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아름다운 고리의 행성, 토성

  • 2015.03.23.
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아름다운 고리의 행성 토성

 

태양계의 여러 별 중 가장 환상적인 모습을 하고 있는 별이 있습니다. 바로 토성입니다.

토성이 아름답게 보이는 것은 별의 중간에 커다란 원반형의 띠를 두르고 있기 때문인데요.

오늘은 태양계에서 아름다운 고리를 갖고 있는 토성에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

◆ 토성을 발견하다

토성의 고리는 1610년 갈릴레이에 의해 처음 관측되었습니다.
하지만, 망원경의 해상도가 낮아 확실한 모양을 몰랐습니다.

훗날 그가 죽은 뒤 약 50년 후인 1656년 네덜란드의 천문학자인 호이겐스에 의해 그것이 고리라는 것이 밝혀지게 되었습니다.

현재 토성에 대한 정보는 태양계 탐사 우주선 보이저(Voyager) 1,2호에 의해 많이 밝혀지게 되었습니다.

 

거대한 행성

 

◆ 거대한 토성

토성은 태양에서 14억 2,672만 ㎞ 떨어져 있어 29년에 한 번씩 태양을 돌며, 10시간 40분마다 한 번씩 자전하고 있습니다. 그리고 수소와 헬륨으로 구성되어 있고, 온도는 -178℃로 매우 극한의 환경입니다.

토성에는 모두 47개의 달이 있는 것이 2006년 11월까지 확인되었지만, 앞으로 더 발견될 수도 있을 것입니다.
지금까지 토성을 탐험한 우주선은 파이어니어 11호와 보이저 1, 2호 등이 있는데요.

이 중 파이어니어 11호는 6년 동안 32억 ㎞를 여행한 끝에 1979년 9월 1일에 처음으로 토성에 도착하게 되었습니다.
정말 먼 우주여행을 했는데요.

 

파이어니어 11호의 관측에 의하면 토성은 지구보다 1,000배나 더 강하지만 목성보다는 20배 약한 자장을 가졌으며, 토성 주위에는 2개의 새로운 띠가 있다고 밝혀냈습니다.

보이저 1호는 1980년 11월 12일에 토성을 지나가면서 새로운 띠와 달 3개를 발견했고, 토성의 위성인 타이탄에 질소로 구성된 대기가 있음을 발견하게 되었습니다.

이 보이저 1호는 토성을 지나서 태양계를 벗어났고, 우주의 끝으로 사라져 버렸습니다.

 

그 후 보이저 2호는 1981년 8월 25일에 토성을 지나가면서 관측하게 되었는데요.
토성의 대기에는 목성과 마찬가지로 띠가 존재하는데, 목성보다 희미하고 적도 면에서는 상대적으로 두껍습니다.
하지만, 상대적으로 목성에 비해 소용돌이의 수가 적고, 가끔 커다란 소용돌이가 나타나지만 목성의 대적점에 비해 아주 작습니다.

토성 대기의 구성성분 또한 목성과 비슷한데요. 지금까지 메탄, 암모니아, 에탄, 헬륨, 수소분자 등이 검출되었고, 그중에서 수소분자가 가장 많다고 밝혀졌습니다.

 

토성의 고리

 

◆ 토성의 고리

우주선으로 관측한 결과 토성의 고리는 수많은 얇은 고리들로 이루어져 있었고, 이 고리들은 레코드판처럼 곱게 나열되어 있습니다.

토성의 고리는 적도면에 자리 잡고 있으며 토성 표면에서 약 7만~14만km까지 분포하고 있습니다.
토성의 고리는 아주 작은 알갱이 크기에서부터 기차만한 크기의 얼음들로 이루어져 있습니다.

많은 천문학자들은 토성이 생성된 뒤 남은 물질이 고리를 이룬 것으로 추측하고 있습니다.
즉 성운에서 토성이 생성되고, 이와 같은 시기에 고리도 생성되었다는 설 입니다.

이는 토성의 거대한 고리계를 설명할 수 있으며, 고리의 희박한 밀도 등 여러 가지를 설명할 수 있으나, 어떻게 고리계가 45억 년 이상 유지될 수 있었는지 설명하기는 어렵습니다.

일부 천문학자들은 토성의 고리에 대하여 토성의 강한 중력을 못 이겨 산산조각이 난 위성의 잔해물이라 주장하고 있습니다.

즉 위성이나 유성체, 혜성과 같은 천체들이 토성에 가까이 접근하면 조석력에 의하여 부서지게 되고, 이후 잔해들이 남아 상호 마찰로 인해 더욱 잘게 부서져 고리를 형성한다는 것이다.

많은 과학자들이 지속적으로 연구한다면 토성의 고리에 대한 비밀을 풀 수 있지 않을까요?

 

◆ 카시니-호이겐스호

최근의 토성 관찰은 카시니-호이겐스호에 의해서 이루어지게 되었는데요.
미국과 유럽이 공동으로 개발해 1997년 10월 15일에 미국에서 발사되어 35억 ㎞를 여행한 이 우주선은 7년 뒤인 2004년 7월 1일에 토성의 궤도에 성공적으로 진입할 수 있었습니다.

카시니 탐사선은 대형 탐사선이므로 금성과 지구 그리고 목성의 옆을 지나가면서 행성의 중력을 이용해 비행 속도를 가속시키는 스윙바이(swingby) 방법으로 토성에 도착하였는데요.

이 스윙바이 방법은 영화 ‘인터스텔라’에서도 주인공 쿠퍼가 블랙홀의 중력을 이용하는 장면에 등장하게 됩니다.
카시니호가 토성에 도착하기 전인 2003년 6월에는 직경 200㎞의 포이베 위성을 2,000㎞의 가까운 거리에서 촬영하기도 했고, 2005년 1월 14일에는 토성의 가장 큰 위성인 타이탄에 무게 320㎏의 호이겐스 탐사선을 성공적으로 착륙시켜 사진을 찍는 데 처음 성공했습니다.

카시니-호이겐스호는 인류가 가장 멀리 보내 착륙시킨 탐사선이 되었습니다.
이제 카시니-호이겐스 탐사선의 토성 탐사가 끝나게 되면 토성의 비밀을 풀 수 있는 열쇠를 발견할 수 있을것입니다.

 

태양계 행성 중 아름다운 고리를 갖고 있는 토성을 알아보았는데요.

우리가 살고 있는 지구의 9.5배나 큰 토성은 앞으로 우리가 밝혀내야 할 많은 비밀들이 숨어 있을 것입니다.

지속적으로 태양계 주변 행성들을 관찰한다면 언젠가는 우주여행에 토성도 포함되지 않을까요?

 

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