천체의 종류 - (5) 행성

우리가 살고 있는 지구는 항성일까요?

아닙니다. 우리가 살고 있는 지구는 스스로 빛을 내지 못 하고 태양과 같이 질량도 엄청 나지 않습니다. 그리고 우리는 태양 주위를 돌고 있죠. 그래서 우리는 우리같은 천체들을 행성이라고 부르고 있습니다. 그렇다면 달은 행성일까요? 

달에 대해서도 궁금 하시다면 링크를 통해 확인해 보시는것도 좋을것 같아요. (https://mkim30.tistory.com/12)

 

 과거 [행성]의 공식 정의는 없었습니다. 그래서 2006년 8월 국제 천문 연합에서는 [행성]의 공식적으로 정하게 되었습니다.  이에 따르면 행성은 태양을 도는 천체 중 충분한 질량을 갖고 있고 둥근 형태로 주위에 비해 압도적으로 크게 성장한 천체 라고 정의 하였죠.

 

 태양계에서는 지구를 포함하고 8개의 생성이 존재 합니다. 이들은 안쪽에서 (즉, 태양에서 가까운 순으로) 수성（Mercury）, 금성（Venus）, 지구（Earth）, 화성（Mars）, 목성（Jupiter）, 토성（Saturn）, 천왕성（Uranus）, 해왕성(Neptune) 순으로 나란히 돌고 있습니다. 과거 우리는 행성으로 분류한 명왕성(Pluto)은 국제 천문 연합이 정한 정의에는 들어 맞지 않게 되었고 행성의 지위를 내려 놓게 되었죠.

 

 그럼 명왕성과 같은 행성이 아닌 천체들은 무엇으로 분류 되었을까요?

 

 자신의 중력으로 둥글게 되어 있어도 주위의 천체와 비교해 충분히 크지 않을 천체들은  [왜행성]으로 분류됩니다. 현재 [왜행성]으로 분류된 천체는 케레스（Ceres）,명왕성（Pluto）, 에리스（Eris）, 마케 마케（Makemake）, 하우메아（Haumea）입니다.

 

행성들과 왜행성 밖에서 태양의 주위를 돌고 있는 것은 [태양계 소천체]라고 부릅니다.  [태양계 소천체] 속에는 혜성, 주로 화성과 목성 사이에 분포하는 소행성, 그리고 명왕성에 대표되는 "해왕성 바깥 천체"등이 포함됩니다.

 

여기에서는 8개의 행성을 설명하겠습니다.

 

- 행성 분류

행성의 분류 방법에는 2가지 방법이 있습니다.

하나는 행성의 크기와 성질로 분류하는 것으로 "지구형 행성"과 "목성형 행성"라는 분류 방법입니다.

 

지구형 행성은 크기가 작지만 고체의 대지를 가진 행성으로 밀도가 비교적 높은 행성을 가리킵니다. 지구를 비롯한 수성, 금성, 화성이 이에 분류됩니다.

 

한편 목성형 행성은 크기는 크지만 가스체의 행성으로 밀도가 비교적 작은 행성을 가리킵니다. 목성 토성 천왕성 해왕성이 이에 분류됩니다.

 

다른 분류 방법으로는 "내행성"과 "외행성"라는 분류 방법입니다. 우리가 사는 지구를 기준으로 안쪽, 태양에 가까운 궤도를 도는 2개의 행성(수성과 금성입니다)을 내행성이라고 합니다. 한편 지구보다 바깥쪽 궤도를 돌고 있는 나머지 5개의 행성을 외행성이라고 합니다. 내행성과 외행성은 지구에서 본 겉보기 운동이 크게 다릅니다.

 

- 내행성의 움직임

우리는 행성 현상(천체 현상이라고 합니다)에 대해서 알아보겠습니다.

 

그림은 태양, 지구, 내행성의 궤도를 위에서 내려다본 모델입니다. 태양은 중심에 정지하고 있습니다. 지구도 내행성도 태양을 도는 궤도로이동합니다만, 그림에서는 지구를 궤도에 정지시키고 있다고 가정 하였습니다.

 

내행성이 지구에서 보고 태양과 같은 방향으로 있을 때를 "합"이라고 합니다. 합 일때는 지구에서 관측할 내행성의 모습을 볼 수 없습니다. 합은 태양의 반대 편에 있을 경우 "외합", 태양과 마주보고 있을 경우 "내합"라고 합니다. 극히 드물지만, 내합 일 때 태양의 광구 면을 통과하는 모습을 볼 수 있습니다. 이 현상을 "일면 경과" 혹은 "일면 통과"라고 합니다.

 

 내합이 지난 우리 행성은 태양 주위를 시계 반대 방향으로 이동하면서 태양의 서쪽에 보이게 됩니다. 이때 지구에서는 일출 전의 동쪽 하늘에 보이게 됩니다.

 

 내행성은 태양으로부터 서서히 빠져나가지만, 어느 점을 경계로 이번에는 태양에 접근하기 시작하게 됩니다. 이 점에 왔을 때를 "서쪽 최대 이각(태양의 서쪽에서 일어나 최대 이각)" 라고 합니다. 금성이 이현상으로 새벽의 동녘 하늘에서 샛별로 빛나는 모습을 볼 수 있습니다.

 

 서쪽 최대 이각을 넘은 내행성은 한동안 노을의 하늘에 남아 보이고 있는데 그 후는 급가속하면서 태양에 다가갑니다. 그리고 "외합" 을 맞이합니다. 지구의 움직임을 생각해서 보면 쉽게 이해할 수 있네요.

 

 그런데 이번에는 태양의 동쪽에 모습을 드러냅니다. 그리고"동쪽 최대 이각" 때는 초저녁 서쪽 하늘에 빛나게 됩니다. 이때의 금성은 개밥바라기라고 부릅니다.

 그러고 보면 내행성은 언제나 태양에 가까운 곳을 운동하는 것을 알수가 있죠. 금성이나 수성을 한밤중에 볼 수 없는 것은 이 때문입니다. 최대이각의 값은 각각 궤도상의 위치에 의해서 변하게 되며(궤도가 정확한 원이 아니기 때문), 그 값은 수성의 경우 17.9'~27.8' 금성의 경우 45.9'~46.7'사이에서 변화합니다.

 

 내합일 때와, 외합일 때는 지구 와 내행성 간의 거리가 크게 다르게 되죠. 거리가 달라지기 때문에 행성의 겉보기 크기(겉보기 지름)도 상당히 달라집니다. 예컨대 금성의 경우 내합 부근의 최대시 직경은 60초를 넘지만 외합 부근에서 최소시 직경은 10초 이하니까 정말 겉보기 지름에서 6배, 면적에서는 36배도 다르게 됩니다. 수성의 경우에도 12초~5초와 약 6배 면적이 변화합니다.

 그러면 면적이 가장 커지고 내합 때가 가장 밝아지는가? 꼭 그렇지는 않습니다. 행성은 스스로 발광하는 것이 아니라, 태양광을 반사하여 빛나고 있습니다. 그래서 달과 같이 참과 이지러짐을 합니다.내행성의 경우는 특히 현저하고 내합 시에는 막 초승달과 같이, 지구에서는 내행성의 어두운 쪽을 보게 되니까, 광도는 어두워집니다.가장 밝게 보이는 것은 수성의 경우는 내합 전후 15일 인근, 금성은 내합 전후 36일째 부근이 됩니다.

이때를 "최대 광도(혹은 최대 광휘)"이라고 읽고 있습니다. 이 시기의 금성은 태양의 이각이 약 39', 시직경은 약 35~40초 정도로 막 초승달보다 약간 뚱뚱한 차림으로 광도는-4.3~-4.5등급도 됩니다.

 

- 외행성의 움직임

그림은 태양, 지구, 외행성의 궤도를 위에서 내려다본 모델입니다. 태양은 중심에 정지하고 있습니다. 지구도 외행성도 태양을 도는 궤도로 이동합니다만, 그림에서는 지구를 궤도에 정지시키고 있습니다.

 

외행성의 경우에도 태양과 지구를 잇는 직선 위를 통과하는 점이 2개 있습니다. 태양의 건너 편(내행성의 외합에 상당함)의 경우를 "합"라고 합니다. 이 때는 관측할 수 없습니다.태양 반대편에서 태양-지구-외행성과 함께 때를 "충"라고 합니다. 이때는 거의 밤새 관측할 수 있게 됩니다. 가장 관측하기에 적합한 시기입니다.

 

외행성에는 최대이각은 없습니다. 굳이 최대이각을 결정하다면 충일 땍고 그 이각은 180'이라는 것입니다.

 

 외행성의 경우 지구에서 본 태양의 이각이 90'가 될 때를 "구"라고 하고, 동쪽으로 90' 일 때를 "동구" 서쪽에 90' 일 때를 "서구"라고 합니다. 동구 때에는 저녁의 남쪽 하늘에서 쉽게 볼 수 있으며, 서구의 시절에는 새벽의 남쪽 하늘에서 쉽게 볼 수 있게 됩니다.

 

 외행성의 천체 현상을 차례로 살펴 보자면, 충-동구-합-서구-충이 됩니다. 자, 다시 한번 그림을 보세요. 외행성의 공전 방향과 천체 현상이 일어나는 방향이 달라네요. 이렇게 되면 어떻게 될까요?

 

 사실은 행성의 공전 속도는 안쪽의 행성 일수록 빠릅니다. 그래서 외행성 자체는 지구나 내행성과 같은 방향으로 공전하고 있어도 지구의 공전 속도가 빠르기 때문에 결과적으로 마치 역행하는 것처럼 보일 것입니다. 이것이 외행성의 겉보기 운동에도 큰 영향을 미치고 있어요.

그림을 보세요. 지구와 외행성의 위치 관계를 지구에서 본 외행성의 움직임과 함께 별자리 배경에 투영한 것입니다.

보통은 별자리 배경에서와 같이  서쪽에서 동쪽을 향하여 이동합니다. 이를 "전방"라고 합니다.

 

 그런데 안쪽의 궤도를 도는 지구가 외행성을 제치고 나갈 때 점차 그 움직임이 둔해지고 천구상에 정지되어 버립니다. 이를  "도 "라고 합니다.

도를 지나고 나면 이번엔 동쪽에서 서쪽을 향하여 이동을 시작합니다. 이런 이동에 대해서 "역행" 이라고 부릅니다. 역행 중에 다시 천구상에 정지되고 다시 동쪽으로 이동 하게 됩니다. 

 

 이런 운동을 외행성의 역행 운동이라고 합니다.