[2021] 10. 태양계의 구성

1. 행성

3단원에서 마지막으로 다루는 내용은 우리가 사는 지구를 포함한 태양계에 관련된 이야기이다. 태양계에는 유일한 광원이자 별인 '태양'이 있고, 이를 중심으로 공전하는 여덟개의 행성이 있다. 이들과 왜소행성, 소행성, 혜성, 위성 등을 모두 포함한 것들을 '태양계'라고 정의한다.
태양계를 이루는 행성은 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 총 8개이다. 이들 각각의 대표적 특징과 구분 방식에 대해 잘 숙지해야 되겠다.
먼저 각 행성의 특징을 간단히 살펴보자

수성 - 출처: 위키피디아

수성은 태양계 행성 중 태양으로부터 가장 가까운 행성이며, 크기가 가장 작다. 한편 대기가 없다는 것이 수성의 특징인데, 이 때문에 낮과 밤의 표면 온도 차이가 매우 크다.
표면에 운석 구덩이(크레이터)가 많이 남아 있어, 달과 비슷한 모양을 가진다.
 

금성 - 출처: 위키피디아

다음은 금성이다. 금성은 두 번째로 태양에 가까운 행성으로, 지구에서 매우 밝게 보인다. 예전의 사진에선 다소 밝은 갈색으로 보였는데(황금색), 최근의 사진은 그렇게 밝게 보이지는 않는다.
대기가 매우 두꺼운 이산화탄소로 이루어져있기 때문에, 기압이 높고, 표면 온도가 470도로 매우 높은편이다. 이 때문에 태양 빛이 크게 반사되어 밝게 보이는 것이다.
 

지구 - 출처: 위키피디아

세 번째는 우리가 사는 터전, 지구이다. 지구는 유일하게 액체 상태의 '물'이 존재한다. 즉, 바다가 있어 푸르게 보이며 이 때문에 다양한 생명체가 살아간다. 한편, 1개의 위성이 있으며 그 이름은 우리가 잘 아는 '달'이 된다.

화성 - 출처: 위키피디아

네 번째 행성은 화성이다. 양극단을 보면 하얗게 덮혀있는 모습을 볼 수가 있는데, 이를 '극관'이라고 한다. 얼음과 드라이아이스로 이루어져 있으며, 지구와 같이 계절 변화가 나타난다는 특징이 있다.
대기는 매우 희박하여 없는 수준에 가깝지만, 분명히 존재하기는 하며 대부분 이산화탄소로 이루어져 있다. 극관이 드라이아이스로 이루어져 있다는 사실은 이와 같은 대기의 구성 성분을 설명하기에 좋은 수단이 될 것이다.
토양은 붉은 색을 띠는데, 이는 산화 철 성분이 많이 때문이다. 과거에 물이 흘렀던 흔적이 있고, 올림푸스 화산과 같은 화산이나 협곡 등이 존재한다.

목성 - 출처: 위키피디아

다섯 번째 행성은 목성이다. 목성은 태양계에서 가장 큰 행성이며, 수소와 헬륨으로 주로 구성되어 있다.
표면에 적도와 나란한 가로줄이 존재하는 것이 특징이며, 이는 자전 속도가 매우 빠름을 의미한다.

중간에 커다란 원이 존재하는데, 이는 대기의 소용돌이로 인해 생긴 점으로, '대적점' 혹은 '대적반' 이라고 한다.
극지방에서는 종종 오로라가 관측된다.

토성 - 출처: 위키피디아

여섯 번째 행성은 토성이다. 토성은 목성 다음으로 크며, 밀도가 가장 작다. 밀도가 가장 작다는 말은, 쉽게 말해 토성은 물에 뜬다는 점이다. 한편 아주 커다란 고리도 토성의 트레이드마크인데, 여기서 중요한 점은 고리는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 모두가 가지고 있다는 점이다. 다만 토성의 고리 크기가 매우 크기 때문에 더욱 주목받는 것이다.
목성과 마찬가지로 토성도 수많은 위성을 가지고 있다. 대표적으로 타이탄이 있다.

천왕성 - 출처: 위키피디아

일곱 번째 행성은 천왕성이다. 천왕성은 주로 수소로 구성되며, 대기의 헬륨과 메테인에 의해 청록색을 띤다. 자전축이 거의 누워 있다는 것이 특징이며, 마찬가지로 고리와 위성을 가지고 있다.
 

해왕성 - 출처: 위키피디아

여덟 번째 행성은 해왕성이다. 해왕성은 태양계 행성 중 태양으로부터 가장 멀리 있으며, 목성과 비슷하게 대기의 소용돌이에 의해 생긴 '대흑점'이 존재한다.
이렇게 8개의 행성들이 존재하는데, 이 행성들은 크게 두 가지 기준으로 분류할 수 있다.
1) 행성의 공전 궤도가 지구보다 안쪽인지 바깥쪽인지
2) 행성의 물리적 특성이 지구랑 비슷한지 목성이랑 비슷한지
1) 공전 궤도에 의한 정의는 지구를 중심으로 공전 궤도가 안쪽에 있는 경우를 '내행성'이라고 하며, 바깥쪽에 있는 경우를 '외행성' 이라고 한다.

구분	행성	공전 궤도
내행성	수성, 금성	지구 공전 궤도보다 안쪽
외행성	화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성	지구 공전 궤도보다 바깥쪽

한편 2) 물리적 특성이 지구와 비슷한지, 목성과 비슷한지에 따른 정의가 있다. 지구와 물리적 특성이 비슷한 행성을 '지구형 행성', 목성과 물리적 특성이 비슷한 행성을 '목성형 행성' 이라고 한다.

구분	행성	질량	반지름	밀도	위성	고리	표면
지구형	수, 금, 지, 화	작다	작다	크다	적거나 없음	없다	암석
목셩형	목, 토, 천, 해	크다	크다	작다	많다	있다	표면 x

 

2. 태양

행성을 보았다면 이번에는 태양계의 중심인 태양에 대해서 알아보자.

태양 - 출처: 위키피디아

태양의 밝고 빛나는 표면은 '광구' 라고 부르며, 이곳에서 쌀알무늬와 흑점이 나타난다. 태양은 둥글둥글하게 생겼지만, 실제적으로 태양은 기체로 이루어져 있으므로, 그 안에서 활발한 대류 현상이 일어난다. 이러한 대류 현상에 의해 쌀알무늬가 생성된다. 한편, 흑점은 태양의 온도가 낮은 지점이며, 태양의 활동이 활발할 때, 이 흑점의 수가 증가한다.
태양의 대기에서는 '채층'과 '코로나' 두 가지를 관측할 수 있으며, 이 대기에서는 각각 '홍염'과 '플레어'가 일어난다. 이러한 현상들은 평소 관측은 어려우며, 개기 일식때 주로 관측된다.

코로나 - 출처: 위키피디아

코로나는 채층 위로 뻗어난 청백색의 대기층으로, 온도가 매우 높은것이 특징이다. 실제 100만도 이상의 초고온이다.
 

채층 - 출처: 위키피디아

한편 코로나 아래에는 이와 같은 붉은색을 띤 얇은 대기층이 존재하며, 이를 채층이라 한다. 광구보다 온도가 높다.
 

홍염 - 출처: 위키피디아

대기에서 나타나는 현상 중 하나인 홍염은, '광구'에서 일어난다. 광구에서의 온도가 높은 물질이 대기로 솟아오르는 현상을 의미하며, 불꽃이나 고리 모양이다.

플레어 - 출처: 위키피디아

흑점 부근은 종종 폭발이 일어나는데, 이로 인해 채층의 일부가 순간 매우 밝아지는 현상이 나타난다. 이를 플레어라고 하며, 플레어는 많은 양의 에너지를 방출한다.

흑점 수의 변화 - 출처: 비상교육

흑점의 수는 많아졌다가 적어졌다가 하는데, 과학자들은 이들 사이에서 일련의 공통점을 발견한다. 그것은 바로 흑점이 약 11년을 주기로 많아졌다 적어졌다가 한다는 것이며, 태양 활동이 활발할수록 많아진다고 한다.
태양 활동이 활발해지게 되면, 태양의 자기장이 강해지며 코로나의 크기가 커진다. 따라서 홍염이나 플레어가 자주 발생하며 태양풍이 강해지게 되는데, 이에 따라 지구에서 많은 문제가 발생하게 된다. 대표적인 예로는 장거리 통신 두절 현상인 '델린저 현상'이 나타난다는 것이다.

3. 천체 망원경

천체망원경의 구조 - 출처: 비상교육

이러한 우주의 천체를 관측하기 위해서는, 특별한 망원경이 필요하며, 이 망원경을 '천체 망원경' 이라고 한다. 망원경의 각 부위에 대한 설명은 위의 사진을 참조하기 바란다.
천체 망원경은 조립하는 방식을 잘 알아둘 필요가 있다. 기본적으로 아래에서부터 위로 올라가는 바텀탑 방식이라고 볼 수 있다.
1) 삼각대 끼우기 → 2) 가대 끼우기 → 3) 균형추 끼우기 → 4) 경통 끼우기 → 5) 보조 망원경, 접안렌즈 끼우기 → 6) 균형 맞추기 → 7) 주 망원경과 보조 망원경의 시야 맞추기
의 순서이다. 이 순서는 시험에서 종종 물어보는 소재이므로 잘 기억해 두자.
마지막으로 천체 망원경을 이용한 관측 시의 유의점에 대한 이야기이다
먼저 주위가 트여있고, 불빛이 없으며, 평평한 곳에 설치해야 한다. 망원경은 우리의 눈으로 볼 수 없는 천체를 관측하기 위해 우리의 시야를 넓혀주는 기계로, 따라서 주변에 빛이 많은 경우 천체가 잘 보이지 않을 뿐더러 시력에 손상을 줄 수도 있다. 한편, 보조 망원경으로 천체를 찾아 시야의 중앙에 오도록 배열해야 하며, 접안렌즈로 보며 초점을 맞춘다. 마지막으로 항상 저배율 → 고배율 의 순서로 관측해야 한다. 이것은 천체 뿐 아니라 자연과학 실험에 대한 관찰에서도 마찬가지이다.

Edited 21.09.03
Edited by 푸른삿포로

[Update]
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