지구의 영원한 안전지킴이 ,고마운 존재, 목성!

1. 목성의 소개

목성의 반지름은 지구의 11.2배, 부피는 지구의 1,300배가 넘으며, 질량은 지구의 318배 정도입니다.
목성의 질량은 다른 태양계 행성들을 합친 것보다도 무거운데, 태양계 내 나머지 7개 행성의 질량을 전부 다 합쳐도 목성의 절반도 되지 않을 정도입니다. 태양계에서 태양이 전체 질량의 99.86%를 차지하고, 목성은 나머지 0.14% 중에서 약 2/3인 0.095%를 차지한다. 뒤를 이어 토성이 0.029%를 차지하며, 나머지 행성들을 모두 합쳐도 태양계 질량의 0.016% 정도밖에 되지 않습니다.

목성

때문에 목성이 조금만 더 컸다면 태양계가 쌍성계가 됐을 수도 있었을 것이라는 이야기가 있으나, 사실 목성이 조그마한 적색왜성이라도 되기 위해서는 80배는 더 무거워져야 한다고 합니다. 설령 목성이 지금의 100배 질량을 가진 적색왜성이 되었다고 해도 현재의 목성 궤도 거리라면 지구에 도달할 빛은 고작 햇빛의 0.02%에 불과하기 때문에 지구 표면 온도에 직접적인 영향은 없다고 합니다.
그러나 이는 보름달 밝기의 80배에 해당하므로 대낮에는 붉게 보이고 밤에도 야행성 생물들이 생활하기 어렵게 만들어 야행성 생물들이 생기지 않았을 것이며, 강력해진 중력에 의해 태양계 구조가 격변되며 지구에 위협을 가할 수는 있었을 것입니다. 이 정도로 질량이 커서, 목성은 태양계 내의 천체들 중에서 유일하게 태양과의 공통 무게중심이 태양 표면 바깥에 존재하는 행성입니다. 즉, 태양을 표면 밖에 있는 점을 중심으로 공전시킬 수 있는 유일한 태양계 천체입니다.

목성

대략적으로 태양의 표면에서 50,000km 정도 떨어져 있습니다.이는 수성의 근일점인 0.307499 AU(4600만 km) 지점으로부터 약 1/100 정도 되는 지점입니다.
목성은 태양계의 다섯 번째 행성이자 가장 큰 행성입니다. 태양의 질량의 1,000분의 1배에 달하는 거대행성으로, 태양계에 있는 다른 모든 행성들을 합한 질량의 약 2.5배에 이릅니다. 목성은 토성과 마찬가지로 거대 기체 행성이며, 주로 수소와 헬륨으로 이루어져 있습니다. 목성은 고대 천문학자들에게도 잘 알려진 행성이었으며, 로마 신화의 주신인 주피터(Jupiter)의 이름을 따서 명명되었습니다.
목성은 내부에 압력으로 인해 액체화된 가스질 맨틀과, 지구와는 비교하기 힘들 만큼 거대한 금속-암석질 핵을 갖고 있습니다.
목성의 강력한 중력과 자기장은 모두 이러한 거대한 핵과 맨틀로 이루어진 질량에서 나오는 것이며, 만약 목성이 가스만으로 이루어졌다면 뭉치지 못하고 카이퍼 벨트로 쓸려나가 얼어붙었을 것입니다. 가스 행성은 가스만으로 이루어진 행성이 아니라 가스가 많은 행성일 뿐이고, 가스가 많다는 것은 그만큼 거대한 대기권을 잡아둘 수 있는 무거운 핵이 내부에 존재한다는 뜻이라고 합니다. 목성은 가스질이라 내부로 들어갈수록 점차적으로 짙어지는 특성상 대기권과 액체면의 명확한 경계가 없을 거라는 얘기는 사실과 다르다고 합니다. 어떠한 물질이든 액체는 특정 밀도에 도달하면 입자 간에 상호결합력과 장력이 강해져서 덩어리를 형성하려 하기 때문에 특정 깊이 이상으로 들어가면 매우 무거운 밀도의 액체로 구성된 바다 표면이 나타날 것이며 지구형 행성보다는 훨씬 깊게 들어가야 합니다.

목성은 그 크기와 질량만큼 태양계에 미치는 영향력도 거대합니다. 화성-목성 간 소행성대 천체의 대부분이 목성의 영향 하에 있으며, 라그랑주점에 위치하여 공전하는 소행성들도 있습니다.이들이 전부 직간접적으로 목성의 중력권에 얽매여있는 것이라고 합니다. 소행성대 천체 중에서도 목성에 너무 가깝게 위치한 소천체들은 일찌감치 충돌하거나 태양계 밖으로 튕겨나갔습니다. 어느 행성이든 이따금 카이퍼 벨트에서 흘러온 몇몇 천체들과 충돌하기도 하는데, 일부 천체들은 꽤나 거대하기 때문에 지구 생태계에 심각한 위협이 된다고 합니다. 20세기 최대의 혜성인 헤일-밥 혜성이 있는데, 그 핵의 크기가 최소 40km이며 이는 지구접근천체들 중 가장 큰 소행성보다도 더 큰 수준이라고 합니다. 하지만 목성이 그 거대한 인력으로 태양계 내부에 접근하는 혜성이나 소행성들을 자신에게 끌어당기는 덕분에 지구로 접근하는 혜성/소행성들은 비교적 적은데, 이렇게 생명체가 번성하는데 도움을 주는 거대 행성을 선량한 목성이라고 부른다고 합니다. 이와 반대되는 거대 행성은 사악한 목성이라고 불리는데, 이들은 대개 모성과 가깝게 공전하여 작은 행성들을 파괴하거나 심우주로 쫓아낸다고 합니다. 다행히도 우리 태양계의 목성과 토성은 선량한 목성에 속하며, 사악한 목성은 존재하지 않아 다행입니다.

목성

2. 목성의 중력

목성의 중력은 지구보다 약 2.5배 강합니다. 즉, 지구에서 100kg인 사람이 목성에서 몸무게를 재면 약 250kg이 됩니다. 목성의 강한 중력은 그 크기와 밀도 때문입니다. 목성의 지름은 지구의 약 11배이고, 부피는 지구의 약 1,400배입니다. 그러나 목성의 밀도는 지구보다 낮은 1.326 g/cm3입니다. 이는 목성이 수소와 헬륨 같은 가벼운 기체로 구성되어 있기 때문입니다.

3. 목성의 자기장

목성의 자기장은 그 덩치만큼 매우 강력하고 거대한데, 지구의 자기장보다 14배나 강하며, 태양계에서 흑점을 제외하고 가장 강력합니다. 심지어 크기는 멀리 떨어져 있는 토성 궤도까지 이릅니다. 내부적으로는 이렇게 강력한 자기장이 발생하는 원인은 목성 내부의 액체금속수소의 순환으로 발생하는 것으로 추측된다고 합니다. 또한 외부적으로는 이오에서 분출되는 황화 이온등과 같은 물질이 목성 주위의 거대한 전하 토러스를 만들고 이 강력한 토러스의 지속적인 유동성과 변화로 인해 막대한 자기권이 생기는데 영향을 주고 있다고 합니다.
목성은 태양계에서 가장 강력한 자기장을 가지고 있습니다. 지구의 자기장보다 약 14배 강하며, 태양보다도 강합니다. 목성의 자기장은 그 내부에 있는 액체 금속 수소가 자전하면서 발생하는 것으로 추정됩니다. 목성의 자기장은 태양풍과 태양의 방사선을 막아주는 역할을 합니다. 태양풍은 태양으로부터 불어오는 고에너지 입자들로 이루어진 흐름이며, 태양의 방사선은 태양으로부터 방출되는 전자기파입니다. 이들은 행성들의 대기와 자기권에 영향을 미칩니다.
다른 행성들의 자기장은 각각 다른 역할을 하고 있습니다. 일반적으로 자기장은 행성의 대기와 생명체를 태양풍과 태양의 방사선으로부터 보호해주는 역할을 합니다. 태양풍과 태양의 방사선은 행성의 대기를 밀어내거나 분해시키고, 생명체에 유해한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 지구의 자기장은 자기권이라는 방패를 형성하여 태양풍과 태양의 방사선을 막아줍니다. 이는 지구의 오존층과 생명체를 보호해 줍니다.
하지만 모든 행성이 강한 자기장을 가지고 있는 것은 아닙니다. 금성은 지구와 비슷한 크기와 구조를 가지고 있지만, 거의 자기장이 없습니다. 이는 금성이 지구보다 느리게 회전하고, 내부에서 열대류가 약하기 때문이라고 합니다. 자기장을 생성하려면 전도성이 높은 액체가 빠르게 움직여야 하는데, 금성은 이러한 조건을 충족하지 못합니다. 금성에 자기장이 없다면, 금성의 대기는 태양풍에 의해 밀려나거나 분해되어야 합니다. 그러나 금성은 매우 높고 두꺼운 대기를 가지고 있습니다. 이는 금성의 대기가 태양풍과 상호작용하여 일종의 자기적 효과를 발생시키기 때문이라고 합니다. 즉, 금성은 자신의 자기장이 없어도 태양풍에 의해 생성된 자기장으로 대체할 수 있다고 합니다.
다른 한편으로, 화성은 지구보다 작고 약한 자기장을 가지고 있습니다. 화성의 자기장은 지구보다 약 40배 정도 작으며, 표면에 고르게 분포되어 있지 않습니다. 화성의 약한 자기장은 화성의 대기를 태양풍으로부터 충분히 보호해주지 못합니다. 따라서 화성의 대기는 시간이 지남에 따라 점점 밀려나거나 분해되었습니다. 이는 화성이 오늘날 건조하고 추운 행성으로 변하게 된 원인 중 하나라고 합니다.

4. 태양풍과 태양의 방사선이 지구에 미치는 영향은?

태양풍과 태양의 방사선은 태양으로부터 불어오는 고에너지 입자들과 전자기파로 이루어진 흐름입니다. 이들은 행성들의 대기와 자기권에 영향을 미칩니다. 행성의 대기는 태양풍과 태양의 방사선에 의해 밀려나거나 분해될 수 있으며, 행성의 자기권은 태양풍과 태양의 방사선을 막아주는 역할을 합니다. 자기권은 행성을 고에너지 입자들과 유해한 자외선으로부터 보호해 주는 방패와 같습니다. 태양풍과 태양의 방사선은 인체와 환경에도 영향을 미칩니다. 인체에 미치는 영향은 방사선의 종류와 선량, 노출 시간, 노출 부위 등에 따라 다르지만, 일반적으로 방사선은 세포나 DNA에 손상을 줄 수 있습니다. 이는 암이나 면역계 장애, 발육장애, 유전적 변이 등의 건강문제를 유발할 수 있습니다. 환경에 미치는 영향은 동물과 식물의 생장, 번식, 생존 등에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 방사선에 노출된 식물은 잎이 변색되거나 죽거나, 꽃이나 열매가 비정상적으로 자라거나, 씨앗이 발아하지 못하거나, 유전적 변이가 일어날 수 있습니다.

5. 지구의 자기장이 형성되는 과정은?

지구의 자기장은 지구 내부의 액체 상태의 철과 니켈로 이루어진 외핵에서 일어나는 대류와 회전에 의해 발생합니다. 이를 다이너모 이론이라고 부릅니다. 다이너모 이론은 전기 전도성을 가진 유체가 회전하고 대류 하면서 자기장을 형성하고 유지하는 메커니즘을 설명하는 이론입니다. 지구의 외핵에서는 내핵에서 발생하는 열과 중력에 의한 밀도 차이로 인해 대류가 일어나며, 코리올리 힘에 의해 여러 구역에 걸쳐 회전하는 형태로 움직입니다. 이때, 액체 상태의 철 이온들이 순환 전류를 만들어 자기장을 생성합니다.
지구의 자기장은 지구를 태양풍과 태양의 방사선으로부터 보호해 주는 역할을 합니다. 태양풍과 태양의 방사선은 태양으로부터 불어오는 고에너지 입자들과 전자기파로 이루어진 흐름입니다. 이들은 행성들의 대기와 자기권에 영향을 미칩니다. 행성의 대기는 태양풍과 태양의 방사선에 의해 밀려나거나 분해될 수 있으며, 행성의 자기권은 태양풍과 태양의 방사선을 막아주는 역할을 합니다. 자기권은 행성을 고에너지 입자들과 유해한 자외선으로부터 보호해주는 방패와 같습니다.

6. 목성이 지구를 보호해 주는 역할

목성이 지구를 보호해주는 역할은 두 가지가 있습니다.
첫째, 목성은 그 크기와 질량 때문에 운석이나 혜성과 같은 작은 천체들을 끌어당겨서 충돌하거나 궤도를 바꾸게 합니다. 이는 지구가 이러한 천체들과 충돌할 확률을 줄여줍니다.  1994년에 쇼메이커-레비 혜성이 목성과 충돌했는데, 이 혜성은 원래 지구와 충돌할 가능성이 있었습니다.
둘째, 목성은 그 강력한 자기장으로 인해 태양풍과 태양의 방사선을 막아줍니다. 이는 지구의 자기권과 오존층을 보호해 줍니다. 자기권과 오존층은 지구를 고에너지 입자들과 유해한 자외선으로부터 보호해 주는 역할을 합니다.

7. 고마운 존재, 목성

목성은 태양계에서 가장 큰 행성이며, 지구를 보호해 주는 역할을 하는 행성입니다. 목성은 그 크기와 질량으로 인해 운석이나 혜성과 같은 작은 천체들을 끌어당겨서 지구와의 충돌을 방지하고, 그 강력한 자기장으로 인해 태양풍과 태양의 방사선을 막아서 지구의 자기권과 오존층을 보호해 줍니다. 목성은 우리의 삶에 중요한 영향을 미치는 행성이라고 합니다.천문학자들은 목성이 없었다면 지구는 존재하기 어렵다고 말합니다.
위의 내용들을 봐도 목성은 이래저래 지구에게 고마운 존재인 듯합니다.
오늘은 태양계 행성 중 가장 큰 목성이 지구를 지켜주는 역할에 대하여 알아봤습니다.