천왕성과 해왕성, 그리고 혜성과 소행성은 태양계의 외곽 부분에서 발견되는 신비로운 천체들로, 아직까지 많은 미스터리와 이해되지 않은 측면을 품고 있습니다. 이 네 가지 천체는 우리 태양과의 상대적 거리와 특이한 특성 때문에 우주 공간에서 다른 행성들과는 다른 매력적인 특징을 가지고 있으며, 이들을 연구함으로써 우주의 기원과 진화에 대한 흥미로운 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 글에서는 천왕성, 해왕성, 혜성, 소행성에 대한 중요한 정보와 흥미로운 사실을 알아보고, 이들 천체가 어떻게 우주 탐사와 우주 과학의 중요한 대상이 되고 있는지 탐구하겠습니다.
천왕성
수성에서 토성 까지 행성은 옛날부터 맨눈으로 관측할 수 있었습니다. 반면 토성보다 바깥쪽을 도는 천왕성은 망원경으로 발견한 행성입니다. 천왕성과 해왕성은 푸르게 보이는데, 그 이유는 수소와 헬륨으로 이루어진 대기 속에 소량 포함된 메탄의 색깔 때문입니다.
천왕성은 옆으로 누워서 자전한다?
천왕성의 자전축은 98도 기울어져 있어서 옆으로 누운 상태로 자전하고 있는데 천왕성이 탄생했을 때 다른 천체와 충돌했기 때문인 것으로 짐작됩니다.
천왕성 탐사의 역사
천왕성은 1781년 윌리엄 허셜에 의해 발견되었습니다. NASA의 보이저 2호가 1986년에 천왕성을 방문한 것이 유일한 인류의 탐사임에도 불구하고, 이 우주선은 천왕성의 복잡한 고리 시스템, 얼음 거인의 대기, 그리고 이상한 자기장에 대한 중요한 정보를 수집했습니다.
해왕성
천왕성보다 바깥쪽을 도는 해왕성은 계산을 통해 찾아낸 행성입니다. 천왕성의 움직임이 계산과 맞지 않자, 천왕성에 중력이 미치는 미지의 행성이 있을지도 모른다고 예상했고 그 예상 위치에서 새로운 행성인 해왕성을 발견한 것입니다. 천왕성과 해왕성은 크기와 조성이 무척 비슷한 쌍둥이 같은 행성입니다.
해왕성의 위성 트리톤은 심술쟁이?
해왕성 최대의 위성인 트리톤은 태양계의 큰 위성 중에서 유일하게 공전 방향이 행성의 자전 방향과 반대인 역행 위성입니다.
해왕성의 강력한 바람
해왕성은 태양계에서 가장 강력한 바람을 가지고 있습니다. 이 바람은 시속 2,000킬로미터에 달할 수 있으며, 이는 지구에서 관측되는 가장 강력한 허리케인의 속도보다 훨씬 빠른데 해왕성의 이러한 강력한 바람은 행성의 내부 열과 복잡한 대기 화학에 의해 발생하는 것으로 추정됩니다.
해왕성 탐사의 현황
해왕성은 1846년 요한 가레와 어번 르 베리에에 의해 발견되었습니다. 마찬가지로 보이저 2호가 1989년에 해왕성을 방문한 것이 유일한 인간의 탐사인데 해왕성의 대기, 고리, 그리고 위성에 대한 중요한 정보를 제공했습니다.
혜성
핼리혜성
핼리 혜성은 약 76년을 주기로 태양과 지구에 가까워지는 혜성으로 회귀할 때마다 긴 꼬리를 끄는 것으로 유명합니다. 가장 최근에 지구와 가까워진 때는 1986년이며, 다음에는 2061년에 찾아올 예정입니다.
대표적인 혜성의 궤도
아이손 혜성 : (현재는 붕괴)2013년에 대혜성이 될 것으로 기대했지만, 태양에 접근하면서 녹아 사라져 버리고 말았습니다.
핼리 혜성 : 주기 76년
엥케 혜성 : 주기 3.3년 1997년에 몹시 밝아진 대혜성
헤일밥 혜성 : 주기 2530년
판스타스 혜성 : 비주기
두 번 다시 돌아오지 않는 혜성도 있다?
혜성에는 주기적으로 태양에 접근하는 주기 혜성, 한 번 태양에 가까워지고 나면 두 번 다시 돌아오지 않는 비주기 혜성이 있습니다. 주기 혜성은 다시 주기가 200년 이하인 단주기 혜성과 그보다 긴 장주기 혜성으로 구분됩니다. 비주기 혜성을 장주기 혜성에 포함시키기도 합니다.
유성우
혜성의 궤도와 지구의 궤도가 교차할 때, 지구가 그곳을 지나면 혜성이 흩뿌린 대량의 티끌이 지구 대기로 날아 들어와 유성우를 연출합니다. 지구가 혜성의 궤도를 가로지르는 날짜는 대체로 정해져 있기 때문에 매년 특정한 시기에 쏟아지는 유성우를 볼 수 있습니다.
소행성
소행성은 태양계의 작은 천체 중에서 혜성 이외의 것을 말합니다. 혜성은 코마 (얇은 대기)와 꼬리가 있는 반면 소행성은 없습니다. 소행성은 대부분 지름이 10km에도 미치지 못하는 작은 천체입니다.
소행성은 어떻게 해서 생겼을까?
태양계에서는 제일 먼저 작은 미행성이 많이 만들어지고, 미행성끼리 충돌하거나 합체하면서 큰 행성이 탄생합니다. 한편 충돌 속도가 너무 빠르면 합체하지 못하고 반대로 부서져 버리기도 하는데, 이것이 소행성이 된 것으로 보입니다.
소행성대
화성 궤도와 목성 궤도 사이, 태양으로보투 2~3.5AU인 사이에 수백만 개가 넘는 소행성이 존재하는 영역이 있는데 소행성대라고 합니다. 그밖에도 목성과 거의 같은 궤도를 도는 트로이 소행성군 등이 있습니다.
소행성이 ‘태양계의 화석’?
태양계의 행성과 달은 형성할 때 충돌 등의 원인 때문에 전체가 한번 녹아 버립니다. 반면 소행성은 열에 의해 완전히 녹은 적이 없습니다 (일부 아닌 것도 있습니다). 그래서 소행성은 태양계가 형성됐을 때의 상태를 그대로 보존하고 있어 ‘태양계의 화석’이라고 할 수 있습니다.
케레스
케레스(세레스라고도 한다)는 소행성으로 제일 먼저 발견된 천체입니다. 1801년 발견 당시에는 새로운 행성이라고 생각했는데, 지름이 약 960km(수성의 약 5분의 1)밖에 되지 않는 데다가 케레스와 가까운 궤도에서 소천체가 연이어 발견되었기 때문에 이것들을 모두 합해 소행성이라고 부르게 되었습니다.
돈
돈은 NASA가 2007년에 쏘아 올린 탐사선으로 2011년에 소행성 베스타를 탐사 한 후 2015년에는 케레스의 주위 궤도에 진입해서 케레스를 자세히 관측하였습니다.
운석
유성은 대부분 대기를 통과하면서 다 타고 없어지지만, 소행성 파편 등이 대기권에 진입했을 때는 전부 타지 않고 땅에 덜어지기도 하는데 이를 운석이라고 부릅니다. 무게는 수 그램에서 수십 톤까지 천차만별입니다.
남극은 운석의 보고?
남극에서는 유독 운석이 많이 발견됩니다(이를 특히 남극운석이라고 부릅니다). 남극은 하얀 눈과 얼음 때문에 검은 운석이 눈에 잘 띄기도 하고, 남극에 떨어진 운석은 얼음이 이동하면서 자연스레 산맥 근처로 모이는 성질이 있기 때문에 대량으로 발견되기 쉽습니다.
지구 근접 천체
지구 근접 천체(NEO)란 지구에 접근하는 궤도를 가진 소천체(소행성, 혜성 등)를 말하는데 현재 1만 6000개가 넘는 NEO가 발견되었는데, 이 중에서 가까운 미래에 지구와 충돌하는 궤도를 가진 것은 없다고 확인되었습니다.
퉁구스카 대폭발
1908년 러시아 시베리아의 산속에 추정 지름 50m의 NEO가 떨어져, 상공에서 폭발(퉁구스카 대폭발)했습니다. 그래서 서울 면적의 약 3배와 맞먹는 삼림이 소실되었지만, 다행히 외진 산속이라 인명 피해는 없었습니다. 러시아에서는 2013년에 첼랴빈스크 운석(지름 17m)이 떨어져 피해를 입기도 했습니다.
명왕성
명왕성은 예전에는 태양계의 마지막 행성(제9행성)으로 분류되었습니다. 하지만 크기가 너무 작기도 하고 이질적인 점이 많은 데다가 비슷한 크기의 소천체가 무수히 발견되었기 때문에 2006년부터 왜소행성으로 퇴출되었습니다.
뉴 호라이즌스
뉴 호라이즌스는 NASA가 2006년에 쏘아 올린 무인 탐사선으로2015년에 명왕성에 접근하여 표면 모습 등을 촬영했습니다. 현재는 해왕성 바깥 천체를 향해 비행을 계속하고 있습니다.
왜소행성
2006년 국제천문연맹 총회에서는 태양계 행성을 ‘1 태양의 주위를 공전한다, 2 구 모양이다(충분히 큰 것을 의미한다.), 3 궤도 근처에 다른 천체가 존재하지 않는다.’ 라고 정의를 내렸습니다. 명왕성은 3의 조건에 해당하지 않기 때문에 새로 생긴 범주인 왜소행성(1 과 2만 만족한다)으로 퇴출시켰습니다.
에지워스 – 카이퍼 벨트
1950년대, 아일랜드의 천문학자인 에지워스와 미국의 처문학자 카이퍼는 태양계 주변에 소천체가 원반 모양으로 무수히 분포되어 있는데 여기서 혜성이 탄생한다고 예측했습니다. 이 원반 모양의 영역을 에지워스-카이퍼 벨트 (또는 카이퍼 벨트)라고 부릅니다.
해왕성 바깥 천체
1990년대 이후 해왕성 궤도 바깥쪽에서 다수의 소천체가 발견되면서 에지워스 카이퍼 벨트의 존제가 확인되었습니다. 현재는 이 영역에 있는 천체를 해왕성 바깥천체라고 부릅니다.
오르트 구름
오르트 구름은 태양계를 구 모양으로 둘러싸고 있는 가상의 천체 집단으로 네덜란드의 천문학자 오르크가 장주기 혜성과 비주기 혜성의 고향이라는 개념으로 오르트 구름을 1950년에 제창하였습니다.
태양계 제 9행성
해왕성보다 더 멀리서 공전하고 있는 행성 크기 천체의 존재는 많은 천문학자가 예상했고 끊임없이 찾아왔습니다. 2016년에는 미국의 천문학자들이 컴포터 시뮬레이션으로 태양계 제9행성(플래닛 나인)의 궤도를 구체적으로 나타내서 화제가 되었습니다.
태양권
태양권(헬리오스피어)이란 태양풍이 미치는 범위를 뜻하는데 태양풍은 우리 은하의 성간 물질과 충돌해 멈추면서, 헬리오포즈라고 하는 경계면을 만듭니다.
보이저1호
보이저 1호는 NASA가 1977년에 쏘아 올린 무인 탐사선으로목성과 토성에 접근해서 관측한 후, 우주 항해를 계속 이어가고 있습니다. 2012년 8월에는 헬리오포즈에 도달한 뒤 이곳을 통과해서 태양권을 빠져나간 최초의 인공물이 되었습니다.
오늘은 천왕성과 해왕성, 혜성, 소행성에 대해 알아보았습니다. 다음에 재미있는 과학으로 돌아오겠습니다.