토성의 고리

 

 

토성의 고리에 관하여

 

토성의 고리는 태양계 행성 중에서 가장 광범위하게 존재합니다. 토성의 고리는 무수한 작은 입자들로 구성되어 있습니다. 고리 입자는 대부분 물 얼음으로 이루어져 있으며 암석 물질의 성분이 미량 포함되어 있습니다. 토성 고리의 형성 원리는 아직 알려진 바가 없습니다. 이론적으로는 태양계 초기에 형성된 것으로 추측되지만, 토성의 우주선 카시니로부터의 온 데이터에 의하면 비교적 나중에 형성되었음을 시사합니다. 

 

토성 고리의 햇빛 반사는 토성의 밝기를 높이지만 그럼에도 지구에서는 육안으로 볼 수 없습니다. 갈릴레오 갈릴레이가 처음으로 망원경으로 하늘을 본 이듬해, 그는 토성 고리를 처음으로 관측한 인물이 되었습니다. 크리스티안 호이겐스는 그것들을 토성을 둘러싼 원반이라고 표현한 최초의 인물입니다. 피에르 시몽 라플라스는 토성 고리가 일련의 작은 고리들로 구성되어 있다는 것을 밝혀냈습니다.

 

토성의 고리 안에 있는 덩어리들의 사이에는 입자 밀도가 급격히 저하되는 여유 공간이 종종 있습니다. 토성의 메인 고리 너머에는 포에베 고리가 있고, 역행 궤도 운동을 공유하고 있는 것으로 추정됩니다. 토성의 고리는 토성의 궤도에서 평면적으로 정렬되어 있습니다. 토성의 축방향 기울기는 27도이기 때문에, 이 고리는 토성 적도 위를 공전하는 시각적인 고리보다 27도의 각도로 기울어져 있습니다. 

 

 

토성 고리 구조의 세분화

 

토성 고리 시스템에서 가장 밀도가 높은 부분은 A 고리와 B 고리이며, 이 고리들은 카시니 간극에 의해 분리되어 있습니다. A 고리와 B 고리에 이어 주요 고리를 구성하는 C 고리는 1800년대에 발견되었습니다. 토성의 주요 고리는 밀도가 높고, 얇은 먼지 고리보다 큰 입자를 포함합니다. 주요 고리 외 미약한 먼지 고리에는 토성의 구름 꼭대기 안쪽까지 퍼지는 D, G, E 고리 등이 있습니다. 이러한 확산 고리는 입자 크기가 작기 때문에 '먼지'라는 특징이 있고 그 화학 조성은 주요 고리처럼 대부분 물 얼음입니다. A 고리의 바깥쪽 가장자리에서 바로 떨어진 좁은 F 고리는 분류하기가 더 어렵습니다. 매우 조밀한 부분도 있지만 먼지 크기의 입자도 많이 포함되어 있습니다. 

 

고리 D

D 고리는 토성의 고리들 중 가장 안쪽 고리로 매우 얇습니다. 1980년대 보이저 1호는 이 고리 내에서 작은 고리들을 발견했습니다. D 고리에는 30 킬로미터 간격의 소요돌이 물결이 존재합니다. C 고리와 D 고리 사이에서 볼 수 있는 이 구조는, 토성의 낮 시간과 밤 시간이 같아지는 주야 평분시에 D 고리에서 B 고리의 안쪽 가장자리까지 반경 19,000 킬로미터의 반경 거리로 확장됩니다. 물결은 진폭 2-20미터의 세로 나선형 물결무늬로 해석되며, 파도는 시간이 지남에 따라 주기가 감소하고 있습니다. 이는 적도에서 토성의 고리를 기울어지게 만든 파괴된 혜성의 파편 구름의 충돌에서 발생한 것일 수 있습니다. 

 

고리 C

C 고리는 B 고리 안쪽에 있는 폭은 넓지만 얇은 고리입니다. C 고리는 밝은 고리 A나 B보다 어두운 물질로 구성되어 있는 것처럼 보입니다. 이 고리는 빛이 가려지고 위에서 보면 투명에 가깝습니다. D 고리에서 처음 볼 수 있었던 소용돌이 물결은 주야 평분시에 C 고리 전체에 걸쳐 관측되었습니다.

 

고리 B

토성의 주요 고리 중 하나인 B 고리는 토성의 고리 중에서 가장 크고, 가장 밝으며 가장 거대합니다. 두께는 5-15미터로 추정되며 광학적 깊이는 0.4-5 이상입니다. B 고리를 통과하는 빛의 99% 이상은 차단됩니다. 이 고리들은 동심원형이며 좁고 작은 고리로 표시되지만 B 고리에는 빈틈이 없습니다.

 

고리 A

A 고리는 토성의 주요 고리들 중 가장 바깥쪽 고리입니다. A 고리 안쪽에는 카시니 간격이 있으며, 바깥쪽 경계는 토성의 위성 아틀라스의 궤도에 가깝습니다. B 고리와 마찬가지로 A 고리의 바깥 가장자리는 궤도 공명에 의해 유지되는데, 하나의 위성만으로 유지되는 것은 아니고 여러 위성의 공명이 기여합니다. 

 

고리 G

G 고리는 F 고리와 E 고리의 시작 부분 사이에 있는 엄청나게 얇은 고리입니다. G 고리는 지름 몇 미터까지는 얼음 입자로 구성되어 있고 나머지는 원호 내에서 방출된 먼지로 구성되어 있는 것으로 추측됩니다. 

 

고리 E

E 고리는 바깥쪽에서 두 번째인 고리로 매우 넓으며, 토성의 위성 미마스와 타이탄의 궤도 사이에 분포합니다. 다른 고리들과는 달리, E 고리는 거대한 얼음 덩어리가 아니라 작은 입자들로 구성되어 있다는 특징이 있습니다. 주로 규산염, 이산화탄소, 암모니아를 포함한 물 얼음의 작은 입자로 구성되어 있습니다. 

 

고리 F

F 고리는 토성의 가장 바깥쪽에 있고 아마도 태양계에서 가장 활동적인 고리이며, 시계열에 따라 특징이 변화합니다. F 고리는 A 고리 가장자리에서 3,000킬로미터 떨어진 곳에 있습니다. F 고리는 매우 얇고, 토성의 위성 프로메테우스가 고리의 유지에 공헌하고 있는 것으로 나타났습니다. 시뮬레이션에 의하면 프로메테우스와 판도라가 충돌하여 부분적으로 파괴되었을 때 고리가 형성되었다고 추측됩니다. 탐사선 카시니의 최근 클로즈업 이미지를 보면 F 고리가 하나의 중심 고리와 그 주위에 나선형 사슬로 구성되어 있음을 보여줍니다.