금성(Venus)

금성(Venus)

 

 

태양에서 두 번째인 행성으로 지구에서 볼 때 태양, 달 다음으로 밝은 천체이다. 지구보다 태양에 가깝고 태양에서 48° 이상 떨어지지 않기 때문에 한밤중에는 보이지 않고 일몰 후의 서쪽하늘, 또는 일출 전 동쪽하늘에 보일 뿐이다. 금성의 이심률은 행성 중 가장 작아 거의 원궤도를 돌고 있다. 공전주기가 224.7일인데 비해 자전주기는 이보다 늦어 243일이며, 공전방향과 반대 방향으로 돌고 있다. 그래서, 지구처럼 해돋이에서 다음날의 해돋이까지를 하루로 한다면 금성의 하루는 약 117일이 된다. 거의 절반 정도 자전한 곳에서 다음 날의 해돋이가 일어나게 된다. 천문학에서는 자전주기에 해당하는 하루는 '1항성일', 해돋이에서 다음날의 해돋이까지의 하루를 '1태양일'이라고 한다. 금성의 경우 1항성일은 약 2태양일에 해당하므로 금성에서 1년은 겨우 2일에 지나지 않는다. 금성은 지구와 매우 유사하다. 크기와 질량이 지구와 거의 가깝고 거의 같은 물질이 모여 형성되었다고 생각되며 지구와 흡사한 내부 구조를 하고 있는 것으로 추정된다. 지표에서 지하 10∼30km까지 지각이 퍼지고, 그 밑에 깊이 약 3000km까지 맨틀이 있다. 중심에는 반지름 약 3000km의 핵이 있는 것으로 생각되지만 확실하지 않다. 그러나 금성의 자전속도가 느리기 때문에 자기장의 세기는 지구의 10만분의 1 정도밖에는 되지 않는다. 지구와 크기가 거의 비슷한 금성은 태양과 달 다음으로 온 하늘에서 가장 밝은 천체로, 초저녁의 서쪽 하늘이나 새벽녘 동쪽 하늘에서 그 모습을 쉽게 찾을 수 있다. 금성이 이렇게 밝게 빛나는 이유는 태양빛의 반사율이 높은 짙은 이산화탄소의 대기를 갖고 있기 때문이다. 짙은 대기로 인해 표면에서의 대기압은 지구의 90배 이상이며 온실효과로 표면 온도는 480℃나 된다.

소개(Introduction)

 

특   징

질량 mass(kg) 4.869e+24 질량 mass(지구 = 1) .81476 적도반지름 Equatorial radius(km) 6,051.8 적도반지름 Equatorial radius(지구 = 1) .94886 평균밀도 Mean density(gm/cm^3) 5.25 태양으로부터의 평균거리 Mean distance from the Sun(km) 108,200,000 태양으로부터의 평균거리 (지구 = 1) 0.7233 자전주기(일)Rotational period (days) -243.0187 공전주기(일)Orbital period (days) 224.701 평균공전속도 Mean orbital velocity(km/sec) 35.02 궤도 이심률 Orbital eccentricity 0.0068 자전축 경사-지축의기울기(도)Tilt of axis (degrees) 177.36 궤도면의 경사 Orbital inclination (degrees) 3.394 적도표면중력 Equatorial surface gravity (m/sec^2) 8.87 적도탈출속도 Equatorial escape velocity (km/sec) 10.36 행성이반사하는 태양광선의 비율-알베도  Visual geometric albedo 0.65 광도 Magnitude (Vo) -4.4 평균표면온도 Mean surface temperature 482°C 대기압력 Atmospheric pressure (bars) 92

대기구성요소(Atmospheric composition) 이산화 탄소 Carbon dioxide 96% 니트로겐 Nitrogen 3+% Trace amounts of: Sulfur dioxide, water vapor, carbon monoxide, argon, helium, neon, hydrogen chloride, and hydrogen fluoride. 0.061% 미량 물질 : 이산화황, 수증기, 일산화탄소, 아르곤, 헬륨, 네온, 염화수소,불화수소

 

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신화와 전설

태양의 앞에 있을때는 샛별이 되어 새벽에 보이고 태양의 뒤에 있을때는 태백성이 되어 초저녁에 보이는 금성은 전에는 지구와 쌍둥이 별로 생각되었다.우리나라에서는 저녁 때 서쪽 하늘에 나타나는 금성을 태백성, 장경성으로 불렀으며 새벽에는 샛별, 계명성, 명성이라 하였다. 바빌로니아에서는 농업에 필요한 달력의 길잡이가 되기 때문에 풍양의 신 이슈타르의 이름을 붙여 숭상하였고 그리스에서는 미의 여신 아프로디테, 로마신화의 비너스가 유래가 되었다. 고대 그리스에서는 저녁하늘에 보일 때에는 헤스페로스, 새벽하늘에 보일 때에는 헤오스포로스라고 불렀다. 중국에서는 금성을 태백성으로 불렀으며 저녁하늘에 보일 때에는 장경성, 새벽하늘에 보일 때에는 계명성으로 불렀다. 갈릴레이가 달과 같이 차고 이지러짐을 발견하여 코페르니쿠스의 지동설을 지지하는 계기가 되기도 하였다. 호메로스에 의하면 아프로디테는 제우스와 디오네의 딸이며 사랑의 신 에로스의 어머니라 하고, 헤시오도스에 의하면 크로노스에게 잘린 우라노스의 남근 주위에 모인 바다의 포말(아프로스)에서 생겨났다고 한다. 아프로디테는 물거품에서 태어나서 서풍에 밀려 키테라에서 키프로스로 갔고 거기서 계절의 여신들이 입혀주는 옷을 입고 신들이 있는 곳으로 인도되었다. 아프로디테는 불과 대장장이의 신 헤파이스토스와 결혼하였으나 절음발이 남편을 싫어하여 전쟁의 신 아레스와 몰래 사랑하였다. 호메로스의 일리아드에서는 트로이 전쟁에서 트로이를 지지하였다고 한다. 오디세이에서는 아레스와의 밀회를 남편인 헤파이스토스에게 들켜 남편의 그물에 걸려 신들 앞에서 추한 꼴을 보였다고 한다. 사랑의 신 아프로디테는 매우 난잡하여 아레스와의 사이에 에로스, 안테로스 등의 아이가 태어났으며 디오니소스, 헤르메스, 포세이돈 등의 신과도 사랑을 나누었고 트로이인인 안키세스와는 영웅 아이네이아스를 낳았다. 트로이 함락 후 아이네이아스가 로마를 건설하자 아프로디테는 로마인의 어머니로 숭배되었다. 트로이 전쟁의 발단은 아프로디테와 관련이 있다. 올림포스에서 신들이 파티를 열었다. 모든 신들이 초청되었는데 항상 불화만 일으키는 불화의 여신 엘리스만 초대하지 않았다. 집단 따돌림에 앙심을 품은 엘리스는 파티장에 나타나 황금사과 한 개를 던져 놓고 달아났다. 사과 표면에는 '가장 아름다운 여신의 것'이라는 글자가 새겨져 있었다. 이 사과를 보고 헤라, 아테나, 아프로디테가 서로 자기것이라고 우기기 시작하였다. 즉석에서 미인선발대회가 열렸다. 그러나, 어떤 신도 세 여신의 미모를 결정할 수 없었다. 심지어 제우스 조차도 난감해 했다. 헤라는 제우스의 아내이고, 아테나, 아프로디테는 그의 딸들이었다. 그래서, 신들은 공평한 심사를 위해 가장 지혜로운 사람에게 심사를 맡기기로 하였다. 이 일을 트로이 왕자인 파리스(알렉산더)가 맡게 되었다. 세 여신은 몰래 로비를 하기 시작하였다. 신들의 여왕 헤라는 자신을 뽑아주면 권력을 주겠다고 약속하였다. 지혜의 여신 아테나는 지혜를 주겠다고 하였다. 미의 여신 아프로디테는 미인을 주겠다고 하였다. 파리스는 이미 왕자였으므로 권력이 필요없고, 가장 지혜로운 사람으로 뽑혀 왔으므로 지혜도 필요없으나 아직 총각이라 아프로디테에게 황금사과를 준다. 아프로디테는 약속대로 그리스 제일의 미인인 스파르타왕 메넬라오스의 왕비 헬레네를 납치하는데 도움을 준다. 아내를 빼앗긴 메넬라오스는 형인 미케네왕 아가멤논을 움직여 그리스 여러나라 왕들을 모두 불러들여 트로이를 공격하였다. 헤라와 아테나는 그리스를 응원하였고 아프로디테는 당연히 트로이를 원조하였다. 전쟁은 10년동안 계속되었으며 마침내 오디세우스가 고안한 목마로 성안에 잠입하여 트로이는 함락되고 말았다.

 

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기   원

태양계가 탄생했을 때 금성과 지구는 같은 조건 아래서 형성되었다고 생각된다. 약 46억년 전 지구와 금성이 형성될 무렵에는 미행성이 충돌하고 그 충돌 에너지에 의하여 지표가 녹아 마그마의 바다로 뒤덮여 있었다. 이 때 미행성에 포함된 수증기나 이산화탄소 등이 증발하여 원시대기가 되었다. 마침내 미행성의 충돌이 줄어들면서 지표 부근의 온도가 내려가기 시작하였다. 그러면 원시 대기 중의 수증기는 비가 되어 지표에 쏟아져 금성도 지구와 같은 바다가 일시적으로 형성되었을 가능성이 있다. 행성의 탄생 당시 태양광의 에너지가 현재보다도 30%나 적었기 때문이다. 금성의 알파지역. 용암류로 덮혀 있다. 시간이 지나면서 태양 에너지가 상승하게 되자 금성의 물은 다시 기체가 되어 대기중으로 방출되었다. 이와 동시에 바다에 녹아 있던 이산화탄소도 대기 중에 축적되어 강한 온실 효과를 일으켜 지표 온도는 급격하게 상승되어 현재와 같은 고온의 대기가 되었다.

 

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표   면

금성의 표면은 현무암이 주류를 이루는 용암으로 뒤덮인 화산지형이다. 태초에 금성에서는 화산활동이 활발하고, 분출된 용암의 흐름이 크레이터를 메워 나간 것으로 보인다. 금성에서는 지금도 활발한 화산 활동으로 지면의 지형이 계속해서 바뀌고 있다. 금성의 바위는 풍화된 흔적을 볼 수 있는데 강한 대기의 흐름이나 진한 황산 등의 부식성 대기 성분으로 침식된 것으로 보인다. 금성 표면의 지형은 크게 완만한 평원과 고지, 낮은 땅의 세 부분으로 나눌 수 있다. 이 가운데서 가파르지 않은 완만한 평원이 금성 표면의 약 60%를 차지한다. 고지는 평균면에서 2km 이상 높은 지역이고, 전체 표면의 약 13%를 차지한다. 대표적인 고지로는 아프리카 대륙 크기의 아프로디테 대륙, 오스트레일리아 대륙과 비슷한 이슈타르 대륙이 있다. 이슈타르 대륙에는 금성 최대의 화산인 맥스웰 화산이 있다. 평균면보다 낮은 지역은 전체 표면의 27%를 차지한다. 금성에서 가장 낮은 곳은 다이애나 계곡으로 평균면보다 2km 낮다. 지표에서는 활발한 화산 활동으로 형성된 금성의 독특한 지형도 있다. 코로나라고 부르는 지형은 용암류로 덮인 대지를 동심원상으로 산맥이 둘러싸고 있다. 이것은 지표 가까이까지 상승한 마그마가 지표로 분출되지 않고 지면을 쌓아올려 생긴 것으로 생각된다. 지름 25km인 팬케이크 모양의 화산성 돔도 같은 원인에 의해 생겼다고 한다. 금성에서만 볼 수 있는 팬케이크 모양의 화산성 돔 금성에서는 지구의 판구조와 같은 지질활동이 일어나지 않는 것으로 생각된다. 중앙 해령이나 해구 등 판구조를 특징짓는 지형이 발견되지 않았기 때문이다. 판구조론이란 지표를 덮는 10여 매의 거대한 '판'이라 불리는 암판의 운동이 지표 부근의 지질 현상을 지배하고 있는 것을 말한다. 이 경우 지표에 보이는 지형은 맨틀운동을 직접 반영하는 것이 아니므로, 지형에서 맨틀 대류의 모습을 상상할 수는 없다. 이에 비해 금성에서는 맨틀의 운동이 지표의 변형과 강하게 연동되어 있는 것처럼 보인다.

 

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대   기

금성은 두꺼운 구름으로 덮혀 있어서 지구에서 표면을 관측할 수 없다. 대기의 성분은 96%가 이산화탄소로 구성되어 있다. 금성의 지표를 덮고 있는 용암류는 대량의 황철광을 포함하고 있는데 지표가 고온이기 때문에 황철광이 이산화탄소나 물과 반응하여 대기 중에 아황산 가스가 늘어난다. 아황산 가스는 하층대기에 모여 50∼70km의 고도에 황산의 미립자로 이루어진 두꺼운 구름이 형성된다. 이 구름 때문에 금성은 황백색으로 보인다. 두꺼운 황산구름 때문에 황백색으로 보이는 금성 금성 지표에서의 기온은 470℃이며 기압은 90기압이다. 기온은 납도 녹을 정도이고 기압은 바다 밑 900m에서 받는 압력에 해당한다. 제2차 세계대전 때 잠수함의 최대잠항심도는 120m였으며 소련에서 티타늄으로 제작한 알파급 핵잠수함도 수심 700m가 한계였다. 이것과 비교할 때 금성의 기압이 얼마나 대단한지 비교할 수 있다. 이러한 조건에서는 물의 끓는점이 300℃이므로 금성 표면에는 액체의 물이 존재할 수 없다. 따라서 금성에는 지구의 바다와 같은 것은 없다. 대기에 포함된 수증기는 0.1%이다. 지구와 비교하면 금성의 대기는 매우 건조한 상태이다. 금성의 대기는 온도에 따라 상층부와 하층부로 나누는데 그 기준은 황산구름이다. 이 구름은 진한 황산으로 이루어져 있고 시계는 3km 정도로 구름이라기 보다는 안개에 가깝다. 이 구름이 퍼지고 있는 고도에는 초속 100m나 되는 동서류가 흐르고 있다. 이 흐름은 4일만에 금성을 한바퀴 돈다. 금성의 자전주기는 243일이므로 자전속도의 거의 60배나 되는 고속으로 흐르고 있는 것이다. 지구도 초속 100m의 제트류가 존재한다. 그러나 적도대에서 지구의 자전속도는 초속 460m나 된다.

 

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탐   사

초기탐사 금성은 두꺼운 구름으로 뒤덮혀 있어서 지표가 어떤 모습을 하고 있는지 알 수 없었다. 1980년대 들어와서 NASA가 발사한 탐사기 파이어니어, 비너스호가 처음으로 금성 전역의 지형을 탐사하였다. 그러나, 분해능이 떨어져 금성의 지형을 형성하는 구조가 어떻게 되어 있는가를 충분히 판별할 수 없었다.   베네라 탐사 소련은 더 나아가 금성에 베네라 14호를 착륙시켜 토양 분석과 텔레비전 화상 촬영을 시도하였다. 착륙선은 착륙순간 파손되었지만 착륙직전까지의 영상을 보내왔다. 그 결과 금성의 표면은 현무암으로 덮혀 있는 것으로 추정하였다. 소련은 베네라 15, 16호를 계속 보냈는데 1km의 분해능으로 금성의 지도를 작성하였다. 그 결과, 크레이터의 분포와 화산의 형태, 코로나 등 금성 특유의 지형이 알려졌다. 베네라 14호가 찍은 금성의 표면 1km 분해능의 지도는 지구상의 아레시보 전파 천문대의 레이더 탐사로도 얻을 수 있었다. 그러나, 이 정도로의 자료로는 금성에 지구와 같은 판 구조가 존재하는 가와 같은 의문점은 해결할 수 없었다.   마젤란 계획 금성의 상세한 지도를 만들려는 과학자들의 노력은 1980년 초기 NASA에서 제출한 금성 레이더 탐사 계획으로 구체화 되었다. 그러나, 예산삭감과 첼린저 사고의 영향으로 시기가 늦어져 1989년 5월 4일 마젤란 탐사선이 발사되었다.   마젤란 탐사선 상상도 마젤란 탐사선의 주목적은 레이더를 이용한 금성의 지도제작이다. 마젤란에 탑재된 유일한 과학기기는 휴즈 에어크래프트사에서 제작한 레이더 시스템으로 금성지표의 화상 자료, 고도자료 수집과 열복사를 측정한다. 예산 삭감의 영향으로 탐사선 대부분의 부품은 다른 탐사선의 남은 부품을 이용하였다. 지름 3.7m의 접시 안테나는 원래 보이저의 부품이었다. 안테나는 한 개만 실려 있는데 이것으로 금성을 탐사하는 것은 물론이고 지구와 송수신하는데도 사용한다. 금성의 지도. 황색일수록 높은 지역이고 푸른색은 낮은 지역이다. 그림에서 적도의 오른쪽과 북극에 가까운 고위도에 거의 같은 크기의 고지가 있는데 이들은 각각 아프로디테 대륙과 이슈타르 대륙이다. 북쪽의 이슈타르 대륙 가운데 특히 붉은 지역은 금성의 최고봉인 맥스웰 화산이다. 검은 부분은 자료를 얻지 못한 지역이다. 마젤란은 1990년 8월에 금성에 도착하여 1개월 가량 예비조사를 한 후 9월부터 본격적인 활동에 들어갔다. 마젤란은 금성에 도착한 후 금성의 극궤도를 돌게 된다. 그리고 레이더 펄스를 발사하여 반사신호의 세기와 도달하는데 걸린 시간, 탐사기 자신의 운동으로 생기는 주파수의 변화를 측정하게 된다. 마젤란의 자료로 금성의 화산활동이나 지각의 형성과정, 대기와의 상호작용 등 금성에 대한 많은 사실이 발혀졌다.