토성

토성은 아름다운 고리로 유명한 태양계 여섯 번째 행성이에요. 목성 다음으로 큰 거대 가스 행성으로, 평균 밀도가 물보다 낮고 270개가 넘는 위성을 거느리고 있어요.

어떤 행성인가요

토성은 태양에서 평균 약 9.55 AU 떨어진 곳을 약 29.5년에 한 바퀴씩 도는 여섯 번째 행성이에요. 적도 지름은 약 120,536 km로 지구의 9배가 넘어, 목성 다음으로 커요. 맨눈으로 볼 수 있는 행성 가운데 가장 멀리 있어서, 망원경이 발명되기 전까지는 사람들이 알던 가장 바깥 행성이었어요.

토성도 목성처럼 대부분 수소와 헬륨으로 이루어진 거대 가스 행성이에요. 깊은 곳에는 금속 상태의 수소층이 있고, 중심에는 암석과 얼음으로 된 핵이 있을 것으로 여겨져요. 덩치는 크지만 평균 밀도는 약 0.69 g/cm³로 물보다 낮아요. 태양계 행성 가운데 물보다 밀도가 낮은 행성은 토성뿐이에요.

토성은 약 10.7시간 만에 한 바퀴를 돌 만큼 빠르게 자전해요. 그 탓에 적도 쪽이 불룩하게 부풀어서 행성 가운데 가장 납작한 모양을 하고 있어요. 단단한 표면이 없어서 정확한 자전 주기를 재기가 까다로운 행성이기도 해요. 자전축은 약 26.73° 기울어 있어 지구처럼 계절이 있고, 토성이 공전하는 동안 지구에서 보이는 고리의 기울기도 조금씩 달라져요. 구름 꼭대기의 중력은 지구의 약 1.07배로 지구와 비슷해요.

대기와 날씨

토성의 구름 꼭대기 평균 기온은 약 영하 140°C예요. 목성처럼 줄무늬 구름이 있지만, 위쪽을 덮은 옅은 안개층 때문에 무늬가 더 부드럽고 연한 노란빛으로 보여요. 적도 부근에서는 바람이 시속 1,500 km를 훌쩍 넘을 만큼 강하게 불어요.

토성의 북극에는 신기한 육각형 구름이 있어요. 한 변의 길이가 지구 지름보다 긴 거대한 육각형 모양의 제트 기류로, 1980년대 보이저 탐사선이 처음 발견했고 카시니 탐사선이 자세히 관측했어요. 그 한가운데에는 거대한 소용돌이 폭풍이 자리 잡고 있어요.

토성에서는 대략 토성의 1년에 한 번꼴로 대백점이라고 불리는 거대한 하얀 폭풍이 나타나요. 2010~2011년에는 이런 폭풍이 북반구를 한 바퀴 휘감을 만큼 커진 모습이 카시니에 포착됐어요. 토성도 목성처럼 태양에서 받는 것보다 더 많은 에너지를 내부에서 내보내고 있어요.

위성과 고리

토성의 고리는 크고 작은 얼음 조각과 약간의 암석 부스러기로 이루어져 있어요. 알갱이 크기는 먼지만 한 것부터 집채만 한 것까지 다양해요. 주요 고리는 지름이 약 27만 km에 이를 만큼 넓게 펼쳐져 있지만, 두께는 대부분 수십 m에서 1 km 안팎으로 아주 얇아요. 고리에는 발견된 순서대로 A, B, C 같은 알파벳 이름이 붙어 있고, A고리와 B고리 사이에는 카시니 간극이라는 넓은 틈이 있어요.

토성은 2025년 기준 270개가 넘는 위성을 거느린, 태양계에서 위성이 가장 많은 행성이에요. 대부분 지름 수 km의 작은 천체이고, 주요 위성은 다음과 같아요.

• 타이탄: 지름 약 5,150 km로 태양계에서 두 번째로 큰 위성이에요. 위성 가운데 유일하게 두꺼운 대기를 가지고 있고, 표면에는 액체 메탄과 에탄으로 된 호수와 바다가 있어요.
• 엔셀라두스: 지름 약 500 km의 작은 얼음 위성인데, 남극 부근의 갈라진 틈에서 물기둥이 우주로 뿜어져 나와요. 얼음 아래에 바다가 있다는 증거로 여겨져요.
• 미마스: 몸집에 비해 거대한 충돌구 하나가 있어서 영화 스타워즈의 데스스타를 닮았다는 말을 들어요.
• 이아페투스: 한쪽 반구는 어둡고 다른 쪽은 밝은, 두 얼굴의 위성이에요.
• 이 밖에 레아, 디오네, 테티스 같은 중간 크기의 얼음 위성들도 있어요.

탐사 이야기

토성의 고리를 처음 본 사람은 1610년의 갈릴레오였지만, 망원경 성능이 부족해 행성 양옆에 귀 같은 것이 붙어 있다고 기록했어요. 이것이 행성을 둘러싼 고리라는 사실은 1650년대에 하위헌스가 밝혀냈어요. 하위헌스는 1655년 타이탄도 발견했어요.

• 파이어니어 11호(미국, 1979년): 처음으로 토성 곁을 지나가며 관측했어요.
• 보이저 1호(1980년)와 보이저 2호(1981년): 고리의 복잡한 구조와 여러 위성의 모습을 자세히 보여 줬어요. 보이저 1호는 타이탄을 가까이에서 관측했어요.
• 카시니-하위헌스(미국·유럽·이탈리아, 1997년 발사): 2004년 토성 궤도에 들어가 13년 동안 토성과 고리, 위성들을 조사했어요. 함께 간 하위헌스 탐사선은 2005년 1월 타이탄 표면에 내려앉아, 태양계 바깥쪽 천체에 처음으로 착륙한 탐사선이 됐어요. 카시니는 엔셀라두스의 물기둥과 타이탄의 호수를 발견했고, 2017년 9월 토성 대기로 뛰어들며 임무를 마쳤어요.

앞으로는 NASA의 드래곤플라이가 타이탄의 하늘을 날아다니며 탐사할 예정이에요.

재미있는 사실

• 토성을 담글 수 있는 거대한 욕조가 있다면, 평균 밀도가 물보다 낮은 토성은 물에 뜰 거예요.
• 약 13~16년마다 지구가 토성 고리의 평면을 지나는데, 이때는 고리를 옆에서 보게 되어 거의 사라진 것처럼 보여요. 가장 최근에는 2025년에 이런 일이 있었어요.
• 토성의 고리가 행성보다 훨씬 젊을 수도 있다는 연구가 있지만, 아직 논쟁이 이어지고 있어요.
• 고리의 일부 틈과 가장자리는 작은 양치기 위성들의 중력이 다듬어 모양을 유지해요.
• 토성이라는 이름은 동양의 오행(목·화·토·금·수) 가운데 흙(土)에 해당하는 별이라는 뜻에서 왔어요.

Planetica에서 보기

태양계 보기 모드에서 토성은 목성 바깥, 여섯 번째 궤도에 나타나요. 위치는 J2000 궤도 요소로 계산한 오늘 날짜의 실제 위치인데, 한 바퀴에 약 29.5년이 걸리니 궤도 위에서 아주 천천히 움직여요.

토성을 골라 가까이 날아가면 행성을 둘러싼 고리를 볼 수 있어요. 시점을 바꿔 가며 고리가 행성을 감싼 모습을 여러 각도에서 살펴보세요. 주변에는 실제 위성들을 근사해 표현한 위성들이 함께 도는데, 잘 보이도록 실제 비율보다 크게 그려져요.

크기, 중력, 하루 길이, 자전축 기울기, 평균 기온, 공전 주기는 실제 값을 바탕으로 해요. 다만 행성의 표면 무늬는 Planetica의 행성 생성기가 만든 모습이라, 실제 토성의 줄무늬나 북극의 육각형 구름을 그대로 그린 것은 아니에요.

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