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토성의 대기 특징

by #$✶ΩΩ✶ 2021. 4. 18.

토성의 대기는 목성과 유사한 띠무늬를 보이지만, 토성의 띠는 적도 부근에서 훨씬 더 희박하고 넓습니다. 이 띠들을 묘사하기 위해 사용된 명명법은 목성에서와 같습니다. 토성의 미세한 구름 패턴은 1980년대 보이저 우주선이 날아갈 때까지 관찰되지 않았습니다. 그 이후로, 지구를 기반으로 한 망원경은 정기적인 관측을 할 수 있을 정도로 향상되었습니다. 구름의 구성은 깊이와 증가하는 압력에 따라 다양합니다. 상부 구름층에서는 온도가 100~160K이고 압력이 0.5~2 bar로 확장되면서 암모니아 얼음으로 구성되어 있습니다. 수빙 구름은 압력이 약 2.5 bar에서 시작하여 온도가 185~270K인 9.5 bar까지 확장됩니다. 이 층에서 혼합된 것은 수황산암모늄 얼음 덩어리이며, 190~235K의 온도에서 3~6bar의 압력 범위에 놓여 있습니다. 마지막으로 압력이 10에서 20 bar 사이이고 온도가 270–330K인 하부층은 수용액에 암모니아가 있는 물방울 영역을 포함합니다. 토성의 보통 공허한 대기는 때때로 목성에서 흔히 볼 수 있는 긴 타원이나 다른 특징들을 보여줍니다. 1990년, 허블 우주 망원경은 보이저호가 마주치는 동안 존재하지 않았던 토성의 적도 부근에 있는 거대한 흰 구름을 상상했고, 1994년에는 또 다른 작은 폭풍이 관측되었습니다. 1990년 폭풍은 북반구의 하지 무렵에 토성 1년에 한 번, 대략 지구 30년에 한 번씩 일어나는 독특하지만 짧은 시간 동안 지속되는 현상이 있는데 이것은 그레이트 화이트 스폿의 한 예입니다. 이전의 백색 반점은 1876년, 1903년, 1933년, 1960년에 관측되었으며 1933년 폭풍이 가장 유명합니다. 만약 주기성이 유지된다면, 2020년에 또 다른 폭풍이 일어날 것으로 예측되었습니다. 토성의 바람은 태양계의 행성들 중에서 해왕성에 이어 두 번째로 빠릅니다. Voyager 데이터는 500m/s (1,800km/h)의 동풍을 나타냅니다. 2007년 동안 카시니 우주선에서 찍은 사진에서 토성의 북반구는 천왕성과 비슷한 밝은 푸른색을 나타냈다. 색상은 레일리 산란으로 인해 발생했을 가능성이 크다. 온도학에서 토성의 남극은 따뜻한 극 소용돌이를 가지고 있다는 것을 보여주었는데, 이는 태양계에서 그러한 현상의 유일한 예이다. 토성의 온도는 보통 -185 °C인 반면, 소용돌이의 온도는 -122 °C까지 도달하며 토성에서 가장 따뜻한 곳으로 여겨진다.

토성의 북극 주변에는 육각형 모양의 폭풍이 있습니다. 이 육각형 패턴의 소용돌이는 약 78°N의 대기에서 보이저에 의해 관측되고 언급되었습니다. 육각형의 측면은 각각 약 13,800km(8,600mi) 길이이며, 이는 지구의 지름보다 깁니다. 전체 구조물은 토성의 내부 회전 기간과 동일한 것으로 추정되고 있으며, 10시간 39분 24초의 기간으로 회전합니다. 이 시간은 행성의 무선 방출과 동일한 시간입니다. 육각형 폭풍은 일반적으로 보이는 대기의 다른 구름처럼 경도로 이동하지 않습니다. 패턴의 기원은 많은 추측을 낳고 있는 복잡한 문제입니다. 대부분의 과학자들은 대기 중에 서있는 하나의 파도 패턴이라고 생각합니다. 다각형 모양은 유체의 차동 회전을 통해 실험실에서 복제된 적이 있습니다.

토성의 남극에는 북극처럼 독특한 대기가 존재합니다. 바로 소용돌이 입니다. 남극 지역의 HST 이미징은 제트 스트림의 존재를 나타내지만 토성의 북극처럼 강한 극성 소용돌이나 육각형 서파는 없습니다. NASA는 2006년 11월 카시니가 명확하게 정의된 안벽이 있는 남극에 잠긴 허리케인과 같은 폭풍을 목격했다고 보도하였습니다. 토성의 안벽 구름은 이전에 지구 이외의 행성에서 볼 수 없었습니다. 예를 들어 갈릴레오 우주선의 이미지는 목성의 붉은 반점의 안벽을 보여주지 않았습니다. 남극 폭풍은 수십억 년 동안 존재했을 가능성을 내포하고 있습니다. 이 소용돌이는 지구의 크기에 필적하는 엄청난 사이즈이며, 시속 550km/h의 굉장히 빠른 속도의 바람을 가지고 있습니다. Cassini는 진주의 문자열이라는 별명을 가진 토성의 북부 위도에서 발견되는 일련의 구름들의 모양과 이동경로, 속도 등 각종 기능들을 관찰했습니다. 이러한 기능은 토성의 더 깊은, 더 안쪽의 대기질과 구름층을 우리가 이해할 수 있도록 하였습니다.