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토성의 물리적 성질

토성의 물리적 성질
대기
토성
토성의 대기에는 목성과 마찬가지로 띠가 존재하는데, 목성보다 희미하고 적도면에서는 상대적으로 두껍다. 하지만 상대적으로 목성에 비해 소용돌이가 적고, 가끔 커다란 소용돌이가 나타나지만 목성의 대적반에 비해 아주 작다.

토성 대기의 구성성분 또한 목성과 비슷하다. 지금까지 메탄, 암모니아, 에탄, 헬륨, 수소분자 등이 검출되었고, 수소분자가 가장 풍부하다고 한다. 그리고 온도가 낮아 구름들이 낮은 고도에 위치하여 목성에 비하여 색이 뚜렷하지 않다.
온도
토성의 표면(구름의 윗부분)의 온도는 약 -176°C로 아주 낮다. 그리고 토성 또한 목성처럼 태양으로부터 받는 에너지의 양보다 더 많은 에너지를 발산한다. 하지만 목성과 같이 중력수축에 의한 에너지로는 설명이 부족하다. 따라서 천문학자들은 그 에너지의 원천을 헬륨강우(Helium rain)에 두고 있다. 즉 다른 목성형 행성들에 비하여 대기 상층부에 헬륨의 적은 것으로 설명하는 것인데, 온도가 낮은 토성에서는 헬륨들이 아래로 하강하면서 액체수소 속을 지나갈 때 그 마찰에 의하여 에너지가 발생한다는 것이다.
내부구조
토성은 목성에 이어 태양계에서 2번째로 큰 행성이지만 태양계 안에서 가장 밀도가 낮은 약 687kg/m³이다. 이는 물의 밀도 보다 낮은 수치이며, 때문에 '만약 토성을 물에 넣을 수 있다면 물에 뜬다.'고 설명되는 경우가 많다. 토성은 겉보기에도 납작하게 보이며 편평도는 0.108이다. 이것은 토성의 빠른 자전과 유동체의 성질 때문이다. 다른 기체행성도 편평하긴 하나 토성만큼은 아니다.

이러한 토성의 내부는 목성과 매우 유사하다. 가장 내부에 얼음과 핵으로 이루어졌다고 여겨지는 핵이 존재할 것이고, 그 위로 액체 금속수소가 있다. 그 바깥에는 비균질이란 층이 있는데 이는 헬륨이 작은 물방울형태로 존재하고, 이들이 하강하면서 에너지가 발생하는 것으로 알려져 있다.그 위로는 수소분자들의 층이 있다고 알려져 있다.
자전
자전
토성은 탐사선의 관측결과에 따르면 약 10시간 39분을 주기로 자전을 한다. 그리고 토성 또한 기체로 이루어진 행성이라 차등자전을 하며, 자전축은 공전궤도면에 비하여 약 27° 기울어져 있다. 그리고 거대한 몸에 비해 빠른 속도로 자전을 하여, 납작한 형태를 하고 있다.
궤도
토성은 태양으로부터 약 14억km 떨어져 공전을 하고 있다. 이를 약 9.65km/s의 속도로 천천히 공전을 한다. 궤도의 이심률은 0.054이며, 이에 따라 태양과 가까울 때는 약 13억5천만km 까지 다가오고 멀리 떨어질 때는 약 15억km까지 멀어진다.

토성의 자전축은 기울어져 있는데 기울어져서 공전을 하면 지구처럼 계절이 생기고, 지구에서 봤을 때 대략 30년을 주기로 고리의 모습이 바뀌게 된다, 고리의 평면이 태양과 일치할 때 우리의 시각에서는 토성의 고리가 보이지 않는다. 이것은 한 주기에 두 번 즉 약 15년에 한 번씩 일어나는 현상이다.
자기권
토성의 경우도 목성처럼 액체금속수소로 인해 자기장이 존재한다고 알려져 있다. 지구의 용융상태의 철, 니켈의 핵과 같은 방식이다. 하지만 목성에 비해 약한 자기장을 지니고 있고, 태양풍이 강할 때는 토성의 반지름의 약 20배까지 줄어들었다가 태양풍이 약해지면 30배 이상까지 늘어난다고 한다.
자기권
최종수정일

2017년 3월 31일