별과 달이 빛나고 반짝이는 이유, 항성과 행성

 

태양계의 행성들

별과 달이 빛나는 이유

밤하늘을 올려다보면 우리는 수많은 별들을 관측할 수 있습니다. 그렇다면, 각기 다른 밝기로 반짝이는 별들은 어떻게 빛을 낼 수 있는 것일까요? 이를 알기 위해서는 행성과 항성의 개념을 이해해야 합니다. 사실 우리가 빛을 낸다고 알고 있는 별의 대부분은 사실 스스로 빛을 낼 수 없는 행성(行星, planet)이기 때문입니다. 이외에도 위성, 소행성 및 혜성들도 스스로 빛을 낸다고 오해하는 천체들입니다.

달도 마찬가지입니다. 사실은 스스로 빛을 낼 수 없는, 그저 지구 주위를 공전 중인 위성일 뿐입니다. 하지만, 밤하늘에서 그 어떤 별보다도 더 크고 밝게 빛나고 있습니다.

행성(行星, planet)

행성의 정의

행성의 정의를 살펴보면 항성이나 항성 잔유물을 공전하는 천체를 의미합니다. 조금 더 쉽게 이야기하자면, 빛을 내는 천체 주변을 돌고 있는 천체라는 뜻입니다. 마치 지구가 태양 주변을 공전하는 것처럼 말입니다. 행성의 구체적인 조건은 아래와 같습니다.

- 핵융합을 일으키지 않아야 합니다. 핵융합을 통해 스스로 빛을 내는 항성과 구분되는 부분입니다.

- 스스로 구형을 유지할 만큼 충분한 중력을 가지고 있어야 합니다. 천체 자체가 물체를 끌어당기는 힘(중력)을 가지고 있어, 본인이 가지고 있는 물질들로 구의 형태를 유지할 수 있다는 의미입니다.

- 독립적이고 지배적인 공전 궤도를 가져야 합니다.

행성이 빛나 보이는 이유

행성은 핵융합을 일으키지 않기 때문에, 스스로 빛을 발할 수 없습니다. 그렇다면, 흔히 행성으로 분류되는 목성, 금성, 화성과 같은 행성들은 어떻게 밤하늘에서 밝게 빛나는 것일까요? 그 해답은 '항성 빛의 반사'에 있습니다. 스스로 빛을 내는 항성으로부터 온 빛이 행성 표면에서 반사되어 지구까지 도달하게 되고, 우리는 그 반사된 빛을 통해 '행성이 빛을 내고 있다'라고 착각하게 되는 것입니다. 목성과 금성의 예시를 살펴보자면, 항성인 태양으로부터 전달된 빛이 목성과 금성의 표면에 반사되어 우리 눈에 전달되는 것입니다. 또한, 이러한 특성 때문에 태양계의 행성 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 중 우리가 살고 있는 지구와 비교적 가까운 금성, 화성, 목성만이 육안으로 관측되곤 합니다. 

항성(恒星, star)

항성의 정의

항성은 우리가 흔히 '별'이라 생각하는, 스스로 빛을 내는 천체를 의미합니다. 이러한 항성의 대표적인 예시로는 우리가 잘 아는 태양(太陽, sun)이 있습니다. 이외에도, 밤하늘을 밝히는 수많은 천체들이 해당하며 밝기가 밝은 몇 항성들은 별자리를 구성하기도 합니다.

항성이 스스로 빛을 내는 이유

스스로 빛을 낼 수 없는 행성과 달리, 항성은 어떻게 스스로 빛을 낼 수 있을까요? 그 이유는 바로 핵융합(Nuclear Fusion)에 있습니다. 항성의 대표적인 예시인 태양을 통해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

태양은 90%가 수소이고, 8%가 헬륨으로 구성되어 있습니다. 지구보다 무려 330,000배가 무거우며, 표면의 온도는 약 6천도, 내부의 온도는 무려 1천4백만 도에 이릅니다. 이러한 태양의 내부에서는 4개의 수소 원자핵이 차례로 뭉쳐져서 헬륨이라는 원자핵으로 뭉쳐지는 핵융합 반응이 일어나게 됩니다. 이 과정에서 양전자와 중성미자가 방출되고, 엄청난 양의 감마선이 쏟아져 나옵니다. 그 감마선이 태양의 표면을 통해 나오면서 가시광선(우리가 관측할 수 있는 빛)과 자외선으로 바뀌기 때문에, 태양이 빛나는 현상을 관측할 수 있습니다. 

달이 빛나는 보이는 이유

달은 행성도, 항성도 아닙니다. 우리가 살고 있는 지구의 위성(satellite)으로서, 스스로 빛을 내지 못한 채 지구 주위를 맴돌고 있죠. 그렇다면, 왜 그 어떤 별보다도 가장 크고 밝게 빛나고 있을까요?

그 이유는 지구와 달 사이의 거리에 있습니다. 태양계 내에서 지구와 가장 가까운 것으로 추측되는 금성과 수성의 경우, 각각 지구와의 거리가 1억 7000만 km, 1억 5500만 km에 이릅니다. 그에 반해 달과 지구와의 거리는 약 38만 5천 km에 불과합니다. 두 행성에 비해 무려 500배 가까이 가까운 셈입니다. 따라서, 실제 달의 크기에 비해 매우 크고 밝게 보이는 것입니다. 앞서 살펴보았던 행성들과 마찬가지로, 태양 빛이 반사되었기 때문에 빛나는 것처럼 보이는 것입니다.