지구과학 고2 태양계 천체와 별과 우주의 진화

태양계 구성원

8개 행성·왜소행성·소행성대·혜성·카이퍼대·오르트 구름으로 구성된 태양계 구조와 각 천체의 특성을 이해한다.
태양계는 태양과 8개의 행성, 위성, 왜소행성, 소행성대, 혜성, 그리고 해왕성 바깥의 카이퍼 대와 태양계를 감싸는 오르트 구름으로 이루어져 있습니다.
태양계를 한 장의 지도로 그리면, 안쪽에 작고 단단한 행성들, 그다음 소행성 부스러기 띠, 그 밖에 거대한 기체 행성들, 그리고 훨씬 바깥에 얼음 부스러기들이 층층이 놓인 구조가 보입니다. 모두 태양계 형성 때 원반의 온도가 남긴 자국입니다.

쉽게 말하면

태양계의 구성원은 '태양 주위를 도는 것들'이지만, 그 안에서도 등급이 나뉩니다. 2006년에 국제천문연맹이 정한 행성의 조건은 세 가지입니다 — 태양 주위를 돌 것, 자체 중력으로 둥근 모양을 유지할 만큼 클 것, 그리고 자기 궤도 주변의 다른 천체를 치워 냈을 것. 이 세 조건을 모두 만족하는 것이 여덟 행성입니다. 앞의 두 조건은 만족하지만 궤도를 독차지하지 못한 천체는 왜소행성으로 분류하며, 명왕성과 세레스가 여기에 속합니다.

화성과 목성 사이에는 소행성대가 있습니다. 행성으로 뭉치지 못하고 남은 암석 부스러기들이 목성의 강한 중력에 흔들려 끝내 합쳐지지 못한 구역입니다. 크기는 제각각이고, 대부분 암석과 금속으로 이루어져 있습니다.

해왕성 바깥에는 카이퍼 대가 펼쳐져 있습니다. 태양에서 멀어 얼음이 그대로 남은 부스러기들의 띠이고, 명왕성도 이곳의 일원입니다. 그보다 훨씬 바깥, 태양계 전체를 공처럼 둘러싸고 있다고 여겨지는 것이 오르트 구름입니다. 아주 긴 주기로 돌아오는 혜성들이 여기서 온다고 봅니다.

혜성은 얼음과 먼지로 된 '더러운 눈덩이'입니다. 태양에서 멀 때는 그냥 얼음 덩어리(핵)이지만, 태양에 가까워지면 열을 받아 기체와 먼지를 뿜어 핵을 둘러싼 코마와 긴 꼬리를 만듭니다. 한편 우주를 떠도는 작은 알갱이를 유성체라 하고, 그것이 지구 대기로 들어와 타면서 빛을 내는 것이 유성, 다 타지 않고 지표에 떨어진 것이 운석입니다 — 셋은 같은 물체의 서로 다른 처지입니다.

이렇게 나타납니다

  1. 예시 1
    혜성의 꼬리는 항상 태양 반대쪽
    혜성의 꼬리는 혜성이 나아가는 방향의 뒤로 나부끼는 것이 아니라, 태양의 반대쪽으로 뻗습니다. 그래서 태양을 돌아 멀어질 때는 꼬리가 혜성보다 앞장서서 갑니다. 꼬리는 두 종류인데, 태양풍에 밀려 곧게 뻗는 이온 꼬리와 빛의 압력에 밀려 완만하게 휘는 먼지 꼬리입니다.
  2. 예시 2
    명왕성이 왜소행성이 된 이유
    명왕성은 너무 작아서 강등된 것이 아닙니다. 세 번째 조건인 '궤도 주변의 천체를 치워 냈는가'를 만족하지 못했기 때문입니다. 명왕성은 카이퍼 대 안에서 비슷한 얼음 천체들과 궤도를 공유하고 있습니다. 실제로 비슷한 크기의 천체들이 카이퍼 대에서 잇달아 발견되면서, 명왕성만 행성으로 남겨 둘 근거가 사라졌습니다.
  3. 예시 3
    유성체 · 유성 · 운석
    우주 공간에 있으면 유성체, 대기권에 들어와 마찰열로 빛을 내면 유성(별똥별), 다 타지 않고 땅에 떨어지면 운석입니다. 이름이 세 개인 것은 물체가 세 종류여서가 아니라 있는 곳이 세 군데여서입니다.

소행성과 혜성

구분소행성혜성
주로 있는 곳화성과 목성 사이 소행성대카이퍼 대 · 오르트 구름 기원
구성 물질암석 · 금속얼음 · 먼지
궤도원에 가깝고 황도면 부근매우 찌그러진 타원, 기울기도 제각각
태양에 가까워지면겉모습이 거의 변하지 않음기체·먼지를 뿜어 코마와 꼬리가 생김

자주 하는 오해

혜성의 꼬리가 진행 방향 뒤로 끌린다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움혜성이 빠르게 날아가니 꼬리가 뒤로 휘날린다
실제로는꼬리는 언제나 태양의 반대쪽을 향합니다. 태양을 돌아 나올 때는 꼬리가 진행 방향의 앞쪽으로 뻗습니다.
꼬리를 만드는 것은 공기의 저항이 아니라 태양에서 오는 태양풍과 빛의 압력입니다. 우주 공간에는 저항을 줄 공기가 없습니다. 밀어내는 힘이 태양에서 바깥으로 향하므로 꼬리도 무조건 태양 반대 방향입니다 — 혜성이 어느 쪽으로 가고 있든 상관없습니다.
명왕성이 '너무 작아서' 행성에서 빠졌다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움명왕성은 크기가 기준에 못 미쳐 행성 자격을 잃었다
실제로는기준은 크기가 아니라 '자기 궤도 주변을 정리했는가'입니다. 명왕성은 카이퍼 대에서 비슷한 천체들과 궤도를 공유하고 있어 이 조건을 만족하지 못합니다.
크기가 기준이었다면 '몇 km부터 행성인가'라는 답 없는 논쟁이 시작됩니다. 반면 '궤도를 지배하는가'는 그 천체가 주변에서 압도적인 중력의 주인인지를 묻는 물리적인 기준입니다. 행성은 자기 구역의 유일한 주인이고, 왜소행성은 무리 속의 한 명입니다. 명왕성이 둥글고 태양을 도는 것은 여전히 사실입니다 — 바뀐 것은 이름이지 명왕성이 아닙니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

태양계중1태양계 형성고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

없음 — 이 개념이 마지막입니다

같은 단원의 개념 — 태양계 천체와 별과 우주의 진화

거성과 초거성고2내행성과 외행성고2달의 위상과 식 현상고2백색왜성·중성자별·블랙홀고2별의 광도와 등급고2별의 물리량고2별의 에너지원(핵융합)고2별의 진화고2연주 시차와 별까지의 거리고2일식과 월식고2주계열성고2지구의 자전과 공전고2천구와 좌표계고2케플러 법칙고2태양고2태양계 형성고2태양풍고2행성의 운동고2흑점과 태양 활동 주기고2H-R도고2

자주 묻는 질문

Q1소행성대는 영화에서처럼 돌이 빽빽한가요?
아닙니다. 소행성대는 매우 넓은 공간에 천체가 드문드문 흩어져 있어서, 탐사선이 그곳을 통과하며 무언가와 부딪힐 확률은 극히 낮습니다. 그림에서 촘촘해 보이는 것은 넓은 영역을 한 장에 압축해 그렸기 때문입니다.
Q2카이퍼 대와 오르트 구름은 어떻게 다른가요?
카이퍼 대는 해왕성 바깥에 황도면을 따라 납작하게 펼쳐진 띠이고, 오르트 구름은 그보다 훨씬 멀리서 태양계를 공처럼 둘러싸고 있다고 여겨지는 영역입니다. 모양(원반 대 구)과 거리가 다릅니다. 주기가 짧은 혜성은 주로 카이퍼 대에서, 주기가 아주 긴 혜성은 오르트 구름에서 온다고 봅니다.
Q3행성의 위성도 태양계 구성원인가요?
그렇습니다. 다만 위성은 태양이 아니라 행성 주위를 돕니다. 목성형 행성은 위성이 많고, 그중에는 지구의 달보다 크거나 얼음 아래 바다가 있을 것으로 추정되는 것들도 있습니다.
교육과정 2022 개정 · 고2 지구과학 · 태양계 천체와 별과 우주의 진화 수록 기본 (교육과정 단원)

구성원을 다 훑었다면 이제 태양계 질량의 압도적인 대부분을 차지하는 주인공을 볼 차례입니다. 태양으로 넘어가세요.

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