지구의 위성
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1. 개요
지구의 위성은 지구 주위를 공전하는 천체에 대한 내용이다. 1846년 프레데릭 프티는 타원 궤도로 공전하는 두 번째 달을 주장했지만, 과학계의 반박으로 기각되었다. 1898년 게오르크 발테마스는 작은 위성계를 주장했으나 관측 실패로 신뢰를 잃었다. 이후 윌리엄 헨리 피커링과 클라이드 톰보가 두 번째 달의 가능성을 연구했지만, 탐색에 실패했다.
지금까지 달 외에 지구를 도는 다른 위성은 발견되지 않았으나, 지구와 일대일 궤도 공명에 있는 준위성과 같은 근지구 천체는 여러 개 존재한다. 준위성은 행성을 따라 공전하지 않으며 다만 행성과 같은 궤도에서 태양을 따라 공전할 뿐이다. 이런 준위성의 궤도는 불안정하며 수천년 후에는 다른 궤도 공명 상태로 빠지거나 다른 궤도로 튕겨나갈 수도 있다.[77] 지구의 준위성으로는 2010 SO16, 2004 GU9, 2006 FV35, 2002 AA29, 2014 OL339, 2013 LX28, 2016 HO3, 3753 크뤼트네 등이 있다.
현재까지 달 외에 지구를 도는 다른 위성은 발견되지 않았지만, 준위성, 지구 트로이군과 같은 근지구 천체들이 존재한다. 또한, 일시적으로 지구의 중력에 포획되는 일시적 위성들이 관측되었으며, 2006 RH120, 2020 CD3, 2024 PT5 등이 이에 해당한다. 학설상으로는 달이 생성될 때 두 개의 달이 존재했다는 가설이 있으며, 문학 작품에서도 지구의 두 번째 달에 대한 언급이 등장한다.
2. 역사적 배경
2. 1. 프레데릭 프티의 주장
툴루즈 천문대의 국장인 프랑스 천문학자 프레데릭 프티는 1846년에 지구 주위를 타원 궤도로 공전하는 두 번째 달을 발견했다고 발표했다. 1846년 3월 21일 저녁 초에 툴루즈에서 르봉과 다시에, 아르테낙 천문대에서 라리비에르가 이 달을 관측했다고 보고되었다.[8]
프티는 이 두 번째 달이 주기가 2시간 44분이며, 원지점 3570km, 근지점 11.4km인 타원 궤도를 가진다고 제안했다.[8] 근지점 고도는 대부분의 현대 여객기의 순항 고도와 유사하며, 지구 대기권 내에 해당한다.[8] 하지만 이 주장은 곧바로 동료 천문학자들에 의해 반박되었다.[8][69]
프티는 1861년에 실제 달의 운동에서 발생하는 섭동을 근거로 두 번째 달의 존재를 다시 주장했지만, 이 가설 역시 확인되지 않았다.[69]
프티가 제안한 달은 쥘 베른의 1870년 과학 소설 ''달나라 탐험''의 줄거리에 등장하기도 했다.
2. 2. 게오르크 발테마트의 주장
1898년, 함부르크의 과학자 게오르크 발테마스는 지구 주위를 공전하는 작은 위성계를 발견했다고 발표했다.[9][10] 그는 달의 궤도에 중력적인 영향을 미치는 무언가가 있다는 가설에 기초하여 이차 위성에 대한 탐색을 시작했다.[11]
발테마스는 위성 중 하나가 지구로부터 103만 km 떨어져 있으며, 지름은 700km이고, 공전 주기는 119일, 합삭 주기는 177일이라고 설명했다.[69] 그는 또한 특정 시기에 관찰하지 않으면 망원경 없이는 관찰할 수 없을 정도로 충분한 햇빛을 반사하지 않으며, 다음 출현에 대한 몇 가지 예측을 했다. "때로는 한 시간 정도 햇빛처럼 밤에 빛나기도 한다."
E. 스톤 위긴스는 1907년의 추운 봄을 두 번째 달의 영향으로 돌렸는데, 1882년에 처음 보았고, 그 해 5월의 이상 일식의 가능한 원인으로 제기하여 1884년 ''뉴욕 트리뷴''에 이 발견을 공표했다고 말했다.[12] 또한 1898년 발테마스가 본 "두 번째 달"이라고 주장했다. 위긴스는 두 번째 달이 높은 탄소 대기를 가지고 있지만 때때로 반사된 빛으로 보일 수 있다고 가설을 세웠다.[13]
그러나 발테마스(및 위긴스)가 제시한 이러한 물체의 존재는 과학계의 다른 구성원들의 확인 관측이 없어서 신뢰를 잃었다. 특히 1898년 2월에 그들이 보일 것이라는 예측이 실패한 것이 문제였다.
1898년 8월 ''Science''는 발테마스가 "세 번째 달의 발표"를 보냈으며, ''wahrhafter Wetter- und Magnet-Mond'' ("진짜 날씨 및 자석 달")라고 칭했다고 언급했다.[14] 이 달은 지름이 746km이고, 지구로부터 427,250km 떨어져 있으며, 이전에 그가 보았던 "두 번째 달"보다 더 가깝다고 한다.[15]
하지만, 실제로 관측되었다고 주장된 태양면 통과 현상은 흑점이었고, 700km가 넘는 크기였다면 후세의 관측으로 쉽게 발견되었어야 했지만, 직접 관측이 전혀 없었기 때문에 위성의 존재는 부정되었다.[69] 1918년, 점성술사 세파리얼은 발테마트의 위성은 실재하지만, 새까맣기 때문에 관측할 수 없다고 설명하고, 이 위성을 릴리스라고 명명했다.[69]
2. 3. 기타 주장
1918년, 점성술사 세파리얼은 발테마트의 달이 실재하지만, 너무 검어서 대부분 시간 동안 보이지 않는다고 주장하며, 이 달을 릴리스라고 명명했다.[16] 1926년, 독일의 아마추어 천문학자 W. 스필이 지구를 공전하는 두 번째 달을 관측했다는 연구 결과를 과학 저널 ''Die Sterne''에 게재했지만, 확인되지 않았다. 1960년대 후반, 존 백비는 지구의 10개 이상의 작은 자연 위성을 관측했다고 주장했지만, 이 역시 확인되지 않았다.[17][69]
2. 4. 윌리엄 헨리 피커링의 조사
윌리엄 헨리 피커링은 두 번째 달의 가능성을 연구했으며, 1903년까지 다양한 종류의 천체의 존재 가능성을 배제하는 일반적인 조사를 수행했다.[19] 피커링은 또한 달 자체가 지구에서 떨어져 나갔다고 주장했다.[20] 그의 1923년 논문 "유성 위성"은 ''대중 천문학''에 게재되었으며, 아마추어 천문학자들의 소형 자연 위성에 대한 탐색을 증가시켰다.
2. 5. 클라이드 톰보의 탐색
윌리엄 헨리 피커링은 두 번째 달의 가능성을 연구했으며, 1903년까지 다양한 종류의 천체의 존재 가능성을 배제하는 일반적인 조사를 수행했다.[19] 그의 1923년 논문 "유성 위성"은 ''대중 천문학''에 게재되었으며, 아마추어 천문학자들의 소형 자연 위성에 대한 탐색을 증가시켰다.[19] 피커링은 또한 달 자체가 지구에서 떨어져 나갔다고 주장했다.[20]
1954년 초, 미국 육군의 병기 연구국은 명왕성을 발견한 클라이드 톰보에게 지구 근접 소행성을 탐색하도록 의뢰했다. 육군은 이 조사의 근거를 설명하는 공식 성명을 발표했다.[21] 국립 미확인 비행 물체 조사 위원회(NICAP)의 국장이 된 도널드 키호는 자신의 국방부 정보원이 1953년 중반, 새로운 장거리 레이더에 의해 두 개의 지구 근접 천체가 포착되었기 때문에 이 조사가 즉시 시작되었다고 말했다. 1954년 5월, 키호는 탐색이 성공하여 한두 개의 천체를 발견했다고 주장했다.[22] 국방부에서 이 소식을 들은 한 장군은 그 위성이 자연적인 것인지 인공적인 것인지 질문했다고 한다. 톰보는 빌리 레이에게 보낸 편지에서 그러한 발견을 부인했으며,[23] 1955년 10월호 ''대중 역학'' 잡지는 다음과 같이 보도했다.
{{cquote|톰보 교수는 그의 결과에 대해 말을 아끼고 있다. 그는 작은 자연 위성이 발견되었는지 여부에 대해 말하지 않는다. 하지만 18개월 전에 400마일과 600마일 떨어진 곳에서 자연 위성이 발견되었다고 발표한 신문 보도는 정확하지 않다고 말한다. 그는 또한 탐색 프로그램과 이른바 비행 접시의 보고 사이에는 아무런 관련이 없다고 덧붙였다.[24]
}}
1957년 로스앤젤레스에서 열린 유성 회의에서 톰보는 4년간의 자연 위성 탐색이 성공하지 못했다고 다시 한번 강조했다.[25] 1959년, 그는 탐색에서 아무것도 발견하지 못했다는 최종 보고서를 발표했다.
3. 준위성 및 지구 트로이군
2010년에는 광역 적외선 탐사기(WISE)의 데이터에서 최초의 지구 트로이 목마가 발견되었으며, 현재 2010 TK7로 불린다.
일부의 이심률이 큰 지구 근접 천체는 근일점 부근에서 지구를 추월하고 원일점 부근에서 지구에 추월당하는 궤도를 가진다. 이것을 지구에서 보면 마치 지구 주위를 공전하는 위성처럼 보인다. 하지만 이것은 어디까지나 겉보기일 뿐이며, 실제로는 이 천체는 지구와 같은 궤도로 태양 주위를 공전하고 있을 뿐이다. 이러한 천체는 준위성이라고 불린다. 준위성의 역학적 중심은 어디까지나 태양이므로, 위성이라는 이름이 붙지만, 진정한 위성과는 다르다[64].
지구는 크뤼트네, 2004 GU9, 2006 FV35, 2002 AA29, 2014 OL339, 2013 LX28, 2016 HO3 등을 준위성으로 가지고 있다.[65][66]
지구와 태양의 라그랑주 점 L4에 존재하는 소행성 2010 TK7는 발견된 유일한 지구의 트로이군 소행성이다. L4와 L5의 라그랑주 점은 기본적으로 안정적이지만, 실제로는 다른 행성의 중력의 영향으로 라그랑주 점을 중심으로 흔들리며 이동한다. 그렇기 때문에 이 점에 존재하는 트로이군 소행성은 지구에서 보면 루프를 그리며 회전하는 것처럼 보인다. 준위성과는 달리 겉보기 위치는 지구 주위를 공전하지 않는다[68]。
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한편 지구와 달의 라그랑주 점 중 L4와 L5에는 코르들레프스키 구름이라는 먼지 구름이 있어, 달과 함께 공전하고 있다는 설이 있다. 만약 존재한다면 2010 TK7와는 달리 진정으로 지구를 공전하는 위성이라고 할 수 있다. 그러나 코르들레프스키 구름이 존재한다는 증거는 현재 없으며, 만약 존재하더라도 명확한 고체 표면을 가진 천체는 아니다[69]。2018년 11월, 헝가리 연구팀은 L5에서 두 개의 먼지 덩어리를 확인했다고 보고했다[70][71]。
3. 1. 준위성
준위성은 행성을 따라 공전하지 않고 행성과 같은 궤도에서 태양을 공전하는 천체이다. 이들의 궤도는 불안정하며 시간이 지남에 따라 변할 수 있다.[77] 지구의 준위성으로는 3753 크뤼트네, 2004 GU9, 2006 FV35, 2002 AA29, 2014 OL339, 2013 LX28, 2016 HO3 등이 있다.[77]
3753 크뤼트네는 1986년 발견된 후 한때 "지구의 두 번째 달"이라는 별명을 얻었지만,[29] 실제로는 태양을 공전하며, 지구에 대한 말굽 궤도를 가진 공전 천체의 사례로 밝혀졌다.
일부의 이심률이 큰 지구 근접 천체는 근일점 부근에서 지구를 추월하고 원일점 부근에서 지구에 추월당하는 궤도를 가진다. 이것을 지구에서 보면 마치 지구 주위를 공전하는 위성처럼 보인다. 하지만 이것은 어디까지나 겉보기일 뿐이며, 실제로는 이 천체는 지구와 같은 궤도로 태양 주위를 공전하고 있을 뿐이다. 이러한 천체는 준위성이라고 불린다. 준위성의 역학적 중심은 어디까지나 태양이므로, 위성이라는 이름이 붙지만, 진정한 위성과는 다르다[64].
이름 | 이심률 | 직경 (m) | 발견자 | 발견 날짜 | 종류 | 현재 종류 |
---|---|---|---|---|---|---|
3753 크루이슨 | 0.515 | 5000 | 덩컨 월드론 | 1986-10-10 | 준위성 | 말굽 궤도 |
0.013 | 20–100 | LINEAR | 2002-01-09 | 준위성 | 말굽 궤도 | |
0.136 | 160–360 | LINEAR | 2004-04-13 | 준위성 | 준위성 | |
0.377 | 140–320 | 스페이스워치 | 2006-03-29 | 준위성 | 준위성 | |
0.452 | 130–300 | Pan-STARRS | 2013-06-12 | 준위성 임시 | 준위성 임시 | |
0.461 | 70–160 | EURONEAR | 2014-07-29 | 준위성 임시 | 준위성 임시 | |
469219 카모오알레와 | 0.104 | 40-100 | Pan-STARRS | 2016-04-27 | 준위성 안정 | 준위성 안정 |
0.074 | 10–20 | Pan-STARRS | 2020-08-12 | 준위성 안정 | 준위성 안정 | |
0.177 | 10-20 | Pan-STARRS | 2023-03-28 | 준위성 | 준위성 |
3. 2. 지구 트로이군
지구는 2010 TK7와 (614689) 2020 XL5 두 개의 트로이 소행성을 가지고 있다. 이들은 지구가 아닌 지구와 1:1 공명을 이루며 태양을 공전하는 태양계 소천체로, 중력적으로 안정된 지구-태양 선행 라그랑주 점에 위치한다.
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지구와 태양의 라그랑주 점 L4에 존재하는 소행성 2010 TK7는 발견된 유일한 지구의 트로이군 소행성이다.[68] L4와 L5 라그랑주 점은 기본적으로 안정적이지만, 다른 행성의 중력 영향으로 라그랑주 점을 중심으로 이동한다. 이 때문에 지구에서 보면 트로이군 소행성은 루프를 그리며 회전하는 것처럼 보인다.[68]
한편, 지구와 달의 라그랑주 점 L4와 L5에는 코르들레프스키 구름이라는 먼지 구름이 존재한다는 설이 있다.[69] 2018년 11월, 헝가리 연구팀은 L5에서 두 개의 먼지 덩어리를 확인했다고 보고했다.[70][71]
|thumb|right|250px|지구와 달의 라그랑주 점. 코르들레프스키 구름은 L4와 L5에 존재할 가능성이 있다.]]
4. 일시적 위성
작은 천체가 일시적으로 지구의 중력에 포획되어 지구 주위를 공전하는 경우가 있는데, 이를 일시적 위성이라고 한다. 2006 RH120, 2020 CD3, 2024 PT5 등이 일시적 위성으로 관측되었다.[56][55]
2006 RH120은 2006년 9월 14일 지구-달 궤도 밖에서 발견된 직경 5m 정도의 소행성이다.[79] 처음에는 아폴로 12호의 S-IVB 로켓 우주 쓰레기로 여겨졌지만, 분석 결과 소행성으로 밝혀졌다.[79] 이 소행성은 2006년부터 2007년까지 지구 주위를 공전했으며, 2028년에 다시 일시적 위성이 될 가능성이 있다.[57]
2020 CD3는 2020년에 발견되었으며, 2018년부터 2020년 5월까지 지구 주위를 공전했다.[47] 애리조나 대학교의 카탈리나 천체 관측 시스템에 의해 발견되었으며, 궤도는 불안정하여, 2020년 봄 쯤에 지구 궤도를 이탈했다.
2024년 8월, ATLAS 팀은 2024 PT5를 발견했다.[48] 2024년 9월 29일부터 11월 25일까지 지구의 중력에 의해 일시적으로 포획되어 이심률이 1 미만인 궤도를 보일 것으로 예상된다.[59]
J002E3는 이후의 관측에서 천연의 천체가 아닌 인공물임이 확인되었으며, 6Q0B44E도 인공물일 가능성이 매우 높다고 한다.[60][61] 2020년 9월 17일에 발견된 2020 SO는 2020년 11월부터 2021년 5월까지 지구를 공전할 전망이지만, 궤도의 특징으로 미루어 인공 천체일 가능성이 높다고 보인다.[62]
시뮬레이션에 따르면, 이러한 지구의 일시적인 위성은 항상 50개 정도 존재할 수 있지만, 크기가 작아 관측이 어렵다.[63]
이름 | 발견 연도 | 지름 | 절대 등급 |
---|---|---|---|
2006 RH120 | 2006년 | 3 - 6m | 29.5 |
2020 CD3 | 2020년 | 1 – 1.5m | 31.72±0.30 |
2024 PT5 | 2024년 | ~11m | 27.6 |
과학 문헌에서 임시 포획된 궤도체의 가장 초기의 언급은 클래런스 챈트가 1913년 2월 9일 유성 행렬에 대해 언급한 것이다.[35]
5. 코르딜레프스키 구름
6. 학설상의 위성
에릭 아스포그(Erik Asphaug)와 마틴 유치(Martin Jutzi)는 2011년 캘리포니아 대학교 산타크루즈에서 달이 처음 탄생했을 때 한쪽이 다른 쪽의 3배 크기를 가진 두 개의 달이 동시에 탄생하여 서로 지구를 사이에 두고 반대쪽에 위치해 있었다고 주장했다.[72] 이 두 위성은 탄생 후 8천만 년 동안 서로 궤도를 공유하며 안정적으로 공전했지만, 지구의 중력으로 인해 위성의 궤도가 멀어지고, 태양의 중력 영향으로 위성 궤도가 불안정해지면서, 작은 위성이 큰 위성에 2km/s라는 저속으로 충돌했다고 여겨진다.[72] 이 충돌로 두 위성이 융합되어 현재와 같은 달의 앞면과 뒷면의 비대칭성이 생겼다고 설명한다.[72]
하지만 이 가설은 달의 뒷면에 알루미늄이 풍부하게 존재하는 이유를 설명할 수 없다.[73]
7. 문학 작품에서의 등장
쥘 베른은 1870년 소설 ''달나라 탐험''에서 프레데릭 프티가 제안한 두 번째 달에 대한 아이디어를 활용했다.[8] 그러나 이 소설 속 달은 툴루즈 관측이나 프티의 제안을 기술적으로 정확하게 기반으로 하지 않아 베른이 제시한 궤도는 수학적으로 부정확했다. 프티는 1865년에 사망하여 베른의 소설에 대응할 수 없었다.[49]
무라카미 하루키의 2011년 소설 ''1Q84''에는 불규칙한 모양에 녹색을 띤 두 번째 달이 등장하며, 이야기 속 일부 등장인물들에게 보인다.[54]
세운 아요아데의 SF 어드벤처 ''Double Bill''에는 쌍둥이 달이 있는 평행 지구가 등장한다. 엘리너 캐머런의 아동 소설 ''Mushroom Planet'' 시리즈(1954년작 ''버섯 행성으로의 멋진 비행''으로 시작)는 지구에서 50000 km 떨어진 보이지 않는 궤도에 있는 작은, 거주 가능한 두 번째 달인 바시디움에서 진행된다.
1956년 톰 스위프트 주니어의 청소년 소설 ''Tom Swift on the Phantom Satellite''는 50000 km 고도에서 지구 궤도에 진입하는 새로운 달을 다룬다. 1963년 속편 ''Tom Swift and the Asteroid Pirates''에는 원래 소행성이었으며 50000 km 고도에서 지구 궤도로 이동한 네스트리아라는 달이 등장한다.
새뮤얼 R. 딜레이니의 1975년 소설 ''달그렌''에는 정체 모르게 조지라는 두 번째 달을 얻게 된 지구가 등장한다.
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