안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 행성이 항성을 공전 할 때 일정한 궤도를 유지 할 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.행성이 항성을 일정한 궤도를 따라 공전할 수 있는 이유는 중력과 관성의 상호작용 덕분입니다. 행성들이 공전 궤도를 유지하는 과정을 물리적으로 이해하기 위해서는 뉴턴의 만유인력 법칙과 운동의 제1법칙을 살펴볼 필요가 있습니다. 행성이 항성 주위를 공전할 수 있는 핵심 원동력은 항성과 행성 간의 중력입니다. 태양 같은 항성은 매우 거대한 질량을 가지고 있어서 그 주변에 있는 모든 물체를 중력으로 끌어당깁니다. 마찬가지로 행성 역시 질량을 가지고 있기 때문에 항성에 끌려가게 됩니다. 행성은 항성의 중력에 끌려가는 동시에, 원래 운동 방향으로 계속 움직이려는 관성을 가지고 있습니다. 관성은 물체가 외부 힘이 없을 경우 계속해서 직선으로 이동하려는 성질을 말합니다. 즉, 행성은 가만히 있지 않고 처음부터 어떤 방향으로든 움직이고 있기 때문에, 이 운동을 계속 유지하려고 합니다. 행성이 공전 궤도를 유지하는 것은 중력과 관성이 균형을 이루기 때문입니다. 중력은 행성을 항성 쪽으로 끌어당기고, 관성은 행성을 직선 방향으로 나아가게 하려 합니다. 이 두 힘이 균형을 이루면서, 행성은 직선으로 나아가지 않고, 항성 주변을 곡선 궤도로 공전하게 됩니다. 중력만 작용한다면 행성은 항성에 충돌할 것이고, 관성만 작용한다면 행성은 직선으로 항성에서 멀어져 나갈 것입니다. 그러나 두 힘이 조화를 이루면서, 행성은 일정한 궤도를 유지하게 됩니다. 이 궤도는 원형 또는 타원형일 수 있으며, 타원 궤도의 경우에는 케플러의 행성 운동 법칙에 의해 설명됩니다. 요하네스 케플러는 행성의 궤도가 정확히 원이 아니라 타원을 그린다는 것을 밝혔습니다. 케플러의 제1법칙에 따르면, 행성의 궤도는 타원이 되며, 항성은 타원의 두 초점 중 하나에 위치합니다. 이 타원 궤도는 중력과 관성이 균형을 이루는 방식에 의해 결정됩니다. 행성은 항성에 가까워질 때 더 빠르게 움직이고, 멀어질 때 더 천천히 움직이며, 이러한 속도 변화가 궤도를 안정적으로 유지하게 합니다. 또한 행성이 궤도를 유지하는 데는 각운동량 보존 법칙도 중요한 역할을 합니다. 각운동량은 회전 운동을 하는 물체가 외부 힘이 가해지지 않는 한 그 상태를 유지하려는 성질입니다. 행성이 항성 주위를 공전할 때 각운동량이 보존되기 때문에, 행성이 태양에 가까워지면 더 빨리, 멀어지면 더 천천히 움직이면서 일정한 궤도를 유지하게 됩니다.
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Q. 우주 정거장이 원심력을 이용해서 인공 중력을 만든다고 하는데요 어떻게 만드는 건가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.원심력은 물체가 원형 궤도로 회전할 때 물체가 바깥쪽으로 밀려나는 힘이며 우리가 롤러코스터나 회전하는 기구를 탈 때 몸이 바깥쪽으로 밀리는 느낌을 받는 이유도 이 원심력 때문입니다. 우주 정거장에서 이 원심력을 활용하여 인공 중력을 만들 수 있습니다~ 우주 정거장이 일정한 속도로 회전하게 되면, 그 안에 있는 사람들은 정거장의 외벽 쪽으로 원심력을 느끼게 됩니다. 이때 원심력은 실제 지구 중력과 같은 방식으로 작용하여 마치 아래로 끌어당기는 것처럼 느껴지게 됩니다. 그 결과, 사람이 느끼는 인공 중력은 회전 속도와 반지름에 의해 결정됩니다. 회전 속도가 빠르고, 반지름이 크면 더 강한 인공 중력이 생성됩니다. 우주 정거장이 회전할 때, 정거장의 내부는 고정되어 있지만, 원심력 때문에 사람이 정거장의 벽 쪽으로 밀리게 됩니다. 그 벽이 바닥 역할을 하게 되므로, 사람은 마치 지구에서처럼 그 바닥 위에서 걸어 다닐 수 있습니다. 즉, 우주 정거장의 회전 방향이 인공 중력의 방향을 결정하는 것이죠. 벽이 바닥이 되고, 원심력이 아래로 끌어당기는 힘처럼 작용하는 것입니다.
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Q. 행성?이 아니라고 했던 게 어떤거였죠?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.태양계 내에서 행성이엿다가 빠진 행성에 대해서 이야기하시는것같아용~ 명왕성을 의미하는것입니다! 명왕성은 1930년 발견된 아홉번째 행성이었으니 2006년 국제천문연맹에 으해 행성의 새로운 정의로 인하여 왜소행성으로 재분류 되었습니다. 명왕성의 궤도는 매우 타원형이며, 다른 행성들보다 태양으로부터 멀리 떨어져 있습니다. 또한, 명왕성의 궤도는 지구의 궤도 평면에 대해 기울어져 있어 독특한 경로를 따라 움직입니다. 이 때문에 명왕성은 때때로 해왕성보다 태양에 가까워질 때도 있습니다. 명왕성은 매우 작습니다. 지구의 위성인 달보다도 작으며, 질량도 매우 낮습니다. 그 크기와 질량 때문에 명왕성은 주변에 있는 다른 왜소행성들과 비교해도 그리 크지 않습니다. 명왕성은 주로 얼음과 암석으로 이루어져 있습니다. 표면은 질소 얼음, 메탄, 일산화탄소 등의 얼음층으로 덮여 있으며, 이러한 얼음들이 계절에 따라 명왕성의 대기에 영향을 미칩니다. 명왕성은 매우 희박한 대기를 가지고 있습니다. 대기는 주로 질소, 메탄, 일산화탄소로 이루어져 있으며, 명왕성의 온도에 따라 대기의 상태가 변합니다. 태양에 가까워지면 대기의 얼음이 기체로 변하지만, 멀어지면 다시 얼어붙습니다.명왕성은 5개의 알려진 위성을 가지고 있는데, 그 중 가장 큰 위성인 카론은 명왕성과 비슷한 크기여서 둘은 이중 행성으로 불리기도 합니다!
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Q. 수성보다 금성이 더 뜨거운 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.금성의 대기는 매우 두껍고, 대부분이 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 금성 대기의 96% 이상이 이산화탄소이며, 이로 인해 강력한 온실효과가 발생합니다. 금성의 대기는 태양에서 받은 열을 표면으로 전달한 후 다시 방출되지 않게 가두는 역할을 합니다. 즉, 금성은 대기를 통해 열을 내부에 가둬두어 태양에서 받은 에너지가 대기에서 빠져나가지 못하고, 온도가 점점 상승하게 됩니다. 수성은 태양에 더 가까운 행성이지만, 대기가 거의 없거나 매우 희박합니다. 수성은 대기층이 거의 존재하지 않아 태양 에너지를 흡수한 후 표면이 바로 우주로 열을 방출합니다. 이로 인해 수성은 낮에는 매우 뜨겁지만, 밤에는 극도로 추운 온도 변화를 겪습니다. 수성의 낮 온도는 최대 430도까지 올라갈 수 있지만, 금성처럼 열을 가두는 대기가 없기 때문에 평균 온도는 금성보다 낮습니다.
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Q. 금성의 표면에 최초로 착륙한 탐사선은 우엇인가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.금성의 표면에 최초로 착륙한 탐사선은 소련이 발사한 베네라 7호입니다. 1970년 12월 15일에 금성의 표면에 착륙한 이 탐사선은, 금성 표면에서 최초로 데이터를 전송한 우주선이기도 합니다. 베네라 7호는 금성에 착륙한 후 약 23분 동안 데이터를 전송했습니다. 금성의 극단적인 환경에서 작동할 수 있도록 설계되었지만, 결국 금성의 높은 온도와 압력을 견디지 못하고 녹아버렸습니다. 금성의 표면 환경은 매우 극단적입니다. 금성의 대기는 주로 이산화탄소로 이루어져 있고, 극단적인 온실효과로 인해 표면 온도가 약 465°C에 달합니다. 또한 금성의 대기압은 지구의 약 90배에 달해, 탐사선이 매우 높은 압력을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다.