자전 주기
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1. 개요
자전 주기는 천체가 스스로 회전하는 데 걸리는 시간이다. 고체 천체는 자전 주기가 일정하지만, 기체나 유체 천체는 차등 회전으로 인해 위도에 따라 자전 주기가 다르며, 자기장을 기준으로 측정하기도 한다. 구형 대칭이 아닌 천체는 중력이나 조석력의 영향 없이도 자전 주기가 일정하지 않으며, 관성 모멘트 변화로 인해 자전 속도가 변동될 수 있다. 주요 천체들의 자전 주기는 태양에서 명왕성까지 다양한 값을 가지며, 지구의 자전 주기는 조석력의 영향으로 변화하여 윤초가 삽입되기도 한다.
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공전은 천문학에서 어떤 천체가 다른 천체의 중심 주위를 회전하는 운동을 의미하며, 태양계 행성, 위성, 은하 내 항성 등 다양한 천체에서 관찰되고, 케플러의 법칙에 따라 공전 주기가 결정된다. - 천체역학 - 중력
중력은 질량을 가진 두 물체 사이에 작용하는 인력으로, 그 크기는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하며, 지구에서는 물체를 아래로 떨어뜨리는 힘으로 작용하고, 일반 상대성 이론에서는 시공간의 곡률로 설명되며, 현대 물리학에서는 양자 중력 이론과 중력파 관측을 통해 연구되고 있다.
자전 주기 | |
---|---|
자전 주기 정보 | |
자전 주기 | 별에 대해 한 번 자전하는 데 걸리는 시간 |
설명 | 천문학에서 자전 주기는 어떤 천체가 별을 기준으로 한 번 자전하는 데 걸리는 시간이다. 지구의 자전 주기는 23시간 56분 4.0916초이다. |
2. 자전 주기 측정
소행성이나 행성과 같이 고체로 이루어진 천체는 자전 주기가 하나의 값으로 정해진다. 반면 항성이나 가스 행성과 같이 기체나 액체로 이루어진 천체는 차등 자전 현상 때문에 위도에 따라 자전 주기가 다르다. 보통 가스 행성의 자전 주기는 자기장의 자전 주기를 기준으로 한다.
구형 대칭이 아닌 천체의 경우, 중력이나 조석력이 없어도 자전 주기는 일정하지 않다. 이는 자전축을 중심으로 한 관성 모멘트가 변하기 때문에 자전 주기가 달라지기 때문이다. 토성의 위성인 히페리온이 이러한 예시이며, 히페리온의 자전 주기는 혼돈 상태로 묘사된다.
2. 1. 차등 회전
소행성이나 행성 등과 같이 딱딱한 천체의 경우 자전 주기 값은 단 하나이다. 반면 항성이나 가스 행성 등의 기체 및 유체 천체의 경우 차등회전 현상 때문에 적도에서 극까지 자전 주기가 제각각이다. 보통 가스 행성의 자전 주기는 자기장의 1회전 주기를 기준으로 산출한다. 구형 대칭 구조를 보이지 않는 천체의 경우 중력이나 조석력이 없어도 자전 주기는 일정치 않다. 한 천체 내에서도 자전축을 중심으로 한 관성 모멘트는 여러 값을 지니며, 따라서 자전 주기도 여러 값이 존재 가능하다(각운동량은 상수이며, 관성 모멘트와 자전 주기의 결과물은 각운동량과 같기 때문이다). 토성의 위성 히페리온이 이러한 예이며, 히페리온의 자전 주기는 혼돈 상태로 부를 수 있다.2. 2. 비구형 천체의 자전 주기
소행성이나 행성 등과 같이 딱딱한 천체의 경우 자전 주기 값은 단 하나이다. 반면 항성이나 가스 행성 등의 기체 및 유체 천체의 경우 차등회전 현상 때문에 적도에서 극까지 자전 주기가 제각각이다. 보통 가스 행성의 자전 주기는 자기장의 1회전 주기를 기준으로 산출한다. 구형 대칭 구조를 보이지 않는 천체의 경우 중력이나 조석력이 없어도 자전 주기는 일정치 않다. 한 천체 내에서도 자전축을 중심으로 한 관성 모멘트는 여러 값을 지니며, 따라서 자전 주기도 여러 값이 존재 가능하다(각운동량은 상수이며, 관성 모멘트와 자전 주기의 결과물은 각운동량과 같기 때문이다). 토성의 위성 히페리온이 이러한 예이며, 히페리온의 자전 주기는 혼돈 상태로 부를 수 있다.3. 주요 천체들의 자전 주기
주요 천체들의 자전 주기는 다음과 같다.
천체 | 항성 자전 주기 (평균 태양일 기준) | 합동 자전 주기 (평균 태양일) | 지구 관측 겉보기 자전 주기 |
---|---|---|---|
태양 | 25.379995일 (적도), 35일 (고위도)[31] | ~28일 (적도)[2] | |
수성 | 58.6462일[3] | 176일[4] | |
금성 | -243.0226일[5] | -116.75일[6] | |
지구 | 0.99726968일[3] | 1.00일 (24시간) | |
달 | 27.321661일[7] (조석 고정으로 항성 궤도 주기와 동일) | 없음 (조석 고정) | |
화성 | 1.02595675일[3] | 1.02749125일[8] | |
세레스 | 0.37809일[9] | 0.37818일 | |
목성 | 0.41354일 (평균)[3] | 0.41358일 (9시간 55분 33초) (평균)[10] | |
토성 | 0.44002일 (평균)[11][12] | 0.43930일 (10시간 32분 36초)[10] | |
천왕성 | -0.71833일[3] | -0.71832일 (-17시간 14분 23초)[10] | |
해왕성 | 0.67125일[3] | 0.67125일 (16시간 6분 36초)[10] | |
명왕성 | -6.38718일[3] (카론과 동기) | -6.38680일 (-6일 9시간 17분 0초)[10] | |
하우메아 | 0.1631458 ±0.0000042일[15] | 0.1631461 ±0.0000042일 | |
마케마케 | 0.9511083 ±0.0000042일[16] | 0.9511164 ±0.0000042일 | |
에리스 | ~15.786일[17] | ~15.7872일 |
3. 1. 지구의 자전 주기 변화
태양에 대한 지구의 자전 주기, 즉 하루의 길이(LOD, Length of Day)는 약 86,400초이다. LOD는 조석력에 의한 감속으로 인해 19세기와 비교하여 현저히 길어져, 2012년 부근에서는 86,400초보다 1~2밀리초 정도 길어졌다.1895년에 사이먼 뉴컴은 1750년부터 1892년까지의 평균 태양초(거의 1820년 시점에서의 초의 길이)를 ''Tables of the Sun''으로 정리했다. 이 표는 1900년부터 1983년까지 천문력을 계산하는 데 사용되었으며, 역표시로 알려졌다. 국제단위계의 초는 이 역표시를 기반으로 하기 때문에, SI 초가 정의된 1967년 시점에서 이미 86,400초와 LOD 간에 큰 차이가 발생하게 되었다.
국제 지구 자전 및 기준계 사업(IERS)이 정한 항성에 대한 지구의 자전 주기는 86,164.098 903 691초(23시간 56분 4.098 903 691초)이다.[19][20] 세차운동에 의한 평균 춘분점의 이동에 대한 자전 주기는 항성시라고 불리며, 86,164.090 530 832 88초(23시간 56분 4.090 530 832 88초)이다.[19] 항성시는 IERS가 정한 자전주기보다 8.4밀리초 정도 짧다.[21]
3. 1. 1. 윤초
태양에 대한 지구의 자전 주기, 즉 하루의 길이(LOD, Length of Day)는 '''약''' 86,400초이다. LOD는 조석력에 의한 감속으로 인해 19세기와 비교하여 10-8 정도로 매우 길어져 2012년 부근에서는 86,400초보다 1~2밀리초 정도 길어졌다. 이것이 윤초를 삽입하는 이유이다.[19]1895년에 사이먼 뉴컴이 1750년부터 1892년까지의 평균 태양초(거의 1820년 시점에서의 초의 길이)를 ''Tables of the Sun''으로 정리했다. 이 표는 1900년부터 1983년까지 천문력을 계산하는 데 사용되었으며, 역표시로 알려졌다. 국제단위계의 초는 이 역표시를 기반으로 하기 때문에, SI 초가 정의된 1967년 시점에서 이미 86,400초와 LOD 간에 큰 차이가 발생하게 되었다.
3. 1. 2. IERS
국제 지구 자전 및 기준계 사업(IERS)이 정한 항성에 대한 지구의 자전 주기는 86,164.098 903 691초(23시간 56분 4.098 903 691초)이다.[19][20] 세차운동에 의한 평균 춘분점의 이동에 대한 자전 주기는 항성시라고 불리며, 86,164.090 530 832 88초(23시간 56분 4.090 530 832 88초)이다.[19] 항성시는 IERS가 정한 자전주기보다 8.4밀리초 정도 짧다.[21]참조
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