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수성

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구조 안쪽 오르트 구름(힐스 구름) · 바깥 오르트 구름
각주
[A] 천왕성과 해왕성은 해왕성형 행성으로 따로 분류하는 학자도 있다. }}}}}}}}}
<colbgcolor=#808080><colcolor=#000>
수성
水星 | Mercury
파일:Mercury_in_true_color.jpg
촬영: MESSENGER ( NASA/ JPL, 2008)
기호 [1]
구분 내행성
지구형 행성
소속 우리 은하
평균 지름 4,879.4km
표면적 7.5 × 107 km²
질량 3.301</math> ×\times 1023{10}^{23} kg[2]
궤도 장반경[3] 0.3871 AU
57,909,095km
193 광초
3 광분 13 광초
원일점 0.466 697 AU
근일점 0.307 499 AU
이심률 0.205 63
궤도 경사각 7.005° (황도면 기준)
3.38° (태양 적도 기준)
공전 주기 87.9691일
수성태양일 1.5일
자전 주기 58.646일
자전축 기울기 0.0352°
대기압 10−14 bar[4]
대기 조성 산소(분자) 42%
나트륨 29%
수소 22%
헬륨 6%
칼륨 0.5%
그 외[5]
평균 온도 390 K(섭씨 117도)
최고 온도 700 K(섭씨 427도)
최저 온도 80 K(섭씨 -193도)
표면 중력 0.377 G
겉보기 등급 +7.25 ~ −2.48
최대 이각 18°~28°[6]
위성 없음
별칭 진성(辰星)

1. 개요2. 물리적 특성
2.1. 구성2.2. 대기2.3. 중력2.4. 크기 및 질량2.5. 지질 활동2.6. 공전 및 자전
3. 관측 및 탐사4. 기타5. 창작물에서의 수성

[clearfix]

1. 개요

파일:external/fof.se/140511c.jpg
메신저호가 촬영한 수성의 모습

수성( / Mercury)은 태양계 행성 태양과 가장 가까이 있는 천체이다.

태양계 모형만 보면 감이 잘 오지 않겠지만, 가장 가깝다는 태양과 수성 사이의 거리는 태양 지름의 약 41배나 된다.

2. 물리적 특성

2.1. 구성

수성을 이루는 구성 성분으로는 이 64.13%로 가장 많으며 니켈도 3.66%로 지구의 2배나 된다. 모든 원소들이 다 존재하지만 수성이라는 이름이 무색하게 수소는 0.4ppm으로 지구의 1% 수준으로 매우 적고 산소도 14.44%다. 특이하게도 행성의 크기에 비해 핵의 지름이 수성 지름의 75%인 3,600km나 되고 맨틀은 600km, 지각은 약 100~200km의 두께를 가진다.

수성의 핵이 맨틀보다 비대한 이유는 수성이 형성된 지 얼마 지나지 않았던 시기에 수백 km 크기의 천체가 행성을 강타해 기존에 존재하던 맨틀의 대부분을 날려버리고 지금과 같은 얇은 맨틀만을 남기게 했기 때문이라는 것이 주류 학계의 추측이다.

2.2. 대기

파일:1000003731.jpg
수성의 꼬리[7]

대기 중에는 매우 소량의 원자들만 돌아다니는 것으로 추정된다. 가급적 분자 상태를 유지하려고 하는 산소가 원자 상태로 존재하는 것은 다른 산소 원자와 마주칠 가능성이 거의 없기 때문이다. 실제로 수성의 대기 중에 포함된 원자가 서로 부딪힐 확률보다 원자가 지표면에 부딪힐 확률이 몇 배쯤 높을 정도로, 우주 공간보다 약간 많은 정도의 희박한 대기만이 존재한다.

그 구성은 수소, 헬륨, 산소, 나트륨, 칼슘 등이며 이 중 나트륨과 표면의 물질들로 인해 태양풍의 영향을 받아 노란색의 혜성처럼 근일점 기준 2,400만km[8]의 긴 꼬리를 가진다. 수성의 꼬리는 1980년대 부터 예상했으며 2001년에 발견된 사실이다.

대기가 희박하기 때문에 수성 표면에는 수많은 운석이 충돌한 크레이터들이 거의 침식되지 않고 남아 있어 의 표면과 매우 흡사한 모습을 하고 있다. 사진으로도 달 표면과 구별하기 힘들 정도. 온실효과로 열을 유지하거나 대기순환으로 열을 수송하는 것도 희박한 대기로는 할 수 없어 최고온도가 427°C인 것과 달리 최저온도는 -193°C로 온도차가 600°C에 달한다.

초기 수성은 대기가 있었는데, 녹은 상태의 수성에서 증발한 물질들이 모여 기체 상태로 잠시 존재했던 것뿐이다. #

2.3. 중력

수성의 표면중력은 지구의 37.7%밖에 안 될 정도로 약하다. 예를 들어 지구에서 체중이 100N 나가는 사람이 수성에 가면 겨우 37.7N밖에 나가지 않는다.

하지만 수성의 크기와 질량을 비교해보면 상대적으로 많이 큰 편이다. 질량이 두배 이상인 화성과 비슷하다. 이것은 수성의 밀도가 많이 높은데 지표면과 질량 중심 사이 거리가 짧아서이다. 중력은 거리의 제곱에 반비례하므로 표면이 질량 중심과 가까우면 상대적으로 표면중력이 강해진다.

2.4. 크기 및 질량

'태양계'의 정규 행성들 중 가장 작다.[9] 지구와 비교했을 때 상당히 작은 행성으로, 총 질량이 지구의 5% 수준이지만 밀도는 지구의 98% 정도로 거의 같다.[10] 태양계의 위성들 중 가니메데, 타이탄은 수성보다 크기가 크고 칼리스토와도 큰 차이가 나지 않지만, 수성의 밀도가 훨씬 높아 수성의 질량은 가니메데의 2배를 훌쩍 넘는다.

2.5. 지질 활동

2016년 9월 26일, NASA에서는 수성이 지질학적으로 살아 있는 행성일 가능성을 제시했다. 메신저 탐사선이 보내왔던 자료를 분석한 결과, 만들어진 지 오래되지 않은 것으로 보이는 단층 절벽이 발견되어 행성의 지각이 수축하고 있음을 발견했다는 것. #

2.6. 공전 및 자전

정확히 두 바퀴 공전하는 동안 세 바퀴 자전하는 기묘한 주기[11](3:2 자전-공전 공명)를 가지고 있다. 대기가 거의 없고 자전 또한 느리기 때문에 기온은 -183℃에서 430℃까지 변화한다. 과거에는 수성이 태양과 조석력으로 고정되어 있다고 교과서에 적혀 있었지만 이는 잘못된 것이다.[12]

공전 궤도의 이심률이 꽤나 큰 편에 속하기 때문에 수성에서 관측하는 태양의 크기는 커졌다가 작아졌다가 한다.

1 수성일을 기준으로, 수성의 적도상에서 태양의 겉보기 운동은 다음과 같다.
  1. 동쪽에서 태양이 뜬다.
  2. 관측자의 기준에서 천정(머리 꼭대기)에 태양이 접근하면서 크기가 점점 커진다.
  3. 천정 부근에서 멈추었다가 다시 돌아간다! 그 뒤 다시 서쪽으로 진로를 바꾼다.
  4. 서쪽으로 가면서 크기가 작아진다.

이런 운동을 보이는 이유는 사흘이 지날 동안 수성 기준으로 2년이 지나기 때문. 높은 궤도 이심률로 인해 근일점 부근에서는 공전 각속도가 자전 각속도보다 빨라진다.

위도와 경도가 특정한 경우[13]에는 태양이 동쪽에서 뜨고 진 뒤 다시 뜬 다음, 다시 서쪽에서 진 후 다시 뜨고 지는 괴이한 현상을 볼 수도 있다.

수성의 이 풍부하며, 철질의 핵이 자전함에 따라 회전하여 자기장을 만들어낸다. 그러나 자전이 느리기 때문에 그 세기는 지구의 1% 정도로 매우 미약하다.[14] 또 특이한 점이, 타 행성에 비해 핵의 크기가 크고 맨틀이 작다. 수성의 반지름이 약 2,400km인데 이 중 핵이 1,600km, 그러니까 행성의 75%를 핵이 차지하고 있는 상당히 특이한 행성이다.

참고로 수성의 극에는 산성인 물질이 잔뜩 있다. 이로 인해 태양의 빛과 열이 안 닿는 극지방에는 산성 물질로 된 얼음이 있을 것이라고 추정하고 있었다. 그리고 얼음이 실제로 있는 것으로 밝혀졌다. #

아인슈타인 일반 상대성 이론을 검증해 준 중요한 실례가 수성이다. 정확히는 수성의 타원 공전 궤도의 근일점, 즉 태양에 가장 가까운 지점이 움직이는 현상. 100년에 근일점이 5,610초(1.5583도)만큼 움직인다. 천문 관측은 요하네스 케플러 아이작 뉴턴의 시대부터 상상 이상으로 정확했기 때문에 현상 자체는 1800년대에 이미 알려졌다. 그러나 고전 역학으로는 5,567초만을 설명할 수 있었으며, 나머지 43초(0.01194도)는 도저히 설명할 수 없었다. 그런데 아인슈타인 방정식에 태양의 중력을 넣으면 놀랍게도 43초가 딱 튀어나온다는 사실이 일반 상대론을 우주적 규모로 검증해준 것. 사실 이 현상은 어느 행성에서나 일어나지만, 이심률이 너무 작아 거의 원과 같은 궤도를 돌면 관측이 힘들고, 명왕성처럼 이심률이 커도 태양에서 너무 멀면 근일점 이동하는 양이 너무 작아진다. 사실 천왕성 이후의 행성들은 발견된 지 오래되지 않아 쌓인 자료도 별로 없었고, 가장 가깝고 적당한 이심률을 지닌 수성은 최고로 적합한 행성이었던 것.

3. 관측 및 탐사

인류의 수성 탐사
{{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] <rowcolor=white> 이름 접근 시기 (최근접) 운영 주체 탐사 방식
<colbgcolor=#fff,#000> 매리너 10호 1974년1차, 2차 1975년3차 NASA 근접비행
메신저 2008년 ~ 2009년중력도움 , 2011년 ~ 2015년궤도 안착 NASA 중력도움 + 수성 궤도선
베피콜롬보 2021년 ~ 2022년중력도움 , 2025년 궤도 진입 예정 ESA / JAXA 중력도움 + 수성 궤도선
}}} ||


최대이각 기준 실시 등급 대략 -0.5등급으로서 육안으로 보이는 밝기에 해당하지만, 태양과 워낙 가깝기 때문에 일출 혹은 일몰 때만 잠깐 볼 수 있어서 실제로 수성을 관측하기는 매우 힘들다. 제대로 보기 위해서는 개기일식 때가 가장 좋지만 이때도 제대로 보기 힘든 편이다. 이런 관측의 어려움으로 인해 한 번도 수성을 보지 않은 채로 세상을 떠나는 천문학자들도 많다고 한다. 그래도 용케 찾아내는 사람들이 있다.

수성을 보는 가장 쉬운 방법은 4개월에 한 번 찾아오는 수성의 동방 최대이각[15]을 전후한 며칠 동안에 서쪽 하늘이 트인 곳에서 해질녁에 서쪽 하늘을 보는 것이다. 완전히 깜깜해지기 전에 봐야 보기가 쉽다. 수성은 매우 밝아서 완전히 깜깜해지기 전이라도 육안으로 충분히 보인다. 또는 서방최대이각을 전후하여 일출 전에 보는 방법도 있다.

무인 우주탐사선을 보내기도 매우 어려운 행성으로 악명이 높다. 애당초 추력만으로 수성에 도달하는 것부터가 초고난이도이며 지구에서 수성으로 가기 위한 스윙바이, 즉 행성의 공전 모멘텀을 이용한 우주비행 코스를 잡기도 매우 어렵다. 오히려 지구에서 훨씬 먼 행성인 목성으로 우주선을 보내는 것이 더 쉽다는 말이 나올 정도. 그나마 쉬운 방법이 금성을 스윙바이하여 수성으로 가는 것인데, 이 기회가 자주 오질 않는다. 마이클 미노비치(당시 대학원생)의 계산을 통해 1970년과 1973년에 이 기회가 찾아옴을 알게 되어 미션이 수립되고 1973년에 매리너 10호 미션이 시행되었다. 2011년 메신저호가 수성에 돌아갈 때까지 무려 40년 간 수성에 근접한 미션은 이 매리너 10 미션뿐이었다.

수성 착륙은 더더욱 어렵다. 수성의 환경이 금성처럼 끔찍해서가 아니라 수성까지 간 우주선을 감속하기가 너무 어렵기 때문이다.[16] 그래서 매리너 10호는 일단 수성에 근접하며 지나친 후, 수성을 공전하는 위성 궤도에 진입한 것이 아니라 태양을 공전하는 궤도에 진입해야 했다. 이 상태에서 우주선이 수성에 최대로 가까워질 때마다 수성을 관측하는 방법을 이용했다. 최초로 수성을 공전하는 궤도에 안착한 메신저 탐사선은 장장 7년에 걸쳐 행성 스윙바이를 6회나 한 끝에 수성 궤도에 진입했다. 베피콜롬보는 한술 더 떠서 스윙바이를 9번 할 계획이다.

앞서 말했듯 메신저가 21세기에 가기 전까지 인류가 갖고 있는 수성의 근접 관측 데이터는 매리너 10호가 보내온 데이터들뿐이었다. 물론 이로부터 수성에 대해 많은 새로운 사실을 알게 되었으며, 그중 하나로 수성에도 행성자기장이 있으며 빈약하지만 밴 앨런대가 존재함을 발견하였다.

4. 기타

5. 창작물에서의 수성

태양계의 첫 번째 행성 치고는 평가가 상당히 박하다. 다른 행성은 각각의 특색을 적어도 한 가지씩 가지고 있지만, 수성은 태양에 가장 가깝다는 것을 제외하면 위성도 없고 생김새와 크기도 과 비슷하다. 자세히 보면 지형이 다르지만 천문학에 관심이 없는 일반인이 구분하기는 어렵다. 그런 이유에서 창작물에서는 수성이 많이 등장하지 않는다.[22]]


[1] 수성 영문명의 유래인 헤르메스의 지팡이 케리케이온(κηρύκειον)을 간략화한 것에서 유래했다. [2] 3301 kg. [3] 궤도의 반지름. 쉽게 말해 태양과의 거리를 말한다. [4] 지구의 약 100조분의 1. [5] 소량의 아르곤, 질소, 이산화 탄소, 수증기, 제논, 크립톤, 네온 등이 포함되어 있다. 대체로 태양풍과 수성 표면의 물질에서 유래된 것으로 이루어져 있다. [6] 최대 이각이 변하는 이유는 수성의 공전 궤도가 다른 행성들과 비교하면 큰 이심률을 가지고 있기 때문이다. [7] 가운데 노란 혜성처럼 생긴게 수성이다. 위쪽 성단이 예쁘다. [8] 지구 지름의 2000배에 달하는 길이이다. [9] 원래는 명왕성이 가장 작은 행성이었지만, 2006년 8월 24일부로 명왕성은 행성으로 인정받지 못하게 되면서 수성이 가장 작은 행성이 되었다. [10] 중력을 감안하면 수성이 더 조밀하다. 수성의 중력은 지구의 38%다. [11] 태양의 조석력 때문에 동주기 자전으로 향하고 있다. [12] 레이더 관측으로 수성의 자전 속도를 직접 측정하기 전에는 수성이 동주기 자전을 한다는 추측이 보편적이었기 때문이다. [13] 66˚ 24.828' N / 97˚ 14.018' E. [14] 행성의 크기가 작은데도 불구하고 아직 핵이 식지 않았다는 뜻이기에 과학자들을 헷갈리게 만들고 있다. [15] 이각은 천구상에서 어떤 천체가 다른 천체(보통 태양)와 얼마나 떨어져 있는지를 나타내는 것이다. 그리고 단어 그대로 이각이 최대가 되는 것이 최대이각이다. [16] 사실 수성을 못 맞춘다고 해서 태양에 충돌하는 건 아니다. 수성은 물론 지구는 태양을 비교적 가깝게 공전하기 때문에 속력이 엄청 빠르다. 따라서 지구형 행성에서 직접 태양에 충돌하려면 이 속력을 상쇄할 때 엄청난 추진력이 든다. 제대로 상쇄하지 못하면 태양을 공전할 가능성이 크다. [17] 지구 시간으로 약 59일. [18] 바이어 명명법이 등장했을 때는 정밀한 밝기 측정이 불가능했고 별의 밝기 등급을 단순히 여섯 개 등급으로만 분류하였기 때문에, 같은 등급 내에서는 순서를 임의로 정하였기 때문이다. [19] 예를 들어 베텔게우스 오리온자리 α, 리겔은 오리온자리 β지만 오리온자리 수성은 리겔이 된다. [20] 지구에서 보기에 태양 뒤쪽에 내행성이 위치해 꽉 찬 위상으로 보이는 것. [21] 지구에서 보기에 태양 앞쪽에 내행성이 위치해 거의 안 보이는 것. [22] 실제로 이 영상에선 수성 자리에 달 사진을 넣었다.. [[https://youtu.be/d67GImtVBeI]|태양계 행성들 소리] [23] 인게임 내 가장 비싼 도시 서울의 10배 가격이다. [24] 오시리스의 환영으로 수성의 과거를 시뮬레이션으로 볼 수 있는데 경치가 아주 장관이다. 어떻게 이 장관이 사막으로 변했는지 감이 안 갈 정도. [25] 데스티니 2 수성 NPC는 반스 형제이다. [26] 다만 무한의 숲을 제대로 사용할 줄 아는 사람은 오시리스밖에 없다. 오시리스의 라이벌이던 세인트 14가 시뮬레이션의 원리를 배워서 오시리스를 추적했다는 떡밥이 있다. 현재 서광의 시즌에서 부활하여 관심을 받고 있다. [27] 정식 명칭은 SPD-13. [28] 왜 강조 표시인지는 해당 항목으로.

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