토성

[김동석]

토성은 목성과 쌍을 이루는 거대 행성입니다. 토성이란 이름은 로마시대 사람들이 `농사의 신' Saturnus의 이름을 따서 지어진 것으로 지금은 목성, 천왕성, 해왕성에 고리가 있다는 게 밝혀지긴 했으나 고리하면 역시 토성입니다. 이 고리는 토성의 공전에 따라 북쪽이 보이거나 남쪽이 보이기도 하고 그 중간에는 고리가 일직선이 되어 없어지기도 합니다.

궤도 장반경 : 14억 2,620만km 공전주기 : 29.46년 자전주기 : 10시간 39분 적도반경 : 60,268km 질량 : 568.5×1024kg 중력 : 지구의 0.94배

태양계 행성 중 가장 아름다운 고리를 갖고 있는 토성은, 또한 가장 많은 위성을 거느리고 있기도 합니다. 현재까지 발견된 위성의 개수는 무려 23개나 됩니다. 토성의 고리는 매우 작은 암석과 얼음으로 이루어져있어 그 두께는 매우 얇습니다. 토성은 물에 뜰만큼 비중이 작으며 자전하는데 걸리는 시간이 10시간 정도로 매우 짧아 적도의 지름이 극지름보다 조금 더 긴 타원의 모습을 하고 있습니다. 태양계에서 두 번째로 큰 위성 타이탄에는 대기가 존재한다고 밝혀진 최초의 위성입니다.

	토성의 고리는 1610년 갈릴레이가 발견하였으며, 45년후 Christian Huygens에 의해 이것이 고리임을 확인했습니다. 이 고리는 작은 얼음 동어리로 되어있고, 폭은 약 6만 km로 토성의 반지름 정도가 됩니다. 지구에서 보면 이러한 고리는 크게 A B C 세부분으로 나뉘어 지는데 가장 안쪽의 C고리는 폭이 대단히 얇습니다. B고리는 가장 밝은 부분입니다.A와 B고리 사이에는 3000km정도의 틈이 있는데, 이를 Cassini틈 이라고 부릅니다. 이 틈에는 물질이 전혀 존재하지 않는 것은 아니며, 이 사이에도 극히 좁은 고리가 있음이 확인되었습니다. 토성 고리의 총 질량은 토성 전 질량의10(-7)배 정도밖에 안됩니다.
	토성의 위성은 현재 20여개 이상으로 알려져 있으며 ring이 edge-on(보이지 않을 때)상태일 때 관측하기 좋다고 합니다. 특히 지구-태양-토성의 위치일 때는 토성 몸체를 통과하는 위성들의 정확한 시간을 결정할 수 있어서 그들의 궤도 성질의 많은 세부 사항을 알 수 있기 때문에 더욱 중요합니다. 토성 위성의 대부분은 얼음이 60~70%, 나머지 30~40%는 바위물질이 차지한다고 추정됩니다. 또한 목성의 위성들과 마찬가지로 토성의 위성들도 같은 면만을 토성으로 향한채 공전하고 있습니다. 즉 토성의 위성들은 동주기 자전궤도에 있습니다. 타이탄은 태양계 위성중에서 가장 큰 위성으로 그 질량이 1.37×10(23)kg이고, 반지름이 2575km입니다. 평균밀도는 1900kg/m(3)로서, 얼음과 암석이 반반씩 섞여 있는 것으로 추측됩니다. 또한 타이탄은 대기가 발견된 최초의 위성이기도 합니다. 대기의 성분은 99%가 질소이고 나머지 1%는 메테인이 차지합니다. 타이탄의 대기를 찍은 사진으로 보아서도 알 듯이 오렌지색의 스모그층이 주변으로 가면서 하늘색으로 서서히 변하는 것으로 보아 대기의 층에 따라 성분이 다르다는 것을 알 수 있습니다.