토성

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한자: 土星
영어: Saturn[1]
에스페란토: Saturno

기호

구분

외행성
목성형 행성 (거대 가스 행성)

지름

120,536km(적도)
108,728km(극)

면적

4.27×1010 km2

질량

5.6846 × 1026 kg

태양기준거리

9.554909 AU

이심률

0.05555

공전주기

29.4571년(10,759.22일)

자전주기

10시간 33분[2]

대기압

50 ~ 200kPa (대기 상층부 기준)

대기조성

수소 96%
헬륨 3%
메테인 0.4%
암모니아 0.01%
중수소화수소 0.01%
에테인 0.0007%

평균온도

1 bar 기준 134K (섭씨-139도)
0.1 bar 기준 84K (섭씨-189도)

겉보기 등급

+1.47 ~ −0.24

중력

1.065G

자전축 기울기

26.73도

위성

60개[3]

파일:external/upload.wikimedia.org/1024px-Saturn_PIA06077.jpg

1. 개요2. 위성3. 대백반(大白斑: Great White Spot)
3.1. 용의 폭풍 (Dragon storm)
4. 북극의 육각형 거대 폭풍 미스테리5. 소리6. 대중문화에서의 토성


유튜버 CrashCourse의 연작 영상 #18 "토성".

1. 개요[편집]

태양계에서 2번째로 거대한 행성이다. 지구와 비교하면 대략 95배 정도 무겁다. 부피는 지구의 763배. 고리를 제외한 모든 면에서 목성의 다운그레이드판이다.

그런데 겉보기와 달리 힘은 별로 못쓰는 편인데, 중력이 1.065G밖에 안 된다. 크기(763배)와 질량(95배)을 감안하면 오히려 지구의 중력이 더 강하다고 할 수 있다. [4] 어쨌든 지구에서 체중이 100kg 나가는 사람이 토성에 가면 106.5kg가 된다.

크고 아름다운 고리 덕분에 누구나 잘 안다.[5] 사실은 목성, 천왕성, 해왕성도 고리를 가지고 있지만 눈에 보이지 않을 정도로 가늘고 작기 때문에 모두가 토성 하면 고리를, 고리 하면 토성을 연상한다. 실제로 토성의 고리는 저가 망원경으로도 얼마든지 볼 수 있다.

토성의 고리는 주로 얼음덩어리나 돌덩이들이 토성의 중력에 붙잡혀 모여들어 제각각 토성 주위를 공전하는 것으로 추정되며, 보이는 것처럼 매끈한 판이 아니라 조각이 꽤 많이 난 LP판에 가깝다. 이 고리는 토성의 공전궤도면과 일치하지 않고, 두께가 수십~수백 미터 정도로 매우 얇기 때문에 토성이 궤도의 어디쯤에 있느냐에 따라 보이는 정도가 달라진다. 때문에 최초로 토성을 관측한 갈릴레이는 아쉽게도 고리를 알아차리지 못하고 라고 생각했다. 이걸 두고 당시 교회에서는 천국으로 승천한 예수의 포피(...)라는 해석도 나왔다고 한다. 이렇게 해석한 학자는 Leo Allatius라는 그리스인으로, 바티칸 도서관의 사서였다고. 결국 그것이 고리였음을 확실히 증명해내는 영광은 하위헌스(호이겐스)[6]에게 넘어갔다.

이 고리에 대해 종전에는 얼마 가지 않아 구조가 뭉개질 일시적인 현상에 불과하다고 예상해왔지만, 최근 카시니-하위헌스(카시니-호이겐스) 호의 관측에 따르면 고리의 물질들은 활발하게 생성, 소멸되고 있었으며, 고리는 앞으로도 수십억 년 동안 지금과 똑같은 형상을 유지할 것이라는 분석이 나왔다.

고리의 생성 원인은 '로시 한계(Roche limit)' 안으로 접근한 위성이나 혜성 등으로 생각된다. 로시 한계란 위성이나 소행성 등이 행성의 조석력을 버티지 못하고 부서지는, 행성이 위성을 가질 수 있는 최소한의 거리를 말하는데, 모행성의(=토성) 중력과 물체의 크기 및 물체 자체의 중력과 관련되어 있다. 토성의 고리는 모두 이 안에 위치하므로 신빙성이 있다.

참고로 우주에서 인류가 발견한 가장 거대한 고리는 J1407b의 것으로, 토성의 고리보다 640배 가량 더 크다.https://arxiv.org/abs/1501.05652 이렇게 생겼다. 역시 우리가 살고 있는 이 우주는 정신나간 곳이 분명하다. LP?

물에도 뜰 정도의 낮은 밀도를 가지고 있다는 비유가 널리 퍼져있는데, 이 말을 오해해서 "토성은 물에 띄울 수 있다." 라는 잘못된 지식이 전 세계에 퍼져있다. 이 말은 어디까지나 밀도만 따지면 그렇다는 것이지, 토성은 물에 띄울 수 있는 성질의 물체가 아니다. 우선 토성을 잠기게 할 정도로 많은 양의 물은 액체 상태를 유지할 수 없고[7], 무엇보다 토성의 핵은 암석질이기 때문에 핵은 가라앉고 대기는 흩어진다. 따라서 엄밀히 말하자면 토성은 물에 뜰 수 없다.

토성의 위성 중 하나인 타이탄은 수성보다도 크며 메테인 구름에서 액체 메테인 비가 내리는, 대기를 가지고 있는 위성이다. 기압도 무려 지구의 1.5배에 달한다. 이러한 사실 때문에 타이탄은 많은 SF의 소재가 되기도 했다. 또한 토성에서 가장 큰 위성으로, 타이탄의 질량은 다른 모든 토성의 위성들을 합친 것의 약 25배.

토성에도 목성처럼 줄무늬가 존재하나 상당히 희미해서 눈에 잘 띄지 않는다. 이는 전체적으로 각 구름 층이 목성에 비해 두껍기 때문이라고 한다.

현재 카시니-하위헌스호가 탐사 했었으며 여지껏 알 수 없었던 많은 것들을 알게 됐다. 다만 이를 대체할 탐사선 계획은 2015년 12월 현재 없는 실정이다.

http://img.theqoo.net/img/Uotct.jpg
참고로 토성이 달이 있는 위치에 있으면 이렇다.

2. 위성[편집]

토성의 위성

다프니스

아틀라스

프로메테우스

판도라

에피메테우스

야누스

미마스

메토네

안테

팔레네

엔셀라두스

테티스

텔레스토

칼립소

디오네

헬레네

폴리데우케스

레아

타이탄

하이페리온

이아페투스

키비우크

이이라크

포에베

팔리아크

스카디

알비오릭스

S/2007 S 2

베비온

에리아푸스

스콜

시아르나크

타르케크

S/2004 S 13

그레이프

히로킨

야른삭사

타르보스

문딜파리

S/2006 S 1

S/2004 S 17

베르겔미르

나르비

수퉁

하티

S/2004 S 12

파르바우티

트리므르

아에기르

S/2007 S 3

베스틀라

아이가이온

S/2006 S 3

펜리르

수르투트

카리

이미르

로게

포르뇨트


본격 거성의 기상 MK2
2014년 4월기준으로 위성 '엔셀라두스'에서 바다가 발견되면서 단숨에 태양계 내에서 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 곳이 되었다.[8]#

위성의 개수로 목성과 경쟁할 수 있는 행성일 정도로 많은 위성을 가지고 있다. 목성이 60+a (69개)[9]라면 토성은 공인 60개 + 비공인 3개다. 1980년 보이저 1호가 이전 기존에 발견된 위성은 10개[10], 보이저가 발견한 위성이 7개, 가장 가까운 위성인 야누스가 1990년, 그 외 위성 관측 능력이 급성장한 2000년 이래 현재까지 발견된 게 42개다.

위의 타이탄도 그렇듯이 토성의 위성들은 제각각 재밌는 특징을 가지고 있다. 이름들은 대개 티탄족들의 이름을 붙여놔서, , 아틀라스, 프로메테우스, 판도라, 에피메테우스, 야누스 같은 소 위성도 있다. 이런 이름은 윌리엄 허셜의 아들 존 허셜이 1847년 쓴 책 "희망봉에서 이루어진 천체관측 결과"에 수록된 것이 최초다[11].

파일:external/thesource.com/23-02-10-image-2-237168988.jpg

궤도에서 안쪽으로 여덟째(혹은 아홉째)이자, 7번째로 큰 미마스에는 크기가 미마스 지름의 1/3에 이를 정도로 커다란 허셸(Herschel) 크레이터가 있는데 그 모양 때문에 데스스타라는 별명이 붙어 있다. 지름 397km.

12번째 위성이자 토성에서 6번째로 큰 엔켈라두스(나무위키에서는 엔셀라두스라고 쳐야 나온다.)는 지름 500km로 크기 자체만 보면 별 주목은 못 받지만, 이 위성은 태양광 반사율이 100%에 가까울 정도로 밝게 빛난다. 카시니 호의 탐사결과 이 위성의 남극의 얼음화산에서 물 등이 뿜어져 나오는 것을 발견했다. 이는 별 자체가 지질학적으로 살아 있다는 증거가 되며 표면 아래에 물로 이루어진 바다가 있을 거라는 추측이 있다. 여하튼 이로 인해 유로파, 타이탄과 함께 가장 주목받는 위성.

테티스는 안쪽에서 13번째 위성으로 5번째로 큰 위성으로서 규모가 큰 편이고, 역시 디오네도 16번째로 4번째로 크다. 또한 토성의 위성 중 테티스와 디오네는 자신과 같은 궤도를 공전하는 두개의 작은 위성이 있다. 테티스의 라그랑주점의 L4지점에 위치한 텔레스토, L5지점에 위치한 칼립소라는 두 위성이 있으며 디오네 역시 라그랑주점 L4지점에는 헬레네, L5지점에는 폴리데우케스라는 두 위성이 있다. 각 계는 중력적으로 안정되어 있어서 이변이 일어나지 않는 한 절대로 서로 충돌하는 일은 없다.

19번째 위성이자 토성의 위성 중에서 두 번째로 큰 '레아'에 산소가 있다는 사실이 발견되었다.# 20번째 위성이자 압도적으로 큰 타이탄(위성) 항목 참조.

스물둘째 위성이자 세 번째로 큰 이아페투스(1671년 발견) 역시 데스스타 떡밥이 나오는 위성. 이게 새로 지은 데스스타II[12] 항목 참조. 이아페투스 외곽의 작은 위성들은 공전 거리가 1천만 km 이상으로 대폭 뛰는데 "이누이트군" "갈릭(갈리아)군" "노르스(Norse, 북유럽)군" 등으로 나뉜다.

그리고 크기로써는 8등으로 별 볼일 없지만 스물다섯째 위성인 '포에베'라는 위성은 토성의 다른 위성들과는 반대로 돈다. 그래도 나름 큰 규모의 위성 가운데서는 토성으로부터 가장 멀리 떨어져 있으며(자그만치 궤도 반지름만 643만km) 토성을 공전하는데 550일이 걸린다. 반대로 도는 이유에 대해선 수수께끼지만 대체적으로 다른 곳에서 스틸 이끌려 온 해왕성의 위성 트리톤과 비슷한 신세의 위성이라는 설이 유력하다. 더 큰 7위성과 달리 포에베는 스스로의 중력이 약해 유체정역학적 균형을 이루지 못하는 감자와 같이 찌그러진 비구형 위성이다.

2014년까지 발견된 토성의 위성 중 토성에서 가장 가까운 것은 지름이 300미터에 불과하며, 그보다 좀 떨어진 궤도에서 지름 40미터짜리도 발견되었다.학교 운동장에 들어가겠다 둘 다 정식으로 이름이 붙여지지 않았으며 위성으로 인정해야 할지 의견이 분분하다. 너무 작지 않냐? 우리보다 크니까 상관없다

토성의 고리를 이루고 있는 수억 개의 얼음 조각들과 돌덩이들도 중력에 잡혀 주변을 돌고 있으므로 하나하나가 위성이다.

3. 대백반(大白斑: Great White Spot)[편집]

파일:대백점.jpg

2010년 11월 5일 ~ 2011년 8월 12일까지의 변화. 북반구의 거대한 하얀색 줄무늬가 바로 대백반이다.

토성도 목성처럼 내부운동이 활발하다. 그 예로 목성엔 대적반이 있다면 토성엔 대백반이 있는데 지름은 수천km, 최대 풍속은 시속 1,700~1,800km로 막강한 위력을 보여준다. 이는 목성 대적반의 80~100m/s보다도 5~6배 빠른 것이다.[13][14] 여하튼 내부의 열로 인해 대기 대순환의 하나로 대폭풍이 발생하기에 토성은 생김새와 달리 내부는 지옥일 것이다.

굉장히 재미있는 폭풍인데, 1876년 아사프 홀(Asaph Hall)[15]에 의해 처음 관측된 이후 28.5년을 주기로 항상 관측된다는 것이다. 참고로 이 주기는 토성의 북반구가 태양을 바라보는 주기와 일치한다.

처음엔 작은 점에서 시작하나, 규모가 급격하게 커지는 게 특징이다. 또한 크기도 매번 달라서 1876년에 관측된 대백반은 60mm 망원경으로 보일 정도로 선명했고 1990년에 관측된 대백반은 토성 북반구 전체를 감쌀 정도로 거대했다.

이 폭풍이 대기층 아래에 있던 물질들을 모조리 끌어올리는 덕분에 토성의 대기 구조를 밝히는 데 큰 공헌을 했다.

1990년대에는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 "열적 불안정(thermal instability)"이라는 현상에 의해 발생하는 것으로 추측됐다.

2015년 칼텍에서는 이 이론을 좀 더 보완해 토성에서 내리는 와 관련이 있을 것이라고 주장한다. 물 분자가 비가 되어 내리기 시작하면 상층부 대기가 가벼워져 대기 상층부와 하층부의 대류 현상을 억제하고 있었으나[16] 상층부 대기가 너무 차가워지면 결국 하층부의 따뜻하고 습한 공기가 급속도로 올라와 거대한 폭풍을 만드는데, 이게 바로 대백반이라는 것. 이 현상이 일어나는 데 평균적으로 걸리는 시간이 20~30년이라고 한다. 목성에서 이렇게 강력한 폭풍이 발생하지 않는 이유는 대기에 수증기가 상대적으로 적어 이 현상이 일어날 수 없기 때문.

3.1. 용의 폭풍 (Dragon storm)[편집]

파일:109141main_PIA06197-516.jpg

용의 폭풍(Dragon Storm) 이라는 것도 있는데, 대기 하층부에서 발생하며 대백반과는 달리 오랫동안 지속된다. 강력한 전파가 방출되고[17] 갑자기 밝게 달아오른 뒤 잠잠해지는 현상이 관측된다. 2004년에는 이 폭풍이 3개의 소형 폭풍들을 근처에 형성하기도 했는데, 곧 다른 거대 폭풍에 흡수되었다고 한다. 즉 이 폭풍이 대기 하층부의 에너지를 상층부로 전달하는 매개체일 수도 있다는 의미. NASA에서는 이 현상을 먹이사슬로 비유했다.

4. 북극의 육각형 거대 폭풍 미스테리[편집]

파일:attachment/토성/info.jpg
출처 NASA #2
#3 Super Hexagon 시공의 폭풍

토성의 북극에 있는 육각형 모양의 거대 폭풍이다. 폭풍의 지름은 1만2000km로, 지구 지름 정도이다. 카시니 탐사선이 약 61만km 상공에서 촬영한 사진을 NASA에서 공개한 것이다. 이 구름은 토성의 2만 5천km 상공에 형성되었으며 지구의 허리케인처럼 수증기로 구성된 소용돌이로 알려져 왔다. 아마도 생성 방식이 허리케인과 비슷해 보인다고.

그 중심에는 구름이 없거나 매우 적고, 상층의 구름은 밀도가 매우 높을 것으로 추정되며 동시에 중심부의 회전 속도는 (지구의 허리케인의 약 4배 속도인) 시속 530km에 이른다고.

파일:attachment/토성/info3.jpg 파일:attachment/토성/spining_saturn_from_nasa_sm.gif

1980년대 보이저 1호, 2호가 토성을 통과하면서 확인한 이래, 카시니 탐사선 방문까지 30년 이상 지속되고 있다.
/외부링크 윗쪽이랑 연결해보면 저기가 바로 사이크라노쉬로 통하는 통로다

지구에서 만들어지는 태풍의 눈 역시 최대풍속이 빨라지면 육각형이나 오각형을 이루는 경우가 있어서,[18] 비슷한 것으로 추측되기는 하지만 정확한 것은 직접 탐사선을 빠트려 보기 전에는 알 수가 없다.

파일:attachment/토성/info77141.jpg

이걸 보고 일본 찌라시와 미국 찌라시들은 토성이 폭발(…)한다며 설레발치는 중.

파일:attachment/토성/info2.jpg

착시현상

5. 소리[편집]


밤에 들으면 소름끼칠 정도로 무섭다 덧글을 보면 외국인들도 마치 지옥의 비명소리같다고 한다
가장 최근에는 토성의 위성 타이탄에서 특이한 소리를 녹음해서 화제가 되기도 했다. 뭔가 튕기는 것 같다

영상의 소리의 첫 부분은 카시니-하위헌스가 녹음한 오로라의 전파를 인간이 들을 수 있는 가청주파수로 변환시켜놓은 것이고, 틱틱 거리는 소리는 모두 토성의 번개에서 나오는 소리다. 이후 '쾅' 하고 무언가 폭발하는 듯한 괴음은 카시니 호가 토성의 자기권에 도달했을때 녹음한 소리.[19]

넷플릭스의 드라마 OA에서 이 소리를 다루기도 했다.

6. 대중문화에서의 토성[편집]

아이작 아시모프의 장편 SF 파운데이션에서 태양계를 찾는 심볼로 이용된 바 있으나, 사실 거대한 고리를 가진 행성은 우주적으로 보면 그렇게까지 희귀한 존재는 아닐 것이다. 솔로몬 가족은 외계인의 오프닝 장면에서 저 고리를 훌라후프로 써서 운동하는 토성을 볼 수 있다.

미소녀 전사 세일러 문 시리즈세일러 새턴은 토성을 수호성으로 한다.

[1] 새턴. 제우스의 아버지인 티탄족 크로노스, 로마 신화에 나오는 농업의 신 사투르누스의 영문명.[2] 가스행성이므로 위도에 따라 시간차가 난다.[3] 아이가이온과 S/2009 S 1를 포함한 다수의 moonlet을 제외했을 때의 갯수다.[4] 이 외에 다른행성들을 지구와 비교해봐도 크기에 비해 중력은 그리 세지 않다. -> 목성(질량 300배..에 중력은 2.528G), 천왕성(질량 14배..에 중력은 0.886G), 해왕성(질량 17배..에 중력은 1.14G)이다. 물론 행성의 구조적 부분이므로 딱히 비교해봐야 별 상관도 소용도 없는 일이다.[5] 참고로 동아출판 중학교 3학년 교과서에서도 크고 아름다운 고리라고 나온다(...).[6] 하위헌스는 네덜란드어 인명이다.[7] 최소 지구 반지름 6배의 깊이를 가진 물이 필요하다. 그에 따라 하층부엔 엄청난 압력이 가해질 텐데, 이 압력만으로 핵융합이 가능할 정도다.[8] 목성의 위성 유로파에서도 바다가 있다는 증거가 포착되었다. 자세한 내용은 유로파 참조.[9] 2017년에 2개 추가 발견[10] 1655년 타이탄(발견자 하위헌스)을 필두로 17세기 후반까지 이아페투스, 레아, 디오네, 테티스를 카시니가 발견했다. 18세기(1789년)에는 월리엄 허셜에 의해 미마스와 엔셀라두스가 발견되었고, 이상이 지름 400km 이상의 "토성 7위성"이라고 불린다. 1848년에는 히페리온, 1899년에는 포에베페루에서 발견되었다. 그리고 최종적으로 1966년 야누스가 발견되었다.[11] 월리엄 허셜천왕성도 발견했으나 "조지 왕 킹조지의 별"이라고 이름을 붙이는 등 그리스 신화를 살린 작명에 관심이 없었다.[12] 여담이지만 미마스와 이아페투스(직경 1472km) 두 위성 모두 작품 속의 데스스타(직경 120km)보다 크다.[13] 초속으로 치면 500m/s. 참고로 지구에서 부는 바람이 고작(?) 시속 수십km(초속 5~50m/s)가 빠른 편이며, 50m/s가 넘기는 바람을 재난급 태풍으로 보는데 이를 환산해도 꼴랑 시속 180km다. 또, 태풍이 한 번 회전하는 데 약 6일이 걸리는 대적반에 비해, 이쪽은 한번 회전하는 데 몇 시간이면 충분하다.[14] 한글 위백의 값은 이보다 10배 큰데, 영문 위백에는 관련 내용이 없고, 신화 위키 등 여러 자료에는 최대 풍속이 적도에서 초속 500m/s란 이야기가 있어 10배 정도 뻥튀기된 무출처 자료로 판단하고 10배 적게 적는다.(대백반 폭풍의 풍속이 (추정 초속) 500m/s란 자료는 여러 군데에 있다.##)[15] 1829년 10월 15일 ~ 1907년 11월 22일. 미국천문학자로 화성의 위성인 포보스데이모스를 발견한 사람이다.[16] 상층부 대기의 온도는 토성 내부에 비하면 굉장히 낮은 편이다.[17] 지구번개에서 나오는 전파와 유사하다고 한다.[18] 하지만 '대충' 모양이 비슷하다는 것이지, 토성 폭풍 사진처럼 아주 명확한 육각형 형태가 관찰되지는 않는다.[19] 주노(탐사선)도 비슷한 소리를 목성에서 녹음한 적이 있다. 목성의 오로라, 목성 자기권 진입

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