토성

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토성

보이저 2호가 찍은 토성.
궤도 성질 (역기점 J2000)
긴 반지름	1,426,725,413 km 9.537 070 32 AU
궤도 둘레	8.958 Tm 59.879 AU
이심률	0.054 150 60
근일점	1,349,467,375 km 9.020 632 24 AU
원일점	1,503,983,449 km 10.053 508 40 AU
공전 주기	10,756.1995 d (29.45 a)
회합 주기	378.10 d
평균 공전 속도	9.639 km/s
최대 공전 속도	10.183 km/s
최소 공전 속도	9.137 km/s
궤도 경사	2.484 46° (태양의 적도와는 5.51°)
승교점 경도	113.715 04°
근일점 인수	338.716 90°
위성 수	60(확인된 것)
물리적 성질
적도 지름	120,536 km [1] (지구의 9.449배)
극 지름	108,728 km (지구의 8.552배)
편평도	0.097 96
표면적	4.27×10^10 km2 (지구의 83.703배)
부피	8.27×10^14 km3 (지구의 763.59배)
질량	5.6846×10^26 kg (지구의 95.162배)
평균 밀도	0.6873 g/cm3 (물보다 낮음)
적도 중력	8.96 m/s2 (0.914 g)
탈출 속도	35.49 km/s
자전 주기	0.444 375 d (10시간 47분 6초) 1
자전 속도	9.87 km/s = 35,500 km/h (적도 기준)
자전축 기울기	26.73°
북극점의 적경	40.59° (2 h 42 min 21 s)
적위	83.54°
반사율	0.47
겉보기 등급	-0.24 ~ +1.2
구름 위의 평균 온도	93 K
표면 온도	최소 평균 최대 82 K 143 K N/A K
대기 특징
대기압	140 kPa
수소	>93%
헬륨	>5%
메탄	0.2%
수증기	0.1%
암모니아	0.01%
에탄	0.0005%
프로판	0.0001%

토성(土星, 기호: ♄)은 태양계으로부터 여섯 번째의 거리에 있는 행성으로, 진성(鎭星)으로도 불렀다. 토성은 태양계 내의 행성 중 목성에 이어 두 번째로 크며, 지름은 약 12만 킬로미터로, 지구의 9.1배이며 부피는 760배에 달한다. 이에 비해 질량은 지구의 95배 밖에 안되기 때문에 토성의 평균 밀도는 0.7g/cm³에 지나지 않는다. 그리고 토성의 표면 중력은 지구와 비슷하다. 토성은 목성, 천왕성, 해왕성과 함께 목성형 행성으로 분류된다.

서양의 명칭(Saturn)은 로마의 신 '사투르누스(Saturnus)'에 기원한다. 이는 그리스 신화에서의 제우스의 아버지인 크로노스, 바빌로니아에서는 니누르타(Ninurta)에 해당된다. 토성의 기호는 신의 낫(sickle)을 나타낸다.

목차 1 물리적인 특성 1.1 내부 구조 1.2 대기 2 공전 궤도와 자전 3 고리 4 위성 5 탐사 5.1 토성 탐사선 6 참고 문헌 7 외부 링크

[편집] 물리적인 특성

토성의 밀도는 태양계 행성들 중 가장 낮다. 자전 속도는 빠르며 표면은 고체가 아니다. 이러한 요소들이 결합하여 토성의 외관은 회전 타원체 형태로 눌려 있다. 토성의 극반지름과 적도 반지름은 대략 10퍼센트 정도 차이가 나는데, 극에서 5만 4364킬로미터임에 반해 적도 반지름은 6만 268킬로미터에 이른다. 다른 가스 행성들도 찌그러진 것은 마찬가지이나, 토성처럼 심한 경우는 없다. 토성의 중심핵 부분의 밀도는 높을 것으로 예상되지만, 전체적인 토성의 밀도는 1세제곱센티미터 당 0.69그램에 불과하다. 따라서 토성의 질량은 지구의 95배 정도이다.(목성의 질량은 지구의 318배에 이르지만, 반지름은 토성보다 20퍼센트 더 큰 정도이다)

[편집] 내부 구조

토성의 내부가 어떻게 되어 있는지 정확하게 알려져 있지는 않지만 목성과 비슷할 것으로 생각된다. 구체적으로 암석 물질로 이루어진 핵 위를 수소와 헬륨이 둘러싸고 있을 것으로 보인다. 암석핵은 지구와 물질 조성은 비슷하나 밀도는 더 높다. 핵을 금속 수소의 두꺼운 층이 둘러싸고 있으며 그 위는 액체 수소 및 헬륨의 층이 있다. 최외곽층 1000킬로미터는 기체 수소 및 헬륨의 층일 것이다.^[1] 여러 종류의 물질로 이루어진 얼음들이 소량 포함되어 있다. 중심핵 질량은 지구의 9배에서 22배 정도일 것으로 보인다.^[2] 토성의 중심부는 섭씨 11,700도 정도로 매우 뜨거우며 태양으로부터 받는 복사열의 2.5배에 이르는 에너지를 우주로 방출한다. 이 가외의 에너지 대부분은 켈빈-헬름홀츠 기구(완만한 중력수축 과정)를 통해 생산되지만 이 이론만으로 토성의 내부열을 모두 설명할 수는 없다. 토성 내부 깊은 곳에서 '헬륨의 비가 쏟아지는' 과정을 통해 열에너지 일부가 추가로 생겨난다는 이론이 제기되었다. 헬륨 방울들은 내부로 추락하면서 보다 가벼운 수소와 마찰을 일으켜 열을 방출한다고 생각된다.^[3]

[편집] 대기

토성도 목성과 마찬가지로 수소와 헬륨이 대기의 거의 전부를 이루고 있다. 조성 비율은 수소 93.2퍼센트에 헬륨 6.7퍼센트이다. 이외에도 암모니아, 아세틸렌, 에테인, 인화수소, 메테인 성분도 적은 분량이지만 검출된다. 토성의 내부는 중심 부분만 고체로 이루어져 있고, 나머지는 압축된 헬륨과 수소로 이루어진 것으로 추측된다. 토성은 태양과 약 14억 킬로미터 떨어져 대기층의 평균 온도는 목성보다 낮은 섭씨 영하 145도 정도이다. 토성 표면에도 목성과 비슷한 가로줄 무늬와 반점이 있다. 이것은 자전주기가 빨라서 대기의 격렬한 흐름과 소용돌이 때문에 나타나는 것이다.

[편집] 공전 궤도와 자전

토성과 태양 사이의 평균 거리는 1,400,000,000 킬로미터(9 천문단위)이다. 공전궤도 평균 속도는 9.69 km/s로,^[4] 지구 시간으로 태양을 1회 공전하는 데에는 10,759일(29.5년)이 걸린다.^[4] 토성 궤도 경사각은 지구 공전면에 대해 2.48도 기울어져 있다.^[4] 궤도 이심률이 0.056이기 때문에 토성과 태양 사이 거리는 태양에 가장 가까울 때와 멀어졌을 때 차이가 약 155,000,000 킬로미터이다.^[4]

토성 표면에 보이는 구조들은 위도에 따라 다른 속도로 행성을 일주한다(이는 목성의 경우도 마찬가지이다). 속도 차이에 따라 계(系:) I, II로 나눌 수 있다. 계 I은 공전 주기 10시간 14분 00초로 지구 시간 1일에 844.3도 회전하며 ‘적도 지역’(남방 적도대의 북쪽 경계면부터 시작하여 북방 적도대의 남쪽 경계면까지 미치는 부분)이 여기에 해당된다. 계 I 지역을 뺀 나머지 부위는 같은 속도로 자전하며 이를 계 II라고 부른다. 계 II는 공전 주기 10시간 39분 24초로 지구 시간 1일에 810.76도 회전한다. 보이저 호 플라이바이 때 행성으로부터 방출된 전파에 기반하여, 새로운 지역 계 III를 정의할 수 있다. 이 지역의 공전 주기는 10시간 39분 22.4초로 지구 시간 1일에 810.8도 회전한다. 계 II와 III의 물리적 수치는 매우 비슷하다.

그러나 토성 내부 물질들의 정확한 자전 주기는 제대로 밝혀지지 않았다. 2004년 카시니 호는 토성에 접근하면서 토성의 전파 자전 주기가 10시간 45분 45초(± 36초)로, 인식 가능할 정도로 느려졌음을 확인했다.^[5] 이러한 변화의 원인은 알려져 있지 않다. 종전에는 변화 원인을 토성의 자전 속도 변화 때문이라기보다는 전파원이 토성 내부 다른 위도로 이동, 각기 다른 공전 속도로 행성을 돌기 때문인 것으로 추측했다.

이후 2007년 3월 전파방출 자전은 행성의 자전 속도를 따르지 않음이 밝혀졌다. 측정된 자전 주기 값이 다양한 원인으로 토성의 위성 엔셀라두스의 간헐천 활동을 들고 있다. 간헐천 활동으로 토성 궤도상에 방출된 수증기는 대전된 뒤 토성의 자기장을 약화시키며, 자기장 자전 속도를 행성 자체 자전 속도보다 조금 늦춘다. 이 발표 당시 기준으로, 토성의 중심핵 자전 속도를 구할 수 있는 방법은 달리 없는 것으로 언급되었다.^[6][7][8]

2007년 토성의 정확한 자전 주기가 발표되었는데, 이 값은 보이저 호, 파이오니어 탐사선, 카시니 호가 수집한 자료들을 취합 분석하여 낸 수치로, 구체적으로 10시간 32분 35초이다.^[9]

[편집] 고리

이 부분의 본문은 토성의 고리입니다.

토성의 고리는 다른 태양계 행성들의 고리에 비해 눈에 잘 띄어 유명하다. 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 이용하여 토성의 고리를 처음으로 관측하였다. 하지만 당시에는 그것이 고리라는 것을 확실하게 알아내지는 못하였고, 갈릴레이는 토성에 귀가 있다고 표현하였다.

[편집] 위성

이 부분의 본문은 토성의 위성입니다.

토성에는 현재 확인된 위성이 60개 이상이 있고, 공식적으로 이름이 붙여진 위성은 52개 이다. 가장 큰 위성인 티탄은 태양계에서 목성의 가니메데에 이어 두 번째로 큰 위성이며, 주로 질소와 메탄으로 이루어진 짙은 대기를 보유하고 있는 유일한 위성으로 알려져 있다. 이와 같이 토성은 태양계에서 2번째로 위성을 많이 보유하고 있는 행성이다.

[편집] 탐사

[편집] 토성 탐사선

• 파이어니어 11호
• 보이저 1호
• 보이저 2호
• 카시니-하위헌스 호

[편집] 참고 문헌

1. ↑ Saturn. National Maritime Museum.
2. ↑ Fortney, Jonathan J.. Looking into the Giant Planets. Science 305 (5689): 1414–1415 . PMID 15353790. doi:10.1126/science.1101352.
3. ↑ NASA - Saturn. NASA.
4. ↑ ^{가 나 다 라} Williams, Dr. David R. (2006년 9월 7일). Saturn Fact Sheet. NASA.
5. ↑ Scientists Find That Saturn's Rotation Period is a Puzzle. NASA (2004년 6월 28일).
6. ↑ (2007년 3월 22일) Enceladus Geysers Mask the Length of Saturn's Day.
7. ↑ The Variable Rotation Period of the Inner Region of Saturn's Plasma Disk. 사이언스 (2007년 3월 22일).
8. ↑ A New Spin on Saturn's Rotation. 사이언스 (2007년 4월 20일).
9. ↑ J.D. Anderson and G. Schubert. Saturn's gravitational field, internal rotation, and interior structure. Science 317: 1384–1387 . PMID 17823351. doi:10.1126/science.1144835.

[편집] 외부 링크

위키미디어 공용에 관련 미디어 자료 분류가 있습니다. 토성

• Change of seasons on 토성
• Theoretical description of the rings of 토성

v • d • e 태양계
행성	수성 · 금성 · 지구 · 화성 · 목성 · 토성 · 천왕성 · 해왕성
왜행성	세레스 · 명왕성 · 하우메아 · 마케마케 · 에리스
기타	태양 · 위성 · 유성체 · 소행성(소행성대) · 혜성 · 카이퍼 대 · 산란 분포대 · 오르트 구름
참조	태양계 천체 목록(반지름순, 질량순)

v • d • e 토성
주요 위성	미마스 · 엔셀라두스 · 테티스 · 디오네 · 레아 · 티탄 · 히페리온 · 이아페투스
특징	용의 폭풍 · 대백반 · 고리 · 위성
탐사	파이어니어 11호 · 보이저 계획 · 카시니-하위헌스 호
기타	토성 횡단 소행성 · 팔분의자리 델타 · 킬로메트릭 복사 · 소설 속의 토성