수성의 궤도와 회전

10. 수성의 궤도와 회전

 수성의 궤도 이심률은 0.21로 모든 행성 중에 가장 크다. 이 궤도는 태양에서 4,600만 ~ 7,000만 km까지 펼쳐져 있다. 수성이 이 궤도를 공전하는데 걸리는 시간은 88일이다. 공전 속도는 근일점 근처일 때 훨씬 빠르다. 또한 천구의 크기는 태양을 중심으로 변화한다. 수성은 3:2의 비율로 궤도 공명이 이루어지는데, 이것 때문에 표면 온도의 복잡한 변화가 생긴다. 이 공명현상으로 수성에서의 하루는 2수성년(176 지구일)이다.

수성의 궤도

 수성의 궤도는 지구 궤도에 대해서 7도만큼 기울어져있다. 그래서 수성 일면 통과 현상은 황도가 지구와 태양 사이에 놓이고 수성이 지나갈 때 일어난다.

 수성의 자전축 기울기는 0.027도로 거의 0도에 가깝다. 이것은 두 번째로 작은 목성(3.1도) 보다 훨씬 작은 수치이고, 수성 극점에 관측자가 있을 때 태양이 지평선 위로 2.1 각분 이상 떠오르는 것을 볼 수 없다는 것을 의미한다. 수성 표면에서 특정한 곳은 1수성일 동안 관측자가 태양이 중간 정도 떠올라 백야와 비슷한 현상을 볼 수 있다. 이것은 근일점에 이르기 약 4일 전에 수성의 공전 속도와 각속도가 같아서 태양의 겉보기 운동이 멈추기 때문인데 이때 태양은 역행하는 것처럼 보인다. 근일점에 이르고 4일 후에는 정상적인 태양의 겉보기 운동이 지속된다. 예컨대 라이니스 크레이터에서 서경 90도, 또는 동경 90도 근처에서는 태양의 역행을 볼 수 있는 때가 일출과 일몰 무렵이다. 따라서 며칠간은 일출 무렵에 동쪽에서 해가 뜨다가 지는 것처럼 보이다가 순행하여 떠오른다. 그리고 다시 며칠간은 일몰 무렵에 서쪽에서 해가 지다가 뜨는 것처럼 보이다가 방향을 바꾸어 다시 진다.

11. 수성의 궤도 공명

 수성은 조석 고정상태이기 때문에 달처럼 항상 태양과 같은 면을 마주하고 있다. 그러나 1965년 레이다 관측으로 3번 자전하는 동안 2번 공전하는 3:2 궤도 공명 효과를 받는 것이 증명되었다. 처음에는 천문학자들이 그 이유를 고정되었다고 생각했지만 수성을 관측하기 최적의 자리에 있을 때마다 항상 궤도 공명이 이루어지는 곳 근처에 위치하여 같은 면만 바라보는 것을 보고 수성의 자전 주기가 지구의 회합 주기의 정확히 절반임을 알았다. 궤도 공명현상으로 인해 수성의 태양일은 176일이고 항성일은 58.7일이다. 수성 궤도 변화 원인을 알아보기 위해 궤도 이심률을 0.45 이상으로 놓고 수백만 년 후까지 시뮬레이션한 결과 다른 행성과 섭동이 있었기 때문으로 밝혀졌다. 이런 상태는 이심률이 클 경우에 더 일어날 가능성이 높기 때문에 수서의 궤도 공명 이유를 설명하기 위한 좋은 방책이다. 수치적으로 시뮬레이션한 결과 수성 궤도 이심률이 증가하면 목성과 궤도 공명으로 수성이 금성과 앞으로 50억 년 안에 충돌할 것이라는 결과가 나왔다.

12. 수성 근일점 이동

수성의 궤도는 100년 당 5,600 각초만큼 근일점이 이동한다. 뉴턴 역학에 의하면 100년에 5,557 각초여야 하는데 20세기 초 일반 상대성 이론이 등장하기 전까지는 43 각초의 차이를 설명할 방법이 없었다. 그래서 1859년 프랑스 과학자인 위르뱅 르베리에는 수성 궤도의 근일점 이동이 수성과 태양 사이에 다른 행성의 중력 때문이라고 생각하고 그 가상의 천체를 불칸이라고 칭했다. 르베리에는 천왕성 궤도의 섭동을 기초로 해왕성의 존재를 성공적으로 예측했기 때문에 천문학자들은 그 주장을 따라 새로운 행성을 찾으려고 노력했지만 상대성 이론이 등장할 때까지 성공한 사람은 없었다.

13. 수성의 좌표계

 수성의 경도는 서쪽으로 갈수록 커진다. 특히 훈 칼 충돌구는 경도를 특정할 때 기준점이 된다. 훈 칼 충돌구의 중앙 부분은 서경 20도이다. 

14. 수성의 연구

수성 관측에서 가장 오래된 자료는 물 아핀 석판이다. 여기에 기록된 자료들은 대부분 기원전 14세기 아시리아의 천문학자들이 기록한 것으로 추정한다. 기원전 1세기 바빌로니아에서도 수성 관측이 활발하게 이루어졌다. 그들은 수성을 나부라고 불렀다.