지구에서 제일 가까운 것은 수성?
1. 행성 간의 거리를 재보자
태양계의 행성 순서는 그 유명한 ‘수금지화목토천해’입니다. (명왕성은 2006년 새로 정의된 행성 기준에 따라 왜행성으로 분류되어 행성 지위 자체는 박탈 당했죠)
그 중 아직까지 생명체가 있는 행성은 우리 지구가 유일한데, 이런 지구는 태양계의 세 번째 행성으로 위치하고 있습니다.
그럼 지구에서 가장 가까운 태양계 행성은? 2번째 행성인 금성? 네 번째 행성인 화성?
i) 금성에서 지구까지의 거리는 두 행성의 거리가 최단거리일 때 4천만km, 멀게는 2억 5천만km ii) 화성에서 지구까지의 거리는 두 행성의 거리가 최단거리일 때 5천 460만km, 멀게는 4억 1만km |
이런 거리 결과로 화성보다는 금성이 지구에 더 가깝다는 것을 알 수 있습니다.
그런데 수성이 금성보다 지구에서 더 가깝다는 주장이 나오고 있는데 이는 어떻게 된 것인가?
아니 ‘수금지화...’ 이런 행성 순서가 언제 ‘금수지화...’로 바뀐 것인가?
결론부터 말하자면 행성 순서는 바뀌어지지 않았고 ‘수금지화...’ 이 순서가 맞지만 행성의 순서는 우리가 생각하는 대로 단순하게 일직선 순서로 이어지지 않았다는 것을 먼저 알아야 합니다.
이게 무슨 소리냐? 모든 태양계 행성은 태양을 중심으로 타원궤도로 돌고 있습니다. 그리고 각 행성의 공전주기는 제각각입니다. 그렇게 되면 가까운 행성간의 거리는 각 행성이 어디에 위치하고 있느냐에 따라 그 거리가 달라진다는 것이죠.
다음 그림을 보면 대략 이해하기 쉬울 것입니다.
이렇게 TOP VIEW에서 본 그림에서 수성과 지구의 거리가 금성과 지구간의 거리보다 더 가까운 것을 알 수 있습니다. 즉 행성간의 공전궤도에서 최단거리와 최장거리 위치에 따라 행성거리가 달라진다는 것입니다.
아까 금성과 화성 중 어떤 것이 더 지구와 가깝냐고 언급할 때도 최단거리와 먼 거리 두 가지를 이야기 한 것도 다 이런 이유 때문이지요 (오오 복선)
이런 점에 착안해서 미국 앨라배마대 톰 스톡먼 등 3인의 소장 연구자들이 미국 물리학회가 발행하는 ‘Physics Today의 `논평과 리뷰' 코너에 최근 발표한 연구 결과에 따르면 점원법(PCM=point-circle method)이란 새로운 수학적 방법으로 실제 두 행성의 공전궤도상 평균 거리를 계산해 보기로 했다고 합니다. 이 방법은 각 행성의 공전 속도를 고려한 시간의 흐름에 따라 각 행성 사이의 거리를 계산해 평균하는 것입니다.
그 결과, 수성이 가장 많은 시간 동안 지구와 가장 가까운 거리를 유지하는 것으로 나타났다. 지구와 금성의 평균거리는 1.14AU(1억7000만km), 지구와 수성의 평균거리는 1.04AU(1억5500만km)였다. 수성이 평균적으로 1500만km 더 가까운 거리에 있다는 계산이 나온 것이죠. 그렇기에 수성이 금성보다 지구에서 가장 가까운 행성이라는 이야기 나오게 된 것입니다.
이런 계산 결과는 1만년 동안에 걸친 각 행성의 궤도 공전을 시뮬레이션한 결과와도 거의 일치했는데, 이들이 공개한 시뮬레이션 동영상을 보면 궤도 공전 측정 기간 중 지구와 가장 가까운 시기의 비율은 수성이 거의 절반(45~47%)에 이른다고 합니다. 그 다음은 금성(35~36%), 화성(17~18%) 차례였다고 하네요.
즉 기준을 어떻게 두냐에 따라 그 결과가 달라지게 되는 현상이라 할 수 있겠습니다.
관점에 따라 달라지는 것이 흥미롭긴 하지만 사람의 인지특성상 ‘평균’거리로 따지는 이 점원법은 쉽게 받아 들이기는 힘들 거 같습니다. 이런 식이면 수성은 토성, 해왕성 등 다른 모든 행성과도 가장 가까운 행성이 되기 때문이죠.
2. 추가적인 뱀발(사족), 명왕성의 공전궤도
지금은 행성 지위에서 내려가고 왜행성이 되어 버린 명왕성의 공전궤도는 일반적인 행성과 많이 달랐습니다. 명왕성의 이심률이 굉장히 컸기 때문인데 그 때문에 명황성은 해왕성 안에 위치할 때가 있었습니다. 그 시기는 1979년부터 1999년까지.
그래서 이때의 행성의 순서는 ‘수금지화목토천해명’이 아닌 ‘수금지화목토천명해’라 해야 맞았지만 아무도 그렇게 부르지는 않고 그냥 ‘수금지화목토천해명’으로 불리었습니다.
이제는 명왕성이 행성의 지위에서 내려갔기 때문에 다 소용없는 이야기가 되었지만요 :)
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