아름다운 고리, 토성

아름다운 고리, 토성

토성

 

토성은 태양으로부터 여섯 번째에 있는 태양계의 행성이다. 크기와 독특하고 아름다운 고리로 유명한 토성은 태양계 내에서 목성 다음으로 거대한 별이다. 지름은 약 12만 km로, 우리가 사는 지구의 약 9.1배이며 부피는 760배에 달하는 것으로 알려져 있다. 하지만 그에 비해 질량은 지구의 95배로, 토성의 평균 밀도는 0.7g/㎤에 지나지 않아 물에 뜰 수 있을 정도로 가볍다. 그리고 표면 중력은 토성과 지구 둘 다 비슷하다. 또한 토성은 목성, 천왕성 그리고 해왕성과 함께 목성형 행성으로 분류되고 있다.

 

 토성 특징

토성은 태양계 행성 중 가장 멀리 있는데도 불구하고 특유의 아름답고 반짝이는 고리가 있기에 밝은 별로서 빛나고 있으며, 그 밝기는 수성보다도 밝다. 토성은 대부분 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며, 대기에는 메탄, 암모니아, 에탄 등의 기체도 포함되어 있다. 토성의 질량은 지구의 95.1배로, 지름은 9배인 12만km 가량인데 크기와 질량 부분에서 목성을 다음으로 태양계에서 두 번째로 큰 행성이다. 또한 대기의 유동 속도가 매우 크며 적도에서는 상상도 못할 속도의 강풍이 사납게 휘몰아친다. 그리고 상공 1000km 아래에는 수증기와 암모니아가 구름으로 공존하고 있다. 그리고 표면온도는 섭씨 영하 180도로 아주 낮은데, 이유는 태양과 너무 멀리 떨어져 있어 태양으로부터 받는 열의 양이 지구가 받는 열의 양의 100분의 1밖에 되지 않기 때문이다. 이러한 추위 때문에 토성에서 암모니아, 메탄 등이 지구와는 다르게 고체의 형태로 존재한다. 토성은 태양에서 약 14억 2672만 k, 떨어져 있어 공전하기까지 약 29.4571년이 걸린다! 그러나 자전 속도는 매우 빠른데, 목성보다 1시간 많은 10시간 33분 38초마다 한 번씩 자진하여 자전 속도가 빠른 편에 속한다. 

 

토성의 오로

 토성의 위성

토성의 위성은 많기로 유명하다. 토성의 위성은 1659년에 처음으로 발견되었다. 해당 위성의 이름은 토성의 영문 이름인 새턴(로마신화의 타이탄) 타이탄(새턴과 친척관계이다.)이라고 불린다. 타이탄은 직경 5150km, 질량은 1.35*1023kg인데, 이는 우리가 살고 있는 태양계 위성에서 목성의 위성인 가니메데 다음으로 가장 큰 위성이다. 이 타이탄은 표면 중력이 작으나 온도가 낮아 대기를 소유하고 있으며 대기에 메탄이 포함되어 있다. 또한 145개의 위성을 가진 토성은 대부분 얼음으로 이루어져 있고 일부 위성은 암석(돌)도 드문드문 섞여 있다. 

타이탄이 발견된 후, 1671년~1684년 이아페투스와 테티스, 디오네 등 토성의 위성을 조반니 도메니코 카시니가 추가로 발견했다. 또한 카시니가 발견한 위성인 이아페투스는 지름이 약 1440km이고, 테티스는 가장 작은 위성으로 약 1060km이다. 이아페투스는 특이한 표면을 가지고 있는데 이 표면 덕분에 다른 위성보다 약 10배에서 15배 밝다. 마지막으로 디오네의 지름은 약 1120km이며 토성에서 약 37만 7천km를 떨어진 위치에 자리 잡고 있다.

 

토성의 구조

 

 토성의 구조

목성류 행성인 토성도 목성과 매한가지로 수소와 헬륨이 대기의 거의 전부이다. 비율은 수소가 93.2%, 헬륨은 6.7%이다. 그 외에도 메테인,인화수소, 에테인, 아세틸렌, 암모니아 성분도 적지만 검출되고 있다. 또한 토성의 내부는 중심 부분만 고체로 이루어 졌고 나머지는 압축된 헬륨과 수소로 이루어져 있다고 추측하고 있다. 토성은 목성과 마찬가지로 표면에 목성과 비슷한 가로줄 무늬와 반점이 있는데, 이것은 자전주기가 빨라 대기의 격한 흐름과 소용돌이 때문에 나타나는 것으로 알려져 있다.

 

토성의 최외곽층 1000km는, 기체 수소 및 헬륨의 측일 것으로 생각된다. 토성의 중심부는 매우 뜨거운데, 태양으로부터 받는 복사열의 2.5배에 이르는 에너지를 우주로 방출하고 있다. 그리고 토성의 내부는 어떻게 되어 있는지 정확하게 알려진 바는 없다. 그러나 목성과 비슷할 것으로 추측되고 있는데 구체적으로 말하면 암석 물질로 이루어진 토성의 핵 위를 수소와 헬륨이 둘러싸고 있는 것으로 추측된다. 토성의 암석으로 이루어진 핵은 지구와 물질적인 조성은 비슷하지만, 밀도는 더 높다. 이 핵은 금속 수소의 두꺼운 층이 둘러싸고 있으며 그 위로는 액체 수소와 헬륨의 층이 존재한다.

 

토성의 고리

 토성의 고리

1609년 갈릴레이는 토성을 관찰 중, 토성의 양 측면에 귀 모양의 이상한 물체가 붙어 있다가 밤이 차츰 깊어지면 사라지는 것을 발견했다. 갈릴레이는 이후 별의 귀가 보이지 않을 때까지 관측을 계속했는데 이때로부터 50년 뒤, 네덜란드의 천문학자인 호이겐스가 토성의 양쪽 귀를 정확히 밝혀냈다. 토성의 고리는 다른 태양계 행성들의 고리보다 훨씬 눈에 잘 띄고 아름답기로 유명하다. 이 고리는 적도 면에 자리를 잡고 있으며 토성 표면에서 7만에서 14만km까지 뻗쳐 있다. 그래서 토성의 고리는 7만km에 이르기로 추측되고 있다. 고리 표면은 수근 알갱이에서부터 기차 크기를 뛰어넘는 얼음들이 널려 있고 작은 고리의 두께는 50m에 불과하다. 

 

많은 천묵한자들이 토성이 생성된 후 남은 물질들이 모여 고리를 이룬 것을 생각하고 있는데, 토성이 생성된 후 같은 시기에 고리도 바로 생겼다는 설이다. 이러한 고리가 어떻게 45억년을 유지하고 있는지는 설명하기 어렵지만, 위성이나 유성체, 혜성과 같은 천체들이 토성에 가까이 접근할 시, 조석력에 의해 부서져 이후 잔해들이 남아 상호 마찰로 인해 잘게 부서진 뒤 고리를 형성했다고 생각하고 있다.

 

 

토성의 육각형 구름

 토성의 육각형 구름

 

토성의 위도 약 77도에는 육각형으로 회전하는 구름이 존재한다. 바라보고 있으면 무섭기도 하면서 경이롭기까지 한데 이 육각형 제트류로 불리는 해당 구름은 1980년대 보이저호에 의해 발견되었다. 이후에는 토성의 공전주기로 인하여 관찰이 불가능했지만, 30년 뒤 카시니호에 의해 다시 발견되어 촬영되었다. 이 구름의 영역은 지구의 2배 크기 정도로 추측되며 그 안에서 제트류가 초속 100m로 회전하고 있다고 추측되고 있다.

 

목성형 행성에서 나타나는 이 육각형 구름 현상은 우주에서 일어나는 아름다운 미스터리라는 평가를 받고 있다. 덴마크 공과 대학에서 2008년에 발표한 실험 논문에 따르면, 원통형 용기에 액체를 채운 뒤 그 안에 원판을 전동기로 회전시키며 원통 위에서 이를 관찰하면 전동기의 회전수에 따라 원심력에 의하여 삼~육각형까지 다양한 다각형의 형체가 나타나게 된다고 밝혔는데, 이것은 토성의 북극 내부가 비슷한 형태로 구성되어 있다고 추측이 가능할 것이다.

 

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토성은 아름답고 복잡하지만 천문학자와 대중들에게 이러한 점이 매력으로 다가옵니다. 

 

앞으로 탐사와 연구에서 우주에 대해 더 많은 비밀을 밝혀내어 

태양계에 대한 이해도를 한층 더 올렸으면 하는 마음입니다.