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수성의 물리적 성질

수성의 물리적 성질
대기
수성
수성에는 대기가 거의 존재하지 않고 매우 가벼운 가스층이 있다. 대기의 개수밀도는 1011m-3 이하로 매우 희박하며, 수소, 헬륨, 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 원자가 포함되어 있다.

수성의 형성 초기에는 다른 행성과 마찬가지로 대기가 존재했을 것이라 생각되지만 중력이 작기 때문에 그 대부분이 우주로 날아갔을 것이다. 현재 수성의 대기는 다양한 방법에 의해 공급되고 있다. 태양풍에 포함된 수소와 헬륨은 수성의 자기장에 붙잡혔고, 미세운석의 충돌로 산소, 나트륨, 칼륨 등의 원자가 대지에서 증발되어 나왔다.
온도
수성표면의 평균온도는 약 452K(179℃)이지만, 온도변화는 약 90K(-183℃)~700K(427℃)로 매우 심하다.

한편 놀랍게도 1992년 레이더 관측에 의해 수성의 북극부분에 물과 얼음이 발견되었다. 이 얼음은 혜성의 충돌이나 수성 내부에서 방출되어 생긴 물이 1년 동안 태양광이 닿지 않는 극지방의 크레이터 바닥에 남겨져 있던 것이라 추측된다.
지형
수성의 지형은 달의 지형과 비슷하다. 하지만 관측된 결과 수성에는 달보다 구덩이가 적었다. 달과 수성이 비슷한 시기에 형성되었고, 충돌한 운석의 비율이 비슷하다고 가정하면, 수성의 표면은 재형성 되었다는 것으로 해석된다. 이는 수성이 달보다 크고 태양에 더 가까우므로 형성 후 서서히 냉각되었다는 것과 일치한다. 서서히 냉각하면서 용암이 표면으로 올라와 오래된 구덩이 지역을 덮었다는 것이다.
또한 수성은 태양의 조석력에 의해 적도부분이 불룩하다는 특징도 있다.
수성표면
내부구조
수성의 내부
수성에는 철과 같은 무거운 원소로 구성된 반경 1800km정도의 핵이 있다. 이것은 행성 반경의 약 3/4에 해당하고 수성 전체로는 질량의 약 70%가 금속, 약 30%가 이산화규소로 되어있다. 평균밀도는 5,430 kg/m3정도로 지구와 비교하면 조금 작다.

수성의 부피는 지구의 5.5%이다. 수성의 철 성분 핵은 전체에서 42%를 차지한다. 그리고 핵의 주변엔 두께 600km의 맨틀로 덮여있지만 이것은 다른 지구형 행성과 비교하면 매우 얇다.
자전
수성의 자전
1965년에 레이더 관측이 이루어지기 이전에는 수성의 자전이 지구의 달과 마찬가지로 한번 공전에 한번 자전할 것이라 생각했었다. 하지만 실제로 수성의 자전과 공전은 3:2의 비율이다. 즉 태양의 주위를 2번 공전할 동안 3번 자전한다. 수성의 자전과 공전이 같을 것이라 생각했던 이유는 지구에서 본 수성이 가장 관측하기 좋은 위치에 있을 때 언제나 같은 면을 보였기 때문이다. 실제로 이것은 자전과 공전을 3:2 비율로 운동하는 수성을 같은 위치에 있을 때 관측했기 때문이었다. 이 3:2 비율로 인해 수성의 항성일(자전주기)은 약 58.64일인데 비해 수성의 태양일(수성표면에서 본 태양의 자오선 통과간격)은 약 176일로 대략 3배이다.

수성의 자전축의 기울기는 행성 중에서 가장 작은 약 0.01°이다. 이것은 두 번째로 경사가 작은 목성의 값(약 3.1°)에 비교해도 300배나 작은 값이다. 때문에 수성의 궤도상에서 관측자가 보면 태양은 대부분 천정을 통과하고 남북으로는 1/100°정도밖에 움직이지 않게 된다.
궤도
수성의 궤도이심률은 태양계 행성 중에서 가장 크다. 근일점이 약 0.31AU, 원일점이 약 0.47AU 이라는 큰 타원궤도를 그리고 있다. 이 궤도의 근일점은 천천히 이동(근일점자체가 태양의 주변을 돈다)하고 있어 그 이동의 정도는 100년에 574초이다. 이중 531초는 금성 등 다른 행성의 중력효과로 설명이 가능하지만 남은 43초에 대해서는 뉴턴의 고전역학으로는 설명할 수 없었다. 이 뉴턴역학으로는 설명할 수 없었던 43초는, 후에 아인슈타인의 일반상대성이론에 의해 설명이 가능해 졌다.

*   1초 =   1/3600도
자기권
수성의 자기권
수성은 아주 약한 자기장을 가진다. 마리너 10호 위성의 관측 결과에 따르면 최대 자기장 세기는 고도 330km에서 약 4X10-7 T이다. 이는 지구의 표면에 비해 약 100배 이상 약한 것이다.

항성이나 행성의 자기장에 대한 일반적인 이론은 다이나모 이론이다. 다이나모 이론을 행성에 대입해보면 자신의 자전과 내부의 액체금속 핵 때문에 일어난다고 본다. 그러나 수성의 경우 자전속도가 매우 느려 다이나모이론과 맞지 않는다. 그래서 몇몇 학자들은 수성이 과거 자전속도가 빠르고 온도가 높았을 때 형성되었던 자기장이 ‘얼어붙어’ 남아 있는 것이라 말하고 있다.
최종수정일

2017년 4월 11일