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태양이 속해 있는 우리은하에는 1천억개가 넘는 별들이 있으며 전체 우주에는 이러한 은하가 1천억개 가량 있다고 한다. 태양이라는 별 하나가 9개의 행성을 거느리고 있다면, 이렇게 많은 별들에는 또 얼마나 많은 행성들이 있을까? 밤하늘에 흩뿌려져 있는 많은 별들 중에는 분명 생명체가 존재하는 행성이 있어 우리와의 교신을 시도하고 있을지 모른다. 서산 너머로 해가 지면서 하나 둘 모습을 드러내는 별들과 그별이 거느리고 있을 행성들을 생각하면서 지구와 한가족인 우리 행성들을 탐색해보자.
 

태양계 가족들

태양 주위에는 9개의 행성들과 소행성, 유성, 혜성 등이 모여 태양계 가족을 이루고 있다. 태양계를 이루는 9개의 행성들 중에서 우리가 살고 있는 지구보다 안쪽 궤도를 도는 것을 내행성이라 부르는데, 수성, 금성이 이에 해당된다. 지구 바깥쪽 궤도를 도는 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 그리고 명왕성은 외행성이라고 한다.

또한 수성, 금성, 지구, 화성, 명왕성과 같이 표면이 딱딱한 것은 지구형 행성이라 하며, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성처럼 표면이 가스로 이루어진 것은 목성형 행성이라고 한다. 화성과 목성의 궤도 사이에 있는 소행성대에는 작게는 집채만한 크기에서 크게는 한반도보다 큰 소행성들이 아주 많이 있다. 얼음과 암석 덩어리로 만들어진 혜성의 핵은 태양에 가까워지면서 멋있는 꼬리를 보여준다. 이들 태양계 가족들은 약 10만광년 크기의 우리은하의 중심에서 3만3천광년 정도 떨어진 곳에 자리잡고 있으면서 1초에 2백km 정도의 빠른 속도로 우리은하계 중심을 돌고 있다.

행성 찾기

수성, 금성, 화성, 목성, 토성 등 다섯 개의 행성은 정상적인 시력을 가진 사람이라면 맨눈으로도 쉽게 밤하늘에서 찾을 수 있다.

“저기 서쪽 하늘에 밝게 빛나는 것은 금성이고 동쪽 하늘에 떠오르고 있는 것은 토성입니다.”

“정말인가요! 아니 어떻게 금방 알 수 있어요?”

천문대를 찾은 사람들에게 행성들을 알려 주노라면 자주 받게 되는 질문이다. 알다시피 달은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는데, 달이 가는 길을 유심히 살펴보면 해가 지나는 길(황도)과 크게 다르지 않다. 행성들을 쉽게 찾을 수 있는 비결은 바로 이 길을 아는 것이다. 달과 행성들의 공전 궤도면은 각도 차이가 크지 않아 행성들은 태양이나 달이 지나는 길 근처에 있게 마련이다.

토성, 목성 등 외행성들은 공전궤도상에서 태양과 일직선에 있는 한두 달을 제외하고는 일년 내내 밤하늘에서 볼 수 있다. 수성과 금성은 태양에 가까이 있어서 해진 후 서쪽하늘이나 아침 해뜨기 전 동쪽하늘 지평선 가까이에서 그 모습을 찾을 수 있다.
 

저마다 뽐내는 행성들의 장기

수성의 하루는 일년보다 길다.

수성은 태양을 한바퀴 도는데 지구 시간으로 88일 걸린다. 즉 이것이 수성의 일년이다. 하지만 수성 자신은 매우 천천히 자전하기 때문에 해가 떠오르고 다음 해가 떠오를 때까지 1백76일이나 걸린다. 수성의 하루가 일년보다 두 배나 기니 수성에서는 하룻동안에 생일을 두번 맞는 셈이다.

금성의 해는 서쪽에서 떠 동쪽으로 진다.

금성과 천왕성은 태양계의 다른 행성들과 달리 동쪽에서 서쪽으로 자전하므로 여기에서 해를 보면 서쪽에서 떠서 동쪽으로 질 것이다. 금성의 자전속도는 행성들 중 가장 느린 2백43일로 일출을 보고 나서 석양을 보려면 약 1백20일을 기다려야 한다.

화성에는 태양계 최대의 화산이 있다

화성의 사화산인 올림포스산은 태양계에서 가장 큰 규모를 자랑하고 있다. 높이가 에베레스트 산보다도 약 3배나 높은 2만5천m이며, 산 전체의 폭은 약 6백km에 이른다. 정상의 분화구는 지름이 약 65km로 서울에서 천안 정도의 거리와 맞먹는다.

목성, 3백년이 지나도록 계속되는 태풍

목성의 표면에는 어두운 ‘띠’와 밝은 ‘대’로 이루어진 여러 개의 줄무늬가 있다. 이것은 목성 대기가 운동하기 때문인데, 그 중 ‘대적반’은 지구의 태풍과 같이 구름의 소용돌이이다. 하지만 이 태풍은 처음 지구인이 관측한 지 3백년이 지나도록 사라지지 않을 만큼 장수를 누리고 있다.

토성은 물에 뜬다

토성의 부피는 지구를 8백33개나 넣을 수 있을 정도로 크지만 그에 비해 질량은 지구의 95배밖에 되지 않는다. 실제로 토성의 평균무게는 같은 부피의 물 무게의 70% 정도로 가볍다. 만약 토성을 담을 수 있을 만큼 큰 바다가 존재한다면 토성을 그 위에 띄울 수도 있다.

천왕성의 1년은 사람의 한평생

천왕성은 지구보다 약 4배 가량 크지만 자전주기는 17시간밖에 되지 않는다. 하지만 공전주기는 지구시간으로 약 84년으로 만약 천왕성에서 사람이 태어난다면 천왕성 시간으로 1년 안에 수명을 다하게 된다.

해왕성은 가장 먼 행성?

해왕성은 공전주기가 약 1백65년인 반면 태양에서 가장 멀리 떨어진 명왕성은 약 2백50년이다. 하지만 명왕성의 공전궤도는 상대적으로 크게 찌그러져 있기 때문에 근일점 부근에서 약 20년 동안은 해왕성 안쪽을 지난다. 1979년 이후 지금까지 가장 먼 행성은 해왕성이었다. 1999년이 되면 명왕성은 가장 먼 행성이 된다.

명왕성에서는 낮에도 별이 보인다

태양계 가장 외곽의 명왕성에서 바라본 태양은 어떤 모습일까? 명왕성 대기에 포함된 얼음의 결정들은 태양 주위에 둥근 빛 고리인 운무를 만들며, 태양 주위에 태양과 같이 빛나는 별들도 볼 수 있다. 태양빛이 어두워 낮에도 별을 볼 수 있다.

태양계 가늠하기

●준비물
농구공, 우리나라 지도, 자, 계산기, 좁쌀

●실험방법
다음 표를 보고 태양을 농구공이라고 가정했을 때 지구의 크기를 알아보고 또 얼마나 먼 거리에 지구가 놓여야 하는지 계산해 보자. 농구공의 지름은 대략 24cm이다. 계산이 끝났으면 농구공 옆에, 계산된 지구의 크기 만한 물체를 놓고 그 크기를 서로 비교하여 보자. 그 후에 한 사람은 농구공을 들고 있고 다른 한 사람은 지구로 가정한 물체를 들고 계산한 곳까지 걸어가 보자. 서로가 서로를 바라보며 어느 정도의 크기로 보이는 지, 두 물체 사이의 거리가 얼마나 먼지 느껴보자.


●확인하기
농구공의 지름을 24cm라고 했을 때 실제 태양의 지름은 1,390,000km이므로 축소율은 24/(1,390,000×100,000)이 된다. 이 축소율로부터 지구의 크기와 지구까지의 거리를 구해보면

지구의 크기 = 12,756×100,000×축소율 = 0.22cm
지구까지의 거리 = 149,600,000×100,000×축소율 = 25,830cm = 25.83m

즉, 태양을 농구공으로 치면 지구는 25m 거리에 있는 좁쌀과 비슷하다.

마찬가지로 화성을 지름 약 4.1cm의 골프공에 비유하면 화성이 지구에서 떨어진 거리는 약 5백m 정도 된다. 지난 97년 화성에 보내진 패스파인더호의 경우 화성 예상 착륙 지점에서 19.2m 반경 이내의 오차범위 안에 착륙했었다고 한다. 이것은 골프공 위에 보이지도 않을 만큼 작은 점을 찍고 5백m 거리에서 공의 점에 맞추는 정도의 놀라운 정확도다.