명왕성 - Pluto
명왕성 - 태양에서 가장 멀고 특이한 성질을 가진 행성
설명1
태양으로부터의 평균거리는 39.52AU(천문단위) 또는 약 59억km이다. 궤도이심률은 행성 중 가장 큰 0.248로, 근일점(近日點)과 원일점(遠日點)에서 태양으로부터의 거리는 각각 44억km와 74억km가 된다. 근일점 때는 해왕성의 궤도 안쪽에까지 이른다. 뿐만 아니라, 궤도면과 황도면의 경사각이 17.1°로 행성 중 가장 큰 값을 가진 특이한 존재이다. 평균밝기는 15등급이나 6.39일을 주기로 약 10%(0.11등급)씩 변한다. 지름 50cm 이상의 망원경을 사용해야 보인다.
적도반지름은 약 1150km(지구의 0.18배)이고, 질량은 지구의 0.0022배로 태양계의 행성 중 가장 작다. 평균밀도는 지구밀도의 1/3 정도이다. 평균공전속도는 4.74km/s로, 공전주기는 248.54년이며, 자전주기는 6일 9시간 17분이다. 자전축이 궤도면과 이루는 경사각은 알려져 있지 않다. 표면중력은 0.4m/s2 이며, 이탈속도는 1.1km/s로 알려져 있다. 표면온도는 약 －230℃이며, 반사율은 0.5로 측정되고 있다. 대기의 존재 여부는 확인되지 않고 있다. 카론(Charon)이라고 부르는 지름 약 1000km인 위성 하나를 가지고 있다.
설명2
해왕성이 발견된 것은 1846년의 일이지만 해왕성의 움직임은 느려서 해왕성의 움직임으로부터 그보다 더 바깥쪽에 있는 행성의 존재를 알아내려는 시도는 20세기에 들어설 때까지는 시작되지 않았다. 이 일을 시작한 사람은 미국의 로웰이었다. 로웰은 미국 애리조나주에 천문대를 설치하여 1905년부터 미지의 행성을 찾기 위해서 해왕성의 움직임을 조사하기 시작했다. 천왕성의 경우처럼, 바깥쪽에 미지의 행성의 존재를 가정하면 명백히 해왕성의 움직임을 더 잘 나타낼 수 있다는 사실을 알고 있었던 것이다.
그러나 새 행성을 찾는 일은 그의 생전에는 완성되지 않았다. 1929년에 그가 남긴 천문대에 구경 32인치의 굴절망원경이 설치되고 천문대는 로웰 천문대로 명명되었다. 로웰의 뒤를 이어 새 행성을 찾는 일을 계속한 사람은 톰보였다. 해왕성을 포함한 모든 행성들의 공전궤도면은 지구의 궤도면과 거의 같은 평면 위에 있으므로 새 행성도 이 궤도면의 연장선상에서 발견될 것으로 추정하여 톰보는 하늘에서 태양이 지나가는 길인 황도를 따라서 모조리 사진을 찍어나갔다.
새 행성은 해왕성보다도 더 먼 곳에 있으므로 크기로도 항성과 구별이 없으리라고 생각하여 톰보는 2,3일 간격으로 같은 장소의 사진을 찍어서 2,3일 사이에 움직인 것이 없는지를 조사해 보았다. 사진의 노출을 길게 해서 어두운 천체까지도 찍히도록 했으므로 성도에 실려있지 않은 별도 많이 찍혀졌으므로 단순히 그 당시에 작성되어 있던 성도와 비교하는 것이 아니라, 그 움직임을 이용하여 새 행성을 찾아내려고 했던 것이다.
이렇게 해서 찍혀진 사진들을 점멸 비교계라고 불리는 기계를 이용하여 상대위치를 바꾸지 않는 많은 항성 가운데서 움직이는 천체가 섞여 있는가를 확인했다. 사진에 찍혀 움직이는 천체는 새 행성뿐만 아니라 소행성도 있어서 움직이는 천체가 발견되어도 그것이 소행성인지를 점검해야 되었다 그러나 새 행성은 소행성보다 훨씬 멀리 떨어져 있음으로 소행성보다 훨씬 천천히 움직일 것임으로 이것을 구별해 내는 일은 그리 어려운 일이 아니었을 것이다.
로웰 천문대에 새로운 망원경이 설치된 지 1 년이 채 못되는 1930년 3월 12일 톰보는 드디어 새로운 행성을 발견하였다. 새로운 행성의 소식은 곧 전 세계에 알려졌고 많은 천문대에서 이 발견을 확인했다. 이 새로운 행성은 그리스 신화에서 유래한 이름인 명왕성으로 명명되었다.
명왕성의 크기와 질량도 최근에 겨우 결정되었다. 명왕성의 질량은 그때까지 태양계의 막내로 알려졌던 수성보다도 작아, 달과 비슷한 질량을 가지고 있는 것으로 알려졌으며, 직경도 3,000 km 밖에 안되는 것으로 관측되었다. 명왕성의 온도는 절대 0o 에 가까워 모든 것은 얼어붙어 있고 분자들도 운동을 멈춘 상태일 것으로 생각된다. 명왕성을 얼어붙은 기체 덩어리라고도 하는데 얼어붙었다는 말과 기체라는 말이 잘 어울릴 것 같지 않지만 얼음의 밀도보다도 작은 밀도를 가지고 있는 이 행성을 설명하는데는 다른 더 적당한 단어를 찾아내기도 힘들 것 같다.
명왕성이 가지고 있는 또 하나의 수수께끼는 명왕성의 공전궤도이다. 명왕성은 이심율이 매우 큰 타원궤도를 돌고 있어서 태양에 가까워 질 때는 안쪽의 해왕성보다도 더 태양에 가까워진다. 명왕성의 공전 주기는 248년인데 이중에 20년 정도는 해왕성 안쪽에 머물러 있는 것이다. 1979년부터 1999년까지의 20년이 명왕성이 해왕성보다 우리에게 가까이 다가오는 시기이다. 공전궤도가 이심율이 큰 타원이라는 사실과 함께 우리의 관심을 끄는 것은 명왕성의 공전면이 지구의 공전면과 17o 나 기울어져 있다는 것이다. 태양계의 거의 모든 행성이 지구의 공전면과 거의 나란한 공전면을 운동하는 것과는 달리 명왕성의 공전면이 이렇게 커다란 각도를 이루는 것은 쉽게 이해되어질 수 있는 일이 아니었다.
명왕성의 이러한 여러 가지 특징은 행성을 닮았다기 보다는 목성형 행성의 위성과 비슷한 면이 많다. 따라서 학자들 중에는 오래 전에 아주 질량이 큰 행성이 해왕성을 스쳐 지나가면서 해왕성의 위성이던 명왕성을 해왕성으로부터 떼어내어 태양을 돌도록 했고 이때 명왕성은 큰 행성의 인력으로 두 조각이 나서 카론과 명왕성이 되었다고 주장하기도 한다. 또 다른 학자들은 명왕성이 본래 태양계에 일원이 아니었는데 어떤 이유로 태양계에 잡혀 있게된 외계의 볼모가 아닌가 생각하기도하고, 태양계 생성 당시부터 남아 있던 태양계를 형성하고 남은 물질이 원형대로 보존되고 있는 것이 아닌가 생각하기도 한다.
이렇게 작은 명왕성으로는 해왕성의 궤도운동이 교란되는 것을 효과적으로 설명할 수 없다. 따라서 학자들은 명왕성밖에 존재할지도 모르는 제 10의 행성을 찾기 시작했다. 명왕성을 발견한 톰보는 제10의 행성을 찾기 위해 17년이나 로웰 천문대에서 노력했지만 적어도 명왕성만큼 밝은 다른 행성을 찾아 내지 못하고 말았다. 10번째 행성을 핼리혜성의 근일점 통과 일시의 주기적 변동을 이용하여 계산하려는 시도도 있었다. 이러한 계산에 의하면 새 행성의 질량은 태양의 1만분의 9로, 목성보다 조금 작지만 토성의 3배나 되어야 하고, 궤도 평균반지름은 지구 궤도 반지름의 60배 , 공전주기 464년, 이심률은 0.07이어야 하며 공전 궤도는 지구궤도면에 대하여 120o를 이루어야 했다.
현재 태양계 내의 행성들은 거의 한 평면 위에서 움직이고 있다. 궤도면의 경사각이 7o 와 17o 이나 되는 궤도면을 움직이는 수성이나 명왕성의 질량은 작기 때문에 태양계 전체의 운동에 큰 영향이 없지만 토성의 3배나 되는 질량을 가진 행성이 120o 나 기운 궤도 위를 움직이고 있다면, 그 작용으로 수 십억 년이나 되는 오랜 기간이 지나면, 다른 행성의 궤도면의 위치를 크게 바꿔 버릴 것이다. 이런 작용을 오랜 동안에 걸쳐서 받고 있는데도 행성들의 궤도면이 거의 일치하고 있다는 사실은 생각할 수 없는 일이다. 이와 같은 반론이 곧 나타나서 제10행성의 예보는 잘못이라는 주장 쪽이 설득력을 갖게 되었다.
핼리 혜성의 움직임을 토대로 하여 계산된 제10행성의 위치는 이렇게 해서 부정되었지만 제10행성의 존재 자체가 부정된 것은 아니다. 명왕성은 해왕성의 관측된 궤도변동을 설명할 만큼 질량이 크지 않고, 그 바깥쪽에 제 10행성의 존재가 예상되더라도 이론적으로 아무런 이상한 일이 없다. 그러나 문제는 톰보를 비롯하여 로웰 천문대의 관측자에게 어째서 이 행성이 발견되지 않았느냐는 점에 있다. 제 10의 행성이 존재해야 한다는 이론과 그 동안의 관측에서 발견되지 않았다는 사실을 함께 설명하기 위해서는 명왕성 바깥쪽의 행성이 1개가 아니라 작은 것이 수많이 있어서 이것들이 전체로서 해왕성과 핼리 혜성의 운동에 영향을 주고 있다고 생각할 수 있다. 해왕성이나 명왕성의 궤도 바깥쪽에도 행성이 되지 못한 운석크기의 소행성들이 수 없이 많이 있을 지도 모른다. 해왕성이나 명왕성의 궤도가 더 오랜 기간에 걸쳐서 관측되고, 그 변동이 자세히 알려지면 어느 정도의 질량이 이러한 변동을 주기 위해 필요한지 좀 더 구체적으로 알 수 있게 될 것이다.
이름의 유래
아직 미개척의 행성이며 어둡고 추운 곳에 있어서 지옥의 신인 Pluto 의 이름을 붙였다.
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톰보
일리노이주(州) 스트리터 출생. 1929년 애리조나주 로웰천문대의 보조연구원으로 일했고, 1943년 애리조나주립대학 전임강사를 거쳐, 1946년 애버딘탄도연구소에서 근무하였다. 이어서 1955년 뉴멕시코주립대학 천문대연구원을 거쳐, 1961년 교수가 되었다. P.로웰의 추정자료를 토대로 하여 해왕성 궤도 밖의 행성을 탐사하던 중, 1930년 2월 사진관측을 통하여 새로운 행성을 발견하고 명왕성이라 명명하였다. 그 밖에 여러 소행성과 은하들을 발견하였고, 외부은하에 대하여 연구하였다. 저서로 《지구의 소위성 탐사 The Search for Small Natural Earth Satellites》(1959) 《우주항공의학 강의 Lectures in Aerospace Medicine》(1960, 1961) 《해왕성 너머의 행성 탐사 The Trans-Neptunian Planet Search》(1961) 《명왕성 The Planet Pluto》(1980) 등이 있다.
로웰
보스턴에서 태어났다. 1876년 하버드대학교를 졸업하고, 초기에는 실업가로 활약했으며, 한때는 외교관으로 활동하기도 했다. 한국과 일본 등 극동을 여행하며, 《조선》(1886) 《극동의 정신》(1888) 등 여러 권의 기행문을 저술하였고, 특히 고종(高宗)의 사진을 처음으로 촬영하여 한국에 사진술을 소개한 것으로 알려져 있다.
1890년대 후반 이탈리아의 스키아파렐리가 화성표면에서 ‘운하’의 흔적을 발견한 일로 천문학에 흥미를 갖기 시작하여, 행성연구에 몰두하였다. 가장 이상적인 천문대를 만든다는 일념으로 기상조건이 뛰어난 애리조나주 플래그스태프(해발고도 2,210 m)에 사재로 로웰천문대를 설립하고(1894년), 지름 60 cm 굴절망원경과 100 cm 반사경을 이용하여 화성 ‘운하’의 정체 해명에 골몰하였다.
로웰은 끝까지 화성인의 존재를 믿은 것으로 유명하다. 천왕성의 불규칙한 운동에 대하여, 그 원인이 해왕성 외의 다른 행성 때문임을 예견했는데, 그가 죽은 후인 1930년 로웰천문대의 톰보가 그의 예견대로 명왕성을 발견하였다. 천문학 저서로는 《화성과 운하》 《태양계》 등이 있다
출처 NHN