토성(Saturn)

토성(Saturn)

토성(Saturn)은 태양에서 여섯 번째 행성으로 태양계에서 목성에 이어 두 번째로 큰 행성입니다. 지구 평균 반경의 약 9.5배에 달하는 거대 가스 행성입니다. 지구 평균 밀도의 8분의 1밖에 가지고 있지 않지만 질량은 95배 이상 됩니다. 토성 내부는 깊은 금속 수소 층, 액체 수소와 액체 헬륨의 중간 층, 그리고 마지막으로 가스 형태의 외층으로 둘러싸여 있다고 보고되고 있습니다. 토성은 대기 중 암모니아 결정 때문에 연한 노란색 색을 띠고 있습니다. 금속층 내 전류는 토성의 행성 자기장을 발생시키는 것으로 생각되는데 토성의 크기가 크고 토성의 행성 자기장은 토성의 행성 자기장보다 약하지만 토성의 자기장은 토성 행성 자기장의 580배입니다. 토성의 자기장 강도는 목성의 20분의 1 정도입니다. 외관 분위기는 일반적으로 옅고 대조적이지 않지만 장수의 특징이 나타날 수 있습니다. 토성의 풍속은 시속 1,800킬로미터(시속 1,100마일)에 달할 수 있습니다. 이 행성은 주로 얼음 입자로 구성되어 암석 파편이나 먼지의 양이 적은 현저한 환계를 가지고 있습니다. 적어도 145개의 위성이 이 행성을 돌고 있는 것으로 알려져 있으며, 그 중 63개는 공식적으로 명명되어 있습니다. 토성에서 가장 크고 태양계에서 두 번째로 큰 달인 타이탄은 수성(Mercury)보다 크기 때문에 태양계에서 실질적인 대기를 가진 유일한 달입니다.

토성의 물리적 특징

토성은 주로 수소와 헬륨으로 구성된 거대 가스 행성입니다. 확실한 표면이 부족하지만 확실한 코어를 가지고 있을 가능성이 있습니다. 토성의 자전에 의해 그것은 타원형의 구체 형태를 하고 있습니다.즉, 극지에서 평평해지고 적도에서 부풀어 있습니다. 적도와 극지의 반경은 거의 10% 차이가 납니다: 60,268km와 54,364km. 태양계의 다른 거대 행성인 목성, 천왕성, 해왕성 또한 오블라토이지만 더 적은 정도입니다. 팽창률과 회전율의 조합은 적도를 따른 유효 표면 중력(8.96m/s2)이 극지의 74%로 지구 표면 중력보다 낮다는 것을 의미합니다. 하지만 거의 36km/s의 적도 탈출 속도는 지구보다 훨씬 높습니다. 토성은 태양계에서 유일하게 물보다 밀도가 낮고 약 30% 적은 행성입니다.토성의 중심부는 물보다 상당히 밀도가 높지만 대기 때문에 행성의 평균 대비 밀도는 0.69g/cm3입니다. 목성은 지구 질량의 318배, 토성은 지구 질량의 95배입니다. 목성과 토성은 태양계 전체 행성 질량의 92%를 차지하고 있습니다.주로 수소와 헬륨으로 구성되어 있음에도 토성 질량의 99.9%를 포함한 반경에서 도달하는 밀도가 0.01g/cm3 이상으로 수소가 이상적이지 않은 액체가 되기 때문에 토성 질량의 대부분은 기상에 있지 않습니다. 토성 내부의 온도, 압력, 밀도는 모두 코어를 향해 꾸준히 상승하고 수소는 더 깊은 층의 금속이 됩니다. 표준 행성 모델은 토성 내부가 목성 내부와 비슷하고 수소와 헬륨으로 둘러싸인 작은 암석 핵을 가지며 미량의 다양한 휘발성이 있음을 시사합니다. 왜곡 분석에 따르면 토성은 목성보다 훨씬 중심적으로 응축되어 있기 때문에 중심 부근에 수소보다 훨씬 밀도가 높은 물질이 포함되어 있습니다. 토성의 중심부는 질량으로 약 50%의 수소를 포함하고 목성은 약 67%의 수소를 포함하고 있습니다. 이 코어는 지구와 구성은 비슷하지만 더 밀도가 높습니다. 토성의 중력 모멘트 조사는 내부 물리 모델과 조합하여 토성 중심부 질량에 제약을 가하는 것을 가능하게 했습니다. 2004년 과학자들은 핵이 지구 질량의 9~22배여야 한다고 추정했습니다. 그러나 토성 고리 측정은 질량이 지구 약 17개, 반경이 토성 전체의 약 60%와 같은 훨씬 확산성 있는 핵심을 시사하고 있습니다. 이것은 더 두꺼운 액체금속수소층으로 둘러싸여 있고, 이어서 헬륨포화분자수소의 액체층이 고도가 상승하는 가스로 서서히 이행합니다. 최외층은 1,000km에 이르며 가스로 구성되어 있습니다. 토성은 내부가 뜨겁고 중심부는 11,700℃에 달해 태양으로부터 받는 에너지의 2.5배의 에너지를 우주로 방사합니다. 목성의 열에너지는 켈빈에 의해 생성되는 느린 중력압축 헬름홀츠 기구이지만, 그러한 과정만으로는 토성의 열생산을 설명하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 왜냐하면 토성은 질량이 적기 때문입니다. 대체 또는 추가 메커니즘은 토성 내부 깊숙이 있는 헬륨 물방울의 '비가 새는' 열 발생입니다. 물방울이 저밀도 수소를 통과하면 이 과정은 마찰에 의해 열을 방출하고 토성의 외층은 헬륨을 고갈시킵니다. 이 강하 액적들은 코어를 둘러싼 헬륨 쉘에 축적되어 있을 가능성이 있습니다.다이아몬드의 강우는 토성 내뿐만 아니라 목성과 얼음 거인 천왕성이나 해왕성에서도 발생하는 것으로 생각됩니다.

토성의 대기

토성 대기권 밖에는 부피 기준 96.3%의 분자 수소와 3.25%의 헬륨이 포함되어 있습니다. 헬륨의 비율은 태양 속에 이 원소가 풍부하게 있는 데 비해 현저히 부족합니다. 헬륨(금속성)보다 무거운 원소의 양은 정확히 알려져 있지 않지만, 이 비율은 태양계 형성에 의한 원시적인 풍부함과 일치한다고 가정되고 있습니다. 이 무거운 원소들의 총 질량은 지구 질량의 19~31배로 추정되며 상당 부분이 토성 중심부에 위치해 있습니다. 토성 대기에서는 미량의 암모니아, 아세틸렌, 에탄, 프로판, 포스핀, 메탄이 검출되고 있습니다.위 구름은 암모니아 결정으로 이루어져 있고 아래 구름은 수소화암모늄(NH4SH) 또는 물로 구성되어 있는 것 같습니다. 태양으로부터의 자외선은 대기 중 메탄 광분해를 일으켜 생성물이 소용돌이와 확산에 의해 아래로 운반되는 일련의 탄화수소 화학 반응을 일으킵니다. 이 광화학 사이클은 토성의 연간 계절 사이클에 의해 변조됩니다.카시니는 북위에서 볼 수 있는 일련의 구름 특징을 관찰하여 진주 끈이라고 불립니다. 이러한 기능은 더 깊은 클라우드 층에 존재하는 클라우드 클리어링입니다. 토성의 대기는 목성과 비슷한 줄무늬를 보이지만 토성의 띠는 훨씬 얇고 적도 부근에서는 훨씬 넓어요. 이 밴드들을 설명하기 위해 사용되는 명명법은 목성과 동일합니다. 토성의 더 미세한 구름 패턴은 1980년대 보이저 우주선이 날아올 때까지 관찰되지 않았습니다. 그 후 지구 기반 망원경은 정기적인 관측이 가능할 정도로 개선되었습니다. 구름의 구성은 깊이와 압력의 증가에 따라 달라집니다. 상부 구름층에서는 온도가 100~160K 범위이며 압력이 0.5~2bar 사이에 있는 구름은 암모니아 얼음으로 구성되어 있습니다. 수빙운은 압력이 약 2.5bar 수준에서 시작하여 온도가 185~270K인 9.5bar까지 퍼져 있습니다. 이 층에 혼합된 띠 모양의 황화암모늄 얼음은 온도 190~235K의 압력 범위에서 3~6bar에 있습니다. 마지막으로 압력이 10~20bar이고 온도가 270~330K인 하층에는 암모니아를 포함한 물방울 영역이 수용액에 포함되어 있습니다. 토성의 보통 얇은 대기는 때때로 장수 알이나 목성에 공통되는 다른 특징을 나타냅니다. 1990년 허블우주망원경은 보이저호가 조우했을 때 존재하지 않았던 토성 적도 부근에 거대한 흰 구름을 촬영했고 1994년에는 더 작은 폭풍이 관측되었습니다. 1990년 폭풍은 북반구 하지 무렵 토성의 해에 한 번 지구의 해에 한 번 지구의 해에 한 번 단명한 현상입니다.이전의 그레이트 화이트 스팟은 1876년, 1903년, 1933년, 1960년에 관측되었으며 1933년 폭풍이 가장 잘 관측되었습니다. 토성의 바람은 태양계 행성 중 넵튠 행성에 이어 두 번째로 빠릅니다. 보이저의 데이터는 500m/s (1,800km/h) 동풍의 피크를 나타내고 있습니다.2007년 카시니 우주선 이미지에서 토성의 북반구는 천왕성과 비슷한 밝은 파란색을 나타내고 있었습니다. 색상은 아마도 레일리 산란에 의해 야기되었을 것입니다.서모그래피에 따르면 토성의 남극은 따뜻한 극와류를 가지고 있으며 태양계에서 그러한 현상의 유일한 알려진 예입니다.토성의 온도는 보통 -185℃이지만 소용돌이의 온도는 종종 -122℃에 달해 토성에서 가장 따뜻한 곳으로 여겨집니다.