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천문학의 이해 (7) 지구와 달

by 바니아인1 2024. 7. 30.
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지구

 

지구는 태양으로부터 세 번째에 위치하고 있으며, 태양계 내 암석형 천체 중에서 가장 크다. 지구는 평균 1억 4,960만 킬로미터의 거리를 두고 태양을 공전하는데, 이 거리가 바로 AU라고 정의되는 거리로, 태양계 안에서 유용하게 쓰이는 측정 단위이다.

지구의 주된 특징으로는 풍부한 지표수와 판으로 쪼개진 지각이 있고, 당연히 생명체도 존재한다. 현재 과학자들은 이 모든 특징이 다른 특징과도 연관되어 있고, 서로에게 예측할 수 없는 방식으로 영향을 끼쳐, 태양계 행성 중에서 가장 정교한 환경이 조성되어 있다고 생각한다. 크기를 감안하면 지구는 모든 암석형 행성 중에서 내부가 가장 뜨겁다. 용해된 핵이 열을 암석권의 상부 맨틀로 올려 보내면, 표면의 판이 조금씩 움직인다. 한편 지구는 중력이 강하고 태양에서 적당한 위치에 있어서 물이 고체, 액체, 기체로 존재한다. 이처럼 여러 요소들이 특별한 조합을 이루면서 지구에 지질이 형성되고  생명체가 번성하게 되었다.

 

지구 근처의 우주

지구 주변의 우주는 지구 자기장의 영향을 많이 받는다. 자기권은 외핵의 철이 용해되고 대류하기 때문에 생성된다. 자기권은 막대자석 주변에 생기는 자기장과 비슷하다. 자기력선이 한쪽 자극에서 고리처럼 나와 지구 주변을 돌아 반대편 자극으로 다시 들어가는 모양새를 떠올리면 된다. 자극의 방향은 지구의 자전축과 아주 가깝다. 그러나 자기장을 생성하는 외핵의 대류는 주기적으로 순환하며 수십만 년마다 자기장을 뒤집는다.

지구의 자기권은 고에너지의 우주선과 태양풍에서 나오는 하전입자로부터 우리 행성을 보호한다. 대부분은 자기권에서 밀려 지구를 비껴간다. 하지만 일부는 지구로 빨려 들어가고 속다가 더 빨라진다. 이때 우리 행성 주위에 밴앨런 복사대가 생긴다. 자기권의 자극에 끌려온 입자는 상층대기의 기체와 충돌해 은은하게 빛나는 오로라를 생성한다. 오로라는 북극광, 남극광이라고도 한다.

 

밤하늘에서 가장 잘 보이는 천체인 달은 공전주기가 27.3일로, 태양 빛에 반사되는 영역이 변화함에 따라 외형도 계속 달라진다. 공전주기와 자전주기가 같은 동주기 자전을 한다고 볼 수 있다. 동주기 자전을 하기 때문에 한쪽 면은 영구적으로 지구를 향하고, 반대쪽 면은 영원히 지구를 보지 않는다. 지구를 바라보는 면은 기본적으로 두 가지 지형으로 나뉜다. 크레이터가 많고 밝게 보이는 고지대와, 표면이 매끄럽고 어둡게 보이는 '바다' 또는 '마리아'이다. 지구를 바라보지 않는 면은 거의 대부분이 고지대로 이루어져 있으며, 바다는 정말 조금 존재한다. 사실 이 바다는 30억 년도 더 전에 화산 활동을 통해 생긴 오래된 용암 평원으로, 낮은 분지에 용암이 흘러들어 만들어졌으며, 특히 지구를 바라보는 면에 큰 영향을 끼쳤다. 한편 지구를 바라보지 않는 면에 바다가 없는 이유는 지각이 유난히 두꺼워 액체 상태의 마그마가 표면까지 도달하는 것이 더 어렵기 때문인듯하다. 달은 표면에 크레이터가 계속 누적되고 있지만 바다를 만들었던 마그마 분출 이후로는 지질학적으로 죽안 상태이다.

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