Chapter 1 자연 과학과 과학적 방법

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2013 Fall Dept. of SCEE, Kukdong University Copyright by DHLee

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Chapter 4 우주

Chapter 4 우주

4.4 우주 기원론 ☞ Read p162 ~ 184

4.2 태양계(Solar System)

• 지구가 속한 태양계에는 항성(Star; 스스로 빛을 내는 천체)인 태양을 중심으로 하여 각기 다른 타원 궤도를 따라 움직이는 수성(Mercury), 금성(Venus), 지구, 화성(Mars), 목성(Jupiter), 토성(Saturn), 천왕성(Uranus), 해왕성(Neptune) 등 8개^*의 행성(Planet)과 그 주위를 도는 60개의 위성(Satellite), 2천여 개의 혜성(Comet)으로 구성

* 위에 언급한 8개 행성과 가장 바깥에 있는 명왕성(Pluto)이 1930년 발견된 이후로 이를 포함하여 9개의 행성으로 구성되어 있는 것으로 생각하였지만, 2006년 국제 천문 연맹(IAU)이 행성 분류법을 변경함에 따라 태양계 가장 바깥에 있는 명왕성은 행성으로서의 지위를 박탈 당하였고 명왕성을 왜소 행성(Dwarf Planet)으로 분류하기로 결정

. 이들 행성의 크기 순서; 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 지구, 금성, 화성, 수성, (명왕성) . 지구에서 관측할 때 밝기 순서; 금성, 목성, 화성, 수성, 토성, 천왕성, 해왕성, (명왕성) . 위성(달)

행성의 인력에 의해 일정한 주기를 가지고 행성 주위를 회전하는 천체를 일컬으며, 지금까지 알려진 바로는 태양계 내에 60개의 위성이 존재 . 혜성(살별)

- 머리와 꼬리를 가진 형상의 별로서 머리 부분의 크기가 직경 수 km 정도이고, NH3, CH2 등의 성분으로 구성된 얼음 고체의 덩어리로서 태양의 주위를 회전하는 천체 - 타원 또는 포물선 궤도를 가지고 도는 태양계 내에 속한 작은 천체

* 용어

Astronomy(천문학, cf. Astrology=점성술), Universe(우주), Celestial Body(천체), Galaxy(은하, 은하수=Milky Way), Clump(Cluster, 은하단, 성단), Constellation(별자리, 성좌), Star(항성), Planet(행성), Satellite(위성), Comet(혜성), Meteorite(운석)

Figure 지구가 속한 태양계의 태양과 8개의 행성들

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Chapter 4 우주

Chapter 4 우주 4.2 태양계 (cont’d)

행성명 질량 자전 주기 공전 주기 기온 변화

(°C) 특징

수성 지구의 1/20 59 days 88 days 430 ~ -160 . 수많은 분화구 . 달 표면과 유사

금성 4.87 x 10²⁴kg 243 days 225 days 470

. 9개 행성 중에서 질량과 크기가 지구와 가장 유사 . 밤과 낮의 기온 차이가 별로 없음 (황에 의한 온실 효과) . 대기압이 지구의 90배

. 대기 구성: CO₂ 96.5%, 질소 3.5%, 산소 0.003%

. 지구와 자전 방향이 반대, 위성을 가지고 있지 않음 지구 5.98 x 10²⁴ kg 1 day 365.2422 days

화성 지구의 1/10 24 hrs. & 37 mins. 687 days -40 . 대기압이 지구의 1/200 . 대기 구성: N₂ 98%, CO₂ 1.2%

. 대협곡의 존재(과거 물의 존재 흔적?)

목성 지구의 318 배 9 hrs. & 50 mins. 12 yrs. -140 이하

. 태양과의 거리 7.8억 km

. 태양계에서 가장 큰 행성이며, 반지름이 지구의 약 11배 . 대기는 수소와 Helium으로 구성

. 16개의 위성 (4개 위성은 목성과 자전 방향이 반대)

토성 지구의 95배 10 hrs. & 14 mins. 29 yrs. -170 . 대기 구성: CH₄, NH₃, He, Ne

. 둘러싼 동심의 고리(중력에 의해 부숴진 작은 얼음 알갱이로 추정)가 존재 . 17개의 위성

천왕성 지구의 14.3배 17 hrs. 84 yrs. -200 . 지구와의 거리 28억 km

. 대기 성분은 Methane(CH₄)으로 추정 . 15개의 위성

해왕성 지구의 17.24배 0.583 days 165 yrs. -200 이하 . 태양과의 거리 45억 km

. 8개의 위성 (가장 안쪽의 위성은 해왕성과 공/자전 방향이 반대) 명왕성^* 1.3 x 10²² kg 6.4 days 248 yrs. -230 . 태양과의 거리 69억 km

. 대기는 없는 것으로 추정 Table 지구가 속한 태양계의 8개 행성과 명왕성의 비교 특징

* 명왕성은 2006년 IAU에 의해 태양계의 행성의 범주에서 제외되었으며, 공식 명칭은 “134340 Pluto”로 정하였음

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Figure 지구가 속한 태양계의 태양과 8개의 행성들의 크기 비교 태양 Sun

(지구의 109배 크기)

목성 Jupiter

토성 Saturn

해왕성 Neptune Uranus 천왕성

Earth 지구 금성

Venus

Mars 화성 수성

Mercury 명왕성 Pluto Earth 지구 금성

Venus 화성 Mars 수성

Mercury

Chapter 1 자연 과학과 과학적 방법

Chapter 1 자연 과학과 과학적 방법 1.3 과학적 방법 (계속)

• 과학의 한계성 - 우주의 규모

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Chapter 1 자연 과학과 과학적 방법 1.3 과학적 방법 (계속)

• 과학의 한계성 - 우주의 규모

. 우주에는 태양계가 속한 은하계와 유사한 은하계(Galaxy)가 수도 없이 많이 존재 (~100 Billion) . 인간의 능력으로 관찰이나 측정 불가

• 빛의 속도: 300,000Km/sec

. 1 광년(Light Year): 빛이 진공 속에서 1년 동안 이동하는 거리

1광년 = 300,000 X 60 X 60 X 24 X 365 Km = 9.46 X 10¹² Km

-> 서울-부산 왕복 124억 8천 300만 번

8-10만 광년 1.2만 광년

5천 광년

태양

Figure 지구와 태양이 속한 은하계와 가상 은하계 (Galaxy)의 모습 (☞ 그림 4-1 in p141)

>

은하계 1 은하계 2 은하계3 은하계

N - 1 은하계

N

한 은하계에서 옆 은하계까지 평균 거리 2백만 광년 우주 (Universe)