행성의 질량과 부피를 어떻게 측정하나요?

Question

지구로부터 멀리 떨어져있는 행성의 질량과 부피는 어떻게 측정할 수 있는건가요? 자세한 설명과 답변 부탁드립니다. 감사합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

지구로부터 멀리 떨어져있는 별이나 행성의 부피와 질량은 관측을 통해 측정이 가능합니다. 먼저 부피의 경우는 성능이 좋은 망원경을 통해 관측함으로써 픽셀단위로 길이를 환산하여 측정이 가능합니다. 질량의 경우 주변 위성의 공전 반경과 공전 주기(공전 속도)를 측정함으로써 모행성(위성의 공전 중심에 놓인 행성)의 질량을 찾을 수 있습니다. 질량을 측정하고자 하는 행성의 위성이나 이 행성을 기준으로 공전하는 물체를 기준잡아 망원경을 통해 반경을 측정하고, 지속적인 관측을 통해 공전 주기를 찾아 냅니다. 이 때 공전하는 물체의 공전 주기는 이론적으로 공전 반경과 모행성의 질량에 관한 식으로 주어집니다. 즉, 공전 주기를 알고, 공전 반경을 알아냄으로써 미지수인 행성의 질량을 찾아낼 수 있는 것이죠.

도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

Answer 2

여러 행성이 있는 경우 꽤나 복잡하지만 근본적으로 구하는 방법은 구심력입니다.

예를들어 태양계 행성은 태양을 공전하고 있습니다.

그렇다면 구심력 F = (질량) x 속도의 제곱 / 반지름 (태양과 행성사이의 거리)입니다.

이 구심력이 만유인력이 되므로 G(만유인력 상수) x (행성의 질량) x (태양의 질량) / D ^2이 될 것입니다.

이 두개의 값이 같으므로 행성의 질량을 구할 수 있습니다.