수성은 태양에서 가장 가까이 있는 행성이며 수성은 언제나 태양 옆에 붙어 다니기 때문에 관측하기가 쉽지 않습니다. 수성을 볼 수 있는 경우에는 해가 진 직후에 서쪽 하늘과 해가 뜨기 직전 동쪽 하늘에서만 볼 수가 있는 행성입니다. 그리고 망원경으로 수성을 보시면 달과 같이 그 위상이 변하는 것을 알 수 있습니다. 또한 수성의 표면 모습도 달과 매우 비슷하기도 합니다. 아래 글에서 수성에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
수성의 대기 공전과 자전 내부 구조
수성의 밀도
수성의 기원에 대해서 생각해 보시면 크기가 비슷한 달에 비해서 상당히 높은 밀도를 가진 행성입니다. 중심부에 밀도가 높은 핵이 존재함을 보여주고 있습니다. 1987년에 시행된 컴퓨터 시뮬레이션에 의하면 수성은 형성 초기에 커다란 미행성과 충돌했던 것으로 추정하고 있습니다. 충돌로 외부의 가벼운 물질들은 대부분 우주 공간으로 날아가고 중심부에 있던 철과 니켈이 남게 되었다는 것입니다. 이 결과 수성의 평균밀도는 크게 증가하여 지금의 수성이 되었습니다.
지형
수성의 지형은 달의 지형과 비슷한 것으로 알려져 있습니다. 수성에는 달보다 구덩이가 적으며 달과 수성이 비슷한 시기에 형성되었으며 충돌한 운석의 비율이 비슷하다고 가정하게 된다면 수성의 표면은 재형성 되었다는 것으로 해석되고 있습니다. 수성이 달보다 크고 태양에 더 가까우므로 형성후에 서서히 냉각되었다는 것과 일치하고 있습니다. 서서히 냉각하면서 용암이 표면으로 올라와 오래된 구덩이 지역을 덮었다는 것입니다. 또한 수성은 태양의 조석력에 의해서 적도부분이 불룩하다는 특징을 가지고 있습니다.
자전과 공전
수성의 자전과 공전에 대한 연구는 1965년에 레이더 관측이 이루어지기 이전에는 수성의 자전이 지구의 달과 마찬가지로 한번 공전에 한번 자전할 것이라 생각했습니다. 하지만 실제로 수성의 자전과 공전은 3:2의 비율입니다. 태양의 주위를 2번 공전할 동안 3번 자전하고 있습니다. 수성의 자전과 공전이 같을 것이라 생각했던 이유는 지구에서 본 수성이 가장 관측하기 좋은 위치에 있을 때 언제나 같은 면을 보였기 때문입니다. 실제로 이것은 자전과 공전을 3:2 비율로 운동하는 수성을 같은 위치에 있을 때 관측했기 때문에 나온 결과 였기 때문 입니다. 수성의 자전주기는 약 58.64일 이며 수성표면에서 본 태양의 자오선 통과간격은 약 176일로 대략 3배 정도 입니다.
내부구조
수성에는 철과 같은 무거운 원소로 구성된 반경 1800km정도의 핵이 존재하고 있으며 행성 반경의 약 3/4에 해당하며 수성 전체로는 질량의 약 70%가 금속이며 약 30%가 이산화 규소로 이루어져 있습니다. 평균밀도는 5,430 kg/m3정도로 지구와 비교하면 조금 작은 상황입니다. 수성의 부피는 지구의 5.5%이다. 수성의 철 성분 핵은 전체에서 42%를 차지할 정도 입니다. 핵의 주변엔 두께 600km의 맨틀로 덮여있지만 이것은 다른 지구형 행성과 비교하면 매우 얇은 편입니다.
수성의 대기
수성에는 대기가 거의 존재하지 않으며 상당히 가벼운 가스층이 있으며 대기의 개수 밀도는 1011m-3 이하로 매우 희박하고 수소, 헬륨, 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 원자가 포함되어 있습니다. 수성의 형성 초기에는 다른 행성과 마찬가지로 대기가 존재했을 것이라 생각되지만 중력이 워낙 작기 때문에 대부분이 우주로 날아갔을 것으로 추정하고 있습니다. 현재의 수성에 대기는 다양한 방법에 의해 공급되고 있으며 태양풍에 포함된 수소와 헬륨은 수성의 자기장에 붙잡혀 있으며 미세운석의 충돌로 산소, 나트륨, 칼륨 등의 원자가 대지에서 증발되어 나왔습니다.
자기장
수성은 아주 약한 자기장을 가지고 있으며 마리너 10호 위성의 관측 결과에 따르면 최대 자기장 세기는 고도 330km에서 약 4X10-7 T이며 이는 지구의 표면에 비해 약 100배 이상 약한 자기장 입니다. 항성이나 행성의 자기장에 대한 일반적인 이론은 다이나모 이론이며 다이나모 이론을 행성에 대입해보면 자신의 자전과 내부의 액체 금속 핵 때문에 일어난다고 보고 있습니다. 그러나 수성의 경우 자전속도가 매우 느려 다이나모이론과 맞지 않습니다. 그래서 몇몇 학자들은 수성이 과거 자전속도가 빠르고 온도가 높았을 때 형성되었던 자기장이 얼어붙어 남아 있는 것이라 말하고 있습니다.
평균 온도
태양과 가까이 위치한 수성의 표면 평균온도는 약 179℃ 이지만 온도의 변화는 약 -183℃~427℃ 로 매우 심합니다. 1992년 레이더 관측에 의해 수성의 북극 부분에 물과 얼음이 발견되었습니다. 얼음은 혜성의 충돌이나 수성 내부에서 방출되어 생긴 물이 1년 동안 태양광이 닿지 않는 극지방의 크레이터 바닥에 남겨져 있던 것이라 추측하고 있습니다.
수성의 기울기 자전축
수성의 자전축의 기울기는 행성 중에서 가장 작은 약 0.01° 알려져 있습니다. 경사가 작은 목성의 값 약 3.1°에 비교해도 300배나 작은 값입니다. 수성의 궤도상에서 관측자가 보면 태양은 대부분 천정을 통과하고 남북으로는 1/100°정도밖에 움직이지 않게 되는 것 입니다.
수성의 대기 공전과 자전 내부 구조 마무리
태양과 가장 가까운 곳에서 자전과 공전을 하고 있는 수성은 온도차가 상당히 크고 또한 태양과 가까운 곳에 위치하고 있음에도 불구하고 햇빛이 닿지 않는 곳에 얼음이 존재하는 것으로 알려져 있습니다.
대기가 거의 존재하지 않고 있으며 상당히 가벼운 가스층이 있으며 대기의 개수 밀도는 1011m-3 이하로 매우 희박하고 환경에는 수소와 헬륨및 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 원자가 포함되어 있는 것으로 알려져 있습니다.