시속 435km
에 이르는 바람을 동반하는데, 적어도 3세기 동안 사라지지 않고 위력을 펼치고 있습니다.
그리고 목성은 근처의 소행성대에서 떨어져 나온 것으로 추정되는 고형의 바위 입자들로 이루어진 작은 고리에
둘러싸여 있습니다. 목성은 최소 16개의 위성을 가지고 있는데, 그중 4개는 수성과 유사한 크기입니다.
이 4개의 위성은 1620년에 이 위성들을 발견한 갈릴레오 갈릴레이의 이름을 따서 갈릴레이 위성이라고 부릅니다.
20개의 위성으로 둘러싸인 토성
✔ 토성(Saturn, 새턴)
태양으로부터 약 10AU 떨어진 태양계의 여섯 번째 행성으로, 목성 다음으로 두 번째로 큽니다. 토성이 부피는 지구
부피의 약 800배에 달합니다.
토성은 목성처럼 공전 주기가 길고(지구에서의 약 30년), 자전 주기가 짧습니다(약 10시간). 토성을 구성하는 물질도
목성과 비슷합니다. 고체핵, 액체수소로 이루어진 바다, 주로 수소와 헬륨으로 구성된 대기, 먹구름과 대기 흐름의
밝은 띠를 갖고 있습니다.
토성은 약 20개의 위성으로 둘러싸여 있습니다. 이것들 중 가장 크로 흥미로운 위성이 '타이탄'인데,
타이탄은 수성보다도 크고 화성과 거의 맞먹는 크기입니다. 타이탄의 대기는 매우 두껍고, 지구의 대기와 마찬가지로
대부분 질소로 이루어져 있습니다. 구름 아래에는 바위와 얼음으로 이루어져 있으며, 유로파처럼 생명체가 있을
가능성이 있습니다.
푸르스름한 초록빛의 천왕성
✔ 천왕성(Uranus, 우라노스)
태양으로부터 약 19AU 떨어져 있습니다. 천왕성은 가스로 이루어진 다른 큰 행성들처럼 주로 수소와 헬륨으로 구성되어
있지만, 대기의 상당한 양이 메탄이고 이로 인해서 우리가 볼 때 푸르스름한 초록색 빛을 띱니다.
천왕성은 태양계에서 세 번째로 큰 행성으로 지구에 약 64배에 달하는 부피를 가지고 있습니다. 또한 15개의 작은
위성뿐만 아니라 먼지, 바위, 얼음으로 이루어진 희미한 9개의 고리에 둘러싸여 있습니다. 천왕성의 하루는 17시간 이고,
태양을 공전하는 데 걸리는 시간은 84년입니다.
호기심을 자극하는 해왕성
✔ 해왕성(Neptune, 넵튠)
태양으로부터 약 30AU 떨어져 있으며, 크기와 색깔, 구성이 천왕성과 매우 유사합니다. 해왕성은 태양계에서 네 번째로
큰 행성이며, 부피가 지구의 약 58배입니다.
대기도 천왕성과 유사하게 주로 수소와 헬륨으로 구성되어 있고, 메탄에 의해서 밝은 파란색 빛을 띠고 있습니다.
해왕성 표면에 시속 2,400km의 폭풍이 몰아치는데, 이는 태양계에서 가장 강하 바람입니다. 해왕성은 16간에
한 번 자전하고, 165년에 한 번 태양 주위를 공전합니다. 그리고 먼지로 이루어진 5개의 고리와 8개의 작은
위성을 가지고 있습니다.
그중에서 가장 큰 위성인 트리톤은 대기가 질소로 이루어져 있습니다. 활동적인 간헐천*이 있으며, 생명체가
존재할 가능성이 있어 우리의 호기심을 자극하는 얼음 세상입니다.
👉 간헐천 : 뜨거운 물과 수증기, 또는 기타 가스를 간헐적으로 분출하는 온천
이제는 역사에서 사라진 명왕성
✔ 명왕성(Pluto, 플루토)
명왕성은 이제 더 이상 태양계의 9번째 행성이 아닙니다. 명왕성은 태양으로부터 약 39AU 떨어져 있고 가벼운
메탄으로 이루어진 대기와 누런 바위투성이의 표면을 가지고 있습니다.
명왕성의 지름은 지구의 5분의 1 정도이고, 달의 3분의 2 정도 크기에 달합니다. 자전하는 데는 6일이 걸리고,
태양을 한 바퀴 도는 데는 250년이나 걸립니다.
명왕성에는 카론이라는 큰 위성이 있는데, 크기는 명왕성과 비슷합니다. 이외에도 2005년에 닉스와 히드라라는
두 개의 작은 위성이 발견되었습니다.
황도(Ecliptic)는 지구를 비롯한 우리 태양계의 모든 행성의 일반적인 궤도 평면입니다. 하지만 명왕성의 궤도는
황도면으로부터 약 17˚ 각도로 기울어져 있습니다. 이로 인해 가끔 명왕성이 해왕성보다 태양에 더 가까이 있기도
합니다.
명왕성은 매우 작고 궤도가 기이하기 때문에 천문학자들은 몇 년 동안 명왕성을 태양계 행성으로 포함시킬지
여부를 고민했습니다. 태양계의 경계로 알려진 태양으로부터 30 ~ 100AU 사이에는 대부부이 행성보다 훨씬 작고
대부분의 소행성보다는 훨씬 큰, 바위와 얼음형 천체들의 카이퍼 벨트가 있습니다.
2006년 국제천문연맹은 결국 명왕성을 태양계 행성으로 보지 않기로 결정했습니다. 명왕성은 더 이상 태양계의
가장 작은 행성은 아니지만, 카이퍼 벨트에서 가장 크고 가장 강력한 물체입니다.