토성 : 특성, 구성, 궤도, 구조 - 아르테 - 2026

토성 은 목성 다음으로 태양계에서 두 번째로 큰 행성입니다. 링 시스템으로 알려진이 행성은 소행성대 뒤에 위치한 조 비안 행성에 속하며 암석 행성과 분리됩니다.

고대부터 알려진이 행성은 육안으로도 가장 먼 5 개의 행성 중 하나이기 때문에 1610 년에 처음으로 망원경으로 관측 한 행성입니다. 고리로 인한 변형을 발견했지만 악기의 해상도 부족은 그렇지 않았습니다. 그 모양을 구별 할 수있었습니다.

기체 행성 토성은 지구에 비해 95 배 더 작습니다. 출처 : Saturn 이미지 : NASA / JPL / Space Science Institute 지구 이미지 : NASA / Apollo 17 승무원 / Public domain.

수년 후인 1659 년 Christian Huygens가 유명한 반지를 적절하게 묘사했습니다. 얼마 후 이탈리아의 천문학자인 지오바니 카시니는 반지에 부서가 있다는 것을 깨달았습니다. 지금은 카시니 부서라고합니다.

고대의 천문학 자들은 고리 계를 자세히 설명 할 수 없었지만, 행성에 대한 이미 웅장한 전망은 칼데 아인들에게 "Alap Sahmas"(태양의 별), "Phaenon"( 그리스인의 경우 Sun) 또는 히브리인의 경우 "Khima"(보편 홍수를 담당하는)입니다.

고대 로마인들은 행성을 토성이라고 부르는 제우스의 아버지 인 그리스 신 크로노스와 연관 시켰습니다. 이 신을 기리기 위해 12 월에 Saturnalia라는 축제가 열렸는데, 고대 기독교인들은 나중에 크리스마스와 관련이있었습니다.

힌두교, 중국인 및 마야인과 같은 다른 고대 문화도 기록에 행성의 관측을 가지고 있습니다. 마야인들에게 토성, 목성 및 화성의 결합이 발생한 날짜는 축제였습니다.

토성의 일반적인 특성

토성은 목성만큼 크지 않고 질량의 1/3에 불과하며 반경은 16 % 더 작습니다.

행성의 밀도가 가장 낮습니다. 687 kg / m ^{3에서 그것을} 담을 수있을만큼 충분히 큰 바다가 있다면 ^그것은 물에 뜰 수 있습니다. 그것은 훨씬 적은 비율로 다른 것을 포함하고 있지만, 주로 알려진 가장 가벼운 원소 인 수소와 헬륨으로 구성됩니다.

토성은 자체 자기장을 가지고 있으며 목성보다 덜 강하지 만 지구보다 훨씬 더 많은 자기장을 가지고 있으며 자기 축은 회전축과 평행합니다. 그렇기 때문에 오로라는 각 극지방에서 바로 동심원 형태로 흔히 볼 수 있습니다. 이들은 행성의 강렬한 자기장 한가운데에서 전하를 띤 입자들의 움직임에 의해 형성됩니다.

토성의 또 다른 특징은 우주로 내뿜는 열로, 태양으로부터받는 에너지의 거의 두 배를 방출합니다. 토성의 내부는 매우 뜨겁고 과학자들은 이것이 고압에서 액체 수소의 응축 때문이라고 생각합니다. .

토성 내부의 압력은 지구의 대기압보다 백만 배 더 큽니다. 액체 수소 방울은 지구 중심으로 이동하면서 속도를 높여 열을 생성합니다.

액체 수소는 금속처럼 행동하며 복사열뿐만 아니라 자기장을 생성하는 발전기 효과를 담당합니다.

토성의 대기는 밝은 색과 어두운 색의 띠 모양이 비슷한 목성의 대기와 비슷합니다. 구름은 암모니아, 물, 암모늄 하이드로 설파이드의 결정으로 구성됩니다.

지구에는 몇 달 동안 지속되는 강한 바람과 때때로 폭풍이 있습니다. 토성의 적도 풍은 500m / s에 달할 수 있습니다.

행성의 주요 물리적 특성 요약

- 질량 : 5.69 x 10 ²⁶ kg.

-Equatorial 반경 : 6.0 × 10 ⁴ km

- 북극 반경 : 5.4 × 10 ⁴ km

-모양 : 평평하게.

-태양까지의 평균 거리 : 1.4 x 10 ⁹ km

- 궤도의 경사 : 황도를 기준으로 2.5º.

-온도 : -139 ~ -189 ºC.

ᆞ 중력 : 10.4 m / s ²

-자기장 : 예.

-분위기 : 네, 대부분 수소.

ᆞ 밀도 : 687 kg / m ³

-위성 : 공식적으로 지정된 82 개, 다른 많은 작은 위성, 지정 없음.

-링 : 예, 복잡한 시스템입니다.

토성의 고리

토성의 고리 시스템은 그 특별한 아름다움으로 인해 태양계에서 독특합니다. 출처 : Pixabay.

고리는 토성의 특징입니다. 왜냐하면 다른 가스 거인들도 가지고 있지만 의심 할 여지없이이 행성의 고리가 가장 장관이기 때문입니다.

고리는 주로 얼음과 암석으로 구성되어 있으며 일부 특수 인공위성 인 양치기 인공위성의 중력 작용으로 인해 모양이 유지됩니다.

토성의 고리 그림

처음에는 망원경의 해상도 부족으로 인해 천문학 자들은 고리가 행성 주위에 연속적인 물질 원반을 형성한다고 생각했습니다. 어쨌든 시스템의 두께는 무시해도 될 정도이며 최대 1km에 불과하며 일부 지역에서는 미터가 될 수 있습니다.

이탈리아의 천문학자인 조반니 카시니는 1675 년경 그들 사이에 구분선이 있다는 것을 처음으로 알아 차 렸습니다.

몇 년 후, 프랑스의 수학자 Pierre de Laplace는 실제로 수많은 얇은 고리가 있다고 지적했습니다. 마지막으로 James Clerk Maxwell은 고리가 각각 독립적 인 궤도를 따라 많은 입자로 구성되어 있다고 제안한 모델을 만들었습니다.

천문학 자들은 고리를 알파벳 글자로 구분합니다. 7 개의 가장 밝은 링은 A, B, C, D이고 E, F, G는 더 옅습니다.

수천 개의 약한 고리도 있습니다. 가장 창백하고 가장 바깥 쪽은 적외선 망원경으로 감지되었으며 피비의 고리라고 불립니다.

토성의 고리와 더 큰 위성을 보여주는 작가의 렌더링. 출처 : photojournal.jpl.nasa.gov.

카시니의 사단은 고리 A와 고리 B를 분리하지만, 같은 고리 A에는 토성의 위성 중 하나 인 Pan에 의해 유지되는 Encke 부서라는 어두운 영역이 있습니다.이 지역 내에는 매우 얇은 고리도 있습니다.

유명한 천문학자인 Colombo, Huygens, Maxwell 및 Keeler의 이름을 따서 명명 된 다양한 너비의 구분이 있습니다.

반지의 기원

고리는 모래알 (미크론)에서 수십 미터 길이의 거대한 암석에 이르기까지 크기가 다양한 입자로 구성되어 있지만 천문학 자들은 그들이 행성과 동시에 발생하지 않았고 아주 최근에 발생했다는 데 동의합니다.

주 고리 A, B 및 C는 아마도 몇 억년 된 것으로 추정되며 천문학적으로 매우 적습니다. 과학자들은 약 46 억년 전에 태양계의 모든 행성이 동시에 형성되었다고 확신합니다.

고리를 구성하는 물질은 행성의 중력으로 인해 조각난 혜성, 유성 또는 달에서 나올 수 있습니다. 어쨌든 그것은 행성 형성의 유물이 아닙니다.

확실히 반지의 기원은 현재 확실하지 않지만 일반적으로 합의 된 것은 반지가 다소 불안정하여 형성되는 즉시 수백만 년 동안 사라질 수 있다는 것입니다.

번역 운동

토성의 궤도. 토성과 태양 사이의 평균 거리는 1,400,000,000km (9AU) 이상입니다. 평균 궤도 속도가 9.69km / s 인 토성은 태양 주위를 도는 데 지구의 10,759 일이 필요합니다. 출처 : Easy Java Simulation의 Todd K. Timberlake 작성자 = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

토성은 태양 주위를 공전하는 데 29 년 167 일이 걸립니다. 흥미롭게도 토성과 목성은 중력 상호 작용이 있기 때문에 궤도 공명 상태에 있습니다. 물론 태양의 매력은 훨씬 더 크지 만 목성의 매력도 영향을 미칩니다.

천체 사이에 궤도 공명이있을 때 궤도주기는 항상 적은 수로 일정 비율을 유지합니다. 토성-목성의 경우, 후자는 토성의 2 턴마다 5 바퀴 씩 회전하며이 공명은 두 행성의 궤도에 안정 효과가있는 것으로 간주됩니다.

토성의 고리를 구성하는 입자와 그 사이를 공전하는 위성 사이에서 발생하는 궤도 공명은 고리의 구조에 강력한 영향을 미칩니다 (예 : 카시니 분할의 존재).

토성은 가장 많은 수의 위성을 가진 태양계의 행성이며 그중 6 개는 관련 궤도주기를 가지고 있습니다.

-Mimas와 Tethys, 1 : 2 비율. 미 마스 1 턴 동안, 테티스는 2 번 턴을합니다.

-Encélado와 Dione, 관계 1 : 2.

-Hyperion과 Titan, 4 : 3 비율.

마지막으로, 태양계의 각운동량의 85 %가 가장 큰 두 행성 인 목성과 토성에 집중되어 있다는 것이 주목할 만합니다.

시스템의 각운동량은 외부 상호 작용이 없을 때 보존되기 때문에 흥미로운 물리량입니다. 변경이 발생하려면 내부의 순 토크가 필요합니다.

토성 운동 데이터

다음 데이터는 토성의 움직임을 간략하게 설명합니다.

-평균 궤도 반경 : 1.43 x 109 km

- 궤도 경사 : 황도면에 대해 2.5º

-편심도 : 0.056

- 평균 궤도 속도 : 9.6 km / s

- 양도 기간 : 29.46 년

- 회전 시간 : 10.66 시간

토성을 관찰하는시기와 방법

행성 토성은 그 궤도가 지구 궤도 밖에 있기 때문에 우수한 행성으로 간주됩니다. 더 높은 행성은 목성, 토성, 천왕성 및 해왕성입니다. 반대로, 궤도가 태양에 가장 가까운 행성을 열등한 행성, 즉 수성과 금성이라고합니다.

우월한 행성을 관찰하기에 가장 좋은시기는 지구가 태양과 지구 사이에있을 때입니다. 반면에 지구가 지구에서 멀고 태양에 가까워서 가려지기 때문에 함께있을 때보기가 더 어렵습니다. 상황은 다음 이미지에 그래픽으로 설명되어 있습니다.

외부 행성의 반대와 결합. 출처 : Maran, S. Astronomy for Dummies.

당연히 모든 하늘 관찰자의 주요 목표 중 하나는 작은 망원경으로 충분할 정도로 고리를 보는 것입니다. 그러나 때로는 고리가 지구와 관련하여 가장자리에 있으므로 보이지 않는다는 점을 고려해야합니다.

고리가 보이는 각도는 토성이 태양을 공전하는 시간 인 30 년에 걸쳐 변화합니다.

토성의 다음 반대는 다음과 같습니다.

-2020 : 7 월 20 일

-2021 : 8 월 2 일

-2022 년 : 8 월 14 일

-2023 : 8 월 27 일

-2024 년 9 월 8 일

-2025 : 9 월 21 일

회전 운동

토성의 모든 영역이 동일한 속도로 회전하는 것은 아니지만 토성은 자체 회전축에서 1 회전을 완료하는 데 평균 10.66 시간이 걸립니다. 예를 들어, 적도에서 회전 속도는 10.25 시간이고 행성 내부에서는 약 10.65 시간입니다.

이 현상은 차동 회전으로 알려져 있으며 우리가 말했듯이 행성이 단단하지 않다는 사실 때문입니다. 또한 액체-기체 특성으로 인해 행성은 회전 운동으로 인해 변형되어 극에서 평평 해집니다.

구성

토성의 구성은 기본적으로 목성과 다른 기체 행성 인 수소와 헬륨의 구성과 동일합니다. 단지 토성의 경우 밀도가 낮을 ​​때 수소의 비율이 더 높습니다.

토성은 태양계의 기원이 된 성운의 바깥쪽에 형성 되었기 때문에 행성은 빠르게 성장할 수 있었고 성운에 존재하는 많은 양의 수소와 헬륨을 포착 할 수있었습니다.

더 깊이 들어가면 엄청난 압력과 온도가 상승하기 때문에 표면의 분자 수소가 금속 수소로 변환됩니다.

행성은 기체이지만 코어에는 마그네슘, 철 및 실리콘과 같이 적어도 부분적으로 바위 같은 무거운 원소가 더 적습니다.

이러한 요소 외에도 암모니아, 물 및 메탄 얼음과 같은 다양한 유형의 얼음이 풍부하여 고온 인 행성 중심으로 축적되는 경향이 있습니다. 이러한 이유로 물질은 기체가 아닌 실제로 액체입니다.

토성의 구름은 암모니아와 물의 얼음으로 구성되어 있지만 대기에서는 이러한 물질 외에도 아세틸렌, 메탄, 프로판 및 기타 가스의 흔적이 감지되었습니다.

내부 구조

토성의 내부 및 외부 구조. 출처 : Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

수소와 헬륨이 지배적이지만 토성은 자연에 암석 핵을 포함하는 것으로 여겨집니다. 태양계 행성이 형성되는 과정에서 가스가이 핵 주위에 응축되어 빠르게 성장할 수있었습니다.

토성의 핵은 우리가 말했듯이 액체 수소 층으로 둘러싸인 암석과 휘발성 원소 및 화합물을 포함합니다. 과학자들은이 핵이 지구보다 9 ~ 22 배 더 크다고 추정합니다. 반경은 약 25,000km입니다.

이 액체 수소 층은 액체 수소와 헬륨 층으로 둘러싸여 있으며, 결국 최 외각 층에서 기체 상태가됩니다. Frenkel 라인은 액체에서 기체 유체를 분리하는 열역학적 경계입니다.

토성의 자연 위성

최근 집계에 따르면 토성은 82 개의 지정된 위성과 아직 부족한 수많은 미니 위성을 가지고 있습니다. 이것은 토성을 현재까지 가장 많은 위성을 가진 행성으로 만듭니다.

토성의 위성 시스템은 매우 복잡합니다. 예를 들어, 그들은 고리에 직접적인 행동을하는 것으로 알려져 있습니다 : 목자 위성.

또한 다른 위성보다 60º 앞뒤로 안정된 궤도를 유지하는 트로이 목마 위성이 있습니다. 예를 들어 위성 Telesto와 Calypso는 토성의 주요 위성 중 하나 인 Trojans of Thetys입니다.

토성의 주요 위성은 Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus 및 Phoebe입니다. 이 인공위성은 우주 탐사 이전부터 알려져 왔지만 토성에 대한 연구 탐사선은 더 많은 것을 발견했습니다.

왼쪽 Mimas와 거대한 충돌 분화구. 오른쪽에는 타이탄의 표면이 있습니다. 두 이미지는 모두 Cassini 프로브에서 가져온 것입니다. 출처 : Wikimedia Commons.

토성의 모든 위성 중 가장 큰 것은 타이탄으로, 또한 자체 대기를 가지고 있으며 목성의 큰 달인 가니메데 다음으로 전체 태양계에서 두 번째로 큰 위성입니다. 타이탄은 수성보다 훨씬 큽니다.

반면에 토성의 여섯 번째 달인 엔셀라두스는 놀랍게도 거대한 눈덩이입니다. 그 핵심은 뜨거운 액체의 바다로 덮여 있습니다.

가장 중요한 위성 인 토성과 타이탄

토성의 위성들 사이에서 흥미로운 사실은 궤도가 같은 위성이 있지만 충돌하지 않는다는 것입니다. 이 좌표 위성 중 가장 주목할만한 것은 야누스와 에피메테우스입니다.

토성의 모든 위성이 구형이 아닌 것은 아니며, 일반적으로 크기가 작고 행성에서 멀리 떨어진 궤도를 도는 불규칙한 위성이 많이 있습니다.

타이탄과 그 분위기

2015 년 Cassini 탐사선으로 촬영 한 Titan 적외선 이미지 모자이크. 출처 : NASA via Wikimedia Commons.

망원경의 도움으로 지구에서 작은 빛의 점으로 볼 수있는 토성의 위성 중 가장 크고 중요한 위성입니다. 네덜란드의 천문학자인 Christian Huygens는 1655 년경에 처음으로 그것을 보았고 이미 19 세기에 John Herschel은 그것을 Titan이라고 불렀습니다.

대략적인 밀도는 1.9 g / cm 인 ³ 과는 록 코어를 포함하지만, 거의 전체가 얼음을 만들어 세계이다.

타이탄은 질소와 적은 비율의 메탄, 그리고 미량의 탄화수소가 지배하는 밀도가 높은 대기를 가지고 있습니다. 다른 인공위성에는 자체 분위기가 없기 때문에 이것은 태양계에서 매우 드문 경우입니다.

바다와 강우도 있지만 물이 아니라 메탄이 있습니다. 이 화합물의 존재는 천문학 자 Gerard Kuiper가 수행 한 분광학 덕분에 20 세기 중반부터 알려졌습니다. 나중에 Voyager 탐사선이이 발견을 확인했습니다.

Titan의 흥미로운 점은 생명의 선구자 인 메탄 외에도 많은 유기 화합물이 그곳에서 발견되었다는 것입니다. Titan이이 독특한 대기를 획득 한 메커니즘은 아직 알려지지 않았지만, 탄화수소의 양이 지구보다 훨씬 더 크기 때문에 큰 관심을 끌고 있습니다.

토성에 대한 카시니 임무의 일환으로, 호이겐스 탐사선은 타이탄 표면에 착륙하여 얼어 붙은 표면을 발견했지만 지형으로 가득 차있었습니다.

Titan은 다양한 지질과 기후를 즐기지 만 인간에게는 반갑지 않은 세상입니다. 분위기는 매우 역동적입니다. 예를 들어, 고속 바람은 가장 큰 육상 허리케인보다 훨씬 우수한 것으로 알려져 있습니다.

토성 임무

파이오니어 11

1973 년 NASA에 의해 발사되었고 몇 년 후인 1979 년에 토성의 궤도에 도달했습니다.이 임무는 저해상도 이미지를 캡처했으며 지구에서는 볼 수 없었던 알려지지 않은 위성과 고리도 발견했습니다.

탐사선은 마침내 1995 년에 표류했지만, 외계인 항해사가 우연히 발견했을 경우를 대비해 Carl Sagan과 Frank Drake가 만든 유명한 메시지가 담긴 명판을 지니고 있습니다.

보이저

이 임무는 Voyager 1과 Voyager 2의 두 탐사선 발사로 구성되었습니다.

보이저 1 호는 목성과 토성에 도달하도록 고안되었지만 이미 태양계의 한계를 넘어 2012 년에 성간 공간에 진입했습니다. 가장 중요한 발견 중에는 타이탄 대기의 존재 확인과 중요한 데이터가 있습니다. 토성의 대기와 고리 시스템의.

Voyager 2는 토성의 대기, 기압 및 수많은 고품질 이미지에 대한 정보를 수집했습니다. 토성을 방문한 후 탐사선은 천왕성과 해왕성에 도달 한 후 자매 탐사선과 마찬가지로 성간 공간으로 들어갔다.

카시니

카시니 임무는 NASA, 유럽 우주국 및 이탈리아 우주국 간의 공동 프로젝트였습니다. 1997 년 Cape Canaveral에서 시작되었으며 목표는 행성 토성과 위성 시스템을 연구하는 것이 었습니다.

탐사선은 2004 년에 토성에 도달했고 2017 년까지 294 번 행성 궤도를 돌았습니다. 그런 다음 탐사선이 위성 중 하나에 충돌하는 것을 방지하고 방사능 오염을 방지하기 위해 의도적으로 토성에 잠겼습니다.

카시니는 소행성대 너머 세계에 착륙 한 최초의 인간이 만든 물체 인 호이겐스 탐사선을 운반했습니다. 토성의 가장 큰 위성 인 타이탄입니다.

Huygens는 Titan의 풍경 이미지와 고리의 구조를 제공했습니다. 또한 고리를 풀고있는 또 다른 토성의 위성 인 미 마스의 이미지를 얻었다. 그들은 중앙에 거대한 산이있는 거대한 Herschel 분화구를 보여줍니다.

카시니는 또한 직경 500km에 달하는 토성의 여섯 번째 얼음 달인 엔셀라두스에 물이 있음을 확인했다.이 달은 디오네와 공명하는 궤도에있다.

내부에 바다가있는 토성의 얼음 달인 엔셀라두스. Cassini 프로브 이미지. 출처 : Wikimedia Commons. NASA / JPL / 우주 과학 연구소 / 퍼블릭 도메인.

엔셀라두스의 물은 뜨겁고, 행성은 수증기와 유기 화합물을 배출하는 간헐천과 푸마 롤로 가득 차 있기 때문에 많은 사람들이 생명을 품을 수 있다고 믿습니다.

토성의 또 다른 대형 위성 인 이아페투스에 대해 카시니 이미지는 어두워 진면을 드러냈고 그 기원은 아직 밝혀지지 않았습니다.

참고 문헌

1. 이달의 하늘. 결합과 반대 외부 행성. 출처 : elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomy for Dummies.
3. 냄비. 카시니 임무. 출처 : solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. 밤하늘의 육안 행성 (및 식별 방법). 출처 : nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. 태양계. 제 7 판. Cengage 학습.
6. Wikipedia. 행성의 반지. 출처 : es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. 토성 (행성). 출처 : es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. 토성 (행성). 출처 : en.wikipedia.org.