1.태양계
태양계는 태양과 그 주위를 도는 천체들로 이루어집니다. 태양계 전체 질량의 대부분은 태양이 차지합니다. 태양에서 가까운 순서로 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 8개 행성이 있습니다. 명왕성은 2006년 국제천문연맹의 행성 정의에 따라 왜행성으로 분류가 바뀌었습니다.
안쪽의 네 행성은 크기가 작고 암석으로 이루어진 지구형 행성이고, 바깥쪽 네 행성은 크기가 크고 주로 기체(또는 얼음 성분)로 이루어지며 고리와 많은 위성을 가진 목성형 행성입니다. 화성과 목성 사이에는 소행성대가 있습니다.
지구와 태양 사이의 평균 거리는 약 1억 5천만 km(1.5 × 10⁸ km)이며, 이것을 1 AU(천문단위)라고 합니다. 태양계 안의 거리를 잴 때 편리한 단위입니다.
| 지구형 행성 | 목성형 행성 | |
|---|---|---|
| 행성 | 수성, 금성, 지구, 화성 | 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 |
| 크기·질량 | 작다 | 크다 |
| 주성분 | 암석, 금속 | 수소·헬륨 등 기체, 얼음 성분 |
| 평균 밀도 | 크다 | 작다 |
| 고리·위성 | 고리 없음, 위성 적거나 없음 | 모두 고리가 있고 위성이 많음 |
2.빛의 속력과 광년
진공에서 빛의 속력은 초속 약 30만 km(약 3 × 10⁸ m/s)이며, 우주에서 가장 빠른 속력입니다. 정확한 값은 299,792,458 m/s로 정의되어 있습니다.
별까지의 거리는 km로 쓰면 숫자가 너무 커서 광년이라는 단위를 씁니다. 1광년은 빛이 1년 동안 가는 거리로, 약 9.46 × 10¹² km(약 9조 4600억 km)입니다. 광년은 시간이 아니라 거리의 단위라는 점에 주의합니다. 태양 다음으로 가까운 별인 프록시마 센타우리도 약 4.2광년 떨어져 있습니다.
빛도 이동에 시간이 걸리므로, 먼 천체를 보는 것은 그 천체의 과거 모습을 보는 것입니다. 지금 보이는 햇빛은 약 8분 20초 전에 태양을 떠난 빛이고, 4.2광년 떨어진 별의 빛은 약 4.2년 전에 출발한 빛입니다.
- 시간 = 거리 ÷ 속력
- 1.5 × 10⁸ ÷ (3 × 10⁵) = 0.5 × 10³ = 500초
- 500초 = 8분 20초 (8 × 60 = 480, 나머지 20초)
- 1년을 초로: 365.25 × 24 × 3600 = 31,557,600초 ≈ 3.16 × 10⁷초
- 빛의 속력을 정확한 값에 가깝게 299,792 km/s로 쓰면: 299,792 × 31,557,600 ≈ 9.46 × 10¹² km
- 어림값 3 × 10⁵ km/s로 계산하면 약 9.47 × 10¹² km로, 거의 같습니다.
- 3.8 × 10⁵ km ÷ (3 × 10⁵ km/s)
- ≈ 1.27초
3.별의 일생
별은 우주 공간의 가스와 먼지 구름(성운)이 중력으로 뭉치면서 태어납니다. 중심의 온도와 압력이 충분히 높아지면 수소 원자핵이 합쳐져 헬륨이 되는 핵융합이 시작되고, 이때 나오는 에너지로 빛납니다. 일생의 대부분을 이렇게 안정적으로 수소를 태우며 보내는 시기를 주계열성 단계라고 합니다. 태양도 지금 이 단계에 있으며 나이는 약 46억 년으로 추정됩니다.
별의 운명은 질량이 결정합니다. 태양 정도의 별은 중심의 수소를 다 쓰면 크게 부풀어 적색 거성이 되었다가, 바깥층을 우주로 날려 보내고(행성상 성운) 중심에 작고 뜨거운 백색 왜성을 남깁니다. 태양보다 훨씬 무거운 별은 적색 초거성을 거쳐 초신성으로 폭발하고, 중성자별이나 블랙홀을 남깁니다.
철보다 무거운 원소의 상당수는 이런 별의 폭발이나 중성자별 충돌 같은 사건에서 만들어진다고 봅니다. 5강의 주기율표에 있는 원소들, 우리 몸을 이루는 탄소와 산소도 별 속에서 만들어진 것입니다.
4.달의 위상
달은 스스로 빛을 내지 않고 햇빛을 반사합니다. 달은 늘 절반이 햇빛을 받고 있지만, 달이 지구 주위를 돌면서 우리가 그 밝은 쪽을 보는 각도가 바뀌기 때문에 모양이 달라져 보입니다. 이것을 달의 위상 변화라고 하며, 한 주기는 약 29.5일입니다.
달이 태양과 같은 방향에 있으면 밝은 쪽이 지구를 등져 보이지 않는 삭, 반대 방향에 있으면 밝은 면 전체가 보이는 망(보름달)이 됩니다. 북반구에서는 삭 → 초승달 → 상현달 → 보름달 → 하현달 → 그믐달 → 삭의 순서로 바뀌며, 오른쪽부터 차오르고 오른쪽부터 이지러집니다.
「달 모양이 바뀌는 것은 지구의 그림자 때문」이라는 것은 흔한 오해입니다. 지구의 그림자가 달을 가리는 것은 월식이며, 태양·지구·달이 거의 일직선이 되는 보름달 무렵에만 가끔 일어납니다.
5.빅뱅 우주론 — 아는 것과 모르는 것
멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 우리에게서 멀어지고 있다는 관측(허블 법칙)은 우주가 팽창하고 있음을 보여 줍니다. 시간을 거꾸로 돌리면 우주는 과거에 훨씬 작고 뜨겁고 밀도가 높았을 것입니다. 이 상태에서 팽창하며 식어 오늘날에 이르렀다는 이론이 빅뱅 우주론이며, 우주의 나이는 약 138억 년으로 추정됩니다.
빅뱅 우주론을 뒷받침하는 대표적 증거는 은하들이 멀어지는 현상, 우주 전체에서 고르게 오는 우주 배경 복사, 그리고 우주에 있는 수소와 헬륨의 비율이 이론의 예측과 잘 맞는다는 점입니다. 빅뱅은 공간의 한 점에서 일어난 폭발이 아니라 공간 자체가 늘어나는 것으로 이해합니다.
아직 모르는 것도 많습니다. 빅뱅의 순간 이전이나 그 원인, 우주 물질의 상당 부분을 차지하는 것으로 보이는 암흑 물질과 팽창을 가속시키는 암흑 에너지의 정체는 현재 활발히 연구 중입니다. 과학은 확인된 것과 추정, 모르는 것을 구분해서 말합니다.
📌 핵심 정리
- 태양계 행성은 수·금·지·화(지구형), 목·토·천·해(목성형)의 8개이고 명왕성은 왜행성이다
- 빛의 속력은 약 3 × 10⁵ km/s, 1광년은 약 9.46 × 10¹² km — 광년은 거리 단위다
- 햇빛은 약 8분 20초 걸려 도착한다 — 먼 곳을 보는 것은 과거를 보는 것이다
- 별의 운명은 질량이 정한다: 태양급은 백색 왜성, 매우 무거운 별은 초신성 뒤 중성자별·블랙홀
- 달의 위상은 보는 각도 때문이며 약 29.5일 주기다 — 지구 그림자는 월식이다
- 빅뱅 우주론은 우주 팽창·우주 배경 복사·가벼운 원소 비율로 뒷받침되며, 암흑 물질·암흑 에너지는 아직 연구 중이다
🤖 AI에게 이렇게 물어보세요
복사해서 [ ] 부분을 내 상황으로 바꿔 쓰세요. 답을 그대로 믿지 말고 본문과 비교해 확인하세요.
우주의 크기를 감각적으로 느껴 보고 싶을 때
태양을 지름 1 m 공으로 줄였을 때 지구, 달, 목성, 해왕성, 프록시마 센타우리가 각각 얼마나 크고 얼마나 떨어져 있는지 축소 모형으로 계산해 줘. 계산 과정과 사용한 기준값(평균 거리, 지름)을 표로 적고, 값이 어림값이라는 점도 밝혀 줘.
우주 이론에서 확인된 것과 추정을 구분하고 싶을 때
빅뱅 우주론에 대해 1) 관측으로 잘 확인된 것, 2) 이론으로 추정하는 것, 3) 아직 모르는 것으로 나누어 표로 정리해 줘. 각 항목에 어떤 관측이 근거인지 한 줄씩 붙여 주고, 확실하지 않은 내용은 확실하지 않다고 표시해 줘.
- 중·고등학교 과학 교과서의 일반적 내용(태양계, 별과 우주)
- 국제천문연맹(IAU)의 행성 정의(2006)
- 국제단위계(SI) — 빛의 속력에 따른 미터의 정의
학습 목표를 모두 이뤘다면 완료를 눌러 진도에 기록하세요.
이 브라우저에서는 저장할 수 없어 이 화면에서만 표시됩니다.