목성(Jupiter)

[노을]

태양계의 5번째 궤도를 돌고 있는 목성은 태양계에서 으뜸가는 행성이다. 목성은 태양계 아홉 개 행성을 모두 합쳐 놓은 질량의 3분의 2 이상을 차지하고 지름이 14만 2,800km로서 지구의 약 11배에 이른다. 목성은 태양에서 7억 7,830만 km떨어져 있기 때문에 목성형 행성들이 그러하듯이 태양으로부터 받는 빛의 양이 아주 적어 지구의 약 27분의 1에 불과하다. 그러나 목성은 부피가 워낙 커 밤하늘의 별 가운데 밝은 모습으로 비치는데 가장 밝을 때는 - 2.5등급을 기록하기도 해 육안으로도 선명하게 관측이 가능하다. 또한 목성은 엷은 고리들을 가지고 있으며 위성 또한 많아서 갈릴레이로 하여금 '지구는 돈다"라는 생각을 하게 해준 그 유명한 네 개의 갈릴레이 위성 말고도 12개가 더 있다. 목성은 태양계의 모든 행성 중에 가장 장대한 구름의 소용돌이를 보여주기도 하며 표면에는 희거나 적갈색을 띤 띠가 있고 남반구에는 거대한 대적점(大赤點)이 있다. 목성은 그야말로 행성 중의 왕이며 올림푸스 최고의 신, 신의 제왕 제우스(주피터)의 이름을 받기에 부족함이 없는 행성이다.

작은 태양계

목성은 전부 16 개의 위성을 거느리고 있어 그야말로 작은 태양계를 이루고 있다. 다양한 크기의 위성들이 목성의 하늘에 뜨기도 하고 지기도 한다. 현재 목성에는 세 종류의 달이 있는데 즉 자연적으로 탄생한 위성, 소행성집단에서 끌려온 위성, 그리고 인간이 만들어 보낸 인공위성이 있다. 우주선이 목성에 가기 전까지 지구상에서 인간의 눈으로 찾아낸 목성의 위성은 모두 13개였다. 목성의 위성을 제일 처음 찾아낸 사람은 갈릴레이로 그는 1610년 1월 7일 자신이 만든 3.8mm 구경의 굴절망원경을 통해 목성근처에서 바늘구멍 만한 세 개의 작은 천체를 발견했다. 두 개는 같은 쪽에 한 개는 반대쪽에 있었는데 모두 일직선 위에 놓여 있었다. 갈릴레이는 또 1610년 1월 31일 목성 주위에서 네 번째 작은 천체를 발견했으며 갈릴레이는 네 개의 천체들이 목성의 위성이라는 결론을 내렸는데 이 네 개의 위성들이 뒷날 '갈릴레이의 위성(이오,유로파, 가니메데,칼리스토)'으로 불리어지게 되었다. 이 위성들은 곧 이어 독일의 천문학자이며 안드로메다를 발견한 시몬 마리우스(Simon Marius)에 의해 각각의 이름들이 붙여지게 된다.

성질과 성분

성질과 성분 수소분자로 이루어진 목성의 지름은 14만 3,200km로 목성이 조금만 더 큰 천체였더라면 목성의 내부에서 핵반응이 일어나 제 2의 태양이 되었을지도 모른다. 목성의 질량은 지구의 318배이고 부피는 지구의 1,400배나 되지만 태양의 밀도와 비슷한 목성의 밀도는 지구보다 낮아 지구의 4분의 1밖에 되지 않는다. 그 이유는 목성의 암석 또는 금속보다 밀도가 낮은 수소와 헬륨으로 구성되어 있기 때문이다. 목성은 적도의 자전주기는 9시간 50분이고 극지방에서의 자전주기는 9시간 55분으로 각 위도에 따라 자전주기 속도가 다른 차등자전을 하고 있다. 때문에 목성의 자전속도 매우 빠르지만 위도에 따라 다른 속도로 자전을 하고 있기 때문에 적도의 지름이 극의 지름보다 약 7,500km가량 크다. 또한 목성의 자기권은 태양의 자기권보다 강해서 지구보다는 10배나 강하며 목성 상공 2,000만 km안팎에는 강한 자장이 형성돼 있다. 1672년 카시니는 목성에서 둥글고 큰 반점을 찾아냈는데 이 반점은 붉은 색을 띠어 대적점(Great Red Spot)이라고 불린다. 이 대적점은 타원의 모습으로 시간에 따라 색깔이 변하는데 때로는 흰색으로 변하기도 하는데 크기를 살펴보면 클 때는 가로 3만 5,000km, 세로 1만 4,000km로 지구가 세네 개는 들어갈 수 있는 크기지만 작을 때는 지구크기 만하다. 이 대적점에 대해서는 아직도 수수께끼가 남아있는데 천문학자들은 이 대적점을 큰 소용돌이 모양의 태풍이라고 주장하고 있다. 즉 목성의 대기는 한쪽 방향으로만 흐르는 것이 아니라 진로가 반대 방향인 것도 있어서 이 대기의 흐름이 교차하는 곳에서 대기의 소용돌이가 일어나 대적점을 만든다는 주장이다. 대적점은 카시니가 발견한 이래로 300년이 넘게 관측이 되어 왔으며 현재도 그 모습을 유지하고 있다. 목성의 대기를 살펴보면 주로 수소, 헬륨으로 이루어져 있으며 약간의 암모니아와 메탄이 있고 중력은 지구와 비교해 세배 가량 나간다. 쉽게 말해 85 kg의 지구인이 목성에 가면 244 kg으로 몸무게가 약 3배가 된다.

목성탐사

목성탐사 목성에는 1973년에는 파이어니어 10호와 11호, 1979년에는 보이저 1호와 2호, 그리고 그외에 율리시즈 그리고 갈릴레오호 등 많은 지구의 탐사선이 파견되었다. 첫 번째의 목성 탐사선은 파이어니어 10호와 11호로서 이들은 1972년 3월 2일과 1973년 4월 5일에 각각 발사되어 1973년 12월과 다음해 12월에 각각 목성에 도착하여 탐사를 시작했다. 먼저 도착한 파이어니어 10호가 목성의 북극 상공 13만 6000km를 지나가는 순간에 인류는 처음으로 목성의 북극을 보게 되었고 이오에 엷은 대기가 있음을 보게 되었다. 이 탐사선들은 새로운 위성을 비롯해 여러 장의 사진자료들을 보내왔다. 또한 1979년 3월과 7월에 잇따라 보이저 1,2호가 목성에 도착했는데 보이저 1호의 카메라들은 지상에서는 발견할 수 없었던 목성의 얇은 두 개의 고리를 수색하는데 성공했으며 이오가 활화산을 가지고 있다는 것을 처음으로 밝혀냈다. 태양계 탐사선 율리시즈호가 1992년 2월 목성의 대기 끝 부분인 3만 7,500km지점까지 접근을 시도했다. 이 우주선은 태양풍과 자기장 등을 관측해 태양계의 전체 모습을 얻는 것이 목표인 우주선으로 지금은 목성을 떠나 다시 태양으로 되돌아가고 있다. 1989년 10월 18일 목성탐사선 갈릴레오호는 케네디 우주센터에서 발사된 우주선으로 궤도선과 탐사선으로 이루어져 있다. 갈릴레오호는 1990년 2월 금성을 거쳐 1991년 10월 소행성 카스프라를 접견하고 1995년 12월 드디어 목성을 도착, 궤도에 진입해 1997년 10월까지 목성을 관측했다. 이 목성 탐사선이 목성의 대기에 투입되어 69분간 임무를 수행했다. 갈릴레오호에 맡겨진 임우는 목성 대기의 조성과 구조, 온도 분포, 구름과 위성 표면의 특성, 이오의 화산활동과 목성고리의 정체 해명 자료수집, 위성의 대기온도 밀도 압력 벼락현상 등을 파악하는 일이다.

목성의 고리

고리가 토성에만 있는 것으로 알려져 있었으나 보이저 2호가 목성에서 고리를 발견한 것은 천문학계의 큰 경사였다. 토성보다 목성이 더 가까이 있는데도 지금까지 목성의 고리를 발견하지 못한 데에는 여러 가지 이유가 있는데 그것은 바로 목성의 고리가 토성의 고리보다 얇고 밀도도 낮고 희미하게 고리가 두 개로 나뉘어 있기 때문이다. 하나는 목성 바로 주위를 거미줄처럼 감싸고 있으며 다른 하나는 목성 지표에서 약 25만 km거리에 있기 때문에 잘 보이지 않았다. 그러나 두 개의 고리 두께 차이는 종이 한 장 두께 보다 작은데다가 주변의 별빛이 투과할 정도로 얇고 거의 투명한데 구성물질은 적외선 관측을 통해 분석한 결과 작은 암석으로 밝혀졌다.