태양계 행성의 자전 주기가 각각 다른 이유가 있나요

Question

제생각에는 큰 행성은 늦게 돌고 작은 행성은 빠르게 돌것 같은데요

지구보다 훨씬 큰 해왕성은 16시간이 걸리고 지구보다 작은 수성은 59일이

걸리는데 이렇게 행성마다 자전 주기가 다른 이유가 있을까요

Answer 1

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 자전이란, 천체가 한 축을 중심으로 스스로 한 바퀴 회전하는 것을 말한다. 태양계에 있는 모든 천체들은 자전과 공전을 한다. 태양계뿐만 아니라 다른 항성들이나 떠돌이 행성, 블랙홀 또한 마찬가지다. 심지어 오르트 구름의 창안자 얀 오르트에 의해 은하도 자전과 공전을 하는 것으로 밝혀졌다.자전하는 이유에 대한 유력한 가설은 항성과 행성이 형성되었을 때의 흔적이라는 것이다. 이들 천체는 가스 구름이 서로 뭉치면서 형성된 결과물인데 이 가스 구름은 소용돌이 치는 형태로 빙글빙글 돌면서 뭉친다. 마침내 모든 물질들이 뭉치면 하나의 천체가 되는 데 이 천체가 형성되는 과정에서의 빙글빙글 도는 운동을 관성의 법칙에 의해 가지기 때문에 계속 끝없이 돌게 되는 것이다. 초기 가스 구름의 회전이 매우 느리다 하더라도 가스가 뭉쳐 천체가 되는 과정에서 각 운동량 보존 법칙에 의해 회전 속도는 매우 빨라진다. 이를 자전이라고 부른다.(출처 : 나무위키 - 자전)

결국 초기 행성이 생성되면서 행성을 구성하는 가스나 먼지 등이 뭉치고 하면서 스스로 돌기 시작하게 되면서 자전을 하는데 이런 행성을 구성하는 가스나 먼지등과 또 행성이 형성될때 의 관성의 법칙등으로 자전이 만들어진것이라서 모든 행성의 구성하는 성분과 형태가 달라서 다 자전주기가 다른 것입니다.

Answer 2

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

태양계 행성들의 자전 주기가 크기에 따라 다른 이유는 여러 가지가 있습니다. 첫째로 행성의 질량이 자전 주기에 영향을 미칩니다. 질량이 큰 행성은 중력이 강해지기 때문에 더 빠르게 자전할 수 있습니다. 반대로 질량이 작은 행성은 중력이 약해져서 더 느리게 자전하게 됩니다. 둘째로 행성의 자전력이 자전 주기에 영향을 줍니다. 자전력은 행성의 자전축과 자전속도에 의해 결정되는데 이는 행성의 크기와 질량에 따라 달라집니다. 따라서 자전력이 강한 행성은 더 빠르게 자전하게 되고 자전력이 약한 행성은 더 느리게 자전하게 됩니다. 행성의 내부 구조도 자전 주기에 영향을 미칩니다. 행성의 내부에는 액체나 고체로 이루어진 층이 있고 이 층들이 서로 다른 속도로 회전하면서 자전력을 만들어냅니다. 따라서 내부 구조가 복잡한 행성은 자전 주기가 더 다양하게 나타날 수 있습니다. 이러한 이유들로 인해 태양계 행성들은 각각 다른 자전 주기를 가지게 되는 것입니다. 감사합니다.

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Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

태양계 행성의 자전 주기가 각각 다른 이유는 행성의 질량, 구성, 공전 주기에 따라 다릅니다.

일반적으로 질량이 큰 행성은 자전 속도가 느리고, 작은 행성은 자전 속도가 빠릅니다. 이는 질량이 큰 행성은 자전축 주위의 회전 관성이 크기 때문입니다. 회전 관성은 운동량 보존 법칙에 의해 결정되는데, 질량이 클수록 운동량이 커지므로 회전 관성도 커집니다. 따라서, 질량이 큰 행성은 자전축 주위의 회전 운동을 유지하기 위해 더 큰 토크를 필요로 합니다. 토크는 회전 운동을 변화시키는 힘으로, 자전 속도를 증가시키기 위해서는 외부에서 토크를 가해줘야 합니다. 따라서, 질량이 큰 행성은 자전 속도를 증가시키기 위한 외부 토크를 받기가 어려워 자전 속도가 느리게 됩니다.

반면, 구성이 딱딱한 행성은 자전 속도가 빠르고, 구성이 유동적인 행성은 자전 속도가 느립니다. 이는 딱딱한 행성은 유동적인 행성에 비해 자전축 주위의 회전 관성이 작기 때문입니다. 따라서, 딱딱한 행성은 자전축 주위의 회전 운동을 유지하기 위해 더 작은 토크를 필요로 합니다.

마지막으로, 공전 주기가 긴 행성은 자전 주기가 짧습니다. 이는 공전 주기가 긴 행성은 태양의 중력에 의해 더 큰 토크를 받기 때문입니다. 태양의 중력은 행성의 자전축을 잡아당기기 때문에, 공전 주기가 긴 행성은 자전축 주위의 회전 운동을 유지하기 위해 더 작은 토크를 필요로 합니다.

따라서, 이러한 세 가지 요인에 따라 태양계 행성의 자전 주기는 다양한 값을 나타냅니다.