어느 쪽이 목성일까
어느 쪽이 목성일까
  • 함예솔
  • 승인 2019.03.20 06:50
  • 조회수 2311
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<한국천문연구원> 자료에 따르면 목성은 태양계의 5번째 궤도를 돌고 있고 태양계 내의 가장 큰 행성입니다. 지름은 14만 3,000km로 지구의 약 11배로, 태양계의 여덟 개 행성(수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성)을 모두 합친 질량의 2/3를 차지한다고 합니다. 

 

목성은 가스로 이뤄져 있기 때문에 암석으로 이뤄진 지구와는 공통점이 없을 것 같은데요. 그런데, 뜻밖에도 목성과 지구에서 관측되는 유체의 움직임은 동일한 물리 법칙에 따라 움직인다고 합니다. 지구에서 관찰되는 소용돌이가 목성의 소용돌이와 많이 닮아 있었습니다.

 

둘 중에 진짜 목성은?

 

어느 쪽이 목성일까요? 출처: NASA/Lansat-8/JunoCam
어느 쪽이 목성일까요? 출처: NASA/Lansat-8/JunoCam

왼쪽 사진은 NASA의 목성 탐사선인 주노(Jono)가 촬영한 목성 사진입니다. 오른쪽은 지구 궤도를 돌고 있는 랜드셋8(Landsat-8) 호가 찍은 발트해의 식물성 플랑크톤(phytoplankton bloom) 모습입니다. NASA의 고다드 우주비행센터 Norman Kuring은 "이 모든 것은 회전하고 있는 천체 위에 놓인 액체의 움직임에 관한 것"이라고 말했는데요.

 

Kuring은 유체의 흐름 패턴을 잔잔한 경로를 따라 흐르는 '층류(laminar)'와 불규칙하고 무질서한 흐름을 보이는 '난류(turbulent)'의 조합으로 설명할 수 있다고 합니다. 이러한 흐름은 '레이놀즈 수'로 특정될 수 있는데요. '레이놀즈 수(Reynolds number)'란 유체역학에서 관성에 의한 힘과 점성에 의한 힘의 비입니다. 주어진 유동 조건에서 층류와 난류를 판정할 때 사용하는 수치입니다.

 

목성 대기는 3개 층으로 구성

 

매혹적인 목성 대기에 있는 소용돌이. 출처: NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran
목성 대기의 매혹적인 소용돌이. 출처: NASA

NASA의 목성 탐사선 주노는 목성에 도착한 이후 거대한 가스 행성인 목성의 매혹적인 대기 사진들을 꾸준히 보내왔는데요. 과학자들은 목성의 대기가 뚜렷하게 구분되는 3개의 구름층으로 이뤄져있다고 분석합니다. 암모니아가 풍부한 구름이 목성의 최외층에서 소용돌이 치는 모습이 인상적인 사진(위)이죠?

 

시민과학자 Gerald Eichstädt와 Seán Doran은 2018년 12월, 주노가 보내온 이미지 데이터를 바탕으로 이미지 처리 단계를 거쳐 아름다운 목성의 이미지를 만들어냈는데요. 사람들의 눈으로 식별하기 어려운 세부적인 요소들을 강조했다고 합니다.

 

우주천체물리학 및 행성학연구소에서 주노 미션의 공동연구자로 활동하는 Alberto Adriani에 따르면 목성 구름에 있는 소용돌이는 행성의 빠른 회전과 대기 더 깊은 층의 높은 온도 때문에 발생하는 혼란을 반영한다고 합니다. 그는 이 현상을 액체가 끓을수록 더 빠르게 회전하는 현상과 비교합니다.

 

발트해에 플랑크톤 꽃이 피었습니다

 

플랑크톤 꽃이 피었습니다. 출처: NASA/Ladsat-8
플랑크톤 꽃이 피었습니다. 출처: NASA/Ladsat-8

목성의 대기 패턴과 유사한 모양이 지구의 해양에서 발견됩니다. 이 사진은 랜드셋8(Landsat-8) 호의 OLI(Operational Land Imager)에서 2018년 7월 18일 얻은 이미지인데요. 핀란드 인근의 발트해에서 발생한 소용돌이 가장자리를 따라 번성한 녹색의 식물성 플랑크톤을 담고 있습니다. 해양에서 발생하는 이러한 난류 프로세스는 지구의 열과 탄소, 영양분을 운반하는 데 매우 중요합니다.

 

식물성 플랑크톤은 영양소가 풍부하고 온도와 염도가 알맞을 때 빠르게 번식하게 되는데요. 식물성 플랑크톤이 해양 표면에 대량으로 증식할 경우, 다채로운 무늬를 만들어 냅니다. 또, 해양으로 들어오는 태양 빛의 일부를 반사시켜 바닷물의 색을 바꿔놓기도 합니다. 

 

 

과학자들은 지구 해양의 복잡한 특징들에 대해 연구할 동안 천문학자들은 목성의 복잡한 구성에 대해 연구하고 있습니다. 이는 우리의 태양계와 또 다른 태양계가 어떻게 형성되는지 이해하는 데 중요한 단서를 줄 수 있을지도 모릅니다. Kuring은 "태양계 다른 곳에서 관찰되는 것을 해석할 때 우리는 항상 이미 알고 있는 지구의 현상들과 비교한다"고 전했습니다.


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