여기 지구에서 우리는 시간을 당연하게 여기는 경향이 있으며, 시간을 측정하는 증분이 실제로 상당히 상대적이라고 의심한 적이 없습니다. 예를 들어, 우리가 날짜와 연도를 측정하는 방법은 실제로 행성과 태양의 거리, 궤도를 도는 데 걸리는 시간, 축을 중심으로 회전하는 데 걸리는 시간의 결과입니다. 우리 태양계의 다른 행성들도 마찬가지입니다.
우리 지구인은 일출에서 일몰까지 하루가 약 24시간이라고 생각하지만 다른 행성에서 하루의 길이는 상당히 다릅니다. 어떤 경우에는 매우 짧고 어떤 경우에는 몇 년 이상 지속될 수 있습니다. 때로는 상당히! 다른 행성에서 시간이 어떻게 작동하는지 살펴보고 그들의 하루가 얼마나 긴지 알아볼까요?
수성의 하루:
수성은 태양에서 가장 가까운 행성으로 근일점(태양에 가장 가까움)에서 46,001,200km, 원일점에서 69,816,900km(가장 먼)입니다. 수성이 축을 중심으로 한 번 자전하는 데 지구의 58.646일이 걸리기 때문입니다. 항성 자전 주기 - 이것은 수성이 하루를 경험하는 데 지구의 58일 이상이 걸린다는 것을 의미합니다.
그러나 이것이 수성이 58일 만에 두 번 일출을 경험한다는 것을 말하는 것은 아닙니다. 태양과의 근접성과 주위를 도는 빠른 속도로 인해 태양이 하늘의 같은 장소에 다시 나타나는 데는 지구의 175.97일이 걸립니다. 따라서 행성은 지구의 58일에 한 번씩 자전하지만 수성의 일출에서 다음 일출까지 대략 176일입니다.
MESSENGER에서 제공한 수성의 북극 지역 이미지. 크레딧: NASA/JPL
또한, 태양의 단일 궤도(공전 주기)를 완료하는 데 수성은 87.969 지구 일이 걸립니다. 이것은 수성의 1년이 지구의 약 88일에 해당한다는 것을 의미하며, 이는 차례로 단일 수성(또는 허미안) 년이 수성 하루의 절반에 불과하다는 것을 의미합니다.
게다가 수성의 북극 지역은 항상 그늘에 있습니다. 이것은 축이 단지 0.034°(지구의 23.4°에 비해) 기울어져 있기 때문입니다. 즉, 계절에 따라 낮과 밤이 몇 달 동안 지속되는 극단적인 계절적 변화를 겪지 않습니다. 수성의 극에서는 항상 어둡고 그늘이 있습니다. 따라서 기둥은 황혼의 일정한 상태에 있다고 말할 수 있습니다.
금성의 하루:
'지구의 쌍둥이'라고도 알려진 금성은 근일점에서 107,477,000km, 원일점에서 108,939,000km로 태양에서 두 번째로 가까운 행성입니다. 불행히도 금성은 가장 느리게 움직이는 행성이기도 합니다. 이 사실은 극을 보면 알 수 있습니다. 태양계의 다른 모든 행성은 자전 속도 때문에 극에서 평평해지는 것을 경험한 반면, 금성은 그런 평평함을 경험하지 않았습니다.
금성은 지구의 합리적인 속도인 1,670km/h(1,040mph)에 비해 6.5km/h(4.0mph)에 불과하므로 항성 자전 주기는 243.025일입니다. 금성의 자전이 역행하기 때문에 기술적으로는 -243.025일입니다. 이것은 금성이 태양 주위를 공전하는 궤도와 반대 방향으로 자전한다는 것을 의미합니다.
마젤란 10호가 상상한 행성 금성. 크레딧: NASA/JPL
따라서 금성의 북극 위에 있고 금성이 태양 주위를 도는 것을 본다면 시계 방향으로 움직이는 반면 회전은 반시계 방향으로 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이것은 금성이 축을 중심으로 한 번 자전하는 데 지구의 243일이 걸린다는 것을 의미합니다. 그러나 수성과 마찬가지로 금성의 공전 속도와 느린 자전은 태양이 하늘의 같은 장소로 돌아오는 데 걸리는 시간인 태양의 하루가 약 117일 지속된다는 것을 의미합니다.
따라서 단일 금성(또는 Cytherean) 년은 224.701 지구의 날로 계산되지만 그 시간 동안 완전한 일출과 일몰을 경험하는 횟수는 2회 미만입니다. 사실, 단일 금성/사이테리아 년은 1.92 금성/사이테리아 일만큼 지속됩니다. 좋은 점 금성은 지구와 다른 공통점을 가지고 있습니다. 왜냐하면 금성은 일주기가 아니기 때문입니다!
지구상의 하루:
지구상의 하루를 생각할 때 우리는 그것을 단순한 24시간 간격으로 생각하는 경향이 있습니다. 실제로 지구가 자전하는 데 정확히 23시간 56분 4.1초가 걸립니다. 한편, 지구에서 태양의 하루는 평균적으로 24시간이므로 태양이 하늘의 같은 장소에 나타나는 데 걸리는 시간입니다. 이 두 값 사이에서 우리는 하루의 낮과 밤 주기가 짝수 24번 지속된다고 말합니다.
동시에, 계절 주기에 따라 행성의 하루 길이에 변화가 있습니다. 지구의 축 기울기로 인해 특정 반구에서 경험하는 햇빛의 양은 다양합니다. 가장 극단적인 경우는 계절에 따라 낮과 밤이 며칠 또는 몇 달 동안 지속되는 극지방에서 발생합니다.
겨울의 북극과 남극에서는 하룻밤이 최대 6개월까지 지속되는데 이를 '극야'라고 합니다. 여름에는 극지방에서 하루가 24시간 지속되는 '한밤의 태양'을 경험하게 됩니다. 그래서 사실 하루는 우리가 상상하는 것만큼 간단하지 않습니다. 그러나 태양계의 다른 행성과 비교할 때 시간 관리는 여전히 여기 지구에서 더 쉽습니다.
화성에서의 하루:
여러 면에서 화성은 '지구의 쌍둥이'라고도 불릴 수 있습니다. 극지방의 만년설, 계절적 변화, 표면에 물(얼어 있긴 하지만)이 있는 것 외에도 화성의 하루는 지구의 하루와 매우 가깝습니다. 기본적으로 화성은 축을 한 바퀴 도는 데 24시간 37분 22초가 걸립니다. 이것은 화성의 하루가 1.025957일과 같다는 것을 의미합니다.
지구와 비슷한 축 기울기(25.19°, 지구의 23.4°)로 인해 화성의 계절 주기는 다른 어떤 행성보다 지구에서 경험하는 주기와 더 유사합니다. 결과적으로 화성의 날도 비슷한 변화를 경험합니다. 태양은 더 빨리 뜨고 여름에는 늦게 지고 겨울에는 그 반대가 됩니다.
그러나 화성이 태양으로부터 더 먼 거리에 있기 때문에 계절적 변화는 화성에서 두 배 더 오래 지속됩니다. 이로 인해 화성의 1년은 약 2년의 지구 년이 됩니다. 정확히 686.971 지구의 날은 668.5991 화성의 날(또는 솔)로 계산됩니다. 그 결과, 붉은 행성에서 더 긴 낮과 더 긴 밤이 훨씬 더 오래 지속될 것으로 예상할 수 있습니다. 미래의 식민지 주민들이 고려해야 할 사항!
화성의 게일 분화구에서 일출. 게일은 중앙 상단에 있으며 중앙에 마운드가 있으며, 이를 샤프 산(Aeolis Mons.)이라고 합니다.
목성의 하루:
목성이 태양계에서 가장 큰 행성이라는 사실을 감안할 때 목성의 하루는 오래 지속될 것으로 예상할 수 있습니다. 그러나 밝혀진 바와 같이 목성의 하루는 공식적으로 9시간 55분 30초에 불과하므로 하루가 지구의 하루 길이의 3분의 1이 조금 넘습니다. 이는 적도에서 12.6km/s(45,300km/h 또는 28148.115mph)의 매우 빠른 회전 속도를 가진 가스 거인 때문입니다. 이 빠른 회전 속도는 또한 행성이 그러한 격렬한 폭풍우.
단어의 사용에 주의공무상. 목성은 고체가 아니기 때문에 상층 대기는 적도에 비해 회전 속도가 다릅니다. 기본적으로 목성의 극대기의 회전은 적도 대기의 회전보다 약 5분 더 깁니다. 이 때문에 천문학자들은 세 가지 시스템을 기준 프레임으로 사용합니다.
시스템 I은 9시간 50분 30초로 자전 주기가 행성에서 가장 짧은 위도 10° ~ 10° S에서 적용됩니다. 시스템 II는 이들의 북쪽과 남쪽의 모든 위도에 적용됩니다. 주기는 9시간 55분 40.6초입니다. 시스템 III은 행성 자기권의 회전에 해당하며 주기는 다음과 같이 사용됩니다. IAU와 IAG 목성의 공식 자전을 정의하기 위해(즉, 9시간 44분 30초)
태양을 포착하는 목성과 이오. 이미지 크레디트: NASA/JPL
따라서 이론적으로 목성의 구름 꼭대기(또는 지구 동기 궤도의 떠 있는 플랫폼)에 설 수 있다면 위도에 관계없이 10시간 이내에 태양이 지는 것을 목격하게 될 것입니다. 그리고 목성 1년의 공간에서 태양은 총 약 10,476번 뜨고 질 것입니다.
토성의 하루:
토성의 상황은 목성의 상황과 매우 유사합니다. 거대한 크기에도 불구하고 행성의 추정 회전 속도는 9.87km/s(35,500km/h 또는 22058.677mph)입니다. 따라서 토성은 단일 항성 자전을 완료하는 데 약 10시간 33분이 걸리므로 토성의 하루는 지구상의 하루의 절반 미만입니다. 여기에서도 이러한 급격한 대기의 움직임은 슈퍼 스톰 , 말할 것도 없이 육각형 패턴 행성의 북극 주위와 소용돌이 폭풍 남극 주변.
그리고 목성과 마찬가지로 토성도 태양을 도는 데 시간이 걸립니다. 10,759.22 지구의 날(또는 29.4571 지구 년)에 해당하는 공전 주기로, 단일 토성(또는 크로니안) 년은 대략 24,491 토성 일 동안 지속됩니다. 그러나 목성과 마찬가지로 토성의 대기는 위도에 따라 다른 속도로 회전하므로 천문학자들은 서로 다른 기준 프레임을 가진 세 가지 시스템을 사용해야 합니다.
시스템 I적도대, 남적도대, 북적도대를 포괄하며 10시간 14분의 기간을 갖는다.시스템 II북극과 남극을 제외한 다른 모든 토성 위도를 포함하며 10시간 38분 25.4초의 회전 주기가 할당되었습니다.시스템 III라디오 방출을 사용합니다에게토성의 내부 자전 속도를 측정하여 10시간 39분 22.4초의 자전 주기를 산출했습니다.
토성과 그 고리를 내려다보는 이 초상화는 2013년 10월 10일 NASA의 Cassini 우주선이 얻은 이미지에서 만들어졌습니다. 출처: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. 우가르코비치
과학자들은 이러한 다양한 시스템을 사용하여 수년에 걸쳐 토성에서 다양한 데이터를 얻었습니다. 예를 들어, 1980년대에 수집된 데이터는 여행 1그리고2 임무에 따르면 토성의 하루는 10시간 39분 24초였습니다. 2004년에 제공한 데이터 카시니-호이겐스 우주 탐사선 행성의 중력장을 측정하여 10시간 45분 45초(±36초)로 추정했습니다.
2007년에 이것은 UCLA 지구, 행성 및 우주 과학부, 현재 예상 시간은 10시간 33분입니다. 목성과 마찬가지로 정확한 측정값을 얻는 문제는 가스 거인으로서 토성의 일부가 다른 부분보다 빠르게 회전한다는 사실에서 발생합니다.
천왕성의 하루:
천왕성에 오면 하루가 얼마나 긴가 하는 질문이 조금 복잡해집니다. 한편으로 행성은 17시간 14분 24초의 항성 자전 주기를 가지며 이는 지구의 0.71833일에 해당합니다. 따라서 천왕성의 하루는 지구에서의 하루와 거의 동일하게 지속된다고 말할 수 있습니다. 이 가스/얼음 거인이 진행 중인 극단적인 축 방향 기울기가 아니었다면 사실일 것입니다.
97.77°의 축 기울기로 천왕성은 본질적으로 태양을 옆으로 공전합니다. 이것은 북극이나 남극이 공전 주기의 다른 시간에 거의 직접 태양을 향하고 있음을 의미합니다. 한 극이 천왕성의 '여름'을 지날 때 42년 동안 지속되는 햇빛을 경험할 것입니다. 같은 극이 태양에서 멀어지면(즉, 천왕성의 '겨울') 42년 동안 계속되는 어둠을 경험할 것입니다.
NASA 보이저 2호가 본 천왕성. 출처: NASA/JPL
따라서 일출에서 다음 일출까지 하루가 천왕성에서 84년 동안 지속된다고 말할 수 있습니다! 다시 말해, 단일 Uranian day는 단일 Uranian 1년(84.0205 지구 년)과 같은 시간입니다.
또한 다른 가스/얼음 거인과 마찬가지로 천왕성은 특정 위도에서 더 빠르게 회전합니다. 따라서 행성의 자전은 적도에서 17시간 14.5분인 반면, 남쪽으로 약 60°에서는 눈에 보이는 대기의 특징이 훨씬 더 빠르게 움직여 14시간 안에 완전히 자전합니다.
해왕성의 하루:
마지막으로 Neptune이 있습니다. 여기서도 하루를 측정하는 것은 다소 복잡합니다. 예를 들어, 해왕성의 항성 자전 주기는 약 16시간 6분 36초(지구의 0.6713일에 해당)입니다. 그러나 가스/얼음 거인이기 때문에 행성의 극은 적도보다 빠르게 회전합니다.
행성의 자기장은 회전 속도가 16.1시간인 반면 넓은 적도대는 약 18시간 주기로 회전합니다. 한편 극지방은 12시간 주기로 가장 빠르게 자전한다. 이 차등 회전은 태양계의 모든 행성에서 가장 두드러지며 강력한 위도 윈드 시어가 발생합니다.
그레이트 블랙 스팟(왼쪽 상단), 스쿠터(가운데), 스몰 블랙 스팟(오른쪽 하단)을 보여주는 보이저 2 이미지의 재구성. 크레딧: NASA/JPL
또한 행성의 축 방향 기울기가 28.32°로 지구와 화성과 유사한 계절적 변화가 발생합니다. 해왕성의 긴 공전 주기는 계절이 지구 40년 동안 지속된다는 것을 의미합니다. 그러나 그 축 방향 기울기가 지구의 기울기와 비슷하기 때문에 긴 1년 동안 하루 길이의 변화는 더 이상 극단적이지 않습니다.
우리 태양계의 다른 행성에 대한 이 작은 요약에서 알 수 있듯이 하루를 구성하는 것은 전적으로 당신의 기준 틀에 달려 있습니다. 해당 행성에 따라 달라지는 것 외에도 계절적 주기와 측정이 수행되는 행성의 위치도 고려해야 합니다.
아인슈타인이 요약했듯이 시간은 관찰자에 상대적입니다. 관성 기준 좌표계에 따라 그 통과가 달라집니다. 그리고 지구가 아닌 다른 행성에 서 있을 때 지구 시간(및 특정 시간대)으로 설정된 낮과 밤의 개념이 꽤 혼란스러울 수 있습니다!
우리는 Universe Today에서 다른 행성에서 시간을 측정하는 방법에 대한 흥미로운 기사를 많이 썼습니다. 예를 들어, 여기 다른 행성에서 1년은 얼마나 됩니까? , 하루가 가장 긴 행성은? , 금성의 회전 , 화성의 하루는 얼마나 됩니까? 그리고 목성의 하루는 얼마나 됩니까? .
더 많은 정보가 궁금하시다면 확인해보세요 우리 태양계 Space.com에서
Astronomy Cast에는 다음을 포함한 모든 행성에 대한 에피소드가 있습니다. 49회: 머큐리 , 그리고 에피소드 95: 인간에서 화성으로, 2부 – 식민지 개척자