혜성의 특징

1. 혜성의 물리적인 특징

 

 혜성의 본체는 핵으로 불린다. 핵은 순수한 얼음이 아니고 암석질 또는 유기질의 먼지를 포함하고 있다. 그래서 혜성의 핵은 더러운 눈덩이에 비유한다. 핵의 평균 직경은 수 백 m 정도이고, 작은 것은 수십m, 특별히 큰 것은 50Km 정도 되는 것도 있다. 질량은 크기에 따라 직경 1Km 정도의 혜성은 수십억 t단위, 직경 10Km 정도의 혜성은 수조 t 단위라고 생각한다. 얼음의 구성성분은 80% 이상이 물(H2O)이며, 다음으로 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4)의 순서이며, 암모니아(NH3)와 시안화수소(HCN)도 미량 포함되어 있다. 천체망원경으로 관측할 때 푸른색으로 보이는 것은 이들의 적은 성분이 태양광으로 분해되어 생기는 C2와 CN 등의 라디칼(Radical) 스펙트럼이 강하기 때문이다.

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 태양으로부터 먼 곳에있는 혜성은 저온으로 핵이 완전히 얼어 있어서 지구에서는 단지 소행성 형태의 천체로만 보인다. 하지만 혜성이 태양에 가까이 오면 태양의 복사열에 의해 그 표면이 증발하기 시작한다. 증발된 가스와 먼지는 매우 크고 희박한 대기가 되어 핵의 주위를 구형으로 감싸게 되는데 이것을 "코마"라고 부른다. 그리고 태양의 복사 압력과 태양풍에 의해 태양의 반대쪽 방향으로 꼬리가 만들어진다. 먼지로 된 먼지 꼬리, 흰 빛을 내는 금속 꼬리, 이온화된 기체로 구성되어 푸른빛이 도는 이온 꼬리가 있다. 먼지 꼬리는 곡선을 그리는데, 이것은 핵에서 방출된 먼지가 독자적인 궤도에서 공전하게 되고, 서서히 핵 본체로부터 멀어져 태양풍이나 광압의 영향을 받기 때문이다.

 

 역사적으로 큰 혜성들은 꼬리가 휘어진 형태로 넓게 퍼져 보였다. 이에 대해 이온 꼬리는 기체와 먼지보다 태양풍의 영향을 크게 받고, 태양의 인력보다 자기장에 따라 운동하므로 태양의 반대편에 수직으로 뻗게 된다. 단, 태양풍이 불규칙하게 불때에는 굽혀지거나 짖기는 것 같은 격렬한 변화를 보일 때도 있다. 또한 지구가 혜성의 궤도면을 통과할 때에는 혜성의 휘어진 먼지 꼬리와 지구의 위치에 의해 태양의 방향으로 뻗은 것처럼 보이는 경우도 있다.

 

 코마나 꼬리는 핵에 비해 규모가 매우 크다. 코마는 태양보다 크게 될 때도 있고, 꼬리도 1천문단위 이상의 길이가 되기도 한다. 1996년 봄에 밝아졌던 관측 사상 가장 큰 꼬리를 길게 늘어뜨린 햐쿠타케 혜성은 꼬리의 길이가 3.8천 문 단위(5억 7천만 Km)가 되었다. 먼지는 태양빛을 직접 반사하고, 기체는 이온화되어 밝게 빛난다. 대부분의 혜성은 너무 어두워 망원경이 없으면 볼 수 없지만, 10년에 몇 개 정도는 육안으로도 충분히 볼 수 있을 만큼 밝아진다.

 

 혜성의 핵은 태양계에 존재하는 천체 중에서도 가장 검다. 1986년 지오토 탐사기가 핼리혜성의 핵에 접근하여 핵의 알베도(반사도)가 4%임을 측정하였다. 또한 딥스페이스 1호도 2001년 발레리 혜서에 접근해서 관측했고, 핵 표면의 알베도가 2.4~3%로 측정하였다. 이것은 달이나 아스팔트의 알베도가 7%인 것을 비교하면 매우 낮은 수치이다. 이는 복잡한 유기 화합물이 어두운 표면을 구성하고 있다고 생각된다. 태양에 의해 표면이 가열되면 휘발성의 화합물이 증발하여 석탄이나 원유와 같이 검게 되는 것이다. 혜성의 표면이 매우 검기 때문에 열을 흡수하여 바깥층의 기체가 방출된다.

 

 1996년에 하쿠타케 혜성의 관측에서 혜성이 X-선을 복사한다는 것을 발견하였다. 혜성이 X-선을 복사하는 것은 혜성과 태양풍의 상호작용에 의해 생겨난다. 이온이 급격하게 혜성의 대기에 돌입하면 이온과 혜성의 원자와 분자가 충돌하게 되어 이로부터 이온이 여러 개의 전자를 포획하여 X-선이나 자외선을 방출하게 된다.

 

 

2. 혜성 궤도의 특징

 

대부분의 혜성은 길게 늘어난 타원 궤도를 갖는데, 궤도의 한쪽은 태양에 가까이 있고, 나머지는 태양계 바깥쪽으로 멀어진다. 혜성들은 일반적으로 그 궤도 주기로 분류되는데 이때 주기가 길수록 궤도의 이심률은 커진다.

 

 

2-1 단주기 혜성

 

 일반적으로 공전 주기가 200년 미만인 혜성으로 정의한다. 이들은 보통 다른 행성들처럼 황도면과 비슷한 방향의 궤도를 그린다. 그 궤도는 전형적으로 원일점이 목성 바깥쪽에 위치한다. 핼리혜성의 원일점은 해왕성보다 약간 바깥쪽에 있다. 주기가 극단적으로 짧은 엥케혜성의 경우는 목성의 범위를 벗어나지 않는다. 단주기 혜성들은 주기가 20년 미만인 목성족과 20년 이상에서 200년 미만인 핼리혜성족으로 세분화된다.

 

 

2-2 장주기 혜성

 

 이심률이 큰(길게 늘어난) 궤도와 200년~수천 년(또는 수백만 년)의 주기를 갖는 혜성이다. 이들의 궤도는 그 원일점이 외행성 바깥쪽 먼 곳에 있으며, 궤도는 황도면에 가깝지 않을 수 있다.

 

 

2-3 비주기 혜성

 

 장주기 혜성과 비슷하지만 쌍곡선 또는 포물선의 궤도를 그리며 태양 곁을 지난 후에는 태양계를 떠나 돌아오지 않는다.