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물에 뜨는 행성, 토성
이번 호에서는 토성의 모든 것을 알아본다.

'Saturn (토성)' 이라는 이름의 유래
'Saturn' 이라는 이름은 농업의 신에서 유래되었으며 그리스 로마신화 에서 나오는 크로노스의 로마식 표현입니다. 그는 우라노스와 가이아 사이에서 태어난 아들로 그의 아버지 우라노스를 죽이지만 그 역시 제우스(목성, 자신의 아들)에게로 부터 쫓겨나게 됩니다. 토성이 시간의 신인 크로노스라는 이름을 가지게 된 이유는 그 당시 그리스인들이 알고 있던 행성들 중에서 가장 느렸기 때문이죠.

Saturn, 토성
PLANET INFO

궤도둘레 : 59.87 AU
태양까지의 거리 : 9.537AU (7억 7833만km)
공전주기 : 10,756.19일
평균공전속도 : 9.639 km/s
자전주기 : 10시간 47분 6초
자전속도 : 45300km/h (적도를 기준)
위성 수 : 60개
적도지름 : 120536 km
부피 : 8.27×1014 km3 (지구의 763배)
질량 : 5.6846×1026 kg (지구의95배)
밀도 : 0.6873 g/cm3
적도중력 : 8.96m/s2 (0.914G)
대기압 : 140kPa
대기성분 : 약 수소 93% , 헬륨 약 5%

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  토성은 목성에 이어서 태양계에서 2번째로 큰 행성이다.부피는 지구에 비해서 763배나 크지만 질량은 95배 밖에 크지 않아서 밀도가 물보다 낮기 때문에 물에 뜨는 행성이다. 토성은 목성과 마찬가지로 대부분 수소, 그리고 약간의 헬륨으로 구성되있는 가스행성이다. 토성의 대기는 목성과 매우 유사한데, 밑에서 10km 까지는 영하 23℃ 로 얼음으로 구성되어 있다. 그 후 50km 까지는 암모늄수황하물(ammonium hydrosulfide ice) 로 구성되어 있는데 이 곳은 영하 93℃ 이다. 그 후 80km 위에는 암모니아 고체로 영하 153℃ 이다. 마지막으로 제일 상층부 200km 에는 수소와 헬륨으로 이루어져 있다.

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  놀라운 점은 토성이 이렇게 태양으로 부터 멀리 떨어져 있는 데도 불구하고 토성의 중심부는 지구와 거의 비슷한 물질로 구성되어 있으며, 온도가 무려 11700℃ 에 육박한다는 점이다. 또한 이 중심부에서 태양으로 부터 받는 방사선의 양의 2.5 배나 달하는 양의 방사선을 내뿜는다. 위 그림은 토성에서 내뿜는 열을 찍어본 사진이다. 여기서 나오는 에너지의 대부분은 Kelvin-Helmholtz mechanism 에 의해 설명된다. 하지만 그 에너지 만으로는 토성이 내뿜는 에너지를 설명하기에는 조금 부족하다. 나머지 에너지는 중심부에 있는 헬륨에 의해서 만들어진다.
( Kelvin-Helmholtz mechanism 는 어떤 행성 또는 항성의 표면이 차가울 때, 압력이 떨어지게 되는데, 이 떨어지는 압력을 다시 올리기 위해서 이 행성 또는 항성은 스스로 수축을 하게 된다. 이 수축과정에 의해서 중심부의 온도는 올라가게 된다.)

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  토성에서는 태양계에서 가장 빠른 폭풍이 불고 있는데 이는 시속 1800km 에 달한다. 다시 말하자면 음속보다도 빠른 속도로 폭풍이 불고 있다. 이 거대한 폭풍은 토성의 날짜로는 1년, 지구의 날짜로는 30년 정도마다 주기적으로 반복된다. 위는 그 거대한 폭풍은 아니고 소규모의 폭풍을 찍은 것으로, 다음 거대한 폭풍은 2020년 경에 일어난다고 한다.

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이 것은 토성의 고리에 쉽게 분별하기 위해 색깔을 입힌 것임


 
  토성이라고 하면 바로 떠올리는 것이 바로 토성의 고리이다. 지구에서도 좋은 쌍안경을 이용하면 쉽게 볼 수 있는 것이 바로 토성의 고리이다. 토성의 고리의 발견은 1610년에 갈릴레오( Galileo Galilei ) 로 부터 발견되었는데, 그는 이 것이 토성의 고리라는 사실을 인지하지 못하고 단지 토성의 '귀' 라고만 생각하였다. 후에 1655년에 크리스챤 호이겐스(Christiaan Huygens) 는 그 것이 토성의 '귀' 가 아니라 토성의 '고리' 라는 것을 처음으로 제안했다. 1675년에는 카시니 (Giovanni Domenico Cassini)로 부터, 토성의 고리는 하나가 아닌 여러개의 고리가 모여있다는 것을 발견했다. 그 고리들 사이의 간격은 후에 카시니 간격 (Cassini Division) 이라고 이름 붙여졌다. 그 후 세월이 지나 1859년에 맥스웰 ( James Clerk Maxwell ) 은
  " 토성에 고리가 존재하기 위해서는 고리가 작은 알갱이들로 구성되어 있어야 한다. 왜냐하면 만약 토성의 고리가 하나의 커다란 고체이라면 그 고리가 부서질 것이다."
 라고 주장했는데, 그의 이론은 1895년에 천체관측장비로 증명되었다.

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  그렇다면 토성의 고리는 어떻게 생성되었을까? 18세기에 Édouard Roche가 주장한 이 이론은 토성의 고리는 원래 토성의 위성이였으나 토성과 가까워 질 때, 토성의 조석력 (행성과 위성사이에 작용하는 힘, tidal force) 를 이기지 못하고 부서져 지금의 고리를 형성했다고 주장했다. 또다른 이론은 토성의 고리는 토성의 위성이 아니였고, 단지 토성이 생성될 때, 남은 잔해들이 모여서 만들어진 것이라고 주장했다. 보통 현대에 와서는 이 두번째 이론이 참이라고 받아들여지고 있다.

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  토성에는 목성처럼 많은 수의 위성들이 있다. 무려 60개나 가지고 있다. 위 사진에서도 벌써 토성의 위성이 3개나 보이는데(옆의 흰 점2개와 고리 밑에 하나), 그중 몇 가지 유명한 것들만 살펴보도록 하자.
 
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타이탄 (Titan)

  1997년에 발사되어 2004년에 도착한 카시니 선의 주 임무는 타이탄에 착륙하는 것이였다. 타이탄은 토성에서 가장 큰 위성으로, 태양계에서는 목성의 가니메데 다음으로 둘째다. 반지름이 2576km 이며 두꺼운 질소와 메탄층 (200~880km)에 둘러쌓여있다. 호이겐스에 의해서 1655년에 발견되었다. 이 타이탄의 두꺼운 대기층에 의해서 타이탄 속에는 무엇이 있을지에 대해 많은 관심을 불러 일으켰다. 몇몇 사람들은 타이탄 밑 두꺼운 얼음층 밑에 바다가 있어서 생물체가 살 것 이
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라고 주장하는 사람들도 있었다.  놀랍게도 이 타이탄에서는 기후가 있다. 비가 내리고 바람이 분다. 게다가 화산도 있는데, 우리가 생각하는 화산은 뜨거운 용암을 분출하지만 이 타이탄에 있는 화산은 , 영어로 cryovolcano 라고 하는 이 화산은 물, 암모늄, 메탄등을 분출한다. 허블망원경과 다른 여러 천문학적인 조사에 따르면, 우리의 지구와 같이 타이탄에는 메탄으로 된 커다란 바다가 있으며, 2007년에 착륙한 Cassini 탐사선에 따르면 탄화수소로 된 여러 호수들이 있다고 했다.


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미마스 (Mimas)

  대부분 얼음으로 구성되어 있는 이 위성은 130km 에 달하는 거대한 크레이터로 유명하다. 이 운석구덩이는 이 위성을 발견한 William Herschel 의 이름을 따서 Herschel 이라고 이름을 붙였다. 이 구덩이는 5~10 km 의 깊이에 캐나다 만큼 커다랗다. 이 운석충돌은 이 위성을 거의 박살냈을 것이다. 한가지 재미있는 점은 이 Mimas 가 영화 Star Wars 에도 나왔다는 점인데, 그 영화에서 나온 죽음의 별과 매우 흡사하다는 점이다.
밑에 두 것을 비교했다.

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  토성 탐사선

토성은 지구로 부터 매우 멀리 떨어진 탓에 다른 화성이나 금성과 같은 행성들에 비해 많이 탐사선들이 오지 않았다.

파이어니어 11호 1973.4.6 발사 : 토성에 3500km 까지 접근
보이저 1호 1977.9.5 : 많은 사진전송
보이저 2호 1977.8.2 : 많은 사진전송
카시니, 호이겐스 1997.10.20 : 토성 도착 후에 타이탄에 착륙함

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파이어니어 11호 (Pionner 11)

 목성과 그 외의 행성들을 관측하는 탐사선이였다. 1973년에 발사되었는데, 목성의 중력을 이용하여 토성으로 접근할 수 있었다. 1979년에 토성에 접근하면서 많은 자료들을 전송하였다.

  재미있는 점은 이 파이어니어 호에 혹시라도 외계인들이 자신의 탐사선을 발견하면
지구에 관해 간단한 정보를 주기 위해서 지구에 관련된 내용을 써 넣었다고 합니다.

아직도 이 파이어니어 호는 여정을 계속하고 있는데 일년에 대략 2.4 AU 정도씩 계속 나아가고 있다고 합니다.




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카시니-호이겐스 (Cassini–Huygens)

  NASA/ESA/ASI 의 공동참여로 만들어진 이 우주선은 토성의 구조를 파악하고, 타이탄에 착륙하는 것을 주된 임무로 하고 있었다. 1997년에 발사되어서, 호이겐스 탐사선을 타이탄에 떨어뜨리게 된다. 2000년도에 목성을 지나서 2004년에 토성 궤도에 진입하였다.



자세한 내용을 보고 싶다면 여기로!
http://en.wikipedia.org/wiki/Saturn




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  1. 이재승 2008.10.29 00:09

    형아

    복사좀 해갈게염~

  2. Favicon of http://ㄹㄹㅇ BlogIcon 제리 2009.10.17 15:48

    ewtwyeyteyewtytyereyt
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    영어이다
    토성이물에뜨는행성이이유는물의밀도보다더작기때문이다

  3. 헤이호 2012.04.29 14:47

    헤이호