태양계 행성

오늘은 태양계와 그 행성에 대해 알아보겠습니다.

태양계는 우리 은하의 나선팔 부분에 위치하고 있으며, 태양을 중심으로 돌고 있는 8개의 행성, 여러 왜소행성, 이들 행성을 돌고 있는 위성, 수천 개의 소행성, 수많은 혜성과 유성체로 이루어져 있습니다. 

 

태양계의 기원

태양계는 약 46억 년 전에 시작되었다고 추정되고, 그 기원에 대한 많은 설이 있습니다. 이것을 크게 두 가지로 나 눌 수 있습니다.

첫 번째는 태양의 탄생과 진화 과정에서 형성되었다는 주장으로 성운설, 전자설, 난류설 등이 있습니다. 두 번째는 태양과 다른 천체가 우연히 만나거나, 충돌과 같은 사건으로 생겼다는 주장으로 소행성설, 조석설, 쌍성설 등이 있습니다. 이 중 가장 대표적인 이론은 성운설 입니다.

 

태양계의 대표적인 기원설 '성운설'

성운설에 의하면 우리 은하의 나선팔에서 먼지와 가스로 이루어진 구름이 중력 붕괴를 일으키고, 이 구름들은 수축을 하게 됩니다. 수축이 진행되면서 회전속도가 빨라져 원반 형태를 만들고, 수축이 어느 상태에 도달하면 중심부의 온도와 밀도가 높아져 핵융합반응을 일으킵니다. 이때 수축된 질량의 대부분이 모여 태양을 형성하고, 남은 것은 편평한 원시 태양계 원반을 형성하여 행성, 위성, 소행성, 소천체 등이 생겼다는 것입니다. 

 

 

태양계 행성들의 위치

태양계는 8개의 행성이 태양과의 거리에 따라 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 순서로 위치하고 있습니다. 그 외에도 세레스, 명왕성, 에리스라는 왜소행성과 오르트 구름도 있습니다.

태양계 전체 질량 중 약 99.85%를 태양이 차지하고 있으며, 행성들은 단지 약 0.135%밖에 되지 않습니다. 그 외 질량은 위성, 소행성, 혜성 등이 채우고 있습니다. 이 중 행성과 몇몇 위성은 각각 특유의 대기를 가지고 있습니다.

 

태양계 행성의 분류

태양계의 행성은 위치와 구성 성분에 따라 다르게 분류됩니다.

 

위치에 따른 분류

행성의 위치에 따라 내행성과 외행성으로 분류됩니다.

 

내행성(inferior planet)으로는 태양계에서 지구보다 안쪽 궤도를 도는 수성, 금성이 해당되고, 외행성(superior planet)으로는 지구보다 바깥쪽 궤도를 도는 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 해당됩니다.

 

구성 성분에 따른 분류

행성의 구성성분에 따라 목성형 행성과 지구형 행성으로 분류됩니다.

 

목성형 행성(Jovian planets)은 비휘발성 핵 주위를 액체 혹은 기체수소나 헬륨이 둘러싼 구조의 행성을 말하며, 목성과 토성이 해당됩니다. 천황성과 해왕성도 과거에는 이에 해당되었으나, 행성탐사 후 목성과 토성과는 구성이 많이 다르다고 판명되어, 거대 가스 행성인 목성형 행성은 다시 둘로 나눠져 목성과 토성, 그리고 천왕성과 해왕성으로 나눌 수 있습니다.

천왕성과 해왕성의 바깥 대기는 소량의 메탄이 섞여 있어 우주에서 볼 때 푸른색을 띠며, 수소나 헬륨보다 무거운 원소가 많아 천왕성형 행성(거대 얼음행성)으로 분류 되기도 합니다.

 

지구형 행성(terrestrial planets)은 주로 암석이나 금속 등 비휘발성물질로 구성된 행성을 말합니다. 핵을 맨들과 지각이 둘러싸고 있으며 수성, 금성, 지구, 화성이 여기에 해당됩니다. 목성형행성에 비해 질량은 작으나 밀도가 높고, 딱딱한 지표를 가지고 있습니다.

 

 

행성들의 유효온도와 표면온도

태양계의 모든 행성은 태양으로부터 전자기파 형태의 복사에너지를 받아 주 에너지원으로 사용하고 있습니다. 

 

유효온도

행성이 받는 복사에너지와 행성이 방출하는 복사에너지가 평형을 이룰 때의 행성을 흑체하고 했을 때 그 행성의 표면 온도를 유효온도(effective temperature)라고 합니다. 즉 유효온도는 행성에 존재하는 대기 구성 성분, 밀도 등과 연관된 물리 과정을 고려하지 않은 온도를 말하는 셈입니다.

 

표면온도

그러나 실제로 대기를 통과하는 태양복사는 대기의 구성 성분에 의해 흡수 및 산란, 반사라는 물리 과정을 거쳐 감쇄되고, 지면과 대기에 흡수된 복사는 재방출하여 서로 상호 간에 평형을 이루는 과정이 있어 행성의 표면온도는 유효온도처럼 단순하게 결정 되지 않습니다. 

 

달리 말하면 실제 행성의 표면온도는 행성의 유효온도에 대기의 온실효과 등이 더해져서 결정된 온도입니다.

 

		지구형 행성				목성형 행성
		수성	금성	지구	화성	목성	토성	천왕성	해왕성
유효온도(k)		438.6	227.5	254.5	210.4	110.1	81.3	58.2	46.7
표면온도(k)		440	737	288	210	165	134	76	72

 

 

이상 태양계 행성의 특징 들에 대해 알아봤습니다. 다음은 유효온도와 다른 표면온도를 형성하는 영향을 미친 행성 대기의 진화에 대해 알아보도로 하겠습니다.