수성 대기의 특징, 왜 이렇게 희박할까?

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 수성 대기의 특징, 왜 이렇게 희박할까?   태양에 가장 가까운 행성인 수성 은 독특하게도 우리가 일반적으로 생각하는 ‘대기’가 거의 없습니다. 대신 매우 희박한 외기권(exosphere) 형태의 대기를 가지고 있지요. 이번 글에서는 수성 대기의 주요 특징과 원인을 쉽게 정리해드리겠습니다. * 외기권 : 수성의 대기는 우리가 일반적으로 떠올리는 두꺼운 대기층과는 전혀 다릅니다. 수성은 태양에 가장 가까운 행성으로, 중력이 약하고 태양풍의 영향을 강하게 받기 때문에 안정적인 대기를 유지할 수 없습니다. 대신, 극도로 희박한 외기권(exosphere) 이 존재합니다. 외기권은 기체 분자들이 서로 거의 충돌하지 않고 행성 표면 근처에 느슨하게 분포하는 형태로, 사실상 진공과 비슷한 환경입니다. 수성 외기권의 주요 성분은 수소(H), 헬륨(He), 산소(O), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 등이 있으며, 태양풍 입자와 미세 유성체 충돌, 표면에서의 스퍼터링 작용으로 공급됩니다. 그러나 동시에 이 성분들은 빠르게 우주 공간으로 흩어지기 때문에 외기권은 항상 불안정하고 변화무쌍합니다. 이러한 이유로 수성은 낮에는 극도로 뜨겁고, 밤에는 매우 차가운 극한의 환경을 보이게 됩니다.   수성 대기의 기본 특징 형태 : 대기라기보다는 충돌이 거의 없는 외기권에 가깝습니다. 밀도 : 지구 대기의 10조 분의 1 수준으로, 사실상 공기 없는 것과 비슷합니다. 구성 성분 : 수소, 헬륨, 산소, 나트륨, 칼륨, 칼슘 등이 포함되어 있습니다. 지속성 : 태양풍과 중력의 영향으로 기체가 금방 우주로 날아가 버려, 안정적인 대기가 유지되지 않습니다. 왜 이렇게 희박할까요? 약한 중력 : 수성은 작고 중력이 약해 기체를 붙잡기 어렵습니다. 태양의 강한 복사열 : 태양 복사열은 태양에서 방출되는 에너지가 전자기파 형태로 우주 공간을 통과해 지구와 다른 행성에 도달하는 현상을 말합니다. 이 에너지...
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목성의 대적점, 350년 변함없는 태양계 최대폭풍

  목성의 대적점, 350년 변함없는 태양계 최대폭풍

 

목성의 대적점은 목성의 대적점, 태양계 최대폭풍이라는 키워드로 대표되는 끝없는 신비입니다. 수백 년 동안 지속된 이 거대한 고기압성 소용돌이는 목성 대기 남위 약 22도에 위치하며, 그 크기와 메커니즘 모두 천문학적 관심을 끌고 있습니다. 본 글에서는 목성의 대적점이 언제부터 존재했는지, 어떻게 형성되고 변화해 왔는지, 그리고 왜 붉은 색을 띠는지를 초보자도 이해하기 쉽게 풀어보겠습니다.

 
목성의 대적점

 대적점이란? – 정의와 기초

  • 목성의 대적점(Great Red Spot)은 태양계에서 가장 거대한 폭풍 현상으로, 목성 남위 약 22도 부근에 자리 잡은 거대한 고기압성 소용돌이(안티사이클론)입니다. 지구에서 관측 가능한 붉은 타원 모양의 형태를 띠고 있으며, 크기는 현재 지구 지름과 비슷한 약 1만~1만2천 km 정도입니다. 17세기부터 꾸준히 기록되어 350년 이상 지속된 기상 현상으로, 태양계에서 가장 오래 관측된 폭풍이라 할 수 있습니다. 

  • 대적점의 회전은 지구 허리케인과 반대로 시계 반대 방향으로 일어나며, 바람 속도는 초속 약 120m에 달할 정도로 강력합니다. 붉은색의 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 태양 자외선과 대기 속 화합물 반응으로 톨린(tholins) 같은 물질이 생성되기 때문이라는 가설이 유력합니다. 현재는 크기가 점차 줄어드는 추세지만, 여전히 목성의 대표적인 상징이자 천문학적 연구의 중요한 대상입니다. 

  • 기초 정보: 태양계에서 가장 큰 폭풍으로, 지구보다 훨씬 큰 타원 모양의 소용돌이입니다. 

  • 초보자 설명: 고기압성 폭풍(안티사이클론)은 중심부에 공기가 내려와 안정된 형태를 유지하는 폭풍입니다. 지구의 허리케인과는 반대로 시계 반대 방향으로 회전합니다.  

 대적점의 역사 – 언제부터 존재했을까?

  • 첫 관측 기록: 1665년 카시니가 목성의 붉은 점을 기록했으나, 현재의 대적점과 동일한지는 불확실합니다. 1830년대부터 현 대적점이 연속적으로 관측된 것으로 보입니다. 

  • 350년 이상 기록된 존재: 관측 역사만 해도 350년 이상으로, 태양계에서 가장 오래 지속된 기상 현상 중 하나입니다.  

 어떻게 변화하고 있을까?

  • 크기 감소 추세: 1800년대 약 40,000km였던 대적점은 현재 약 10,000~12,000km로 줄었습니다.  

  • 90일 주기 흔들림 관측: 허블 우주망원경 관측 결과, 대적점은 90일 주기로 크기와 형태가 ‘젤리처럼 흔들리는’ 형태를 보입니다. 폭과 속도가 연관되어, 느릴 때는 넓고 타원 모양, 빠를 때는 좁고 둥근 형태로 변화합니다.  

 붉은 색은 왜일까?

  • 목성의 대적점이 붉은 색을 띠는 이유는 아직 명확히 규명되지 않았지만, 여러 가설이 제시되고 있습니다. 가장 유력한 설명은 목성 상층 대기의 화학 성분이 태양 자외선과 반응해 특정 물질을 형성한다는 것입니다. 목성 대기에는 주로 수소와 헬륨이 있지만, 암모니아와 메탄, 황 화합물 등이 섞여 있습니다. 이들이 강한 자외선에 의해 분해되거나 결합하면서 붉은 색을 띠는 톨린(tholins) 같은 복잡한 유기 화합물이 생겨난다는 가설이 있습니다. 또 다른 연구는 대적점의 붉은빛이 표면에만 국한된 얕은 화학 반응 때문일 수 있다고 보고, 대적점 내부의 물질은 실제로는 흰색이나 회색일 가능성도 제기했습니다. 즉, 대적점의 본질적인 색은 대기 깊숙한 층이 아니라 상부에서 일어나는 화학 반응에 의해 ‘착색’된 것일 수 있습니다. 아직 정답은 없지만, 탐사선 Juno와 허블망원경의 관측이 이 미스터리를 풀어가고 있습니다.

 형성과 유지 원리

  • 제트 기류 사이에서 형성: 대적점은 서로 반대 방향으로 흐르는 두 제트 기류 사이에 위치해 활동이 유지되고 있다고 보입니다. 

  • 작은 폭풍의 합체 가능성: 이전에는 작은 소용돌이가 모여 형성된 것으로 추정했지만, 최근 연구에 따르면 제트 기류의 교란이 중심 원인일 수 있습니다. 

  • 심층 구조: Juno 탐사선의 중력 및 미파(Radiometer) 분석으로 대적점은 보이는 구름층을 넘어 내부 깊이에도 구조가 있으며, 수 km 깊이까지 이어진다는 증거가 발견되었습니다.  

 결론 

목성의 대적점은 목성의 대적점, 태양계 최대폭풍이라는 키워드로 상징되는, 천문학적으로 매혹적인 대상입니다. 350년 이상의 관측 역사를 가진 이 거대한 폭풍은 계속해서 크기가 줄어들고, 90일마다 흔들리며, 붉은 색의 기원도 아직 논란이 남아 있습니다.

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