목성 그리고 대적점

목성의 대적점

 

목성 태양계의 거인 

 태양계에서 가장 덩치가 큰 행성인 목성은 태양으로부터 다섯 번째에 자리 잡고 공전하고 있습니다. 목성의 질량은 태양계 내에서 태양을 포함한 모든 행성들보다 크며 육안으로 목격될 만큼 행성의 밝기가 높은 편입니다. 목성의 이름은 로마 신화 속의 신, 유피테르의 이름을 따서 만들어졌으며 토성과 함께 가스 행성으로 분류됩니다. 목성이 관측된 최초의 기록은 기원전으로 거슬러 올라가며 바빌로니아와 중국의 역사서나 천문학 관련 서적에 남겨져 있습니다. 또한 고대 그리스의 천문학자가 저술한 논문에도 목성의 움직임이 기록되어 있습니다. 17세기에 들어서는 갈릴레오 갈릴레이에 의해 목성의 위성이 관측되었습니다. 이 시기 즈음에 목성의 띠와 점도 발견되었고 고체 행성들과는 다르게 목성이 자전운동을 할 때 극지방의 대기가 시차를 갖고 움직인다는 것이 확인되었습니다. 

 

목성과 태양계 행성들

목성의 특징

 거대한 가스 행성인 목성은 수소와 헬륨, 메테인, 암모니아 등으로 구성되어 있으며 목성이 생성될 당시의 중력 에너지가 열원으로 존재할 것으로 추정하고 있습니다. 다른 대형 가스 행성들과 마찬가지로 딱딱한 고체 형태의 지표면은 없는 것으로 확인되었으며 자전 속도가 빠른 영향으로 납작하게 눌린 구체의 모양을 하고 있습니다. 가장 눈에 띄는 특징은 목성 관측 시 보이는 여러 색상의 선형 무늬가 보이는데 목성 내부의 난류와 폭풍의 영향인 것으로 나타납니다. 토성과의 또 다른 유사점으로는 목성의 고리라고 할 수 있습니다. 굉장히 또렷해 보이는 토성의 고리와는 다르게 목성의 고리는 3개의 영역으로 구분되는 희미한 먼지와 같은 입자들로 구성되어 있습니다. 이 구성 입자들은 목성의 위성들로부터 나온 것으로 목성 중력의 영향으로 끌어당겨져 고리가 된 것입니다. 자전축의 기울기는 지구와 화성에 비해 적은 편인데 이로 인해서 계절의 변화가 크지 않으며 강력한 자기장을 가지고 그 범위 내에 네 개의 대형 위성까지 포함되어 있어 태양풍의 피해로부터 보호받고 있습니다. 

목성의 위성

 목성은 가장 큰 네 위성, 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토를 포함해 95개의 자연위성들과 함께 하고 있습니다. 갈릴레이 갈릴레오가 망원경을 사용해 최초로 관측에 성공했던 이오, 가니메데, 칼리스토, 유로파를 제외한 나머지 53개의 위성들은 10킬로미터 이하의 크기로 전부 20세기에 들어 발견된 것들입니다. 갈릴레이의 네 개의 위성들은 지구에서도 날씨가 맑은 밤하늘일 경우 망원경을 통한 관측이 가능합니다. 태양계에서 크기가 가장 큰 위성들은 라플라스 공명이라 불리는 패턴에 따라 공전을 하고 있습니다. 이오가 네 차례 공전할 때 유로파는 두 번, 가니메데는 한 번 공전하는 패턴입니다.  이러한 공명으로 세 위성은 동일한 위치에서 주변으로부터 인력의 영향으로 공전궤도가 타원형으로 변화되는 한편 다시 목성에 근접했을 때 중력의 영향으로 공전궤도의 모양이 다시 원형에 가깝게 회귀하게 됩니다. 이러한 영향으로 인해 이오에서는 화산이 활발하고 크게 발생하는 것으로 확인되었습니다. 이오의 화산은 400여 개 이상으로 지질 활동이 활발하고 이 과정에서 분출된 용암으로 인해 이오의 지표면은 노란빛을 띠고 있습니다. 보이저 호와 갈릴레오 호 같은 탐사선의 활동으로 이오의 지표면에 물이 없다는 사실이나 특유의 지형적 특징, 조석가열 등과 같은 이오 내부의 특별한 정보들을 취득하였습니다. 그다음 위성인 유로파는 목성의 갈릴레이 위성들 중 크기는 가장 작고 지구의 위성인 달과 비교하면 조금 더 작은 행성입니다. 유로파 내부에는 바다가 존재할 수 있다는 가능성이 제기되었으며 이로 인해 생명체가 서식할 확률에 대한 주장도 있습니다. 이는 유로파 표면의 얼음이 발견되었기 때문인데 행성 내부에서 발생한 열로 인해 이 얼음이 녹아 바다가 생성되었을 것이라고 추측하는 것입니다. 또 다른 근거로는 유로파의 자전속도와 공전속도의 차이를 발견했기 때문인데 이러한 결과 또한 내부의 바다나 질량의 문제가 원인일 것이라고 예측하고 있습니다. 세 번째로 가니메데는 태양계의 위성 중 그 크기가 가장 크고 광도가 밝은 위성입니다. 가니메데 역시 규산염 암석과 얼음으로 구성되어 있으며 이오와 마찬가지로 위성 지하에 바다가 존재할 수 있을 가능성이 있습니다. 다른 특징으로는 위성으로서는 유일하게 위성 스스로 자기장을 가지고 있습니다. 태양계 중력의 영향과 인접한 다른 위성들 간의 상호 작용으로 인해 자전축의 변화가 발생하기도 합니다. 마지막으로 칼리스토는 수성과 크기가 비슷하지만 질량은 작고 다른 위성들처럼 규산염이 포함된 암석과 얼음이 존재합니다. 다른 세 위성에 비해 목성과의 거리가 있어 자기장이 약하고 공전 궤도의 공명도 발생하지 않습니다.

목성의 대적점

 대적점은 오랫동안 지속된 목성 내의 난류성 대기압에서 발생한 고기압성 폭풍입니다. 지구보다 큰 규모의 폭풍이라 관측이 용이하고 오랜 시간 동안 그 크기가 점차 축소되어 왔습니다. 최초 발견 시기는 17세기였으나 그 이전부터 존재했을 것으로 보는 견해가 지배적이며 앞으로도 긴 시간 동안 폭풍이 유지될 것으로 예측하고 있습니다. 이 대적점은 시계 반대 방향으로 회전하며 주변부와 비교해 고도가 높고 온도가 낮은 것으로 색상과 밝기는 계속 변화하고 있으며 그 원인이 아직 밝혀지지 않고 있습니다.