태양계형성과 구성원들

목차

들어가며...

1 . 태양계

2 . 신들의 파티

3 . 태양계 행성

4. 태양계의 구분

5. 태양계의 기원

마치면서...

본문내용

반면 목성형 행성은 목성, 토성, 천왕성, 해왕성처럼 지구형 행성보다 크기가 훨씬 크고, 자전 주기는 아주 짧은 편이다. 또한 목성형 행성은 대부분 수소와 헬륨 따위로 이루어진 두꺼운 대기로 덮여 있으며, 모두 고리로 치장하고 있다.
태양계에는 행성과 위성 이외에도 소행성이나 혜성과 같은 다양한 천체가 존재한다. 지름이 1000㎞ 이하인 소행성은 화성과 목성 사이에서 많이 돌고 있다. 그래서 이곳을 '소행성대'라고 한다. 또한 이따금 태양 부근까지 다가와 꼬리가 긴, 아름다운 자태를 보여주는 혜성도 태양계의 일원이다. 이런 혜성은 태양계의 끝 아득히 먼 곳에 있는, 혜성의 보금자리로 알려진 오르트(Oort) 구름에서 생겨난다.
5. 태양계의 기원
태양도 별이기 때문에 별의 탄생 과정에 따라 태어났다. 우주 공간에는 별들만 있는 것이 아니므로, 별과 별 사이에는 밀도가 낮으며 주로 가스와 먼지로 이루어진 것이 있는데, 이것을 '성간(星間) 물질'이라고 한다. 어떤 곳에는 이런 성간 물질이 아주 많이 모여서 마치 구름처럼 보이기도 한다. 이것을 '성운(星雲)'이라고 한다. 바로 이 성운에서 별이 만들어진다. 성운은 스스로의 중력에 의해 수축해서 중심핵을 만들고, 이 중심핵 주위에 가스가 뭉치면서 별이 탄생하는 것이다.
태양도 이와 같은 과정을 거쳐 만들어 졌다. 갓 태어난 원시 태양의 둘레에는 가스와 먼지들이 엷게 퍼진 원반 모양으로 돌고 있었는데, 이를 원시 태양계 성운이라고 한다. 오늘날 태양계 행성들의 공전 궤도는 거의 동일한 평면에 위치하고 있다. 이 사실을 근거로 과학자들은 태양계 생성 초기에 원시 태양계 성운은 원반형으로 회전하고 있었다고 확신하고 있다. 그리고 원시 태양계 성운이 이처럼 회전하고 있지 않았더라면, 모든 물질은 원시 태양에 집중되어 오늘날처럼 여러 행성들이 만들어질 수 없었을 것이다.
그런데 원시 태양계 성운의 중심부와 주변부는 회전 속도가 달랐다. 중심부가 더 빨리 회전하였던 것이다. 이와 같이 중심부와 주변부의 회전 속도가 다르면 서로 이웃한 부분에서 마찰이 일어나서 부분적으로 요동이 일어난다. 요동이 일어나면서 회전하는 물질의 속도가 느려지고, 중심 쪽으로 물질들이 나선형을 그리며 흘러 들어가게 되었다. 이 과정에서 중력 에너지가 방출되어, 원시 태양계의 중심부는 온도가 더욱 높아졌고 마침내 태양으로 진화했다.
한편 주변의 원반에 모여 있던 먼지 입자들은 차츰 뭉쳐지기 시작하면서 미행성(微行星, 지름이 10㎞쯤의 크기인 작은 천체)을 형성하였다. 미행성은 엄청나게 많아서 10조개 정도로 추산되는데, 이들이 모두 원시 태양계 성운 속에 몰려 있으므로 여기저기에서 충돌이 일어나기 시작했다. 서로 부딪친 것들끼리 그대로 뭉쳐지고, 그 위에 또 다른 미행성이 충돌하면서 마치 눈덩이를 굴리듯이 차츰 커져 갔다. 이렇게 수백만 년이 지나는 사이에 미행성들은 원시 행성들로 크기가 커졌다. 태양계의 원시 행성들은 이렇게 만들어졌다.
그렇다면 태양에 가까이 있는 수성, 금성, 지구, 화성과 같은 지구형 행성들보다 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 같은 목성형 행성들이 훨씬 더 큰 이유와 또한 지구형 행성은 고체행성, 목성형 행성은 기체 행성이 된 이유는 무엇인지에 대한 답은 다음과 같다.
원시 태양계의 온도는 처음에는 매우 낮아 수소와 헬륨을 제외한 모든 물질이 얼어붙어 있었다. 그런데 원시 태양의 온도가 상승하면서 원시 태양 가까운 곳에서는 온도가 올라가, 얼음 물질들은 모두 증발해 날아가 버리고, 철이나 니켈 따위와 같은 금속의 티끌이나 모래 알갱이 따위의 먼지만 남게 되었다. 지구형 행성들은 이러한 티끌이 모여서 만들어졌기 때문에 지구와 같은 암석 덩어리가 된 것이다. 그리고 미행성들이 충돌하여 합해지면서 높은 열을 방출하였기 때문에 이 암석 물질들은 녹아 액체가 되었다. 이 과정에서 밀도가 높은 철질(鐵質)의 광물들은 중심으로 가라앉고, 밀도가 낮은 규산염 광물(1개의 규소와 4개의 산소가 결합된 SiO₄사면체를 기본 구조로 하는 광물로, 감람석, 휘석, 운모, 석영 등이 있다.)들은 표면으로 떠올랐다. 그래서 지구형 행성은 밀도가 높은 철 성분의 핵 주위를 밀도가 낮은 암석질 물질이 둘러싼 형태가 되었다.
이에 반해 원시 태양에서 멀리 떨어진 곳은 기온이 낮아, 암모니아나 물이 얼음 상태로 존재할 수 있었다. 즉 이 곳에는 행성을 만들 수 있는 재료가 많이 있었던 것이다. 재료가 많을수록 원시 행성도 커진다. 행성이 커지면 인력도 강해져서 수소나 헬륨 따위의 많은 가스를 끌어들일 수 있게 된다. 이렇게 해서 돌과 금속과 얼음으로 이루어진 원시 행성의 바깥 둘레에 수소와 헬륨이 두꺼운 층을 이루게 된 것이다. 이런 과정을 거쳐, 목성형 행성들은 지구만 한 크기의 핵 주위를 엄청난 양의 기체 성분이 둘러싼 거대 행성이 될 수 있었다. 목성형 행성들이 크기에 비해 질량이 턱없이 작은 것도 이런 엄청난 양의 기체 성분 때문이다.
원시 행성들이 형성되는 수백만 년 동안 원시 태양이 계속 수축하면서 그 내부의 온도와 압력은 계속 올라갔다. 그 결과 마침내 핵융합 반응을 하게 되었는데, 새로 태어나는 별의 중심에서 핵융합 반응이 일어나면 격렬한 폭발이 일어난다. 태양의 탄생을 알리는 이 격렬한 폭발이 만든 바람은 태양계에 남아 있던 기체 물질들을 성간 공간으로 날려 버렸다. 그리하여 지금은 성운 가스 물질이 남아 있지 않다.
이렇게 해서 마침내 오늘날의 태양계가 완성된 것이다.
마치면서...
'등잔 밑이 어둡다' 고 점점 더 넓은 우주로 뻗어나가려 하는 이때, 정작 내가 속한 태양계에 대해서는 무지몽매했던 것이 사실이었다. 외계인에 다른 은하는 어떻게 생겼는지 등등, 바로 지구 밖의 우주에 대해서는 알지도 못하면서 먼 산만 바라보고 있었다는 느낌이 든다. '수금지화목토천해명' 이라고 외우며 우주란 것을 처음 접했을 때의 추억을 회상하며 태양계에 대해 조금이나마 알아보기 위해 시작한 작업이었는데, 비록 '독창성'이 뛰어난 주제는 아닐지라도 개인적으로 우주를 처음 알게 되었을 때의 설레임을 다시 한 번 떠올려 볼 수 있었던 나름대로 의미 있는 시간이었다.

키워드

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