왜 행성들은 둥글까요?
행성은 왜 둥글까요? 크기와 구성 성분은 서로 달라도 태양계의 여덟 행성은 모두 거의 구형입니다. 반면 소행성은 모양이 훨씬 다양해서 땅콩이나 개에게 주는 뼈다귀처럼 생긴 것도 있습니다! 그렇다면 왜 행성은 모두 둥근데 작은 천체는 온갖 모양을 할 수 있을까요? 행성을 둥글게 만드는 원리와 어떤 행성이 다른 행성보다 더 둥근 이유, 그리고 중력이 우주의 천체를 빚어내는 방식을 살펴보겠습니다.
Solar Walk 2에서 행성의 3D 모델도 살펴보세요. 기본적인 모양은 같지만 저마다 얼마나 다른 세계인지 확인할 수 있습니다.
내용
모든 행성은 왜 둥글까요?
행성이 둥근 이유는 중력이 행성의 모양을 만들기 때문입니다. 행성은 별 주위를 돌며 흩어져 있던 가스와 먼지 입자에서 탄생합니다. 입자들은 중력으로 서로 끌어당겨 덩어리를 이루고, 이 덩어리는 주변의 물질을 모으면서 점점 커집니다.
형성 중인 행성이 커질수록 중력도 강해져, 물질의 분포를 바꿀 수 있을 정도가 됩니다. 중력은 모든 방향에서 물질을 중심으로 끌어당기므로 거의 구형인 천체가 만들어집니다. 이것이 행성이 둥근 이유입니다.
행성은 둥근데 대부분의 소행성은 왜 그렇지 않을까요?
천체의 모양은 질량에 따라 달라집니다. 질량이 클수록 자신의 중력으로 더 둥근 모양을 이루려는 힘도 강해집니다. 소행성은 대체로 너무 작아서 자체 중력으로 불규칙한 모양을 매끄럽게 다듬을 수 없습니다.
화성과 목성 사이의 소행성대에 있는 많은 소행성은 행성이 되지 못한 물질의 잔해입니다. 목성의 강한 중력이 큰 천체의 성장을 방해해, 물질이 하나의 행성으로 뭉치지 못하게 했습니다.
작은 천체 중에도 거의 둥근 모양이 될 만큼 중력이 강한 것이 있습니다. 그중 태양 주위를 공전하고, 위성이 아니며, 궤도 주변의 다른 천체를 정리하지 못한 천체는 왜행성으로 분류됩니다. 거의 둥근 모양이라는 점은 핵심 분류 기준 중 하나로, 왜행성을 더 작고 불규칙한 모양의 소행성과 구별해 줍니다.
행성은 완벽한 구일까요?
행성은 자전축을 중심으로 회전하기 때문에 완벽한 구가 아닙니다. 자전할 때는 중력과 반대 방향, 즉 바깥쪽으로 원심력이 작용합니다. 이 효과는 적도에서 가장 강해 행성의 가운데 부분이 바깥으로 부풀고 양극은 조금 납작해집니다. 이렇게 적도 부분이 부푸는 현상을 적도 팽대라고 하며, 그 결과 생기는 모양은 편평한 회전타원체라고 합니다.
목성이 납작한 모양이라는 사실은 망원경으로도 확인할 수 있습니다! 관측 조건이 좋으면 목성의 원반이 구름 띠와 나란한 방향으로, 그에 수직인 방향보다 조금 더 넓어 보입니다. 2027년 2월 11일은 좋은 관측 기회입니다. 이날 목성은 충을 맞아 밤새 보입니다. 더 안정적인 상을 보려면 목성이 지평선 위로 높이 올라올 때까지 기다리세요.
가장 둥근 행성은 무엇일까요?
행성이 얼마나 납작한지는 자전 속도뿐 아니라 밀도와 내부 구조에도 달려 있습니다. 금성과 수성은 구에 가장 가까운 행성입니다. 자전 속도가 가장 느리기 때문입니다.
이 논리대로라면 태양계에서 가장 빠르게 자전하는 목성이 가장 납작할 것 같지만, 놀랍게도 그 자리는 토성의 몫입니다! 토성은 목성보다 자전 속도가 조금 느리지만, 밀도가 훨씬 낮고 중력도 약해서 적도 부분이 더 크게 부풀어 오릅니다.
산과 계곡은 행성의 모양에 영향을 줄까요?
산과 계곡 같은 지형은 행성의 표면을 울퉁불퉁하게 만들지만, 전체적인 모양에는 거의 영향을 주지 않습니다. 지구를 지름 약 24cm인 농구공 크기로 줄인다고 상상해 보세요. 그 비율에서는 에베레스트산조차 해수면 위로 겨우 0.17mm 솟아 있을 것입니다.
그렇다면 화성의 올림푸스산은 어떨까요? 높이가 약 22km나 되지만, 화성을 농구공 크기로 줄이면 표면 위로 불과 0.8mm 튀어나옵니다. 이렇게 거대한 산조차 행성의 전체적인 모양에는 거의 영향을 주지 않습니다!
올림푸스산은 태양계에서 가장 큰 화산입니다. 태양계의 다른 기록 보유자에 대해서는 얼마나 알고 계신가요? 퀴즈를 풀며 가장 큰 것, 작은 것, 깊은 것 등 다양한 태양계 기록에 대한 지식을 시험해 보세요!
행성이 둥근 이유: 자주 묻는 질문
지구는 완벽하게 둥글까요?
지구가 둥근 이유는 중력이 모든 방향에서 물질을 중심으로 끌어당겨 거의 구형으로 만들기 때문입니다. 하지만 지구는 완벽한 구가 아닙니다. 자전 때문에 적도 부분이 조금 더 넓고 양극은 더 납작합니다. 이런 모양을 편평한 회전타원체라고 합니다.
지구가 적도가 부풀 만큼 빠르게 자전한다면, 왜 우리는 밖으로 튕겨 나가지 않을까요?
행성의 모양이 바뀌려면 반드시 중력을 이겨내야 하는 것은 아닙니다. 회전하는 그릇에 담긴 물을 생각해 보세요. 물은 가장자리를 따라 올라가지만 그릇 안에 그대로 남아 있습니다. 마찬가지로 지구의 물질도 천천히 이동하고 변형되면서 적도 부분을 조금 더 넓게 만들 수 있습니다. 지구 깊숙한 곳의 단단한 암석도 오랜 시간이 지나면 변형될 수 있습니다. 그동안에도 중력은 모든 물질을 한데 붙잡아 둡니다.
지구는 모양을 조금 바꿀 만큼 빠르게 자전하지만, 우리를 지표면 밖으로 튕겨 낼 만큼 빠르지는 않습니다. 적도에서 우리는 지구의 자전에 따라 시속 약 1,670km로 움직입니다. 적도에 있는 사람이 지구의 자전만으로 무중량 상태가 되려면 그 속도가 시속 약 28,500km, 즉 지금의 약 17배에 달해야 합니다! 지구의 반지름과 질량이 그대로라고 가정하면, 단 84분 만에 한 바퀴를 돌아야 합니다.
지구가 둥글다는 사실은 누가 발견했을까요?
지구가 구형이라는 생각은 고대 그리스로 거슬러 올라가며, 흔히 피타고라스(기원전 약 570495년)에게서 비롯되었다고 알려져 있습니다. 이후 아리스토텔레스(기원전 384322년)는 월식 때 달에 비치는 지구 그림자가 둥글다는 점 등 지구가 둥글다는 증거를 제시했습니다. 기원전 3세기에는 에라토스테네스(기원전 약 276~194년)가 한 걸음 더 나아갔습니다. 이집트의 두 도시에서 태양의 위치를 비교해 지구의 둘레를 놀라울 만큼 정확하게 계산했습니다.
지구가 둥글다는 것을 어떻게 증명할 수 있을까요?
탁 트인 바다를 바라볼 때 더 높은 곳으로 올라가면 더 멀리 볼 수 있습니다. 지구의 곡률 때문에 가려져 있던 먼 물체의 일부가 보이기도 합니다. 지구가 평평하다면 관측 조건만 충분히 좋을 경우 그 부분은 지상에서도 보여야 합니다. 기사에서 지구가 둥글다는 것을 증명하는 다른 방법도 알아보세요.
지구 평면설 지지자들은 다른 행성을 어떻게 생각할까요?
일부 지구 평면설 지지자는 행성이 실제로 둥글다고 인정하면서도, 지구는 행성이 아니므로 구형일 필요가 없다고 생각합니다. 이 운동에 속한 여러 집단은 저마다 다른 생각을 갖고 있습니다. 지구가 평평하다는 데는 동의하지만, 다른 행성에 대해서는 아직 하나의 공통된 설명에 합의하지 못했습니다.
달은 왜 둥글까요?
지구의 자연 위성인 달이 구형인 것은 질량이 크고 둥근 모양을 유지할 만큼 중력이 강하기 때문입니다. 갈릴레이 위성인 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토도 같은 이유로 둥근 모양을 하고 있습니다. 하지만 위성도 불규칙한 모양일 수 있습니다. 예를 들어 화성의 위성 포보스와 데이모스는 소행성을 닮았습니다. 크기가 작아 구형으로 만들 만큼 중력이 강하지 않기 때문입니다.
별도 둥글까요?
행성과 마찬가지로 별도 거의 구형입니다. 중력이 물질을 중심으로 끌어당기기 때문입니다. 하지만 빠르게 자전하면 적도 부분이 부풀고 양극이 납작해질 수 있습니다. 대표적인 예는 레굴루스로, 사자자리에서 가장 밝은 별입니다. 이 별은 16시간마다 한 번씩 자전하기 때문에 적도 지름이 극지름보다 약 32%나 큽니다!
행성이 둥근 이유: 핵심 정리
행성은 형성되는 과정에서 중력이 물질을 중심으로 끌어당기기 때문에 둥근 모양이 됩니다. 하지만 완벽한 구는 아닙니다. 자전 때문에 적도 부분은 조금 더 넓어지고 양극은 납작해집니다. 납작한 정도는 행성마다 다르며, 자전과 밀도, 내부 구조에 따라 결정됩니다.
이러한 차이를 직접 살펴보고 싶으신가요? Solar Walk 2로 태양계를 가상 여행하면서 행성을 3D로 관찰하고, 각 세계만의 특별한 점을 발견해 보세요.
