[과학탐구]태양계 행성

태양계 행성

Ⅰ. 탐구주제

태양계의 행성에 대하여 알아보기.

Ⅱ. 탐구동기

처음에는‘우주의 신비’에 대하여 알아보려고 했다. 그러나 범위가 너무 넓고 이해하기가 어려워서 지구가 해당하는 태양계 행성에 대하여 알아보기로 하였다. 태양계에는 어떤 행성들이 있으며, 그 행성들의 특징과 모습은 어떠한지를 알아보기로 했다.

Ⅲ. 탐구를 통해 알아보고 싶은 점

태양을 중심으로 공전하는 행성들의 특징과 모습을 알아보고 태양계가 무엇인지를 간단하게 알아보고 싶다.

Ⅳ. 탐구 실행 방법

1. 인터넷 사이트 이용하기.
2. 태양계에 관련된 책 이용하기.

Ⅴ. 탐구내용과 탐구결과

1. 탐구내용
가. 태양계는 태양을 중심으로 8개의 행성과 행성 주위를 도는 위성, 소행성(바윗덩어리), 혜성(얼음과 먼지 덩어리) 등을 통틀어 말한다.
나. 지구…(생략)

바. 지구형 행성들과 목성형 행성들 사이에는 소행성대라고 부르는 곳이 있는데 소행성들이 수백만 개가 있다.

사. 토성

아. 천왕성

자. 해왕성

1) 충분히 큰 질량과 중력을 가지고 구에 가까운 형태를 유지할 것

2) 공전 구역 안에서 지배적 역할을 할 것

3) 태양을 중심을 공전 할 것이다.

이다. 태양은 지구의 주요 에너지공급원으로 인류가 이용하는 에너지의 대부분은 태양에 의존한다. 수력풍력도 모두 태양에 유래하고, 나무석유석탄도 태양열을 저장한 것이다.
태양은 태양계 총 질량의 99.9%를 차지하고 주성분은 수소가 70% 헬륨이 약30%등 가스 덩어리로 이루어져 있다.
태양은 지구로부터 1억 4960만km나 떨어져 있고 지름은 약1309만km로 지구 지름의 약109배 이다. 태양의 중심 온도는 약1천 500만 도이며 태양의 표면 온도는 5500˚C ~ 6000˚C이다.
태양의 흑점은 태양 표면에서 다른 곳에 비해 온도가 낮은 부분이지만 4000˚C나 된다. 이 태양 흑점은 약11년을 주기로 증가 또는 감소하며, 이 흑점의 이동으로 태양도 자전한다는 것을 알 수 있다. 코로나는 태양 대기권에서 가장 바깥층으로 태양이 달의 그림자에 보이지 않는 개기 일식 때 볼 수 있다.
나. 수성
태양계 행성 중 가장 작은 수성은 태양과 가장 가까운 행성이며 온도가 높아서 철들이 액체 상태로 되어 있다. 또 수성에는 대기가 없어서 달처럼 크레이터가 굉장히 많다.
지구보다 태양에 가까워 약 7배나 많은 태양열을 176일 동안이나 같은 면에 받기 때문에 태양광선이 수직으로 쬐는 지점에서의 온도는 347℃나 된다.
수성은 태양의 가까운 궤도를 돌기 때문에 지구에서 볼 때는 항상 태양과 수성이 바짝 붙어 있는 것처럼 보여서 지평선에 해가 가려진 때에만 수성을 잠깐 볼 수 있는데 초저녁의 서쪽 하늘에서나 새벽의 동쪽하늘에서만 잠깐 보인다.
수성은 공전궤도가 가장 작기 때문에 가장 빠른 속도로 태양의 주위를 돈다. 수성의 낮 기온은 420~450˚C 이고, 밤 기온은 -170 ~ -180˚C로 낮과 밤의 기온 차이가 심하다.

다. 금성
태양으로부터 두 번째에 위치한 금성은 지구와 비슷한 크기와 물질로 이루어져 있다. 수성은 이산화탄소가 대기의 약 99%로 온실효과가 심하게 일어나서 태양계에서 가장 뜨거운 행성이다.

새벽에 동쪽 하늘에서 보이는 금성을 `샛별` 또는 `계명성`이라 부르고 저녁에 서쪽 하늘에서 보이는 금성을 `저녁별`이나 `개밥바라기` 또는 `태백성`이라고 부른다.
지구 구름은 수증기로 이루어져 있기 때문에 흰색이지만 금성 구름은 대부분 황산이라는 노란색 독가스로 이루어져 있어서 노란색이다. 금성 은 온도가 너무 높아서 빗방울이 맺히지 않고 증발해 버리기 때문에 구름은 많지만 비가 내리지 않는다. 금성의 온도는 460~480˚C이다.

라. 지구
태양계에서 유일하게 산소와 물이 있어서 생물과 인류가 살고 있는 지구는 중간크기의 행성이다. 수성, 금성, 화성은 지구보다 작고 목성 토성, 천왕성, 해왕성은 지구보다 크다. 지구의 표면은 약 70%가 물로 덮여 있고, 자전축이 23.5도 기울어져 있어 계절의 변화가 나타난다.
태양주위를 세 번째의 궤도로 공전하며 자전을 하고 달을 위성으로 가지고 있다. 지구는 대기라는 두꺼운 가스층으로 덮여있는데, 이층에는 우리가 숨 쉬는 공기가 들어있다. 대기는 우리가 태양에게서 필요로 하는 열과 빛은 모두 받아들이고 해로운 태양방사선은 막아준다. 액체상태의 물이 있을 수 있는 적당한 기온, 우주의 해로운 방사선을 막아주는 자기장, 태양에서 오는 자외선을 막아주는 오존층 때문에 지구에만 생명이 살 수 있는 것이다.
마. 화성
태양계에서 지구궤도의 바로 바깥쪽을 돌고 있는 화성은 지구의 절반 크기이고 지구와 비슷한 물질로 이루어져있다.
하루의 길이가 지구와 비슷하며 자전축이 25.3도 기울어져 있어서 사계절의 변화가 가장 뚜렷한 행성이다. 태양계에서 가장 높은 산인 올림푸스 산이 있고 그 산의 높이는 에베레스트 산 높이의 약 3배이다.
물의 흔적과 고체 상태인 물 얼음이 발견되어 지구 다음으로 생물이 살 수 있을 가능성이 높은 행성이라고 한다.
위성이 크면 중력 때문에 둥글게 되는데 화성에 있는 두 개의 위성(포보스-길이29km, 데이모스-길이14.5km)은 너무 작아서 중력이 강하지 않기 때문에 둥글지 않다.
화성은 화성 흙에 녹슨 철이 많이 들어있어서 붉게 보이며 공기 중에 붉은 흙먼지가 많아서 하늘이 분홍빛으로 보인다.

바. 목성
목성은 태양계 행성 중 가장 큰 행성으로 가벼운 수소와 헬륨이 주성분이다. 태양과 성분이 비슷하고, 스스로 열을 내는 행성으로 에너지가 조금만 더 있었으면 태양과 같은 항성이 될 수 있었다.

목성을 보면 커다란 붉은 점을 볼 수 있는데 이를 ‘대적반(大赤斑 )’이라고 하며 19세기 이래로 계속 유지되고 있다. 크기는 가로길이 약 50,000km, 세로길이 약 20,000km로 지구보다도 크다. 목성의 대적반은 소용돌이치는 가스폭풍으로 지구 전체를 아주 쉽게 삼킬 수 있다.
목성의 적도에는 평행한 검고 밝은 줄무늬들이 번갈아 보이는데, 검은 줄무늬를 검은’띠(belt)’라고 일컬으며, 밝은 줄무늬를 ‘대(zone)’이라고 부른다. 적외선 관측 결과에 의하면 대는 띠보다 온도가 낮다. 대기의 온도는 고도가 클수록 떨어지기 때문에 대는 띠보다 더 높은 상층에 위치한다.

사. 토성
토성은 태양계에 속하는 여섯 번째 행성으로 지구에서 맨 눈으로 볼 수 있는 행성 중 가장 바깥쪽에 있다. 자전 속도가 매우 빨라서 적도 부근이 약간 튀어 나와 있는 타원형이다.
태양계의 행성 가운데 밀도가 가장 낮으며 물에 뜰 수도 있을 정도이다. 토성의 고리는 여러 개이며 얼음, 바위, 먼지 등으로 이루어져 있다. 카시니 간격이란 바다처럼 드넓은 고리 사이의 간격을 말한다.

토성은 약 1등성의 밝기로 황색으로 빛난다. 망원경이 발명되기 이전에 옛사람들이 알고 있던 다섯 개의 행성(동양에서의 五星) 가운데 가장 바깥쪽에 있는 행성으로, 동양에서는 진성(鎭星)으로 불렸다.
1966년까지 10개의 위성이 지구로부터 관측되었으나, 그 후 행성탐사 우주선의 접근관측으로 여러 개의 위성이 발견되어 그 총수는 2008년 기준 60개로 늘었고, 앞으로 이 수는 더 늘어날 가능성이 많다고 한다.

아. 천왕성
천왕성은 태양계의 행성 중 세 번째로 크며 망원경을 통해 찾아낸 최초의 행성이다. 고리가 검은 암석으로 되어 있으며 자전축이 98도 기울어져 있어서 옆으로 누운 채 태양을 돌고 있다. 그 결과 극 지역은 밤과 낮이 약40년 간 계속된다.
18개의 위성과 토성의 고리보다 훨씬 가는 11개의 고리를 가지고 있다. 천왕성이 파랗게 보이는 이유는 공기 중에 있는 메탄가스 때문이다.

수성부터 토성까지는 오래전부터 이미 그 존재가 알려져 있었지만, 그 밖의 행성들에 대해서는 알지 못하였다. 이런 와중에 1781년 허셜에 의해 발견되었다. 처음에는 이 천체를 혜성으로 착각하였지만 수주일 동안 관측한 결과 이 천체의 운동이 굉장히 느린 것을 통해 토성보다 멀리 있음을 알게 되었고, 핀란드의 천문학자 렉스엘의 궤도 계산을 통해 이 천체가 행성이라는 사실이 밝혀졌다.

자. 해왕성
천왕성과 똑같은 푸른빛을 띠고 있어 쌍둥이 행성이라고 불리는 해왕성은 태양계의 마지막 행성으로 1846년에 발견되었다.
태양에서 가장 먼 행성이기 때문에 온도가 가장 낮고 금성을 제외한 어느 행성보다 작다. 수소와 헬륨이 주성분인 목성형 행성으로 수소 헬륨 외에 암모니아 메탄으로 이루어진 대기층을 가지고 있다. 남반구의 표면에 커다란 검은점(대암점)이 관측되며 적도 부근에 고리도 존재한다.
다른 거대 가스 행성처럼 해왕성의 구름 꼭대기는 기온이 거의 -210도까지 내려갈 정도로 몹시 춥고 행성의 적도인 중앙의 바람은 시속 1500km로 분다.
※ 참조 : 명왕성 - 왜소행성(dwarf planet)
원래는 1930년에 발견되어 태양계의 행성으로 포함되어 있었지만 2006년 8월 24일 ‘국제천문연맹’(IAU)에서 태양계 행성의 정의가 채택되면서 충분한 중력을 가지지 못한 134340은 태양계 행성에서 제외되고 왜소행성으로 분류되었다.
태양계 행성의 정의를 보면,
1) 충분히 큰 질량과 중력을 가지고 구에 가까운 형태를 유지할 것
2) 공전 구역 안에서 지배적 역할을 할 것
3) 태양을 중심을 공전 할 것이다.

명왕성은 질량이 작고, 지구형 행성과 목성형 행성 중 어디에도 포함되어 있지 않으며 크기가 매우 작아서 행성의 지위를 박탈당하였다.
명왕성의 반경은 달(1,738km)보다도 작아서 1,151km밖에 되지 않는다.

◈ 태양계 행성표 ◈
수성
금성
지구
화성
목성
토성
천왕성
해왕성
지름
4,878
km
12,104
km
12,756
km
6,794
km
142,984 km
120,536 km
51,118
km
49,528
km
자전
시간
58.65일
243일
24시간
24시간
37분
9시간
55분
10시간
40분
17시간
19시간
1년
길이
88일
225일
365일
687일
11.86년
29.5년
84년
165년
태양
까지의
거리
5,791만
km
1억820만 km
1억
4,960
km
2억
2,794만
km
7억
7,833만
km
14억
2,698만
km
28억
7,099만 km
44억
9,707만
km
위성의
수
없음
없음
1개
2개
18개
18개
20개
8개
고리의
수
없음
없음
없음
없음
1개
많음
11개
4개
표면
온도
-180도
~450도
450도
~480도
-30도
~30도
-100도
~20도
-110도
-170도
-180도
-210도
-230도
처음
으로 간
우주선
매리너
10호
1974년
매리너
2호
1962년

매리너 4호
1965년
파이오
니어
10호
1973년
파이오
니어
11호
1979년
보이저
2호
1986년
보이저
2호
1989년
우주선
의 첫
발견
얇은
대기층
발견
‘표면이
뜨겁다‘
고 확인

달과
비슷한
표면을
발견
강한
자기장
측정
새 고리
2개,
위성
1개
발견
10개의
새 위성
발견
높은
바람과
새 위성
6개
발견

몸무게 38.5kg의 지구인이 각 행성에서의 몸무게 비교
수성: 14.5kg 금성: 34.9kg 화성: 14.5kg 목성: 112.0kg
토성: 40.8kg 천왕성: 33.1kg 해왕성: 44kg

중력이 클수록 무게는 더 많이 나가는데 각 행성에서의 몸무게
비교에서 보는 것처럼 목성의 중력은 가장 크고 수성과 화성에서의 중력이 가장 작다.
Ⅵ. 탐구를 통해 알게 된 점

태양계의 행성에는 정말 많은 행성이 있다는 것과 행성의 갖가지 특징과 모습이 다양하다는 것을 알게 되었다. 또 어느 행성에는 위성이 있고 온도가 높은데 어느 행성에는 위성이 없고 온도 또한 낮은 것처럼 서로 차이가 많이 나고 달라도 하나의 항성을 돌고 있는 가족이라는 것을 알게 되었다.


Ⅶ. 느낌 점

꼭 한번 태양계의 행성 중 하나를 가고 싶고 태양계나 저 우주 어디에 신비한 생물이 살지 않을까 생각한다.
각 언론 11월 6일 기사에 따르면 나사에서 화성정착 지원자 모집하고 있다고 하였는데 한번 가면 다시는 지구로 돌아올 수 없다고 하였다. 그 기사를 듣고 궁금한 것이 많이 생겼다. 화성에 가면 어떻게 숨을 쉴까, 어디서 살까, 무엇을 먹을까, 만약 음식을 챙겨간다 해도 몇 년 동안 먹을 수 있을까 등
태양계의 다른 행성들이 나의 고향 행성인 지구보다 더 좋을 수 없다는 것을 알게 되었다.
왜냐하면 지구는 다른 행성과는 달리 산소와 액체상태의 물이 있고 대기권이 있어서 자외선을 막아주는 등 생물이 살 수 있는 환경을 갖춘
행성이다.
우리 인간에게 가장 적합한 환경을 가진 지구가 더 소중하게 느껴졌다.

▣ 참고 문헌 및 사이트 ▣

1. 마이크 골드스미스(2006), ‘우주탐험’, 스콜라
2. 김병일(2003), ‘우리의 태양계’, 교원
3. 홍준의 외 3인(2008), ‘살아있는 과학교과서-생명과 우주의 신비를 밝혀라’, (주) 휴머니스트
4. 김경주(2006), ‘노빈손의 판타스틱 우주원정대’, 뜨인돌 조애너 콜(1999), ‘신기한 스쿨버스 태양계에서 길을 잃다’, (주) 비룡소
5. 프랭클린 브랜리(2007), ‘태양계의 행성들’, (주) 웅진씽크빅 과학만화 백과시리즈, ‘우주의 비밀’, 프뢰벨하우스 (주)
6.‘Why 외계인과 UFO`, 2007, (주) 예림당