태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 1/28 지구와 그 위성들 태양 태양계... 이 장에서는... 1. 태양계의 전체적인 모습 2. 태양계의 구성원들 3. 태양계의 구조 4. 태양풍과 태양계 5. 은하계 속의 태양계
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 2/28 태양계의 전체적인 모습 : 태양계의 정의 태양계는 태양과, 태양을 모항성으로 하는 모든 천체들, 그리고 이들의 중력에 의해 지배되는 우리 은하 내의 영역
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 3/28 태양계의 구성원들 행성급 ; 행성 & 왜행성 2006년 국제 천문 연맹(IAU) 총회에서 행성급 천체 재분류 행성[지구형(암석) & 목성형(가스)]과 왜행성(암석)
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 4/28 태양계의 구성원들: 행성 행성(planets)과 위성(satellites) 행 궤도 - 태양을 공전해야 한다. 성 의 질량 - 충분한 질량을 가져서 스스로의 중력으로 구형에 가까운 안정적인 형태를 유지해야 한다. 조 건 궤도 지배력 - 공전 궤도에 존재하는 다른 천체들을 자신의 지배적인 중력으로 완전히 제거해야 한다. 행성은 어떤 다른 행성의 위성이 아니면서 이 행성의 조건들을 모두 만족하는 천체 (2006 IAU 총회) 위성은 행성의 '궤도 조건'을 만족하지 않는, 즉 태양이 아닌 다른 천체(예를들어 행성 또는 왜행성)를 공전하는 천체 위성에 대해 질량, 궤도 지배력 조건은 엄밀하지 않음 (ex.) 달 Yes; 포보스/데이모스 No 수성 Mercury 금성 Venus 지구 Earth 화성 Mars 목성 Jupiter 토성 Saturn 천왕성 Uranus 해왕성 Neptune 위성 없음 위성 없음 1개 2개 많은 위성 많은 위성 많은 위성 많은 위성 지구형 행성 (Terrestrial planets) 거대 가스 행성 (Gas giant planets)
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 5/28 태양계의 구성원들: 행성 행성들의 궤도 영역 ( ) 상대 크기 비교 ( ) 태양, 거대 가스 행성(목성), 지구형 행성(지구), 왜행성(명왕성) 지구형 행성들(수-금-지-화)
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 6/28 태양계의 구성원들: 행성 행성들의 특징 요약 (2010년 상반기 현재) 고유명 적도 반지름 질량 궤도 공전 반지름 주기 궤도각 이심율 자전 주기 위성 고리 대기 수성 0.382 0.06 0.39 0.24 3.38 0.206 58.64 no 희박 지구형 금성 0.949 0.82 0.72 0.62 3.86 0.007-243.02 no CO2, N2 행성 지구 1.00 1.00 1.00 1.00 7.25 0.017 1.00 1 no N 2, O2 화성 0.532 0.11 1.52 1.88 5.65 0.093 1.03 2 no CO2, N2 목성 11.209 317.8 5.20 11.86 6.09 0.048 0.41 49 (63) yes H2, He 토성 9.449 95.2 9.54 29.46 5.51 0.054 0.43 52 (62) yes H2, He 천왕성 4.007 14.6 19.22 84.01 6.48 0.047-0.72 27 yes H2, He 해왕성 3.883 17.2 30.06 164.8 6.43 0.009 0.67 13 yes H2, He 거대 가스 행성 반지름, 질량, 공전 및 자전주기 등은 지구에 대한 상대값 궤도각: 태양의 적도면에 대한 행성의 공전 궤도면 각도
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 7/28 태양계의 구성원들: 위성 > 참고 링크 >
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 8/28 태양계의 구성원들: 왜행성 왜행성(난쟁이 행성; dwarf planets) 분류의 추가 (2006년) 행성의 궤도 조건과 질량 조건은 만족하지만 궤도 지배력 조건을 만족하지 않는(ex. 집단을 이루는) 천체 세레스 소행성 벨트 에서 가장 큰 천체인 세레스는 궤도와 질량 조건을 만족; 소행성 -> 왜행성 기존의 궤도 조건과 질량 조건을 만족하던 명왕성은 카이퍼 벨트 에 속한 천체로 판명됨; 행성 -> 왜행성 원반 대역 에서 새로 발견된 에리스는 일반 행성의 궤도와 질량 조건까지 만족; 미분류 -> 왜행성 왜행성들의 특징 요약 (2010년 상반기 현재) 고유명 Ceres 반경 질량 소속 0.28 0.01 세레스 벨트 Pluto/명왕성 0.68 0.18 Haumea 0.33 0.06 Makemake 0.43 0.05 Eris 0.74 0.23 카이퍼 벨트 원반 대역 > 참고 링크 > http://en.wikipedia.org/wiki/dwarf_planet 궤도반경 공전주기 궤도각 이심율 자전주기 위성 대기 2.76 AU 4.6 y 10.59 0.08 0.38 d 0 no 39.48 248.09 17.14 0.25-6.39 3 희박 43.34 285.4 28.19 0.19? 2 희박 45.79 309.9 28.96 0.16? 0 희박 67.67 557 44.19 0.44 ~0.3 1 희박 대형 위성들과 왜행성들은 대체로 암석질; 즉 지구형 행성의 특징을 가짐 통칭 '지구형 천체'로 간주
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 9/28 태양계의 구성원들: 왜행성 해왕성 너머의 천체들(Trans-Neptunian objects; TNO) 중 일부는 왜행성에 추가 or 플루티노로 재분류 예정
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 10/28 태양계의 구성원들: 왜행성 대표적인 TNO 천체들의 (지구의 위성 달에 대한) 상대 크기 비교 소행성 번호 + 고유명 1 Ceres (최초로 발견)... 134340 Pluto (명왕성) 136108 Haumea 136472 Makemake 136199 Eris 해왕성 궤도 안쪽에서는 사실상 새로 발견될 행성급 내지 왜행성급 천체가 없음. 해왕성 너머에서 발견될 더 큰 천체도, 현재 행성의 조건을 모두 만족할 가능성 거의 없음; 더 세분화된 왜행성 분류 체계로 편입 예상.
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 11/28 태양계의 구성원들: 작은 천체들 그 밖의 작은 천체들(small solar system bodies) 소행성 (asteroids) TNO - 왜행성으로 재분류된 세레스(1 Ceres)를 제외한, 주로 불규칙적인 암석질 천체들 - 화성-목성 궤도 사이의 소행성 벨트 구조, 또는 - 태양-거대 가스 행성 사이의 L-지점 그룹 등 구조 형성 (참고: Lagrangian points) - 왜행성인 명왕성, 에리스 등을 제외한, 해왕성 궤도 너머에 존재하는 나머지 천체들 (trans-neptunian objects) - 카이퍼 벨트와 원반 대역, 오오르트 구름 등 구조 형성 - 태양에 접근할 때 특징적인 머리-꼬리 구조(head-tail)를 보이는 천체 혜성 (comets) (꼬리별, 살별,...) - 핵의 표면은 눈과 얼음: 코마(coma)와 먼지 꼬리(dust tail), 가스 꼬리(gas tail) 형성 - 단주기 혜성은 주로 카이퍼 벨트와 원반 대역, 장주기는 오오르트 구름에서 기원 - 유성(meteoroids), 행성간 티끌(interplanetary dusts), 행성 탐사선,... 다른 모든 작은 것들 - 태양풍 입자(particles of solar wind) - 행성간 분자와 원자(interplanetary molecules and atoms),...
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 12/28 태양계의 구성원들: 작은 천체들 혜성 눈과 얼음으로 이루어진 핵의 표면이 태양 복사에 의해 증발, 내부에서 분출되는 가스와 함께 코마(~106 km) 형성 태양 복사압(빛의 압력)과 태양풍의 압력에 의해 코마 물질이 태양 반대 방향으로 밀려나면서 특징적인 꼬리 구조(~1 AU) 형성 > 참고 1, 2 >
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 13/28 태양계의 구조 중심 항성 * a mother star 태양 지구형 행성 * terrestrial planets 수성, 금성, 지구, 화성 소행성 벨트 * asteroid belt 1 세레스, 2팔라스, 433 에로스,... 거대 가스 행성 * gas giant planets 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 카이퍼 벨트 * Kuiper belt 134340 명왕성, 마케마케, 하우메아,... 원반 대역 * scattered disk 136199 에리스,... 오오르트 구름 * Oort cloud 90377 세드나,...
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 14/28 태양계의 구조 안쪽 태양계(Inner Solar System): 지구형 행성들과 소행성 벨트를 포함하는, 목성 궤도의 안쪽 영역
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 15/28 안쪽 태양계 * 위에서 본 궤도 안쪽 태양계 * 옆에서 본 궤도
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 16/28 태양계의 구조 중간 태양계(Mid Solar System): 거대 가스 행성(목성형)들과 혜성 등을 포함하는, 해왕성 궤도의 안쪽 영역 Centaurs Kuiper belt
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 17/28 중간 태양계 * 위에서 본 궤도 중간 태양계 * 옆에서 본 궤도
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 18/28 태양계의 구조 해왕성 바깥 영역(Trans-Neptunian region): 해왕성 궤도 너머, 카이퍼 벨트와 원반 대역을 포함하는 영역
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 19/28 태양계의 구조 명왕성의 궤도; 카이퍼 벨트의 구성원
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 20/28 TNO * 위에서 본 궤도 TNO * 옆에서 본 궤도
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 21/28 태양계의 구조 최외곽 영역(Farthest region): 오오르트 구름(Oort clouds)까지의 영역 혜성은 어디서 어떻게 오는가? 장주기 혜성의 특징 - 매우 큰 궤도 이심율 (카이퍼 벨트보다 더 먼 원일점) - 모든 방향에서 출현 - 유사한 구성 성분 J. Oort의 이론: 혜성의 핵이 태양계를 구름처럼 둘러싸고 있다. 주위 천체로부터의의 중력 섭동에 의해 태양으로의 여행 시작 혜성이 된다.
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 22/28 태양계의 구조 90377 세드나의 발견: 2003년 발견된 대형 소행성(?): 태양계 너머에서 온 천체? 궤도의 특징: 근일점 76, 원일점 1000 [AU]... 카이퍼 벨트나 원반 대역의 천체가 아님 최초로 발견된, (안쪽) 오오르트 구름 영역의 천체 오오르트 구름 영역을 대표하는 왜행성으로 지정될 가능성 있음 태양계 최외곽 구조에 대한 연구는 사실상 시작 단계 지구에서의 관측은 한계가 있으므로 더 많은 탐사선을 보내야 한다! 태양에서 너무 먼 천체들은 태양의 중력권을 쉽게 벗어날 수 있다. 그렇다면 태양계 정회원이 될 조건은?
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 23/28 태양풍과 태양계 태양풍(태양으로부터 분출된 대전 입자의 흐름)은 태양계 내의 행성간 물질의 대부분을 차지. 그 압력은 항성간 물질(은하계 내의 대전 입자의 흐름)을 해왕성 궤도 너머까지 지속적으로 밀어내고 있다. 태양권(heliosphere): 태양풍의 압력에 의해 확보된, 태양을 중심으로 하며 "태양 물질이 지배하는 공간".
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 24/28 태양풍과 태양계 (태양풍 압력 > 성간 물질 압력) (성간 물질이 지배) (압력의 평형) 태양권계면
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 25/28 태양풍과 태양계
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 26/28 은하계 속의 태양계: 현재 태양계는 현재 소규모의 항성간 구름층(Local Interstellar Cloud)을 수직으로 통과하는 중인 것으로 추정 태양계는 은하계의 여러 나선팔 중 하나인 궁수 나선팔의 가지에 해당하는 오리온 나선팔 (Orion arm, 또는 Local Spur)에 속해 있는 것으로 추측됨
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 27/28 은하계 속의 태양계: 과거 칸트, 라플라스 등의 태양계 형성 이론: 근대 성운설 우리는 성운(성간 물질)이라는 재료로부터 탄생? 현대적 성운설 보다 체계적이고 발전한 이론(중력 상호작용 모델, 컴퓨터 시뮬레이션 등) 및 관측(성운과 원시 항성, 외계 행성계 등) 기술에 기반한 최신의 태양계 탄생 모델 태양의 탄생: 다른 항성의 탄생 과정은 비교적 쉽게 관측 가능; 태양은 성운으로부터 탄생 (약 46억 년 전) 행성계의 탄생: 나머지 물질들로 이루어진 원시 행성형 원반(protoplanetary disk) 구조 속에서 탄생 기본 배치: 지구형 행성(밀도 높음)은 태양 가까이, 거대 가스 행성(밀도 낮음)은 그 바깥 영역에 자리 잡음 재배치: 일부 가스 행성은 탄생 이후 태양으로부터 더 먼 곳으로 이동(거대 얼음 행성; 천왕성 & 해왕성) 최외곽 구조: 재배치한 행성계와의 중력 상호 작용에 의해 카이퍼 벨트, 원반 대역, 오오르트 구름 등 구조 형성 (Nice 모델) 궤도 정리, 위성계 등: 주요 천체의 궤도는 충돌을 통한 병합, 위성계 형성 등으로 정리되어 현재에 이름
태양계의 구성원과 구조 * 제 5 장 * 28/28 은하계 속의 태양계: 과거