우리 태양계의 진짜 모습
큰 태양이 중심에 있고 지구를 비롯한 8개 행성이 공전하는 모습이 우리 태양계죠.
대체로 다 알고 있는 내용이지만 잘 드러나지 않는 모습도 있다는 것을 알아야 합니다.
태양계를 좀 더 실감나게 느껴볼까요?
지구와 달 사이의 거리는 얼마나 될까요?
평균 38만km인데요, 달에서 출발한 빛이 지구에 도달하려면 약 1.3초 걸립니다.
지구에서 달은 상당히 멀리 떨어져 있죠. 그렇지만 빛의 속도로는 1.3초 밖에 걸리지 않습니다.
그러면 1광년은 얼마나 먼 거리인가요? 상상이 안 돼죠.
우주는 상상할 수 없을 만큼 광활합니다.
그래서 우주에서 1광년은 아주 가까운 거리입니다.
우주의 직경은 약 930억 광년 정도 된다고 하니까요.
태양에서 각 행성까지의 거리를 한번 알아볼까요?
태양~수성 5,000만km
태양~금성 1억 800만km
태양~지구 1억 5,000만km
태양~화성 2억 2,000만km
태양~목성 7억 7,000만km
태양~토성 14억 5,000만km
태양~천왕성 28억 5,000km
태양~해왕성 45억km
거리를 보면 내행성인 수성에서 화성까지는 다닥다닥 붙어 있고,
목성부터는 아주 띄엄띄엄 떨어져 있다는 것을 알 수 있죠.
이것은 새로운 거리 개념인 AU로 표시하면 더 실감나게 느낄 수 있습니다.
태양과 지구 사이의 거리인 1억 5,000만km를 1AU로 표시하는데요,
태양계에서 요긴하게 써먹는 거리 계산법이죠.
태양으로부터 각 행성의 거리를 AU로 표시를 해보겠습니다.
태양~수성 0.39AU
태양~금성 0.72AU
태양~지구 1AU
태양~화성 1.5AU
태양~목성 5AU
태양~토성 9.5AU
태양~천왕성 19AU
태양~해왕성 30AU
확연하게 내행성과 외행성의 조밀도가 차이나는 것을 볼 수 있죠.
태양계에는 행성 이외에도 여러 천체들이 있는데요,
태양에서 2.2~3.3 AU 거리가 되는 화성과 목성 사이에는 소행성대(小行星帶)가 자리 잡고 있습니다.
이 지역은 소행성이 가장 밀집된 지역인데요, 확인된 소행성만 10만 개에 이르고 확인되지 않은 소행성까지 합하면 100만 개 이상 될 것으로 추정하고 있습니다.
가장 큰 소행성은 ‘세레스’로 반경이 약 500km인데, 대부분은 작은 크기입니다.
소행성들이 큰 행성으로 성장하지 못한 이유는 목성의 중력 영향 때문이라고 말합니다.
그렇다고 우주선이 지나갈 때 부딪힐 걱정은 할 필요가 없습니다.
전체적으로 많다는 것이지 우리가 생각하는 것처럼 그렇게 빽빽하게 많은 건 아닙니다.
실제로 우리가 그 속을 걷는다면 텅비어 있는 허공으로 보일 겁니다.
태양계의 가장 바깥쪽에 있는 해왕성을 지나면 얼마 가지 않아 우리 태양계가 끝나는 지점이 나올까요?
그렇지 않습니다. 해왕성을 지나면 행성급의 천제는 없지만 그래도 많은 천제들이 있습니다.
태양계의 경계는 아직 한참을 더 가야 됩니다.
해왕성에서 더 나아가면 수많은 소형 얼음 천체들이 모여 이룬 거대한 ‘카이퍼 벨트’가 있습니다.
미국의 천문학자인 ‘제러드 카이퍼’의 이름을 따서 ‘카이퍼 벨트’라고 하는데요, 도넛 모양을 이루고 있죠.
태양으로부터 거리는 30~50AU 떨어져 있습니다.
바로 여기에 한때 태양계의 9번째 행성이었다가 왜소행성으로 전락한 명왕성이 있습니다.
카이퍼 벨트에는 명왕성 말고도 이와 비슷한 왜소행성인 에리스, 마케마케, 하우메아 등이 있죠.
명왕성 이외에도 이와 비슷한 왜소행성들이 여럿 있으니까,
명왕성은 태양계의 행성으로서 자격을 박탈당하고 말았습니다.
카이퍼 벨트에는 직경 100km 이상인 천체가 10만 개 이상 존재할 것으로 추정됩니다.
그리고 카이퍼 벨트를 지나면 많지 않은 천체가 마치 산란(散亂)되어 분포해 있는 것처럼 형성되어 있는
‘산란 분포대’가 있습니다. 산란 분포대는 혜성들과 얼음 소행성이 주를 이루고 있는데요,
이 중에는 명왕성의 크기와 비슷한 소행성 ‘에리나’도 있습니다.
산란 분포대는 50~120AU까지 상당히 넓게 펼쳐져 있죠.
카이퍼 벨트와 산란 분포대는 태양에서 해왕성까지 거리의 3배에 해당할 정도로
해왕성 너머 널찍하게 자리 잡고 있습니다.
그러나, 태양계 바깥 경계에 닿으려면 아직 한참을 더 가야합니다.
1977년 발사된 보이저 1호와 2호는 현재 태양으로부터 각각 128AU와 105AU만큼 떨어진 위치에 있습니다.
보이저 1호는 산란 분포대를 벗어났고 2호는 아직 산란 분포대 안에 있죠.
2013년 NASA는 보이저 1호가 태양풍이 성간 물질을 만나 멈추는 지점인 태양권계면(太陽圈界面)을 통과해
성간 공간에 들어갔다고 발표했습니다.
그렇지만 ‘태양권계면’이라고 해서 진짜 태양계의 바깥 경계는 아닙니다.
이 영역은 대략 산란 분포대 바깥 경계와 비슷한데요,
태양의 중력이 미치는 진짜 바깥 경계까지 갈려면 아직 한참 더 가야 합니다.
한참을 더 가면 드디어 태양계의 진정한 바깥 경계가 나타납니다.
바로 ‘오르트 구름’입니다.
네덜란드의 천문학자 ‘얀 오르트’의 이름을 따서 ‘오르트 구름’이라고 하는데요,
약 2조 개의 혜성이 태양계 전체를 거대한 공기 방울처럼 둘러싸고 있다고 봅니다.
오르트 구름은 태양으로부터 1만~10만 AU쯤 떨어져 있습니다.
이 오르트 구름은 태양의 중력에 묶여 우리와 함께 은하 중심을 천천히 돌기 때문에 진짜 태양계의 바깥 경계라 할 수 있습니다.
1광년이 약 63,000 AU이기 때문에, 태양계의 바깥 경계인 오르트 구름까지 계산하면
우리 태양계의 폭은 약 1.5광년 정도 됩니다.