14. 행성천문학

행성 천문학

행성 과학(또는 그 이상으로 드문 행성학, 행성 천문학)은 행성(지구를 포함함), 천체(달, 소행성, 혜성 등) 및 행성계(특히 태양계의 것)의 과학적 연구입니다.

행성천문학
행성천문학

미소 운석에서 거대 가스까지 크기의 물체를 연구하고, 그 조성, 역학, 형성, 상호 관계 및 역사를 결정하는 것을 목적으로 하고 있습니다. 원래 천문학과 지구과학에서 발전한 강력한 학제적 분야이며 현재는 행성 지질학, 우주화학, 대기과학, 물리학, 해양학, 수문학, 이론 행성 과학, 빙하학 및 태양계 외 학문을 포함한 많은 분야가 있습니다. 관련 분야에는 태양이 태양계 몸에 미치는 영향에 관한 우주물리학과 우주생물학 등이 있습니다. 행성 과학에는 서로 관련된 관찰과 이론 분야가 있습니다. 관측 연구에는 주로 원격 감지를 사용한 로봇 우주선 미션과 지구 기반 실험실에서의 비교 실험 조합이 포함됩니다. 이론적인 구성 요소는 상당한 컴퓨터 시뮬레이션과 수학적 모델링을 포함합니다. 행성 과학자들은 일반적으로 대학이나 연구 센터의 천문학이나 물리학, 지구 과학부에 있지만, 세계에는 몇 개의 순수한 행성 과학 기관이 있습니다. 일반적으로 행성 과학자들은 지구 과학, 천문학, 천체 물리학, 지구 물리학 또는 물리학 중 하나를 대학원 수준에서 연구하고 행성 과학 분야에 연구를 집중합니다. 매년 몇 개의 주요 회의가 있으며, 폭넓은 동료 평가 저널이 있습니다. 일부 행성 과학자들은 민간 연구 센터에서 일하고 있으며 종종 파트너십 연구 작업을 시작합니다.

역사

행성 과학(행성 천문학)의 역사는 고대 그리스 철학자 데모크리토스에서 비롯되었다고 할 수 있습니다 질서 있는 세계는 무한하고 크기도 다릅니다. 어떤 것에는 해도 달도 없지만 다른 것에는 우리보다 크고 또 다른 것에는 수가 많습니다. 질서 있는 세계관의 간격이 점점 좁아지고 있습니다. 어떤 것은 늘어납니다. 다른 것은 번창하고 다른 것은 쇠퇴합니다. 여기서 태어났습니다. 거기서 일식이 되는 거죠. 그러나, 그것들은 서로 충돌하는 것에 의해서 파괴됩니다. 몇몇 질서 있는 세계는 동물이나 식물, 모든 물이 없다는 것입니다. 보다 근대적인 시대에는 행성 과학은 미해결 행성의 연구에서 천문학으로 시작되었습니다. 이런 의미에서 원래 행성 천문학자는 갈릴레오이며, 그는 목성의 4대 위성 달에 있는 산을 발견하고 최초로 토성 고리를 관측했습니다. 이것들은 모두 후에 격렬한 연구 대상이 되었습니다. 갈릴레오가 1609년에 실시한 달의 산에 관한 연구 또한 지구 밖의 풍경에 대한 연구를 시작했습니다.” 달은 확실히 매끄럽고 세련된 표면을 가지고 있지 않다”는 그의 관찰은 갈릴레오나 다른 세계가 “지구 자체의 얼굴과 똑같이 보일지도 모른다”는 것을 시사합니다. 망원경의 건설과 기기 분해능의 진보로 행성 표면뿐만 아니라 대기 동정도 서서히 가능해졌습니다. 달은 지구에 근접해 있기 때문에 처음에는 가장 연구가 활발했지만, 그 표면에는 항상 정교한 특징을 보였고, 기술의 진보로 인해 점차 더 자세한 달 지질학적 지식이 생겨났습니다. 이 과학적 과정에서 주요 기기는 천문광학망원경(나중 전파망원경)과 우주탐사기 같은 로봇 탐사 우주선이었다. 현재 태양계는 비교적 잘 연구되고 있으며, 이 행성계의 형성과 진화에 대한 좋은 전체적인 이해가 존재하고 있습니다. 그러나 많은 미해결 문제가 있고, 현재 태양계를 탐사하고 있는 행성 간 우주선의 수가 많은 것도 원인으로, 새로운 발견의 비율은 매우 높습니다.

규율

행성 과학은 관측상 및 이론적 천문학, 지질학(천문학), 대기 과학 및 행성 해양학이라고 불리는 행성 해양의 새로운 전문 분야를 연구합니다.

행성 천문학

이것은 관찰과 이론 모두입니다. 관측 연구자들은 주로 태양계의 작은 천체 연구에 관심을 가지고 있습니다: 광학과 무선 모두 망원경에 의해 관측되며 형상, 스핀, 표면 재료, 풍화와 같은 이 천체들의 특성이 결정됩니다. 그리고 그 형성과 진화의 역사를 이해할 수 있습니다. 이론적 행성 천문학은 역학과 관련이 있습니다: 태양계와 태양계 외행성계에 천체역학 원리를 적용합니다. 태양계 외행성을 관찰하고 그 물리적 성질을 결정하는 것은 태양계 외행성 연구 이외의 주요 연구 분야입니다. 모든 행성에는 독자적인 가지가 있습니다.

행성 지질학

행성 과학에서 지질학이라는 용어는 가장 넓은 의미로 쓰이고 있으며 행성이나 위성의 표면이나 내부 부분을 중심에서 자기권까지 연구하는 것을 의미합니다. 행성 지질학의 가장 잘 알려진 연구 주제는 지구 근처에 있는 행성, 즉 달과 인접한 두 행성을 다루고 있습니다: 금성과 화성입니다. 이 중 달은 최초로 지구상에서 이전에 개발된 방법을 사용하여 연구되었습니다. 행성 지질학은 고체 표면을 나타내거나 구조의 일부로서 중요한 고체 물리 상태를 가진 천체에 초점을 맞추고 있습니다. 행성 지질학은 지질학, 지구 물리학, 지구 화학을 행성에 응용하고 있습니다.

행성 지형학

지형학은 행성 표면의 특징을 연구하고 그 형성의 역사를 재구성하며 표면에서 작용한 물리적 과정을 추론합니다. 행성 지형학은 여러 종류의 표면 특징에 대한 연구를 포함하고 있습니다: 임팩트 기능(다환식 분지, 크레이터) 화산과 구조적 특징(용암류, 균열, 리라) 빙하의 특징입니다 아 이리와의 특징입니다 우주 풍화 – 가혹한 우주 환경에 의해 발생하는 침식 작용(연속적인 마이크로 운석 폭격, 고에너지 입자 비, 임팩트 생활 원예)입니다. 예를 들어 달래고 다람쥐 표면의 얇은 먼지 커버는 미세운석이 충돌한 결과다. 수리학적 특징: 관련 액체는 태양계 내 위치에 따라 물에서 탄화수소와 암모니아까지 다양합니다. 이 카테고리에는 고수한 적 특징(고수도, 고흐)에 대한 연구가 포함됩니다. 행성 표면의 역사는 Nicolas Steno가 처음 지상층에서 결정했듯이 그 퇴적 순서에 따라 위에서 아래로 특징에 대응함으로써 해독할 수 있습니다. 예를 들어 지층 도는 아폴로 우주비행사가 달 표면 미션에서 마주치는 필드 지질학을 위해 준비한 것입니다. 월 주최 위성 프로그램이 촬영한 영상에서 중복 배열을 확인하고 이들을 이용하여 달의 지층 학적 기둥과 지질도를 작성하였습니다.

우주화학, 지구화학, 암석학

태양계에서 물체의 형성과 진화에 관한 가설을 생성할 때 주요 문제 중 하나는 대규모 도구가 이용할 수 있는 실험실에서 분석할 수 있는 샘플이 부족하다는 것이며, 지구 지질학에서 파생된 지식 전체를 부담할 수 있습니다. 달, 소행성, 화성으로부터의 직접적인 샘플은 지구상에 존재하며, 그 모체로부터 제거되어 운석으로 전달됩니다. 이들 중 일부는 지구 대기의 산화 작용과 생물권의 침윤에 의한 오염을 경험하고 있지만 남극에서 지난 수십 년간 수집된 운석은 거의 완전히 순수합니다. 소행성대에서 유래한 다양한 유형의 운석은 분화된 천체 구조의 거의 모든 것을 커버하고 있습니다. 운석은 코어 맨틀 경계(기생충)에서 오는 것조차 존재합니다. 지구화학과 관측 천문학의 조합으로 HED 운석을 본대의 특정 소행성 4 베스타까지 거슬러 올라가는 것이 가능해졌습니다. 화성 지각의 지구화학적 구성에 대한 통찰력을 제공하는 것은 비교적 적은 것으로 알려졌지만, 다양한 화성 표면에서의 그 기원에 대한 정보의 필연적 결여는 화성 암석권 진화 이론에보다 상세한 제약을 제공하지 않는다는 것을 의미합니다. 2013년 7월 24일 현재 지구상에서 65개의 화성 운석 샘플이 발견되었습니다. 그 대부분은 남극이나 사하라 사막에서 발견되었습니다. 아폴로 시대 아폴로 계획에서는 384㎏의 달 샘플이 채취돼 지구로 수송됐고 소련의 루나 로봇 3대도 달에서 레고 다람쥐 샘플을 전달했습니다. 이 샘플들은 지구 이외의 태양계 천체의 조성에 관한 가장 포괄적인 기록을 제공합니다. 달 운석의 수는 최근 몇 년 사이 급속히 증가하고 있다 – 2008년 4월 현재 54개의 운석이 공식적으로 달로 분류되고 있습니다. 이 중 11개는 미국 남극 운석 컬렉션, 6개는 일본 남극 운석 컬렉션, 나머지 37개는 아프리카, 호주, 중동의 뜨거운 사막 지역에서 온 것입니다. 달 운석의 총질량은 50kg이 가깝습니다.

행성 지구 물리학과 우주 물리학

우주 탐사기는 가시광 영역뿐만 아니라 전자 스펙트럼의 다른 영역에서도 데이터를 수집할 수 있도록 했습니다. 행성의 특징은 중력과 자기장이며 지구물리학과 우주물리학을 통해 연구됩니다. 우주선이 궤도를 돌 때 겪는 가속도의 변화를 측정함으로써 행성 중력장의 세부 사항을 지도화할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 1970년대 달 궤도를 통해 달 마리아 상공의 중력장 장애가 측정됐고 임브리움, 셀레니타티스, 크리슘, 넥타이를, 흄 분지 아래에서 질량과 매스콘 농도가 발견됐습니다. 행성의 자기장이 충분히 강할 경우 태양풍과의 상호작용은 행성 주위의 자기권을 형성합니다. 초기 우주 탐사기는 태양을 향해 약 10개의 지구 반경을 연장하는 지구 자기장의 총 치수를 발견했습니다. 하전 입자의 흐름인 태양풍은 지구 자기장 밖과 주위를 흘러 자기 꼬리 뒤를 이어 수백 개의 지구 복사가 하류로 이어집니다. 자기권 내부에는 태양풍 입자의 비교적 밀집된 영역인 반앨런 방사 대가 있습니다. 행성 지구물리학은 지진학과 구조 물리학, 지구 물리 유체역학, 광물물리학, 지구역학, 수학적 지구물리학 및 지구물리탐사를 포함하지만 이에 국한되지 않습니다.

행성 측지학

행성 측지학(Planetary Geodetic이라고도 함)은 태양계, 중력장 및 지구역학적 현상(3차원 시공간에서의 극운동)의 측정과 표현을 다룹니다. 측지학 과학은 천체 물리학과 행성 과학의 두 요소를 모두 가지고 있습니다. 지구의 형태는 지구 중력장에서 저항한 판의 충돌이나 가황 경쟁 등 지질학적 과정을 일으키는 적도 능선을 일으키는 회전에 의한 것이 큽니다. 이러한 원칙은 지구의 고체 표면에 적용할 수 있습니다(산악 형성: 10km(6 mi)보다 높은 산은 적고 심해 구는 그 이상 깊지 않습니다. 이는 예를 들어 15km(9 mi) 높이의 산이 기초로 중력에 의해 매우 큰 압력을 발생시켜 그곳의 바위가 플라스틱이 되고 지질학적으로 중요하지 않은 시기에는 약 10km(6mile) 높이까지 후퇴하기 때문입니다. 이러한 지질학적 원리의 일부 또는 전부는 비자고 행성에도 적용될 수 있습니다. 예를 들어 표면 중력이 훨씬 낮은 화성에서는 최대 화산인 올림푸스몬스가 지구상에서 유지하지 못한 높이 27km(17mi)로 가장 높은 봉우리입니다. 지오디에는 본질적으로 지형적 특징에서 지구를 추상화한 것입니다. 따라서 화성의 지오이드(지역은 본질적으로 지형적 특징에서 추상화된 화성인의 모습이다)입니다. 측량과 대응은 측지학적 응용의 두 가지 중요한 영역입니다.

행성 대기 과학

대기는 고체 행성 표면과 고희 박과 전리 방사선 벨트 사이의 중요한 전이 영역입니다. 모든 행성이 대기를 가지고 있는 것은 아니다: 그 존재는 행성의 질량에 의존하고 있으며 태양으로부터의 거리 – 너무 멀어서 얼어붙은 대기가 발생합니다. 4개의 거대한 가스 행성 외에 4개의 지구 행성(지구, 금성, 화성) 중 3개가 중요한 대기를 가지고 있습니다. 두 위성은 중요한 대기를 가지고 있습니다: 토성의 달 타이탄과 해왕성의 달 트리톤입니다. 수성 주위에는 약한 대기가 존재합니다. 행성의 자전 속도가 그 축을 중심으로 미치는 영향은 대기 흐름과 전류로 볼 수 있습니다. 이러한 특징들은 우주에서 볼 때 구름 계에 밴드나 에지로 나타나며, 특히 목성이나 토성에서 볼 수 있습니다.

행성 해양학

태양계 외 행성학

외계 행성학은 태양계 밖에 존재하는 행성인 외계 행성을 연구하고 있습니다. 최근까지 태양계 외행성의 연구 수단은 매우 제한적이었지만, 현재의 연구 기술 혁신 속도로 태양계 외 행성학은 빠르게 발전하는 천문학의 하위 분야가 되었습니다.

비교 행성 과학

행성 과학은 연구 대상을 더 깊이 이해하기 위해 비교 방법을 자주 사용합니다. 여기에는 지구와 토성의 달 타이탄 밀도 높은 대기, 태양에서 떨어진 거리에 있는 태양계 외 천체의 진화 또는 지상 행성 표면의 지형을 비교하는 것이 포함되어 있을 가능성이 있습니다. 몇 가지 예만 제시합니다. 주요 비교는 지구상의 특징과 비교할 수 있습니다. 이는 지구가 훨씬 접근하기 쉽고 더 광범위한 측정을 가능하게 하기 때문입니다. 지구 아날로그 연구는 행성 지질학, 지형학 및 대기 과학에서도 특히 일반적입니다. 지상 아날로그의 사용은 길버트(1886년)에 의해 처음 기술되었습니다.

픽션 중

프랭크 허버트의 1965년 SF소설 ‘이중은’에서는 주인공 리에서 케인스가 가공의 행성 아라키스의 ‘제국 행성학자’로 활약하며 아버지 팔도 케인스로부터 물려받은 자리다. 이 역할에서 행성학자는 생태학자, 지질학자, 기상학자, 생물학자의 기술과 인간 사회학에 대한 기본적인 이해를 가지고 있다고 설명됩니다. 행성학자들은 이 전문 지식을 행성 전체의 연구에 응용합니다. 만화 시리즈에서 행성학자들은 행성 자원을 이해하고 테라포밍 및 기타 행성 규모의 엔지니어링 프로젝트를 계획하기 위해 고용되어 있습니다. 만화의 이 가공의 입장은 행성 과학 자체를 둘러싼 논란에 영향을 미치며 관련 분야의 ‘시금석’으로 한 저자에 의해 언급되었습니다. 예를 들어 Sybil P에 의한 출판물입니다. Nature 잡지의 Seitzinger는 Dune에서 가공의 역할에 대한 간단한 소개로 시작하여 지구상에서의 인간 활동을 관리하는 데 도움이 되는 Lite-Keynes와 유사한 스킬을 가진 개인을 임명하는 것을 검토해야 한다고 시사합니다.

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