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수성은 어떻게 만들어졌을까? 알아보자

신화에서의 태양
인간은 모든 생명체에의 근원인 빛과 에너지를 제공하는 태양을 전지전능하고 불멸하다는 생각을 하게 되었다. 이에 모든 전설이나 신화 등 많은 이야기에서 태양은 항상 숭배의 대상이 되었다. 태양이 동에서 떠서 서로 지고, 다음날 다시 동쪽에서 뜨는 현상은 인간의 생활에 막대한 영향을 미치는데다가 가장 가까이 있는 미스터리이기도 하다. 다양한 신화에는 그것들을 해석하는 이야기도 있다.

고대부터 세계각지에서 태양을 받들었으며 숭배와 전승은 신앙을 만들었다. 태양신이라고 하면 그리스 신화와 이집트 신화에 등장하는 남신을 상상할 것이다. 남신이 그리스 신화나 이집트 신화 등의 유명한 신화에 등장한 것이 원인이 되어 태양신=남신 이라는 해석이 생겨난 것이다. ‘태양=남자=빛’과 ‘달=여자=그림자’라는 이원성은 오르페우스교나 그노시스주의의 사상을 기원으로 하는 유럽지방의 설화에 어느 정도 받아들여졌으나, 북유럽에서는 예외로 태양이 여신이고 달이 남신으로 존재한다.

 태양의 소실
‘태양의 소실’은 세계의 태양신화의 공통된 테마이다. 밤이 되면 태양이 모습을 감추는 것, 겨울이 되면 일조시간이 짧아지는 것, 일식등과 같은 태양에 관한 자연현상을 설명하는 역할이었다.

- 일본신화에서는 수사노오(신)의 횡포에 화가 난 아마테라스 오오미카미(대신)가 아마노이와토(동굴)에 깃들어 세계가 어두워진다.

- 이집트신화에 따르면 매일 밤 태양신 라(Ra)는 지옥인 두아토(Duato)를 지나갔다. 그래서 악의 신 아펩(Apep)은 라와 그의 태양의 배가 매일아침 동쪽에서 나타나게 하였다.

- 북유럽신화에서는 마랑 펜릴의 아이들인 스콜, 하티가 각각 태양과 달을 삼켜버려 일식, 월식이 된다고 전해진다.

- 중국신화에서는 다른 많은 문화와 다르게 태양과 달을 신격화하여 숭배하지 않았다. 그 이유는 달을 음, 태양을 양으로 간주하는 도교와 역경의 강한 영향력에 있다고 보인다. 중국신화에 의하면 태초에 10개의 태양이 하늘에 있었다. 세계가 너무나 뜨거워 대지에는 아무것도 살 수 없었다. 그리하여 게이라는 활의 달인이 9개의 태양을 쏘아 떨어뜨려 현재에 이른다고 한다. 다른 이야기로 일식은 하늘의 늑대가 태양을 먹어 생긴다고 하여 중국에서는 일식동안 냄비나 가마를 두드려 이 ‘늑대’를 쫓는 관습이 있다고 한다.

수성

수성의 기원
태양에서 가장 가까이 있는 행성인 수성은 언제나 태양 옆에 붙어 다니기 때문에 관측하기가 쉽지 않다. 수성을 볼 수 있는 때는 해가 진 직후 서쪽하늘과, 해가 뜨기 직전 동쪽 하늘에서만 볼 수가 있다. 그리고 망원경으로 수성을 보면 달과 같이 그 위상이 변하는 것을 알 수 있다. 그리고 표면의 모습도 달과 매우 비슷하다.

그렇다면 수성은 어떻게 만들어졌을까? 수성의 기원에 대해서 생각해볼 때에는 크기가 비슷한 달에 비해 상당히 높은 밀도를 가졌다는 점에 주목할 필요가 있다. 이는 중심부에 밀도가 높은 핵이 존재함을 보여준다. 1987년에 시행된 컴퓨터 시뮬레이션에 의하면 수성은 형성 초기에 커다란 미행성과 충돌했던 것으로 추정하고 있다. 이 설에 의하면 충돌로 외부의 가벼운 물질들은 대부분 우주 공간으로 날아가고 중심부에 있던 철과 니켈이 남게 되었다는 것이다. 이 결과 수성의 평균밀도는 크게 증가하여 지금의 수성이 되었다는 것이다.

대기
수성에는 대기가 거의 존재하지 않고 매우 가벼운 가스층이 있다. 대기의 개수밀도는 1011m-3 이하로 매우 희박하며, 수소, 헬륨, 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 원자가 포함되어 있다.

수성의 형성 초기에는 다른 행성과 마찬가지로 대기가 존재했을 것이라 생각되지만 중력이 작기 때문에 그 대부분이 우주로 날아갔을 것이다. 현재 수성의 대기는 다양한 방법에 의해 공급되고 있다. 태양풍에 포함된 수소와 헬륨은 수성의 자기장에 붙잡혔고, 미세운석의 충돌로 산소, 나트륨, 칼륨 등의 원자가 대지에서 증발되어 나왔다.

 온도
수성표면의 평균온도는 약 452K(179℃)이지만, 온도변화는 약 90K(-183℃)~700K(427℃)로 매우 심하다.

한편 놀랍게도 1992년 레이더 관측에 의해 수성의 북극부분에 물과 얼음이 발견되었다. 이 얼음은 혜성의 충돌이나 수성 내부에서 방출되어 생긴 물이 1년 동안 태양광이 닿지 않는 극지방의 크레이터 바닥에 남겨져 있던 것이라 추측된다.

지형
수성의 지형은 달의 지형과 비슷하다. 하지만 관측된 결과 수성에는 달보다 구덩이가 적었다. 달과 수성이 비슷한 시기에 형성되었고, 충돌한 운석의 비율이 비슷하다고 가정하면, 수성의 표면은 재형성 되었다는 것으로 해석된다. 이는 수성이 달보다 크고 태양에 더 가까우므로 형성 후 서서히 냉각되었다는 것과 일치한다. 서서히 냉각하면서 용암이 표면으로 올라와 오래된 구덩이 지역을 덮었다는 것이다.

또한 수성은 태양의 조석력에 의해 적도부분이 불룩하다는 특징도 있다.

수성 표면
 내부 구조
수성에는 철과 같은 무거운 원소로 구성된 반경 1800km정도의 핵이 있다. 이것은 행성 반경의 약 3/4에 해당하고 수성 전체로는 질량의 약 70%가 금속, 약 30%가 이산화규소로 되어있다.

평균밀도는 5,430 kg/m3정도로 지구와 비교하면 조금 작다.

수성의 부피는 지구의 5.5%이다. 수성의 철 성분 핵은 전체에서 42%를 차지한다. 그리고 핵의 주변엔 두께 600km의 맨틀로 덮여있지만 이것은 다른 지구형 행성과 비교하면 매우 얇다.

내부 구조
자전
1965년에 레이더 관측이 이루어지기 이전에는 수성의 자전이 지구의 달과 마찬가지로 한번 공전에 한번 자전할 것이라 생각했었다. 하지만 실제로 수성의 자전과 공전은 3:2의 비율이다. 즉 태양의 주위를 2번 공전할 동안 3번 자전한다. 수성의 자전과 공전이 같을 것이라 생각했던 이유는 지구에서 본 수성이 가장 관측하기 좋은 위치에 있을 때 언제나 같은 면을 보였기 때문이다. 실제로 이것은 자전과 공전을 3:2 비율로 운동하는 수성을 같은 위치에 있을 때 관측했기 때문이었다. 이 3:2 비율로 인해 수성의 항성일(자전주기)은 약 58.64일인데 비해 수성의 태양일(수성표면에서 본 태양의 자오선 통과간격)은 약 176일로 대략 3배이다.

수성의 자전축의 기울기는 행성 중에서 가장 작은 약 0.01°이다. 이것은 두 번째로 경사가 작은 목성의 값(약 3.1°)에 비교해도 300배나 작은 값이다. 때문에 수성의 궤도상에서 관측자가 보면 태양은 대부분 천정을 통과하고 남북으로는 1/100°정도밖에 움직이지 않게 된다.

 궤도
수성의 궤도이심률은 태양계 행성 중에서 가장 크다. 근일점이 약 0.31AU, 원일점이 약 0.47AU 이라는 큰 타원궤도를 그리고 있다. 이 궤도의 근일점은 천천히 이동(근일점자체가 태양의 주변을 돈다)하고 있어 그 이동의 정도는 100년에 574초이다. 이중 531초는 금성 등 다른 행성의 중력효과로 설명이 가능하지만 남은 43초에 대해서는 뉴턴의 고전역학으로는 설명할 수 없었다. 이 뉴턴역학으로는 설명할 수 없었던 43초는, 후에 아인슈타인의 일반상대성이론에 의해 설명이 가능해 졌다.

* 1초 = 1/3600도

자기권
수성은 아주 약한 자기장을 가진다. 마리너 10호 위성의 관측 결과에 따르면 최대 자기장 세기는 고도 330km에서 약 4×10-7T이다. 이는 지구의 표면에 비해 약 100배 이상 약한 것이다.

항성이나 행성의 자기장에 대한 일반적인 이론은 다이나모 이론이다. 다이나모 이론을 행성에 대입해보면 자신의 자전과 내부의 액체금속 핵 때문에 일어난다고 본다. 그러나 수성의 경우 자전속도가 매우 느려 다이나모이론과 맞지 않는다. 그래서 몇몇 학자들은 수성이 과거 자전속도가 빠르고 온도가 높았을 때 형성되었던 자기장이 ‘얼어붙어’ 남아 있는 것이라 말하고 있다.

신화에서의 수성
수성은 수메르인 시대(기원전 3000년)부터 알려졌으며 ‘Ubu-idim-gud-ud’ 라고 불리고 있었다. 옛 기록에서는 수성이 바빌로니아인에 의한 관측이 이루어졌으며 gu-ad 또는 gu-utu라고 명명되었다.

고대 그리스의 헤라클레이토스는 수성과 금성이 지구가 아닌 태양 주위를 돈다고 생각했다. 그리스에서 수성이 다섯 행성 중 하나라는 인식이 정착된 것은 플라톤 시대부터이다.

매끄러운 수성표면
고대 그리스인은 수성을 헤르메스에 대응시켰다. 이것은 가장 안쪽에 있는 행성으로 운행이 빠르기 때문에 발이 빠른 신의 이름을 붙인 것이다. 헤르메스는 고대 로마에서 메르쿠리우스와 동일시되어 영어로 머큐리(Mercury, 수성)가 되었다.

1639년에는 이탈리아의 조반니가 망원경을 사용하여 수성을 관측, 수성에도 금성이나 달과 마찬가지로 차고 기운다는 것을 발견했다. 이것으로 수성이 태양을 돌고 있다는 것이 확실해졌다.

 

 


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