아름다운 자태를 뽐내는 토성의 고리

토성의 고리는 어떤 물질로 어떻게 해서 저렇게 아름다운 자태를 뽐내고 있는걸까

태양계 행성 중 유일하게 강렬하고 두꺼운 고리를 가진 토성

그 고리를 구성하는 입자를 보려면 아주 아주 아주 가까이서 봐야한다.

고리를 구성하는 입자들은 1미터 밖에 안되는 얼음덩이 혹은 눈덩이들이

빙산의 축소판 형태로? 공중에서 목성 주위를 돌고 있다고 보면 된다.

고리의 입자를 직접 촬영하려면 우주선이 입자들과 같은 속도로 빙글빙글 움직여야 한다.

그 속도는 얼마일까? 무려 시속 72,000킬로미터,,,

이 속도에 맞춰 우주선이 움직이면 고리 입자의 정지 위성이 되는 것이다.

그 때부터 눈에 보이는 입자들이 그냥 고리가 아니라 완전한 각각의 입자가 된다.

 

토성 가까이서 도는 입자일수록 움직이는 속도가 더 빠르다는 사실은 누구나 알고 있을 것이다.

그러므로 안쪽 궤도에 위치한 입자들은 바깥쪽 궤도에서 도는 입자들을 앞지른다.

이말은 즉슨, 두 입자가 인접한 궤도에서 만났다 헤어지기를 반복하고,

두 입자 사이의 상대속도 때문에 둘 사이의 중력은 의미가 없어진다.

하지만 토성에서 멀다면?

상대 속도가 무시될 정도로 작아지고, 그러면 두 입자는 서로 들러붙으며

점점 더 큰 눈덩이가 될 수 있다.

즉, 입자들이 토성과 가깝지 않다면, 추월로 인해 입자들간 멀어지는 속도가 작기 때문에,

입자들은 상호 중력으로 서로 합쳐지고 점점점 커지며 위성의 위상을 갖게 된다.

 

토성 고리의 완전 바깥쪽에 크기가 거의 화성과 유사한 타이탄까지 만들어질 수 있었던 이유는

우연적인 현상이 아니라는 것을 반증한다.

태양계에 있는 행성과 위성들은 모두 처음에는 고리를 이루며 돌아다니던 미세 입자들이

서로 하나둘 엉겨붙어서 지금의 태양계를 이루고 있다고 생각할 수 있다.

태양풍은 토성 궤도 저 바깥, 태양계의 외곽 지대로 나가면서 세력이 약해진다.

비록 태양풍이 미풍으로 바뀐다고 해도 보이저 우주선의 계측기기들이 정상 작동한다면

보이저는 천왕성, 해왕성, 명왕성 궤도 근방에서도 태양풍의 존재를 감지할 수 있다.

그렇지만 태양에서 명왕성까지의 거리의 2~3배 정도 더 멀리 떨어진 곳으로 가면,

성간을 떠도는 양성자와 전자들의 압력이 오히려 태양풍의 압력을 압도하기 시작한다.

그 곳이 바로 태양계와 그 바깥 세상의 경계 지대인 것이다.