수성
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1. 개요
水星 / Mercury
태양계의 행성 중 태양과 가장 가까이 있는 천체이다.
태양계 모형만 보면 감이 잘 오지 않겠지만, 가장 가깝다는 태양과 수성 사이의 거리는 태양 지름의 약 41배나 된다.
2. 물리적 특성
2.1. 구성
행성을 이루는 구성 성분으로는 철이 64.13%로 가장 많으며 니켈도 3.66%로 지구의 2배나 된다. 모든 원소들이 다 존재하지만 수소는 0.4ppm으로 지구의 1% 수준으로 매우 적고 산소도 14.44%로 지구의 2/3 정도밖에 되지 않는다.[6] 특이하게도 행성의 크기에 비해 핵의 지름이 수성 지름의 75%인 3,600 km나 되고, 맨틀은 600 km, 지각은 약 100~200 km의 두께를 가진다.
2.2. 대기
대기 중에는 매우 소량의 원자들만 돌아다니는 것으로 추정된다. 가급적 분자 상태를 유지하려고 하는 산소가 원자 상태로 존재하는 것은, 다른 산소 원자와 마주칠 확률이 거의 없기 때문이다. 실제로 수성의 대기 중에 포함된 원자가 서로 부딪힐 확률보다 원자가 지표면에 부딪힐 확률이 몇 배쯤 높을 정도로, 우주 공간보다 약간 많은 정도의 희박한 대기만이 존재한다.
대기가 희박하기 때문에 수성 표면에는 수많은 운석이 충돌한 크레이터들이 거의 침식되지 않고 남아있어 달의 표면과 매우 흡사한 모습을 하고 있다. 사진으로도 달 표면과 구별하기 힘들 정도.
2.3. 중력
수성의 중력은 지구의 37.7%밖에 안 될 정도로 약하다. 예를 들어 지구에서 체중이 100kgf 나가는 사람이 수성에 가면 겨우 37.7kgf 밖에 나가지 않는다.
2.4. 크기 및 질량
'태양계'의 정규 행성들 중 가장 작다. 지구와 비교했을 때 상당히 작은 행성으로, 총 질량이 지구의 5% 수준이지만 밀도는 지구의 98% 정도로 거의 같다.[7] 태양계의 위성들 중 가니메데, 타이탄은 수성보다 크기가 크고 칼리스토와도 큰 차이가 나지 않지만, 수성의 밀도가 훨씬 높아 수성의 질량은 '가니메데'의 2배를 훌쩍 넘는다.
2.5. 지질 활동
2016년 9월 26일, NASA에서는 수성이 지질학적으로 살아 있는 행성일 가능성을 제시했다. 메신저 탐사선이 보내왔던 자료를 분석한 결과, 만들어진 지 오래되지 않은 것으로 보이는 단층 절벽이 발견되어 행성의 지각이 수축하고 있음을 발견했다는 것.#
2.6. 공전 및 자전
정확히 두 바퀴 공전하는 동안 세 바퀴 자전하는 기묘한 주기[8](3:2 자전-공전 공명)를 가지고 있으며, 대기가 거의 없고 자전 또한 느리기 때문에 기온은 -180℃에서 430℃까지 변화한다.
공전 궤도의 이심률이 꽤나 큰 편에 속하기 때문에 수성에서 관측하는 태양의 크기는 커졌다가 작아졌다가 한다.
1 수성일을 기준으로, 수성의 적도상에서 태양의 겉보기 운동은 다음과 같다.
- 동쪽에서 태양이 뜬다.
- 관측자의 기준에서 천정(머리 꼭대기)에 태양이 접근하면서 크기가 점점 커진다.
- 천정 부근에서 멈추었다가 다시 돌아간다! 그 뒤 다시 서쪽으로 진로를 바꾼다.
- 서쪽으로 가면서 크기가 작아진다.
위도와 경도가 특정한 경우[9]에는, 태양이 동쪽에서 뜨고 진 뒤 다시 뜬 다음, 다시 서쪽에서 진 후 다시 뜨고 지는 괴이한 현상을 볼 수도 있다.
수성의 핵#s-1.3은 철이 풍부하며, 철질의 핵이 자전함에 따라 회전하여 자기장을 만들어낸다. 그러나 자전이 느리기 때문에 그 세기는 지구의 1% 정도로 매우 미약하다.[10] 또 특이한 점이, 타 행성에 비해 핵의 크기가 크고 맨틀이 작다. 수성의 반지름이 약 2,400㎞인데 이 중 핵이 1,600㎞, 그러니까 행성의 75%를 핵이 차지하고 있는, 상당히 특이한 행성이다.
참고로 수성의 극에는 산성인 물질이 잔뜩 있다. 이로 인해 태양의 빛과 열이 안 닿는 극지방에는 산성 물질로 된 얼음이 있을 것이라고 추정하고 있었다. 그리고 얼음이 실제로 있는 것으로 밝혀졌다.#
아인슈타인의 일반 상대성 이론을 검증해 준 중요한 실례가 수성이다. 정확히는 수성의 타원 공전 궤도의 근일점, 즉 태양에 가장 가까운 지점이 움직이는 현상. 100년에 근일점이 5610초(1.5583도)만큼 움직인다. 천문 관측은 요하네스 케플러나 아이작 뉴턴의 시대부터 상상 이상으로 정확했기 때문에 현상 자체는 1800년대에 이미 알려졌으나, 고전 역학으로는 5,567초만을 설명할 수 있었으며, 나머지 43초(0.01194도)는 도저히 설명할 수 없었다. 근데 아인슈타인 방정식에 태양의 중력을 넣으면 놀랍게도 43초가 딱 튀어나온다는 사실이 일반 상대론을 우주적 규모로 검증해준 것. 사실 이 현상은 어느 행성에서나 일어나지만, 이심률이 너무 작아 거의 원과 같은 궤도를 돌면 관측이 힘들고, 명왕성처럼 이심률이 커도 태양에서 너무 멀면 근일점 이동하는 양이 너무 작아진다. 사실 천왕성 이후의 행성들은 발견된 지 오래되지 않아 쌓인 자료도 별로 없었고. 가장 가깝고 적당한 이심률을 지닌 수성은 최고로 적합한 행성이었던 것.
3. 관측 및 탐사
실시 등급 -1.9등급으로서 시리우스의 1.4배 밝기에 해당하지만, 태양과 워낙 가깝기 때문에 일출 혹은 일몰 때만 잠깐 볼 수 있어서 실제로 수성을 관측하기는 매우 힘들다. 제대로 보기 위해서는 개기일식 때가 가장 좋지만, 개기일식 때도 보기 힘든 편이다. 이런 관측의 어려움으로 인해 한 번도 수성을 보지 못한 채로 세상을 떠난 천문학자들도 많다고 한다. 그래도 찾아내는 사람들은 찾아낸다.
수성을 보는 가장 쉬운 방법은, 4개월에 한 번 찾아오는 수성의 동방 최대이각을 전후한 며칠 동안에, 서쪽 하늘이 트인 곳에서 해질녁에 서쪽 하늘을 보는 것이다. 완전히 깜깜해지기 전에 봐야 보기가 쉽다. 수성은 매우 밝아서 완전히 깜깜해지기 전이라도 육안으로 충분히 보인다.
무인 우주탐사선을 보내기도 매우 어려운 행성. 애당초 추력만으로 수성에 도달하는 것부터가 초고난이도이며, 지구에서 수성으로 가기 위한 스윙바이, 즉 행성의 공전 모멘텀을 이용한 우주비행 코스를 잡기도 매우 어렵기 때문이다. 심지어 지구에서 훨씬 먼 행성인 목성으로 우주선을 보내는 것이 더 쉽다고 할 정도다. 그나마 가장 쉬운 방법이 금성을 스윙바이하여 수성으로 가는 것인데 이 기회가 자주 오질 않는다. 마이클 미노비치(당시 대학원생)의 계산을 통해 1970년과 1973년에 이 기회가 찾아옴을 알게 되어 미션이 수립되고, 1973년에 매리너 10호 미션이 시행되었다. 2011년 메신저호가 수성에 돌아갈 때까지 무려 40년 간, 수성에 근접한 미션은 이 매리너 10 미션뿐이었다.
수성 착륙은 더더욱 어렵다. 수성의 환경이 금성처럼 끔찍해서가 아니라, 수성까지 간 우주선을 감속하기가 너무 어렵기 때문이다. [11] 때문에 매리너 10호는 일단 수성에 근접하며 지나친 후, 수성을 공전하는 위성궤도에 진입한 것이 아니라 태양을 공전하는 궤도에 진입해야 했다. 이 상태에서 우주선이 수성에 최대로 가까워질 때마다 수성을 관측하는 방법을 이용했다. 최초로 수성을 공전하는 궤도에 안착한 메신저 탐사선은 장장 7년에 걸쳐 행성 스윙바이를 6회나 한 끝에 수성 궤도에 진입했다. 베피콜롬보는 한술 더 떠서 스윙바이를 9번 할 계획이다.
앞서 말했듯 메신저가 21세기에 가기 전까지 인류가 갖고 있는 수성의 근접 관측 데이터는 매리너 10호가 보내온 데이터들 뿐이었다. 물론 이로부터 수성에 대해 많은 새로운 사실을 알게 되었으며, 그중 하나로 수성에도 행성자기장이 있으며 빈약하지만 밴 앨런대가 존재함을 발견하였다.
4. 기타
- 순수 추력으로 탐사하기는 명왕성보다도 더 어렵다. 태양과 가까워서 행성들 중 공전 속도가 가장 빠를 뿐 아니라 궤도 역시 가장 찌그러져서 경사각 7도, 이심률 0.2056에 달하기 때문이다.
- 공전주기가 87일로 매우 짧기 때문에 태양계 움짤이나 그래프를 보면 조그만 게 미쳐날뛰는 것을 볼 수 있다.
- 하지만 하루는 1408시간이나 된다! 자전주기가 공전주기의 약 60% 정도 된다.[12]
- 천문관련 문제를 풀 때, 공전주기가 다른 것들보다 유난히 짧다면 거의 수성이라 봐도 된다.
- 태양계의 행성 간 거리를 계산해보면, 평균 거리로 따졌을 때 지구에서 가장 가까운 행성은 금성도 화성도 아닌 수성이다. 행성끼리 가장 근접했을 때의 거리로 따지면 금성이 가장 가깝지만, 평균 거리로는 수성이 훨씬 가깝다.
- 위와 똑같은 이유로, 태양계의 어느 행성과도 평균 거리가 가장 가까운 행성은 수성이다. 목성이건 해왕성이건 간에, 평균 거리로 따지면 태양계 한가운데에 있는 행성인 수성이 가장 가까운 행성이다.
- 천문학에서 이 수성이 아닌 다른 동음이의어의 수성을 사용하기도 한다. 바이어 명명법에서는 별자리에서 가장 밝은 별 순으로 α, β, γ...등으로 표시하지만 그때와 지금의 밝기가 달라진 것도 있고 그때의 별 밝기 측정의 오류도 있기 때문에 현대의 기준에서 가장 밝은 별을 수성이라고 한다.[13]
5. 창작물에서의 수성
태양계의 첫 번째 행성 치고는 일반인들에게 아웃 오브 안중이다. 다른 행성은 각각의 특색을 적어도 한 가지씩 가지고 있지만, 얘는 태양에 가장 가깝다는 것을 제외하면 위성도 없고 생긴 것도 달과 비슷하다. 물론 엄밀히 보면 달과는 지형이 매우 다르지만 일반인이 그런 걸 구분할 수 있을 리가 없으니... 그런 이유에서 창작물에서는 수성이 많이 등장하지 않는다. 목성형 행성 중에서는 천왕성이 수성과 거의 같은 쩌리 취급을 받는다.
- 쏜애플 3집 계몽에는 수성의 하루라는 노래가 있다.(2번 트랙)
- 코스믹 코믹스에는 머큐리라는 수성 의인화 캐릭터가 등장한다.
- 총몽 라스트 오더에서는 원래 여기에 유인 기지와 연구소가 있었다. 하지만 작중에서 나노 머신의 천재 닥터 바레스가 그레이 구 현상을 일으켜 폭주한 나노 머신이 수성을 뒤덮게 된다. 어떤 탐사 로봇이든 여기에 착륙하면 분해돼 버리는 후덜덜한 행성.
- 영화 선샤인에서 수성이 등장한다.
- 미소녀 전사 세일러 문 시리즈의 세일러 머큐리는 수성을 수호성으로 한다.
- 아이작 아시모프의 로봇 시리즈 중 "뺑뺑이(Runaround)"는 수성 유인 탐사를 소재로 하고 있다. 초고온의 수성 표면에 스피디[14]라는 로봇을 보내 광물을 채집해오도록 했는데, 이 로봇이 도중에 위험물질을 발견하고는 스스로를 지키기 위해(로봇 제3법칙) 기지로 되돌아가려고 하다가 인간의 명령을 따라야 한다는 생각에(로봇 제2법칙) 다시 광물을 캐러 가고...를 무한 반복하는 상태에 빠지고 만다. 결국 인간 기술자가 스스로 위험한 상황에 빠짐으로써, 이 두 법칙을 모두 발라버리는 제1법칙, 즉 인간을 지켜야 한다는 최우선 과제를 발생시켜 로봇을 되돌아오게 만든다.
- 데스티니 시리즈에서는 수성이 농경행성으로 나온다. 여행자가 직접 수성으로 와서 테라포밍을 시전한 뒤 헤르마이온이라는 식물과 새로운 생태계가 만들어졌는데 인류 몰락 이후로 벡스가 첨탑의 씨앗들을 소환시켜 행성을 기계화 시킨다.[15] 이때 무한의 정신 판옵테스라는 무한의 정신체가 휘하의 벡스들을 시켜 수성의 핵을 파괴한뒤 그 공동에 무한의 숲이라는 시뮬레이션 코어를 만들었다. 현재는 태양빛 듬뿍받는 사막행성 및 벡스 지옥으로 변모했다. 다만 이곳에 무한의 숲을 찾기위해 방문한 전설적인 워록 오시리스를 뒤따라온 그의 광신자들이 자신들만의 보금자리 및 도서관을 만들어서 생활하고 있다.[16] 2편에선 기갑단의 플래닛 킬러인 전능자에 의해 박살이 날 뻔 했고, 판옵테스 파괴 이후에는 선봉대가 수성의 지휘권 및 무한의 숲 통제권을 가져갔으나 오시리스는 자기것이라며 우기는 중.[17]
- 모바일 게임 거지키우기에서는 가장 먼저 구입할 수 있는 행성으로 1해원이다.[18]
- TYPE-MOON 전기의 얼티밋 원 O.R.T.는 수성에서 온 존재라고 한다.[19]
[1] Mercury를 수성으로 번역하기 전의 동양에서는 전통적으로 辰(진)이라는 명칭을 사용했다.[2] 서양의 수성 이름의 유래가 된 메르쿠리우스(헤르메스)의 지팡이 케리케이온(κηρύκειον)을 간략화한 것에서 유래했다.[3] 지구의 약 100조분의 1[4] 소량의 아르곤, 질소, 이산화탄소, 수증기, 제논, 크립톤, 네온 등이 포함되어 있다. 대체로 태양풍과 수성 표면의 물질에서 유래된 것으로 이루어져 있다.[5] 최대 이각이 변하는 이유는 수성의 공전 궤도가 다른 행성들과 비교하면 큰 이심률을 가지고 있기 때문이다.[6] 지구의 공기는 대략 20.5%가 산소다.[7] 중력을 감안하면 수성이 더 조밀하다. 수성의 중력은 지구의 38%다.[8] 태양의 조석력 때문에 동주기 자전으로 향하고 있다.[9] 66˚ 24.828' N / 97˚ 14.018' E.[10] 행성의 크기가 작은데도 불구하고 아직 핵이 식지 않았다는 뜻이기에 과학자들을 헷갈리게 만들고 있다.[11] 사실 수성을 못 맞춘다고 해서 태양에 충돌하는건 아니다. 수성은 물론 지구는 태양을 비교적 가깝게 공전하기 때문에 속력이 엄청 빠르다. 따라서 지구형 행성에서 직접 태양에 충돌하려면 이 속력을 상쇄할때 엄청난 추진력이 든다. 제대로 상쇄하지 못하면 태양을 공전할 가능성이 크다.[12] 지구 시간으로 하면 하루는 24시간이니 24시간이 60개나 있어야 한다! 계산해보면 1440이 나온다. 여기서 수성 만큼의 시간으로 32시간을 빼고 보면... 하루가 약 3년 308시간이나 된다!!!!![13] 예를 들어 베텔게우스는 오리온자리 α, 리겔은 오리온자리 β지만 오리온자리 수성은 리겔이 된다.[14] 정식 명칭은 SPD-13.[15] 오시리스의 환영으로 수성의 과거를 시뮬레이션으로 볼수 있는데 경치가 아주 장관이다. 어떻게 이 장관이 사막으로 변했는지 감이 안 갈 정도.[16] 데스티니 2 수성 NPC는 반스 형제이다.[17] 다만 무한의 숲을 제대로 사용할 줄 아는 사람은 오시리스밖에 없다. 오시리스의 라이벌이던 세인트 14가 시뮬레이션의 원리를 배워서 오시리스를 추적했다는 떡밥이 있다. 현재 서광의 시즌에서 부활하여 관심을 받고있다[18] 인게임 내 가장 비싼 도시 서울의 10배 가격이다.[19] 왜 강조표시인지는 해당 항목을 참조하자.