[자연과학]지구 및 태양계 행성들의 모양, 크기 및 특성결정

소개글

지구 및 태양계 행성들의 모양, 크기 및 특성결정에 관한
여러가지 가설이나 질문에 대한 논리적 답변.

목차

1. 지구형 행성은 금속성분으로 이루어진 핵, 암석 성분의 맨틀과 지각을 가진다. 목성형 행성은 얼음과 암석으로 이루어진 핵, 수소와 헬륨의 유체층으로 둘러싸여 있다. 이러한 구성 성분의 차이는 어디에서 기인한 것일까?

2. 지구는 철과 니켈을 주성분으로 하는 고체 상태의 내핵과 액체 상태의 외핵, 감람암질의 맨틀, 규산염질의 지각으로 구성되어 있다. 어떻게 지금과 같은 층상 구조를 갖추게 되었을까?

3. 지구에서 가장 오래된 암석은 39억 년 전의 것이다. 그러나 지구는 약 46 억 년 전에 생겼다고 알려져 있다. 이 gap을 어떻게 설명할 수 있을까?

4. 명왕성에 대해, 다음 주제를 가지고 토론해 보자.

5. 지구의 대기 조성은 다른 지구형 행성과 달리 산소와 질소로 구성되어 있는데 그 이유는 무엇인가? 또한 지구 초기에 많았던 이산화탄소는 어디로 갔을까?

6. 목성이 태양계 행성 중 그 질량과 크기가 가장 큰 이유는?

7. 목성형 행성의 위성수가 많은 까닭은 무엇일까?

8. 달의 암석권은 지구의 것과 구성 성분이 비슷하다. 이유는 무엇일까?

본문내용

1. 지구형 행성은 금속성분으로 이루어진 핵, 암석 성분의 맨틀과 지각을 가진다. 목성형 행성은 얼음과 암석으로 이루어진 핵, 수소와 헬륨의 유체층으로 둘러싸여 있다. 이러한 구성 성분의 차이는 어디에서 기인한 것일까?
태양계 형성에 대해서는 여러 이론이 있는데 그 중 가장 널리 받아들여지고 있는 것이 바로 성운설이다. 이 성운설에 의한 태양계의 형성은 다음과 같다.
우리 은하의 나선 팔에 있던 먼지와 가스로 이루어진 구름 즉, 성운으로부터 태양이 형성되었는데 태양을 구성하게 된 성운을 원시태양성운이라 한다. 이 원시태양성운이 초기에는 역학적 평형상태(중력수축과 내부의 열에 의한 팽창력이 서로 평형을 이뤄 안정된 상태)를 이루며 매우 안정한 상태에 있었다. 그런데 이 성운 주위에 있던 커다란 별이 초신성(대폭발을 일으키며 사라지는 별)폭발을 일으키게 되었고 그 잔해가 원시태양성운 속으로 들어오면서 원시태양성운의 밀도가 증가하게 된다. 이렇게 되자 성운 내부의 역학적 평형상태가 깨지게 되었고 밀도가 증가한 성운은 강한 수축을 일으키게 된다.
강한 수축으로 인해 성운물질이 내부로 모여들기 시작하자 각운동량의 보존법칙에 의해 성운은 점점 더 빨리 회전하기 시작하는데 이는 피겨스케이팅 선수가 팔을 뻗어 회전하기 시작한 다음 팔을 움츠리면 더욱 빠르게 회전하는 것과 같은 이치이다.
수축이 진행되면서 성운 중심부의 압력, 밀도, 온도가 점차 증가하기 시작하여 마침내 중심부의 온도가 10,000,000K에 이르게 되었을 때 핵융합반응이 일어나게 되었고 성운의 중심부는 엄청난 에너지를 방출하며 빛나기 시작한다. 이때가 바로 태양이 별로 탄생하는 시점이다.
원시태양성운의 회전속도가 빨라지면서 중심부에 태양이 탄생하였고, 성운의 주변에 있던 가스와 먼지들은 납작한 원반을 이루게 된다. 막 태어난 태양은 무척 뜨거웠기에 처음엔 주변의 먼지들을 모두 기화시켰지만, 시간이 지나면서 다시 응결하여 작은 광물 알갱이(콘드롤)를 이룬다.
태양으로부터의 거리에 따라 온도가 다르기 때문에 태양에 가까운 곳에서는 용융점이 높은 알갱이(Ca-, Al-, Fe-, Ni-, Mg-, Si-화합물 등)들이 만들어지고, 먼 곳에서는 주로 물, 암모니아 메탄으로 이루어진 얼음덩어리가 생성되었다. 이러한 알갱이들은 서로 충돌하여 합쳐지면서 점점 커져 지름이 수 km 또는 수백 km의 미행성으로 발전하였다.

참고 자료

관측 천문학 실습, 김희수, 북스힐
HIGHTOP-지구과학Ⅱ, 하효명, 두산동아
힌국천문연구원 참고 http:..www,kasi.re.kr