(화면 자막)

본 동영상은 행정안전부와 한국정보화진흥원의 지식정보자원관리사업으로 제작되었습니다.

태양, 8개의 행성과 그 위성들, 왜소행성과 혜성, 소행성, 카이퍼벨트 천체..태양계에는 우리가 살고 있는 지구 외에도 이렇게 많은 천체들이 모여있습니다. 우리의 태양계 행성들은 중심의 태양을 중심으로 회전하고 있습니다. 태양은 태양계 행성에게 에너지를 전달해 주는 중요한 역할을 하고 있습니다. 행성들은 태양 주위를 타원궤도를 그리면서 운동을 합니다. 타원궤도를 그리면서 태양과 가까운 곳에서는 빠르게 움직이며, 태양과 먼 곳에서는 천천히 움직이게 됩니다. 태양계 행성들의 크기는 또한 매우 다양합니다. 가장 작은 행성은 태양과 가장 가까이에 있는 수성이고, 가장 큰 행성은 우리가 잘 알고 있는 목성입니다. 대체적으로 태양과 가까이에 있는 행성들은 그 크기가 작으며, 태양과 멀리에 있는 행성들은 그 크기가 큽니다. 또한 그 무게도 다 다릅니다. 목성의 무게는 지구의 대략 318배 정도로 굉장히 무거운 행성입니다. 그러나 가장 가벼운 행성 수성은 지구의 0.055배 정도 아주 가벼운 행성입니다. 행성들의 크기가 다르기 때문에 그 행성들의 중력이 다 다릅니다. 만약 지구에서 60kg 인 사람이 각 행성에서 몸무게를 잰다면, 화성에서는 약 23kg, 목성에서는 약 150kg이 될 것입니다. 태양계 행성들의 궤도는 태양과 가까이에 있는 행성들의 경우는 그 간격이 조밀하게 모여있지만, 목성에서부터 그 뒤에 있는 행성들은 그 궤도가 띄엄띄엄 떨어져서 있습니다. 

이렇게 태양계의 8개의 행성은 태양계의 행성인 동시에 다시 지구형행성과 목성형 행성으로 분류할 수 있습니다. 지구형 행성들은 주로 태양과 가까이에 붙어있으면서 서로 가까이에 존재하고 있습니다. 그러나 목성형행성들은 태양과 멀리 떨어져 있으면서 서로도 멀리 떨어져 있습니다. 또한 지구형행성들은 주로 지구와 같이 딱딱한 암석들로 구성되어 있으나 목성형 행성들은 기체들로 이루어져 있습니다. 따라서 목성형 행성의 탐사선들이 내려간다면 딱딱한 곳이 없어서 계속해서 밑으로 내려가면서 탐사할 수 밖에 없답니다.

  수성, 금성, 지구, 화성 이 4개의 행성은 지구와 비슷한 특성을 가지고 있어 지구형 행성이라고 부릅니다. 지구형행성은 비교적 태양과 가까이에 존재합니다. 뜨거운 태양 가까이에 있는 지구형행성. 그렇기 때문에 행성에 있는 기체들은 대부분 열에 의해 증발해버리고 맙니다. 기체들이 증발하고 지구형행성에는 단단하고 비중이 높은 암석이나 금속질의 성분들만 남게 되는데요. 암석과 금속 등 무거운 성분들로 구성된 지구형 행성들. 그렇다면 기체나 액체로 이루어진 목성형행성보다 질량이 클까요? 정답은 아닙니다. 넓은 우주 공간에는 암석과 금속같은 물질도 존재하지만 그보다 수소나 헬륨같은 기체들이 더 많이 존재하기 때문인데요. 지구형행성이 무거운 행성과 금석으로 구성되어있다고는 하지만 실제로는 그렇게 많은 양이 함유되어있지 않기 때문에, 실질적으로 질량면에서는 목성형행성보다는 작은 것이죠.

지구형행성은 목성형행성에 비해 질량만 작은것이 아닙니다. 많은양의 물질로 행성을 구성할 수 없기 때문에 크기 또한 작습니다.  지구형행성에 관한 자세한 이야기는 지구형행성과 지구의 천문현상에서 자세히 다루어집니다.

  다음은 목성형행성 이야기를 해볼까요? 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 여러 면이 목성과 비슷하다 하여 목성형행성이라 부르며 그 크기가 크다고 해서 거대행성이라고도 부릅니다. 

지구형행성이 대부분 암석과 금속으로 이루어졌다면 목성형행성은 주로 기체로 이루어져 있습니다. 수소나 헬륨 등 기체로 이루어진 이유는 목성형행성이 지구형행성에 비해 태양과 떨어져 있기 때문인데요. 뜨거운 태양과 떨어져있다보니 열에 기체를 빼앗기지 않고 보존할 수 있었던 것입니다. 그래서 목성형행성들은 주로 기체로 이루어진 것들이 대부분입니다. 우주에는 암속과 금속류보다 기체가 더 많이 존재합니다 .특히 헬륨과 수소같은 기체는 우주의 주성분이라고 해도 과언이 아니죠.

  목성형행성은 많은 양의 기체르 끌어들이면서 질량이 커져 그보다 더 많은 양의 기체를 끌어들일 수 있었습니다. 이와같은 과정이 반복되면서 목성형행성의 크기는 계속 커지게 되었습니다. 지구형행성에는 없고 목성형행성에는 있는 특별한 것이 있습니다. 바로 고리인데요. 고리가 일반적으로 알고 있는 고리있는 행성에는 토성이 있죠? 큰 고리를 가지고 있는 토성은 고리 행성의  대표주자이지만 사실 목성과 천왕성, 해왕성도 고리를 가지고 있습니다.  희미하게 얇은 고리를 가지고있어 눈에잘 띄지는 않지만 말이죠. 구성성분이나 띠를 비롯해 목성형행성과 지구형행성의 여러가지 차이점을 발견했나요?

  이러한 차이점은 표를 이용해 정리하면 더욱 정확하게 알 수가 있습니다. 태양계에서는 8개의 행성 외에도 화성과 목성 사이에 많이 모여있는 작은 천체들이 있는데 그 천체들을 소행성이라고 부릅니다. 그 외에도 갑작스럽게 나타나는 천체인 해성도 태양계를 구성하는 구성원 중 하나입니다. 이러한 혜성은 얼음과 먼지로 구성되어있는 얼음덩어리인데요. 이 혜성은 하이퍼벨트와 오르트구름에서부터 온다고 합니다. 오르트구름은 태양계의 가장 바깥 부분으로 얼음으로 된 많은 혜성핵들이 존재하고 있다고 합니다. 하이퍼벨트 또한 많은 혜성의 핵을 가지고 있습니다. 하이퍼벨트에는 많은 천체들이 존재하고 있는데요. 우리가 잘 알고 있는 명왕성도 이 하이퍼벨트에 속해있는 천체랍니다. 하이퍼벨트에 있는 많은 천체들을 우리는 하이퍼벨트 천체라고 부릅니다. 이러한 하이퍼벨트천체중에서 왜소행성의 범주에 들어갈 수 있는 천체를 플루토이드라고 부르는데요. 플루토이드에는 명왕성, 에리스, 마케마케가 있습니다. 플루토이드가 하이퍼벨트 천체중에서 왜소행성의 범주에 들어간다고 하는데. 그럼 왜소행성이란 무엇일까요?

작고 왜소한 행성이라 하여 이름 붙여진 왜소행성은 2006년 명왕성을 계속해서 행성이라고 불러야 하느냐에 대한 결정을 내리게 되었습니다. 명왕성과 비슷한 성질의 천체들이 계속해서 발견되고 있었기 때문입니다. 2006년 새로이 정의된 행성은 태양을 중심으로 공전을 하고 충분한 질량을 가지고 있어 자체 중력으로 유체역학적 평형상태를 이루며 그에 가까운 형태를 유지하고 주변 궤도상의 천체들을 쓸어버리는 과정을 충분히 완료한 천체입니다. 그런데 명왕성은 태양을 중심으로 공전을 하고 충분한 질량을 갖기 때문에 그에 가까운 형태를 유지하지만 주변 궤도 상의 천체들을 쓸어버리지 못했기 때문에 행성에서 왜소행성으로 다시 분류되었습니다. 그 후로 왜소행성의 정의에 의해서 하이퍼벨트에 있는 하오메이와 마케마케가 왜소행성에 추가되었습니다. 지금 현재도 왜소행성은 계속해서 발견되고 그 숫자가 늘어날 것입니다. 

  그렇다면 태양계 행성들이 왜 이러한 모습을 가지고 있으며 왜 이렇게 자전과 공전을 하는 의문을 가져본 적이 있나요? 이러한 궁금증은 태양계가 형성되어 가는 과정에서 한번 풀어봅시다.

먼지와 돌, 가스 등으로 이루어진 성원. 우리 태양계는 이런 평범한 성운에서부터 시작됩니다. 이러한 성운들이 중력수축을 하게됩니다. 수축을 하면서 회전이 빨라지면서 물질들은 원반의 형태를 가지면서 회전을 하게 됩니다. 수축한 성운의 중심에는 뜨거운 원시 태양이 만들어집니다. 중심의 태양이 만들어진 후에 원반 부분에서는 해양계의 행성들이 형성되기 시작합니다. 원반내에 있는 먼지 등의 물질들이 서로 후차 증식하면서 고체핵을 만들게 됩니다. 원반의 전체적으로 고체핵이 형성되지만 태양과 가까운 곳에는 너무 무거워서 암석으로만 이루어진 위행성체가 만들어집니다. 이러한 위행성들이 서로 충돌을 하면서 그 크기를 키워가며 고체의 지구형행성을 만들기 시작했습니다. 그래서 지구형행성을 보게되면 그 표면에 운석들이 충돌한 구덩이가 많이 보이게 됩니다. 대표적으로 수성과 달의 표면은 많은 운석구덩이가 있죠?

  그러면 목성형행성은 어떻게 만들어졌을까요? 상대적으로 거리가 먼 곳에서는 고체핵의 얼음이 들러붙을수가 있었습니다. 그리고 거리가 먼 곳은 온도가 낮기 때문에 기체가 존재할 수 있었습니다. 그래서 얼음이 붙은 고체핵에 기체들이 들러붙기 시작했습니다. 우주공간의 대부분이 가스로 구성되어있는데 그 양이 많은 가스가 들러붙게되면서 행성의 크기는 점점 커져갔습니다.

질량이 커지면서 행성의 중력이 커지자 더 많은 가스를 끌어들이게 되었습니다. 그로인해서 목성형행성들은 가스로 구성된 거대한 행성을 만들 수 있었습니다. 이렇게 만든 목성형행성 주변에는 또다시 원반이 행성되면서,그 원반으로부터 위성들이 만들어지기 시작했습니다. 이렇게 목성형행성과 동시에 만들어진 위성들은 중심행성의 자전방향과 위성의 공전방향이 일치해있습니다.

또한 목성형행성은 질량이 커서 주변을 지나는 소행성들을 중력으로 붙을어 놓을 수 있었습니다. 이러한 위성들은 중심행성의 공전방향과 다른 자전방향을 가질수도 있으며, 그 궤도가 특이한 경우가 많이 있습니다. 그럼 행성들을 구성하고 남은 물질들은 어떻게 되었을까요? 지구형행성을 구성한 고체핵들은 화성과 목성 사이에 궤도에 모이게 되었습니다. 그러면서 소행성띠를 만들어 남은 물질들이 존재하고 있습니다. 태양과 멀리 떨어져서 얼음으로 구성된 위행성체들은 목성과 같은 거대한 행성의 영향을 받아서 바깥으로 밀려가게 되었습니다. 그러면서 행성의 모트로 알려진 하이퍼벨트와 오르트구름으로 밀려나 얼음을 가진 혜성 핵의 형태로 존재하고 있습니다. 이렇게 해서 태양계의 8개의 행성. 소행성, 행성이라 정의 할 수 없는 왜소행성, 혜성의 핵들이 모여있는 하이퍼벨트와 오르트 구름 등의 태양계를 구성하는 천체들이 만들어지게 되었습니다.