목차
● 태양계(Solar System)
● 태양계의 탐험과 발견
● 태양계의 중요 구성
태양계(Solar System)
태양계(Solar System)는 항성인 태양과 그 중력에 이끌려 있는 주변 천체가 이루는 체계를 말합니다. 태양을 중심으로 공전하는 행성은 소행성대를 기준으로 안쪽에 있는 네 개의 고체형 행성인 수성, 금성, 지구, 화성, 즉 지구형 행성과, 바깥쪽에 있는 네 개의 유체형 행성인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 즉 목성형 행성으로 알려져 있습니다.
행성 이외에도 태양계의 구성 천체로는 소천체로 이루어진 띠도 있습니다. 화성과 목성 사이에 있는 원반 모양의 소행성대의 천체 무리는 대부분 지구형 행성과 비슷한 성분을 지니고 있습니다. 카이퍼 대와 그 소집단 산란 분포대는 해왕성 궤도 너머에 있고, 이곳의 천체는 대부분 물과 암모니아, 메탄 등이 얼어 있는 형태로 구성되어 있습니다. 소행성 대와 카이퍼대, 산란 분포대의 천체인 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 에리스(세드나, 공공, 콰오아, 오르쿠스)는 행성만 한 힘은 크게 없지만 자체의 중력으로 구형을 유지할 만큼 크다고 인정되어 왜행성이라고 불립니다. 장주기 혜성의 고향으로 알려져 있는 오르트 구름은 지금까지의 구역의 대략 천 배의 거리에 걸쳐서 있습니다.
태양계 내에서 혜성, 센타우루스족, 우주 먼지 같은 소천체는 이런 구역을 자유롭게 떠다닙니다. 또 태양으로부터 나오는 플라즈마 흐름인 태양풍은 태양권 내에서 항성풍 거품을 만들어 냅니다.
여섯 개의 행성인 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과, 네 개의 왜행성인 명왕성, 에리스, 하우메아, 마케마케는 위성을 가지고 있고, 목성형 행성은 자체적인 고리를 가지고 있습니다. 목성, 토성은 가스형 행성이고, 천왕성, 해왕성은 얼음형 행성입니다.
태양계의 탐험과 발견
오랜 시간 동안 인류는 태양계의 존재를 인식하지 못하였습니다. 그들은 지구가 우주의 중심에 있고 움직이지 않으며, 하늘에서 움직이는 다른 천체와는 절대적으로 다른 존재라고 믿었습니다. 인도의 수학자이자 천문학자인 아리아바타와 고대 그리스의 철학자 사모스의 아리스타르코스가 태양 중심의 우주론을 추측하기도 했지만, 태양중심설을 최초로 수학적으로 예측한 사람은 니콜라우스 코페르니쿠스입니다. 17세기에는 그 계승자 요하네스 케플러, 갈릴레오 갈릴레이, 아이작 뉴턴이 물리학에 대한 이해로 지구가 태양 주위를 움직이고 있고, 행성은 지구를 제어하는 힘과 같은 힘으로 제어된다는 생각을 수용하였습니다. 최근에는 망원경 기술이 발달하고 무인 우주선을 사용할 수 있게 됨으로써, 다른 행성의 산맥이나 크레이터 등과 같은 지질학적 현상과 구름, 만년설, 모래폭풍 같은 기상학적 현상을 조사할 수 있게 되었습니다.
태양계의 중요 구성
태양계의 중요 구성 요소인 G형 주계열성 태양은 현재까지 알려진 태양계 전체 질량의 99.86%를 차지하고 있으며, 중력으로 태양계의 천체를 지배합니다. 태양 주위 궤도를 선회하는 두 개의 거대 가스 행성과 두 개의 거대 얼음 행성은 태양을 제외한 태양계 질량의 99퍼센트를 차지하며, 그중 90퍼센트를 목성과 토성이 차지하고 있습니다.
항성인 태양과 그 태양을 공전하는 행성, 그 행성을 공전하는 위성, 그리고 왜소행성(dwarf planet)과 소행성, 혜성, 카이퍼대 (Kuiper belt) 천체를 비롯한 태양계 소천체(small Solar System body, SSSB), 행성간먼지(interplanetary dust)로 구성되어 있습니다.
태양 주위를 궤도 선회하는 대부분의 큰 천체의 궤도는 지구 궤도, 황도와 거의 평행합니다. 행성이 황도와 매우 가까운 데 비하여 혜성이나 카이퍼 대 천체는 그 각도가 두드러지게 큽니다.
모든 행성과 대부분의 다른 천체는 태양의 자전 방향으로 공전합니다. 하지만 핼리 혜성 같은 예외인 경우도 있습니다.
태양 주위 천체의 궤도를 케플러의 행성운동법칙으로 묘사할 수 있습니다. 케플러의 법칙에 의하면, 개개의 천체는 태양을 한 초점으로 하는 타원의 궤도를 따라 운동합니다. 태양에 가깝고 작은 반장축을 가지고 있는 천체는 1년이 보다 짧습니다. 태양에서 천체가 가장 가까울 때의 점을 '근일점', 태양에서 천체가 가장 멀 때의 점을 '원일점'이라고 합니다. 천체는 근일점에서 가장 빠르게 운동하고, 원일점에서 가장 느리게 운동합니다. 행성의 궤도는 원형에 가까운 타원이지만, 혜성이나 카이퍼 대 천체 등의 궤도는 길쭉한 타원형입니다. 특히 세드나는 엄청나게 찌그러진 타원형 궤도를 가지고 있습니다.
많은 태양계 모형에서는 행성 간의 거리가 너무 멀기 때문에, 그 거리를 왜곡하여 행성 간의 거리를 거의 같게 해 놓은 것을 볼 수 있습니다. 하지만 현실은 몇몇 예외를 빼면, 태양에서 더 먼 행성일수록 안쪽의 궤도와의 간격이 더 넓습니다. 예를 들어 금성은 수성보다 대략 0.33 AU 더 바깥에 있지만, 토성은 목성보다 4.3 AU 바깥에 있고, 해왕성은 천왕성보다 10.5 AU 바깥에 있습니다. 궤도 간 거리의 상호 관계의 규칙을 명확히 하려는 시도가 있었지만 아직까지 인정된 이론은 없습니다.
태양계의 행성 대부분은 그 자신의 천체 체계를 가지고 있습니다. 행성 주위를 공전하는 천체는 자연 위성, 또는 그냥 단순히 위성이라고 하는데, 그중에 몇은 행성보다도 큽니다. 대표적인 예로 목성의 위성인 가니메데가 있습니다. 대형 위성은 대부분 조석고정을 하고 있으며, 모행성을 향해 영구히 한쪽 면만 보입니다. 또 네 개의 거대한 행성 목성형 행성은 행성 주위를 선회하는 작은 입자의 얇은 띠인 행성 고리를 가지고 있습니다.