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혜성(彗星) 또는 살별은 태양계를 구성하는 천체 중의 하나로, 태양 복사에 의해 핵으로부터 발생한 코마(핵을 둘러싼 구름층)와 꼬리를 갖는다. 혜성은 홍수, 기근, 전염병 등을 불러 일으키는 불길한 징조로 여겨졌으나, 영국의 에드먼드 핼리가 핼리 혜성의 주기를 계산, 다음 출현을 예견함으로써 태양계의 천체임을 입증하였다.
혜성의 이름은 관례적으로 발견자의 성을 붙인다. (동시 발견의 경우 3명까지 가능하다.)
혜성의 핵은 대부분 얼음과 먼지로 구성되어 있으며 크기는 수 km ~ 수십 km 정도이다. 혜성의 기원은 태양계 외곽의 오르트 구름이라는 혜성의 밀집소이며, 평소에는 태양을 공전하지만, 어떠한 이유로 인해 긴 타원의 궤도로 태양 근처로 떨어져 내려오면 표면의 얼음과 먼지가 증발하며 꼬리가 생긴다.
보통은 헤일-밥 혜성이나 햐쿠타케 혜성처럼 한 번 태양에 접근 했다가 멀리 사라지는 수천 년에서 수만 년의 주기를 돌지만, 목성 등 행성의 인력에 잡혀 핼리 혜성, 엥케 혜성처럼 짧은 주기를 돌게 된 혜성도 있다. 그런 혜성은 '단주기 혜성'이라 불리며, 반대로 수천 년의 주기를 가진 혜성은 '장주기 혜성'이라고 불린다. 태양에 매우 가깝게 접근하여 증발되는 혜성들이 있으며, 이들은 소호 태양 관측 위성에서 종종 관측된다.
혜성은 대부분 어두운 것이 보통이지만, 지구에 가깝게 접근하거나 매우 밝은 혜성이 지구 근처를 통과할 때는 멋진 장관을 연출한다. 그리고 혜성이 지나가며 남긴 먼지 찌꺼기는 혜성의 궤도를 따라 이동하다가 태양풍에 의해 서서히 밀려나게 되며, 그 궤도 사이를 지구가 통과하면 대기와의 마찰에 의해 불타면서 지구로 낙하하는데 그것이 바로 유성우이다.
또한 혜성은 궤도를 예측할 수 없기 때문에 지구와 충돌할 가능성이 있으며 일부 과학자들은 공룡의 멸종이 혜성의 충돌로 인해 일어났다고 주장하기도 한다. 특히 1994년. 슈메이커-레비 9 혜성의 목성 충돌로 혜성의 지구 충돌 가능성이 일반인들의 큰 관심을 얻었다.
혜성은, 동양에서는 빗자루, 서양에서는 머리를 푼 별로 인식되었다. 혜성의 천문 기호(☄)는 원과 머리카락 같은 꼬리로 표현된다.
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장주기 혜성은 태양계 외곽의 오르트 구름으로부터 생겨나는 것으로 여겨지고 있다. 이들이 중력의 작용으로 간섭을 일으켜 충분히 긴 타원 형태의 궤도를 갖게 되면 태양에 접근하게 된다는 것이다.
혜성의 본체는 핵으로 불린다. 핵은 순수한 얼음이 아닌, 암석질 또는 유기질의 먼지를 포함하고 있다. 이로부터, 혜성의 핵은 '더러운 눈덩이'에 비유된다. 핵의 평균 직경은 수백 m 정도로, 작고 어두운 것이 수십 m, 특별이 큰 것이 드믈게 50 km 이 되기도 한다. 질량은 크기에 따라 다른데, 직경 1 km 정도의 혜성이 수십억 t 단위, 직경 10 km 정도의 혜성이 수조 t 의 단위라고 생각되고 있다. 이는, 지구의 산 하나 정도에 해당된다. 얼음의 구성성분은 분자수로 보면, 80% 이상이 물(H2O) 이며, 다음으로 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2, 메탄(CH4)의 순서이며, 암모니아(NH3)와 시안화수소(HCN) 등이 미량 포함되어 있다. 쌍안경이나 천체망원경으로 관측할 때에 푸른색으로 보이는 것은, 이들의 적은 성분이 태양광으로 분해되어 생기는 C2와 CN 등의 라디칼(radical)의 스펙트럼이 강한 때문이다.
태양으로부터 먼 곳에서는, 저온으로 핵이 완전이 얼어붙어 있으므로, 지구상에서는 단지 소행성 형태의 천체로만 보인다. 하지만, 혜성이 태양에 가까이 오면, 태양으로부터 복사되는 열에 의해 그 표면이 증발하기 시작한다. 증발된 가스와 먼지는 매우 크고 희박한 대기가 되어 핵의 주위를 구형으로 감싸게 되는데, 이를 '코마'라 부른다.
그리고, 태양으로부터의 복사 압력과 태양풍에 의해, 태양과 반대쪽 방향으로 꼬리가 만들어진다. 혜성의 꼬리는, 먼지 꼬리라는 먼지와 금속으로 구성된 흰 빛의 꼬리와, 이온 꼬리라 부르는 이온화된 기체로 구성된 푸른 빛이 도는 꼬리가 있다. 먼지 꼬리는 곡선을 그리게 되는데, 이는 핵으로부터 방출된 먼지가 독자적인 궤도에서 공전하게 되고, 서서히 핵 본체로부터 떨어져 태양풍이나 광압의 영향 등을 받기 때문이다. 역사적으로 큰 혜성들은 이러한 꼬리가 휘어진 형태로 넓게 퍼져 보였다. 이에 대하여, 이온 꼬리는 기체와 먼지보다 태양풍의 영향을 크게 받고, 태양의 인력보다는 자기장에 따라 운동하므로, 태양의 거의 반대편에 수직으로 뻗게 된다. 단, 태양풍이 불규칙하게 불어 때에 따라서는 굽혀지거나 찢기는 등 격렬한 변화를 보일 때도 있다. 또한, 지구가 혜성의 궤도면을 통과할 때에는, 혜성의 휘어진 먼지 꼬리와 지구와의 위치에 의해 태양의 방향으로 꼬리가 뻗은 것처럼 보이는 경우가 있다.
코마나 꼬리는, 핵에 비해 규모가 매우 커진다. 코마는 태양(직경 약 139만 km)보다도 크게 될 때가 있다. 또한, 꼬리도 1 천문단위(AU) 이상의 길이가 되기도 한다. 1996년 봄에 밝아졌던 관측 사상 가장 큰 꼬리를 길게 늘어뜨린 햐쿠타케(百武) 혜성은 꼬리의 길이가 3.8 천문단위(5억 7천만 km)가 되었다. 먼지는 태양빛을 직접 반사하고, 기체는 이온화되어 밝게 빛난다. 대부분의 혜성은 너무 어두워 망원경이 없으면 보이지 않지만, 10년에 몇 개 정도는 육안으로도 충분히 보일 수 있을 만큼 밝게 된다. 망원경이 발명되기 이전에는, 혜성은 밤하늘의 아무것도 없는 곳으로부터 나타나, 조금씩 보이지 않게 되어 사라지는 것으로 생각되었다.
혜성의 핵은, 태양계에 존재하는 천체 중에서도 가장 검다. 1986년, 지오토 탐사기가 핼리 혜성의 핵에 접근하여 핵의 알베도(반사도)가 4 %임을 측정하였다. 또한, 딥스페이스 1호도 2001년에 발레리 혜성에 접근, 관측하였고, 핵 표면의 알베도가 2.4% ~ 3% 정도로 측정하였다. 이는, 달이나 아스팔트의 알베도가 7%인 것에 비교하면 매우 낮은 수치이다. 이는 복잡한 유기화합물이 어두운 표면을 구성하고 있다고 생각된다. 태양에 의해 표면이 가열되면 휘발성의 화합물이, 특히 검은 빛의 긴 사슬의 화합물을 남기고 증발하여 석탄이나 원유와 같이 검게 되는 것이다. 혜성의 표면이 매우 검으므로, 열을 흡수하여 바깥층의 기체가 방출된다.
1996년, 햐쿠타케 혜성의 관측으로부터 혜성이 X-선을 복사한다는 것을 발견하였다. 혜성이 X-선을 복사하는 것은 예상하지 못했던 일이어서 연구자들을 놀라게 하였다. 이는, 혜성과 태양풍의 상호작용에 의해 생겨났다고 생각되고 있다. 이온이 급격하게 혜성의 대기에 돌입하면, 이온과 혜성의 원자와 분자가 충돌하게 되어, 이로부터 이온이 여러개의 전자를 포획하여, X-선이나 자외선의 광자를 방출하게 된다고 추측되고 있다.
대부분의 혜성은 길게 늘어난 타원 궤도를 갖는데, 궤도의 한쪽은 태양에 가까이 있으며, 나머지는 태양계 바깥쪽으로 멀어진다. 혜성들은 종종 그 궤도 주기로 분류되는데, 주기가 길수록 타원은 더 길쭉해진다.
고대에서 중세에 이르는 시기 동·서양에서는 혜성에 대한 여러 관측과 연구가 있었다.
동아시아에서는 혜성은 달의 정기가 모여 만들어졌다고 여겼다. 천체의 출현은 길흉의 판단으로 이어졌는데, 혜성은 주로 재난의 경고로 받아들여졌다.
《천문류초》에 의하면, 혜성(彗星)은 요성(妖星)의 대표적인 종류로 분류되었다. 하지만, 대체로 요성과 혜성, 객성 등의 종류를 엄격히 구분하지는 않고 '혜성'의 명칭으로 사용하였다. 요성은 오행의 정기에 따라 다섯 가지 종류가 있다고 하였다. 천문류초에서는 혜성을 포함하여 21가지 종류의 요성을 분류하고 있으며, 혜성은 오래된 것을 제거하고 새것을 펴는 의미에서 빗자루를 가리키는 소성(掃星)의 별칭이 있었다고 기록하고 있다. '혜성'의 묘사는 다음과 같다.
“ | 本類星 末類彗 小者數寸長 惑竟天
시작은 별과 비슷한데, 끝은 빗자루 같다. 작은 것은 손가락 몇 마디의 길이이고, 낮에 보이기도 한다. |
” |
이러한 혜성은 병란과 홍수의 징조로 여겼는데, 패성, 천봉, 천창, 천참, 치우기, 천충, 국황, 소명, 사위, 천참, 오잔, 육적, 옥한, 순시, 천봉, 촉성, 봉성, 장경, 사진성, 지유장광 등의, 서로 특성이 다르나 대체로 혜성과 유사하거나 관련이 있는 천체의 명칭이 있었다.
기원전 2세기경의 것으로 추측되는 마왕퇴 무덤에서 혜성의 여러 형태와 명칭을 기록한 백서(帛書)가 발굴되었다.
기록된 역사의 초기부터 혜성의 관측 기록이 있음을 알 수 있는데, 현존하는 최초의 기록은 《삼국사기》 〈신라본기〉 박혁거세 9년(기원전 49년) 봄 3월의 기록이다.
“ |
有星孛于王良 패성(혜성)이 왕랑(카시오페이아 부근)에 이르렀다. |
” |
신라 진평왕 대에 혜성이 나타나자 이변이 사라질 것을 기원하며 신라의 승려인 융천사가 〈혜성가〉라는 향가를 지어 읊은 기록도 있다.
이후 《삼국사기》, 《고려사》, 《조선왕조실록》, 서운관의 각종 문서에 여러 혜성들이 관측, 기록되었다. 혜성은 그 위치와 크기, 형태, 꼬리의 길이와 방향 등이 기록되었다.
아리스토텔레스는 그의 저서 '기상학(Meteorology)'에서, 혜성이 황도를 벗어난 위치에 나타나는 것을 근거로 혜성은 행성과는 다른 것이며, 유성이나 오로라, 은하수와 함께 상층 대기의 현상이라 주장하였다. 이 주장이 2천 년간 서양의 혜성 이론을 대표하였다.
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