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태양계 행성, 45억 년 간 태양 주위 안정적 공전
- 태양계 행성들이 태양 주위를 도는 궤도의 횟수는 각 행성의 공전 주기와 밀접하게 연관되어 있으며, 이들 궤도는 태양계가 형성된 초기부터 현재까지 크게 변하지 않았다는 연구 결과가 나왔다. 지구에서는 체감하기 어렵지만, 우리는 지금 초당 30km, 시속 약 10만7800km의 놀라운 속도로 태양 주위를 공전하고 있다. 더욱이, 지구와 유사한 속도로 태양을 도는 다른 7개의 행성이 있으며, 이 8개 행성 모두 수십억 년 동안 태양 주위를 끊임없이 돌고 있다는 사실은 떠올리기가 쉽지 않다. 그러나 미국 우주 전문지 스페이스 닷컴(SPACE.COM)은 최근 태양 주위를 공전하는 각 행성의 궤도는 그들이 생성된 이후로 현재까지 큰 변화 없이 유지되고 있다고 보도했다. 태양계 형성과 행성의 궤도 태양계의 기원은 약 46억 년 전으로 거슬러 올라간다. 당시 거대한 별의 폭발로 남겨진 먼지 구름, 즉 성운에서 태양계가 형성되기 시작했다. 이 성운, 천문학자들이 '태양계 성운'이라 부르는 곳에서 태양이 탄생했고, 이후 약 45억 9000만 년 전에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 거대 가스 행성들이 형성됐다. 행성협회(The Planetary Society)에 따르면, 이 거대 가스 행성들이 생겨난 뒤 약 45억 년 전에는 수성, 금성, 지구, 화성과 같이 더 작고 암석으로 이루어진 행성들이 형성됐다. 흥미롭게도, 이 행성들이 처음 형성되었을 때의 궤도는 현재와는 다른 형태였다. 특히 거대 행성들의 초기 궤도는 오늘날과 상이했다. 최초의 행성들이 형성된 후 약 1억 년 동안, '역학적 불안정'으로 인해 거대 천체들 간의 중력적 상호작용이 이루어졌고, 이것이 외태양계 행성들의 형성에 중요한 역할을 했다. 프랑스 보르도 천체물리학 연구소의 천문학자이자 행성 전문가인 션 레이먼드 교수는 태양계의 형성에 대해, 초기의 역학적 불안정성에서 벗어나 새로 형성된 원시 행성들이 점차 자신의 궤도를 찾아가며 태양계의 전체적인 구조를 완성했다고 말했다. 그 결과, 행성들은 안정적인 궤도에 자리 잡게 되었고, 이후로는 큰 변화 없이 일관된 궤도를 유지해왔다고 설명했다. 레이먼드 교수는 또한, "태양계의 수명 중 약 98~99% 동안 행성의 궤도가 매우 안정적이었다"고 강조했다. 그는 이러한 안정성 덕분에 현재의 행성 궤도 역학을 활용하여 태양 주위를 도는 행성의 공전 횟수를 매우 정확하게 계산할 수 있다고 덧붙였다. 각 행성의 궤도 횟수 차이 이유 각 행성이 태양 주위를 도는 데 걸리는 시간, 즉 공전 주기를 고려하면, 행성마다 태양을 공전한 총 횟수는 상당히 차이가 난다. 예를 들어, 지구는 태양 주위를 공전하는 데 약 1년이 걸리므로, 지구가 약 45억 년 동안 존재했다면 대략 45억 번 정도 태양 주위를 돌았다고 계산할 수 있다. 그러나 다른 행성들의 경우 이 공전주기는 매우 다르다. 예를 들어, 태양에 가장 가까운 행성인 수성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 단 88일(지구 시간으로 1년의 약 0.24년)밖에 걸리지 않는다. 따라서 수성은 지난 45억 년 동안 약 187억 번 태양 주위를 돌았다고 할 수 있다. 반면에 태양에서 가장 멀리 떨어진 행성인 해왕성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 약 60만190일(또는 164.7년)이 소요된다. 이는 해왕성이 지난 45억 9000만 년 동안 태양 주위를 약 2790만 번 돌았다는 것을 의미한다. 이는 수성이 해왕성에 비해 태양 주위를 약 670배 더 많이 공전했다고 할 수 있다. 태양계 행성들의 공전 주기가 얼마나 다양한지는 그들이 태양 주위를 돈 횟수를 비교함으로써 명확히 드러난다. 태양계의 여덟 행성 모두 약 46억 년의 비슷한 나이를 가지고 있지만, 그들의 공전 주기는 수성의 88일에서부터 해왕성의 6만759일에 이르기까지 매우 다양하다. 태양계 여덟 행성의 나이는 약 46억 년으로 비슷하지만, 그 공전 주기는 수성의 88일부터 가장 바깥 행성인 해왕성의 60,759일로 아주 다양하다. 따라서 그 궤도 횟수도 수성 187억 회, 금성 73억 회, 화성 24억 회, 목성 3억 8700만 회, 토성 1억 5600만 회, 천왕성 5500만 회, 해왕성 3800만 회 등이다. 결과적으로, 이러한 공전 주기의 차이로 인해 각 행성의 궤도 완성 횟수는 수성이 약 187억 회, 금성이 73억 회, 화성이 24억 회, 목성이 3억 8700만 회, 토성이 1억 5600만 회, 천왕성이 5500만 회, 그리고 해왕성이 3800만 회 등으로 크게 다르다. 이러한 숫자들은 엄청나게 보일 수 있지만, 대부분의 행성은 남은 수명 동안 이 횟수의 약 2배에 달하는 궤도를 돌 것으로 예상된다. 약 45억 년 후, 태양은 팽창하여 적색 거성으로 변하면서 지구 궤도까지 도달할 것이며, 이 과정에서 수성, 금성, 지구를 삼키게 될 것이다. 다른 행성들은 태양에 의해 직접적으로 불타지 않을 수도 있지만, 그들의 궤도는 상당한 변화를 겪을 가능성이 높다. 태양계 행성들은 태양 주위를 맹렬히 공전하고 있다. 그 궤도 횟수는 행성의 공전 주기와 밀접한 관련이 있으며, 태양계 형성 초기부터 크게 변하지 않았다. 대부분의 행성은 남은 수명 동안 그 2배에 달하는 궤도 횟수를 기록할 것으로 예측된다. 이렇듯 태양계 행성들은 태양 주위를 격렬하게 공전하고 있으며, 이 궤도 횟수는 각 행성의 공전 주기와 밀접한 관련이 있다. 태양계 형성 초기부터 큰 변화 없이 유지된 이 궤도들은, 대부분의 행성에게 그들의 남은 수명 동안 이전의 2배에 달하는 궤도 횟수를 안겨줄 것으로 예측된다.
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태양계 행성, 45억 년 간 태양 주위 안정적 공전
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새해, 밤하늘 수놓는 '유성우' 등 우주쇼 관측 가능
- 새해 첫 천문현상으로 사분의자리 유성우가 2024년 1월 4일 찾아온다. 18일 한국천문연구원에 따르면 2024년 1월 28일 아침 7시에는 수성과 화성이 0.3도로, 4월 11일 새벽 5시에는 화성과 토성이 0.4도 내로 각각 근접한다. 2024년에는 '3대 유성우'로 불리는 1월 사분의자리 유성우, 8월 페르세우스자리 유성우, 12월 쌍둥이자리 유성우도 볼 수 있다. 새해 가장 먼저 찾아오는 사분의자리 유성우는 1월 4일 밤과 자정을 지나 5일 새벽에 많이 볼 수 있을 것으로 예측된다. 사분의자리 유성우(Quadrantid Meteor Shower)는 매년 1월 초반에 관측할 수 있는 대기중에 떨어지는 유성(별똥별)의 떨어짐을 나타내는 천체 현상이다. 이 유성우는 이름 그대로 '사분의 자리(Quadrans Muralis)'에서 유래한 것으로, 이 자리는 현재는 별자리 목록에서는 없는 별자리이다. 사분의자리 유성우는 대체로 1월 3일에서 4일 사이에 화려한 활동을 보이며, 화려한 유성우의 최고조점은 밤 중에 나타난다. 이 기간 동안 시간당 수십 개의 유성이 하늘에서 떨어질 수 있다. 사분의자리 유성우를 관측하려면 시계방향으로 돌아보면서 하늘을 살피는 것이 좋다. 가능한 어두운 장소에서 관측하면 더 많은 유성을 볼 수 있다. 이 유성우는 북반구에서 더 잘 관측할 수 있다. 페르세우스자리 유성우는 극대 시각이 8월 12일 밤 11시 30분으로, 달도 11시 6분에 지기 때문에 관측 조건이 매우 좋다. 쌍둥이자리 유성우 극대 시각은 12월 14일 오전 10시다. 극대시간이 한낮이고, 밤새도록 달이 떠 있기 때문에 유성우 관측에는 좋지 않은 환경이다. 또 2024년 6월 28일에는 달과 토성이 약 1.1도로 근접하는 모습을 관찰할 수 있다. 2024년 8월 14일 밤 11시에는 화성과 목성이 0.9도로 가까이 있는 모습을 볼 수 있다. 행성 또는 행성과 달의 각도는 관측 장소에서 두 점에 이르는 두 선 사이 각의 크기를 의미한다. 각도가 작을수록 두 천체가 근접하는 것을 말한다. 게다가 4월 9일 개기일식과 10월 3일 금환일식도 있다. 그러나 이 두 번의 일식은 모두 우리나라에서는 관찰할 수 없다. 4월 8일(현지) 개기일식은 멕시코, 미국, 캐나다에서만 관측 가능하고, 10월 2일 금환일식은 칠레와 아르헨티나에서 관측할 수 있다. 2024년 가장 큰 보름달(슈퍼문)은 10월 17일 관측할 수 있다. 반면, 가장 작은 보름달은 2024년 2월 24일 뜨는 달이다.
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새해, 밤하늘 수놓는 '유성우' 등 우주쇼 관측 가능
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