토성은 태양계에서 태양을 제외하고 목성에 이어 두 번째로 거대합니다. 태양으로부터 여섯 번째에 위치한 행성입니다. 토성의 영어 이름인 'Saturn'은 로마 신화의 농경의 신인 사투르누스(Saturnus)에서 유래하였습니다.
1. 토성의 특징
토성의 지름은 약 12만 km로 지구의 9.1배이며 부피는 지구의 763배이고 질량은 95.1배에 달합니다. 토성은 목성, 천왕성, 해왕성과 함께 목성형 행성으로 분류되며 태양계에서 가장 큰 고리를 가지고 있고 편평도가 가장 큰 행성이기도 합니다. 토성의 밀도는 태양계의 내의 모든 천체뿐만 아니라 물보다도 작습니다. 토성의 대기의 구성 성분은 목성과 비슷하여 수소와 헬륨으로 이루어져 있고, 약간의 메탄과 암모니아가 첨가되어 있습니다. 구성 비율은 수소가 93.2%, 헬륨이 6.7%이며 이 외에도 암모니아, 아세틸렌, 에테인, 인화수소, 메테인 성분도 포함되어 있습니다. 토성의 대기에도 목성과 마찬가지로 띠가 존재하는데 목성보다 희미하며 적도면에서는 비교적 두껍게 존재합니다. 하지만 목성에 비해 소용돌이가 적고 가끔 나름대로 크다고 하는 소용돌이가 발생하지만 목성의 대적반에 비해서는 보잘것없습니다. 토성의 표면의 온도는 섭씨 영하 180도를 기록하고 있고 대기층의 평균 온도는 목성보다 낮은 섭씨 영하 145도 정도입니다. 토성의 온도가 낮은 이유는 태양과 너무 멀리 떨어져 있기 때문이고, 태양으로부터 받는 열량이 지구의 100분의 1밖에 되지 않습니다. 이러한 낮은 온도 때문에 토성에서는 암모니아와 메탄 등은 결빙되어 고체 형태로 존재합니다. 이러한 이유 때문에 토성의 상공 1000km 아래에는 수증기와 암모니아 구름이 공존하고 있고 대기의 유동 속도가 커서 적도에서 시속 1800km의 강풍이 몰아치고 있습니다. 토성은 태양계 안에서 가장 밀도가 낮은 3 제곱미터당 687kg입니다. 이것은 물의 밀도보다 낮으며 이 때문에 만약 토성을 물에 넣을 수 있다면 토성은 둥둥 떠다닐 것입니다. 토성의 내부는 목성과 매우 비슷하여 핵이 존재하고 그 위로 액체 금속 수소가 있습니다. 그 바깥에는 헬륨이 작은 물방울 형태로 존재하는 비균질이란 층이 있고 그 위로는 수소 분자들의 층이 있다고 합니다. 토성은 태양으로부터 평균 14억 2,672만 km 떨어져 있습니다. 토성은 평균 속도 초속 9.69km이며 29.45년마다 한 번씩 태양의 궤도를 공전하며 10시간 33분 38초마다 한 번씩 자전합니다. 토성 또한 기체로 이루어진 가스형 행성이어서 차등 자전을 하며 자전축은 공전 궤도를 기준으로 27도 기울어져 있습니다. 기울어서 자전하므로 지구처럼 계절이 있습니다. 궤도의 이심률은 0.054이며 이에 따라 태양과 가까울 때는 대략 13억 5천만 km이며 멀 때는 대략 15억 km까지 멀리 떨어지게 됩니다. 토성의 경우도 목성처럼 액체 금속 수소로 인해 목성보다는 약하지만 자기장이 존재한다고 알려져 있습니다. 태양풍이 강할 때는 토성의 반지름이 약 20배까지 줄어들었다가 태양풍이 약해지면 반지름이 30배 이상까지 늘어납니다.
2. 토성의 고리와 타이탄 위성
토성은 아름다운 고리를 가진 행성이어서 태양계의 보석으로 사랑받고 있습니다. 토성의 고리는 1610년 갈릴레이의 의해 처음 관측되었으나 그 당시에 망원경의 성능이 좋지 못해 자신이 발견한 것이 무엇인지는 확실하게 알지 못했습니다. 그로부터 약 50년 뒤 네덜란드 천문학자 호이겐스가 토성의 양쪽의 귀라고 알려진 것은 토성의 고리라는 것을 밝혀냈습니다. 1675년 이탈리아 천문학자 카시니는 더 좋은 망원경으로 토성의 고리를 관측하였고 토성의 고리는 하나가 아니라 여러 개로 이루어져 있다는 것을 알아냈습니다. 또한 그는 고리 사이의 거대한 간격을 찾아냈으며 이 간격은 카시니 틈이라고 지어졌습니다. 그 후 토성의 고리는 수많은 얇은 고리들로 이루어져 있고 이 고리들은 레코드판처럼 굵게 나열되어 있는 것으로 밝혀졌습니다. 토성의 고리는 적도면에서 자리 잡고 있으며 토성의 표면에서 대략 7만 내지 14만 km까지 분포하고 있습니다. 따라서 토성의 고리 너비는 대략 7만 km에 이른다고 합니다. 토성의 고리는 주로 돌덩어리, 얼음덩어리들이 토성의 중력에 붙잡혀 각각 토성 주위를 공전하고 있는 것으로 추정합니다. 멀리서 볼 때는 매끈해 보이지만 실제로는 작은 알갱이에서부터 엄청난 크기의 돌덩어리 또는 얼음덩어리로 이루어져 있습니다. 많은 천문학자들은 성운에서 토성이 생성되었고 그때 남은 물질들이 고리를 이루었다고 합니다. 그리고 일부 천문학자들은 토성의 고리는 토성의 가장 중력을 못 이겨 산산조각이 난 위성들의 잔해물이라고 주장합니다. 즉 위성이나 유성체, 또 혜성과 같은 천체들이 토성에 가까이 접근하면서 조석력에 의해 부서지게 됩니다. 이후 잔해들이 남아서 상호 마찰을 일으키고 더욱 잘게 부서져 고리를 형성한다는 것입니다. 1659년 처음으로 토성의 위성이 발견되기 시작했고 82개의 위성을 가지고 있는 것으로 확인되었습니다. 토성의 위성들은 대부분 암석과 얼음 덩어리로 이루어져 있다고 합니다. 토성은 태양계에서 두 번째로 많은 위성을 가지고 있는 행성입니다. 토성의 위성 중 가장 큰 위성인 타이탄은 지름이 약 5,150km로 태양계에서 목성의 위성인 가니메데에 이은 두 번째로 큰 위성입니다.
댓글