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천문학

수성

by 코코토피아 2022. 8. 18.

MESSENGER(NASA/JPL,2008)

수성의 반지름은 2,440km, 둘레 43,924km로 가장 작은 내행성이다. 태양으로부터 평균 5,800만 km 떨어진 가장 가까운 궤도를 도는 행성이다. 행성 중 태양에 가장 가깝기 때문에 강력한 중력의 영향을 많이 받아 매년 조금씩 궤도가 움직인다. 공전 주기는 88일, 자전 주기는 58일이며, 수성의 핵은 수성 전체 반지름의 70% 이상을 차지한다. 수성은 철을 주성분으로 하고 규산염으로 구성된 맨틀이 바깥을 차지한다. 수성의 표면은 달과 비슷하게 충돌 구가 많고 행성이 식으면서 수축할 때 형성된 거대한 절벽이 존재한다. 수성은 나트륨, 칼륨 등으로 구성된 대기가 있지만, 기압은 지구의 1조 분의 1로 매우 희박하다. 수성은 지구형 행성 중 하나이며, 표면은 암석으로 이루어져 있다. 수성은 태양계 행성들 중 가장 반지름이 작은 행성이다. 수성의 질량의 70%는 금속으로 이루어져 있으며, 나머지 30%는 규산염 물질로 이루어져 있다. 수성의 밀도를 알아내서 수성의 내부 구조를 추측할 수 있다. 지구의 밀도는 수치상으로 크지만, 자체 중력으로 인해 내부가 압축된 상태임에 비해, 수성은 부피가 지구보다 훨씬 더 작고 내부 또한 그리 압축돼 있지는 않다. 이와 같은 수성의 큰 밀도는 내부 핵의 크기가 크고, 핵에 포함된 철의 함량이 풍부하다는 것을 의미한다. 미국 항공우주국의 우주 탐사선 매리너 10호 자료와 지구상에서 관측하여 수성의 지각 두께는 약 100~300km 인 것이 밝혀졌다. 수성의 표면에는 수많은 좁은 계곡들이 존재하는데, 이들 중 일부는 수 백 km 길이로 펼쳐져 있다. 이 계곡들은 지각이 식었을 때 수성의 핵과 맨틀이 수축하면서 생겨난 것으로 보인다.

 

수성의 충돌 구는 작은 그릇 형태의 구멍부터 수 천 km에 육박하는 충돌 분지까지 매우 다양하다. 또 생성된 지 얼마 되지 않은 충돌 구에서부터 이미 크게 풍화된 충돌 구에 이르기까지 각 상태도 다양하다. 수성과 달의 충돌 구를 비교했을 때 서로 미묘하게 다른데, 달 충돌 구는 수성보다 분출물이 적다는 점이다. 이러한 점에서 수성의 표면 중력은 달보다 강하다는 것을 짐작할 수 있다. 수성의 표면에서 가장 큰 충돌 구는 직경 1,550km 되는 칼로리스 분지이다. 이 분지에 가해진 충격은 매우 강해서 용암이 분출하고, 높이 2km인 동심원 형태의 고리가 충돌 구를 둘러싼 형태로 퍼져나간다. 분지 반대편에는 기묘한 지역이라 불리는 언덕 형태의 독특한 지형이 있다. 수성에는 지질학적 관점에서 보았을 때 평원 2개가 존재한다. 충돌 구 중간마다 있는 완만한 경사, 구릉 형태로 된 평원은 수성에서 볼 수 있는 가장 오래된 지형이다. 이런 평원은 먼저 있었던 충돌 구가 사라졌을 때 형성된다. 이 것은 직경 30km 이하인 충돌 구는 소수라는 증거가 된다. 하지만 화산 활동으로 평원이 형성됐는지, 충돌로 평원이 형성됐는지는 명확하지 않다. 그러나 확실한 것은 평원은 행성 전체에 걸쳐서 균일하게 분포한다는 점이다. 행성 표면의 특이한 지형 가운데 중 하나는 수많은 압축된 층 또는 절벽이다. 행성 내부가 냉각되고 표면은 수축하면서 이러한 지형이 만들어진 것으로 추측된다. 이런 층은 다른 지형 최상부에서도 볼 수 있으며 수성의 표면은 강한 조석 융기로 인해 구부러졌다.

 

수성은 대기를 오랜 시간 동안 붙잡아 두기엔 자체 중력이 너무 작다. 수성의 외기권은 수소, 헬륨, 산소, 나트륨, 칼슘, 칼륨과 여러 미량의 원소를 포함하고 있다. 1980~1990년대 나트륨, 칼륨, 칼슘이 수성 대기 속에서 발견됐다. 이 발견으로 여러 원소는 미소 유성우와 수성 표면의 암석이 충돌해 증발했기 때문인 것으로 굳어졌다. 수성의 외기권은 불안정하며 끊임없이 소멸하고 다시 생성된다. 수소와 헬륨 원자는 태양풍에서 온 것으로 추측되며 다시 우주로 탈출하기 전에 수성의 자기장으로 흩어진다.

 

수성의 겉보기 등급은 -2.3 , -5.7 등급 사이로 변한다. 이런 극단적 변화는 천구 상에서 태양과 가장 가까이 있을 때 일어난다. 수성은 태양과 가장 가까이 있어 상대적으로 어둡기 때문에 관측하기 어렵다. 이러한 이유로 아침이나 황혼 무렵에 짧은 시간 동안만 관측할 수 있다. 수성은 지구 북반구보단 남반구에서 더 쉽게 관측할 수 있다. 이는 남반구 초가을에는 항상 서방 최대이각 위치에 있고, 늦겨울에는 항상 동방 최대이각에 위치하기 때문이다. 양 쪽의 경우 모두, 황도와 수성이 이루는 각이 최대이기 때문에 남반구 아르헨티나나 뉴질랜드 같은 온대 지역에 있는 나라에서는 태양이 떠오르기 직전과 태양이 지고 난 직후에 수성을 볼 수 있다. 반대로 북반구의 온대 지역의 어두운 밤하늘에선 지평선 위로 조금밖에 떠오르지 않는다. 수성은 다른 행성이나 밝은 별과 마찬가지로 일식 때도 관측 가능하다. 수성은 달처럼 위상이 있는데 내합일 땐 없고, 외합일 때는 꽉 차있다. 하지만 달과는 다르게 태양과 너무 가깝기 때문에 이땐 지구에서 볼 수 없다. 상현과 하현 때의 위상은 각각 동방, 서방 최대이각에 이르렀을 때 일어난다. 수성은 보름달과 상현달의 중간 단계에 있을 때에 가장 밝게 보이는데 그 이유는 이 모양일 때 수성은 초승달 모양일 때보단 멀리 있지만 밝은 면이 거리로 인한 밝기 감소를 압도하기 때문이다. 한편, 허블 우주 망원경으로는 수성을 관측할 수 없다. 안전상의 이유로 태양과 가까운 곳을 촬영하는 것을 막기 때문이다. 미국 항공우주국의 우주 탐사선 메신저호와 매리너호 등이 수성에 근접하였다.

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