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춤추는 달과 그림자(When Moons and Shadows Dance) 목록

조회 : 979 | 2005-12-22


목성 [木星, Jupiter] : 태양계의 제 5 행성.
광도는 -2.5등, 궤도긴반지름은 5.2028AU, 태양으로부터의 거리는 평균 7.783×10㎞이다.
공전주기는 11.862년, 회합주기 398.9일이며, 적도반지름은 7만 1400㎞이다.
부피는 지구의 1426배이고 질량은 317.891배이며, 평균 밀도는 1.36g/㎤ 이다.
자전주기는 0.4135일, 적도경사각은 3˚0′7″이며, 적도중력은 지구의 2.54배이다.
태양계 최대의 행성이며 표면에는 여러 개의 줄무늬가 적도와 평행하게 있고 색깔은 붉은 갈색을 띠고 있다.
남위 20˚ 부근에, 동서 ?3만 5000㎞, 남북 약 1만 5000㎞의 크기에 달하는 타원형의 대적점이 소장(消長)을 반복한다. 1973년 12년 행성탐사기 파이어니어 10호가 표면에서 12만 9000㎞까지, 74년 12년에는 11호가 4만 1000㎞까지 접근하여 처음으로 근접관측에 성공했으며, 79년 3월과 7월에는 보이저 1호와 2호가 각각 27만 8000㎞, 64만㎞까지 근접하여 보다 상세한 관측을 했다. 오랜 기간의 모양관측으로, 적도역의 자전주기가 9시간 50분 30.003초, 중위도의 자전주기가 9시간 55분 40.632초라는 값이 구해져 각각 시스템 Ⅰ·Ⅱ라고 한다.
한편, 전파관측에서 고체핵의 자전주기로 생각되어지는 9시간 55분 29.37초라는 값을 구했는데 이것을 시스템 Ⅲ이라 한다. 시스템 Ⅱ와 Ⅲ은 거의 같지만 시스템 Ⅰ이 5분 늦는 것은 적도역에 100m/s가 넘는 강한 편서풍이 불어 그것에 의해 운반된 구름의 모양에서 구해진 것이라 생각된다.






많은 모양은 독자적인 자전주기를 갖고 있으며, 대적점은 시스템 Ⅱ에 대하여 1년에 평균 29˚씩이나 이동했다. 대적점과 같은 위도에 나타나는 남열대 교란은 대적점보다 짧은 자전주기를 갖고, 종종 대적점의 밑으로 빠져 앞질러가기도 한다.
적외선관측에 의하면, 표면 구름층 부근의 온도는 -139℃이며, 구름의 성분은 상층은 고체암모니아, 하층은 황화수소암모늄과 물(얼음)이라고 생각된다. 고체암모니아 구름층의 대기압은 0.6atm정도이다. 구름은 상층기류 부분에 생기며, 이것이 밝은 띠로 되어 목성을 둘러싸고, 반대로 하강기류 부분이 붉은 갈색의 줄무늬로 보인다. 띠는 줄무늬보다 4℃ 정도 고온이지만, 줄무늬에도 구름이 개어 투명한 부분은 고온부가 관측된다. 고도에 의한 온도 경사는 단열체감률보다 조금 작아서 -1.9˚/㎝ 정도이다.
대기는 수소(89%), 헬륨(11%)을 주성분으로 하며, 메탄·암모니아·아세틸렌·에탄 등이 전체에 0.1%정도 포함되어 있다. 두께는 약 1000㎞, 바닥의 온도는 약 1500K, 압력 약 30atm에 달한다. 그 밑은 고압의 액체수소층이며, 바닥의 온도는 1만 1000K, 압력 300만atm이다. 또한 그 밑은 고온고압이기 때문에 자유전자를 함유하여 전도성을 띠게 하는 두꺼운 금속수소층이 있으며, 중심부는 고체핵이 있다고 생각된다.
중심부의 온도는 약 3만K, 압력은 1억atm에 달한다. 목성은 태양에서 받는 에너지의 약 2배의 열량을 방출한다. 나머지의 열량은 주로 목성의 수축에 의한 중력에너지에 의해 보충된다고 생각되며 그러기 위해서는 목성의 반지름이 1년에 1㎜씩 감소되면 된다.






큰 중력과 속도로 자전하기 때문에 목성의 대기활동은 대단히 활발하다.
줄무늬는 대기의 대순환에 의해 생겨난 것이고, 줄무늬가 많은 것은 큰 코리올리힘 때문이다. 태풍과 같은 소용돌이가 곳곳에 발생하며, 그 수명도 대단히 길다. 소용돌이 중 최대인 것은 대적점으로, 소장은 있지만, 이미 300년이나 관측되어 왔다. 내부의 풍속은 55m/s에 달하고 6일 주기로 반시계방향으로 회전한다. 줄무늬의 색은 질소·인·황을 함유한 화합물에 의해 생긴다고 추측되고, 지상실험에서도 방전에 의해 발그스름한 화합물이 쉽게 합성됨을 볼 수 있다.
대기권의 상층은 두께 3000㎝의 전리권으로 되어 있다. 전리층은 여러 층이 있고, 플라스마온도는 수백K에 이른다. 이온은 지구와 달라 H이 거의 차지하고, 거기에 H·H·CH등도 존재한다. 목성의 자기권은 상당히 강력해서, 그 세력범위는 8×10∼11×10㎞에 달한다. 표면에서의 자기장은 적도에서 4∼7 G, 극에서 10∼14 G, 자기극의 방향은 자전축에 대해 9˚기울어 있다. 지구의 500배나 되는 세기를 가진 방사능대에는 수 MeV 이상의 전자, 1MeV 정도의 양성자가 존재하고, 강력한 전파를 방출한다. 행성전파가 맨 처음 발견된 것은 목성으로, 1955년에 발견됐다. 이 전파는 파장 십수m 정도의 데카미터파로, 목성의 자기극 부근에서 나온다. 자기권에서 나온 전파는 파장이 짧은 마이크로파이며, 지상관측에서 목성의 자기권 상태를 알 수 있는 수단이 된다.
한편 행성탐사기는 직접 자기권 속에서 그 상태를 조사하여 자기장의 적도를 따라 먼 곳까지 전류를 흐르게 하고, 자기권을 멀리 확장시키는 역할을 하고 있다는 것을 알아냈다.






목성의 위성은 목성에 가까운 순으로, Ⅴ아말테아·Ⅰ이오·Ⅱ유로파·Ⅲ가니메데·Ⅳ칼리스토·ⅩⅢ레다·Ⅵ히말리아·Ⅶ에라라·Ⅹ리시테아·ⅩⅡ아난케·Ⅹ냉카르메·Ⅷ파시파에·Ⅸ시노페가 있으며, 탐사기에 의해서 ⅩⅥ메티스·ⅩⅤ아드라스테아·ⅩⅣ테베가 추가로 확인되었다. 이 가운데 Ⅰ∼Ⅳ는 G. 갈릴레이가 1610년에 발견한 것으로 갈릴레오위성이라고 부른다. Ⅷ·ⅩⅠ·ⅩⅡ는 역행위성이다. 보이저 1호는 목성에도 엷은 고리가 있음을 발견했다. 주고리는 목성 중심으로부터 12만 2800∼12만 9200㎞의 거리에 있으며, 밝은 부분의 나비는 800㎞이다. 엷은 제 2 고리는 주고리의 안쪽에서 목성표면까지 확장되어 있다.






목성은 간단한 망원경으로도 볼 수 있기 때문에, 지구에서 한평생을 사는 우리에게는 관찰하기 편한 천체이다. 목성은 태양에서 가장 큰 질량을 가진 행성이며, 매우 큰 달을 무려 4개나 가지고 있을 뿐만 아니라 나이가 3백년이나 되는 허리케인인 대적반(Great Red Spot)을 뽐내는 행성이다. 이 사진은 미국시간으로 2002년 12월 15일, 7시 19분에서 8시 40분까지 촬영한 천 장의 디지털 사진을 21 프레임짜리 애니메이션으로 만든 것이다. 위쪽이 남쪽이다. 대적반이 목성 면을 따라 이동함에 따라, 네 개의 달 중 가장 안 쪽 궤도를 도는 갈릴레이의 달 이오(Io)가 오른쪽 끝에서 나타난다. 이오가 천천히 공전하는 가니메데를 앞질러서 목성 면으로 숨는다. 이오의 그림자는 대적반 아래 큰 구름띠 위로 재빠르게 이동한다. 목성의 4번째 위성인 칼리스토는 눈에 보이지 않지만, 칼리스토의 크고 어두운 그림자가 왼쪽 위로 가로 질러가는 것을 볼 수 있다. 지구에서 보았을 때, 갈릴레이의 달의 궤도는 곧 끝에 놓여 있으며, 목성의 달들이 춤추는 광경을 볼 수 있다.





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