[박종진의 과학 이야기] 태양계의 구조

태양계 모형을 보면 가운데 태양이 있고 그 주위를 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 옹기종기 자기 궤도를 따라 돌고 있는 모양이다. 하지만 그런 모형 때문에 태양계에 대한 잘못된 시각이 있는 것도 사실이다. 태양계를 쉽게 묘사하기 위해서 그렇게 만들었을 뿐 상당히 잘못된 축척을 사용했기 때문이다.    지금부터 제대로 된 태양계 모형을 만들어 본다. 우선 공터 한 가운데 지름이 1cm 되는 구슬을 준비하고 그것을 지구라고 가정하면 태양부터 해왕성까지의 크기는 지름이 약 11km나 돼야 하므로 공터를 포기하고 아주 넓은 평야로 나가야 한다.     우선 지름이 11km인 큰 원을 그리고 그 중앙에 태양을 놓는다. 지구가 구슬 크기라면 우리가 만들 모형에서의 태양은 초등학교 운동회 때 박 터트리기에 쓰는 공보다 조금 커야 한다. 정확한 축척을 따지면 지름이 1m9cm이다.     그런 태양을 가운데 놓으면 지구를 상징하는 작은 구슬은 약 176m 떨어진 곳에 두어야 한다.     이제 태양과 지구 사이에 있는 내행성인 수성과 금성의 자리를 잡을 차례다. 지구의 크기가 1cm라면 수성은 지름이 0.4cm 정도 되는 작은 콩을 사용해서 중심에서 68m 떨어진 곳에 놓는다.     금성은 지구보다 살짝 작은 0.9cm 정도 되는 구슬을 사용하면 되는데 중심에서 136m 떨어트려 놓으면 된다. 다음은 화성인데 중심에서 267m 떨어진 곳에 지구 크기의 딱 절반인 0.5cm 크기의 콩을 사용하면 된다.   이제 외행성 차례다. 태양계에서 덩치가 가장 큰 행성이 바로 목성인데 지구가 1cm 되는 구슬이라면 목성은 그 열한 배가 조금 넘는 11.2cm로 자몽 정도의 크기인데 중심에서 910m 떨어진 곳이 자기 자리다. 토성은 9.4cm 되는 제법 큰 신고 배 정도로 1.8km 떨어진 곳에 놓으면 된다. 천왕성은 4cm 되는 탁구공 크기이고 3.4km 떨어져 있으며, 마지막으로 그보다 약간 작은 해왕성은 크기가 3.9cm로 중심에서 5.6km 떨어진 곳에 두면 된다.   해왕성의 바깥쪽에서 태양 주위를 도는 작은 천체 집단을 카이퍼 벨트라고 부르며 얼마 전 태양계 행성에서 빠진 명왕성도 여기에 속한다. 중심을 잡은 곳에서 약 9km 떨어져 있다. 그러나 그곳이 태양계의 끝이 아니다. 태양 빛이 표면을 떠나서 약 1년 정도 걸려서 도착하는 곳이 오르트 구름인데 꼬리를 가진 혜성이 발원하는 곳이다. 태양의 인력이 대체로 여기까지 미친다고 한다.     우리가 만든 모형에서조차 중심에서 약 5,000km나 되는 먼 곳이다. 그런 모형에서도 5,000km라니 입이 쩍 벌어진다. 참고로 미국 서부해안의 LA에서 동부해안의 뉴욕까지 4,000km다. 지구를 1cm의 크기로 줄여도 태양의 중력이 미치는 그 끝은 미국을 횡단해도 모자란다.     약 반세기 전에 지구를 출발했던 보이저호는 지금 카이퍼벨트를 통과하는 중이다. 보이저호는 앞으로 1만6700년 후 우리 별 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리를 지날 예정이다.   우리가 속한 은하수 은하에는 태양과 같은 별이 무려 4천억 개나 있다. 은하수 은하와 가장 가까운 이웃 은하인 안드로메다은하에는 1조 개가 넘는 별이 있다. 그런 은하들이 수천억 개가 모여서 우주를 이룬다. 아무리 상상을 하려고 해도 그 이상이다. 그래서 우주는 무한하다고 한다. (작가)       박종진박종진의 과학 이야기 태양계 구조 태양계 모형 태양계 행성 지구 크기

2023.01.13. 15:13

[박종진의 과학 이야기] 태양계

태양은 지구를 포함하여 모두 8개의 행성을 거느리고 있는데 그 전체를 통틀어서 태양계라고 부른다. 태양은 크기가 지구의 100배가 넘으며 질량은 무려 30만 배나 되고, 약 46억 년 전에 태어나서 핵융합으로 빛과 열을 내며 그 수명이 123억 년이다.     태양 빛이 지구까지 도착하는데 약 8분이 걸리는데 그 빛과 열에 의해서 지구 상의 모든 생명체가 살 수 있게 되었다. 태양은 태양계 전체 질량의 약 99%를 차지한다. 그러니 태양을 농구공에 비교하면 나머지 행성들은 콩이나 좁쌀 정도의 크기에 불과하다.   8개의 행성은 지구형과 목성형으로 분류되는데, 지구형 행성이란 지구처럼 표면이 단단한 행성을 말하며 태양계 안쪽에 있는 수성, 금성, 지구, 화성 등이 여기에 속한다.     목성형 행성은 기체로 이루어진 행성으로 태양계 바깥쪽의 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 일컫는다.   수성은 태양계에서 가장 작은 행성으로 태양을 가장 가깝게 돌고 있다.   금성은 표면 온도가 가장 뜨거운 행성이다. 지구보다 조금 작지만 가장 밝은 행성으로 흔히 샛별이라고 부르기도 한다. 자전 속도가 느려서 금성의 하루는 그 1년보다 길 뿐 아니라 자전의 방향도 태양계의 다른 행성과 반대여서 금성에서는 해가 서쪽에서 떠서 동쪽으로 진다.   화성은 지구의 하루와 거의 같은 길이의 밤낮이 있고, 지축도 지구만큼 기울어 있어 사계절도 있다. 몇 번에 걸쳐 탐사선이 착륙하여 현재까지 조사를 진행하고 있다. 아주 희박한 대기와 자기장도 없어서 방사선 피폭도 막을 수 없어 생명체가 살기 불가능해 보인다. 최신형 우주선으로도 편도당 약 7개월이 걸린다.     목성은 태양계의 행성 중 가장 크며 거대한 가스 덩어리다. 목성 주위에는 총 79개나 되는 위성이 존재한다.   토성은 적도 위에 여러 개의 고리가 있는 것이 특징으로 큰 행성이지만 밀도가 엄청나게 낮은 가스행성으로 82개나 되는 위성이 그 주위를 공전하고 있다.   천왕성은 맨눈으로 관측할 수 있는 마지막 행성이다. 원래는 해왕성이 천왕성 안쪽에 자리 잡고 있었는데 두 행성의 공전 주기의 차이로 때문에 두 행성의 궤도 순서가 바뀌어 지금은 천왕성이 안쪽에 그리고 그 바깥에 해왕성이 공전하고 있다.   해왕성은 태양계 가장 바깥쪽 행성이다. 반세기 전인 1781년에 발견된 천왕성의 불규칙한 움직임에 착안하여 그 이유가 혹시 바깥쪽에 있을지 모르는 또 하나의 행성의 영향 때문일 것이라는 가정하에 그 근처를 망원경으로 뒤져서 찾아낸 행성이다. 천체역학적 계산에 의한 천체의 발견은 그 당시 엄청난 일이었다고 한다.     행성의 기준은, 첫째 항성(별) 주위를 공전해야 하며, 둘째로 어느 정도의 질량을 가지고 구형에 가까운 형태여야 하고, 셋째 자신의 공전 궤도 상에 있는 작은 천체를 흡수하여 독자적 궤도를 가져야 하는데 명왕성은 그 기준이 미흡하여 2006년에 퇴출되었다. (작가)   박종진박종진의 과학 이야기 태양계 태양계 바깥쪽 태양계 안쪽 태양계 전체

2022.02.18. 14:02