천왕성(天王星, Uranus)
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천왕성(天王星, Uranus)
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[임성빈 교수의 ‘빛의 환타지아’]

천왕성(天王星, Uranus)

- 영어의 유러너스(Uranus)는 그리스신화의 우라노스(Uranos)로서 대지의 여신인 가이아의 아들이자 남편인 천공(天空)의 신이다. -

천왕성은 태양으로부터 19.2AU 떨어진 목성형 행성으로서 태양계에서 3번째로 큰데 지름은 지구의 약 4배인 51,118km이고 질량은 지구의 약 14.5배이나 밀도는 지구의 1/4보다 약간 낮다. 오래 전에 다른 천체와 충돌하는 바람에 자전축이 98°나 기울어져 완전히 옆으로 누워서 지구와 반대방향으로 돌고 있으며 자전주기는 17.9시간이고 공전주기는 84년이다. 천왕성의 구성성분은 태양과 비슷하며 대기도 수소가 83%, 헬륨이 15%이고 메탄, 미량의 아세칠렌 등으로 되어있다. 태양으로부터 받는 광선의 양이 지구의 1/360에 불과하여 평균온도는 -170℃ 정도이다. 천왕성은 대기권 상층부의 메탄이 붉은색을 흡수하여 청록색으로 보이며 목성과 토성에서처럼 적도와 나란한 방향의 줄무늬가 나타난다. 천왕성 역시 목성이나 토성과는 매우 다르지만 얼음덩어리와 티끌들로 이루어진 11개의 고리를 가지고 있으며 지금까지 발견된 위성은 모두 27개이다.

▲ 천왕성 ⓒ뉴스타운

해왕성(海王星, Neptune)

- 영어의 넵튠(Neptune)은 로마신화의 넵투누스(Neptunus)로서 그리스신화의 포세이돈(Poseidon)에 해당하며 바다를 지배하는 해신(海神)이다. -

해왕성은 태양으로부터 30AU 떨어진 목성형 행성으로서 지름은 지구의 약 4배인 49,532km이고 질량은 지구의 약 17배이나 밀도는 지구의 30% 정도이다. 자전축이 30° 기울어져 있으며 자전주기는 19.1시간이고 공전주기는 164.8년이다. 해왕성의 구성성분이나 대기 역시 천왕성과 비슷하며 태양광선의 양이 지구의 1/1,000에 불과하여 평균기온은 -200℃ 정도이다. 해왕성은 비록 희미하나마 4개의 고리를 가지고 있고 지금까지 발견된 위성은 모두 13개인데 가장 큰 위성인 트리톤(Triton)은 지름이 2,700km에 이른다.

▲ 해왕성 ⓒ뉴스타운

소행성(小行星, asteroid)

태양과 행성들이 만들어질 때 미처 뭉쳐서 행성이 되지 못하고 남아 태양 주위를 공전하는 작은 암석 또는 금속 물질들을 통 털어 소행성이라고 한다. 이들은 지구궤도 안쪽으로부터 토성궤도 바깥쪽까지 폭넓게 분포하지만 대부분은 화성과 목성 사이에 있는 소행성대(小行星帶, asteroid belt)에 존재한다. 이 소행성들 중 상당수는 지구와 충돌할 수 있는 궤도를 가지고 있는데 이들을 유성체(流星體, meteoroid)라고 하며 이들이 지구의 대기권에 들어오면 유성(流星, 별똥별, meteor)이 되고 유성이 다 타지 않고 지상에 떨어지면 이를 운석(隕石, meteorite)이라고 한다. 그러나 가끔은 유성이라고 하기에는 지나치게 큰 소행성이 지구와 충돌을 일으키기도 하였다. 이들 중 75%는 탄소가 주성분인데 주로 소행성대의 바깥쪽에서 많이 발견된다. 나머지 중 실리콘이 주성분인 것들은 소행성대 안쪽에서 많이 발견되며 나머지는 철과 니켈이 주성분이다. 이들 중 세레스(Ceres)라고 이름이 붙은 가장 큰 것은 지름이 930km이고 지름이 240km가 넘는 것이 모두 16개 있으며 작은 것들은 조약돌만한데 이들 중에는 자기의 위성을 거느린 것들도 있다.

▲ 소행성 ⓒ뉴스타운

혜성(彗星, comet)

긴 꼬리를 끌며 하늘을 가로질러 가는 별을 혜성이라고 하는데 그 정체가 밝혀지기 전까지는 동․서양을 막론하고 재앙의 상징으로 여겨져 왔다. 혜성의 고향은 두 군데로서 한 곳은 명왕성의 궤도 부근에 있는 카이퍼 벨트인데 이곳에서는 소행성들끼리의 충돌이 자주 일어나며 그들 중 어떤 것은 태양계 밖으로 튕겨 나가지만 어떤 것들은 태양계 안으로 진입하여 주기가 200년 미만인 단주기(短週期) 혜성이 된다. 이런 단주기 혜성 중 가장 유명한 것이 주기가 76년인 핼리(Halley) 혜성이다. 그리고 또 한 곳은 오오트 구름인데 이곳에 있는 얼음덩어리들도 어떤 원인으로 태양계 안으로 진입하는 경우가 있어 이런 것들은 주로 주기가 200년이 넘는 장주기(長週期) 혜성이 되며 전체 혜성의 약 80%가 장주기 혜성이다. 그 외에도 태양계에 한번 들어왔다가 영원히 다시 돌아오지 않는 비주기(非週期) 혜성도 있다.

▲ 헬리 혜성 ⓒ뉴스타운

이들 혜성은 태양으로부터 멀리 떨어져 있을 때에는 티끌, 암석 등의 불순물을 포함하고 약 80%가 얼음으로 된 덩어리인 핵(核, nucleus)으로만 되어 있으며 크기는 개략 10km 정도이다. 그런데 이들이 태양으로부터 3AU, 즉 화성과 목성궤도의 중간정도까지 접근하게 되면 혜성의 표면이 태양열로 인하여 가열되면서 가스와 티끌이 증발하여 초속 약 1km 의 속도로 방출되고 이들이 지름 10만~수백만km의 가스체를 형성하게 되는데 이를 코마(coma)라고 한다. 따라서 우리가 보는 혜성은 이 코마가 태양빛을 반사하는 것이다. 그리고 이 코마는 코마 안에서 생성된 수소원자들로 이루어진 거대한 수소구름으로 둘러싸여 있는데 이것을 수소광환(光環, hydrogen corona)이라고 한다.

이들 혜성이 태양에 지구궤도의 거리까지 접근하게 되면 태양풍으로 인하여 코마가 떨어져 나가면서 태양의 반대쪽으로 거대한 꼬리를 만들게 된다. 혜성이 이보다 더욱 태양에 가까이 접근하면 위쪽으로는 태양풍 때문에 대전되어 이온화된 입자들이 푸른색을 발하는 이온꼬리(ion tail)가 나타나고 그 아래쪽에는 먼지들로 이루어져 태양빛을 그대로 반사하는 티끌꼬리(dust tail)가 나타나는데 티끌꼬리의 길이는 약 100만km 정도이며 이온꼬리는 이것의 약 10배쯤 된다.

이와 같이 혜성들은 끊임없이 증발하여 떨어져나가기 때문에 점점 작아지고 때로는 폭발을 일으켜 여러 개의 유성체로 나누어지거나 소멸되기도 한다. 뿐만 아니라 태양이나 행성과 충돌하여 소멸되기도 하고 또는 소행성들과 충돌하여 나누어지거나 소멸되기도 한다. 한편 오래된 혜성의 궤도에는 혜성의 찌꺼기들이 많이 남아있어 지구가 그런 곳을 통과할 때는 유성이 마치 비 오듯 쏟아지게 되는데 그런 것을 유성우(流星雨, meteor shower)라고 한다.

▲ 유성우 돈 딕슨 작품 ⓒ뉴스타운
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