[지구과학] 태양과 행성의 탄생

과학자들은 여러 가지 과학적인 지식을 종합해 볼 때 태양계의 나이는 46억 년이라고 추정합니다. 우주의 먼지와 가스가 태양이 되기까지는 수백만 년의 세월이 걸렸습니다.

 

태양과 행성의 탄생

 

태양과 행성의 형성은 분자 구름으로 알려진 회전하는 고밀도 가스 및 먼지 구름 내에서 항성 및 행성 강착이라는 과정의 결과로 여겨집니다. 이 과정은 관측 및 컴퓨터 시뮬레이션의 증거로 뒷받침되는 성운 가설에 의해 광범위하게 설명됩니다. 다음은 태양과 행성의 형성에 대한 요약입니다.


분자운 : 이 과정은 성간 가스와 먼지로 이루어진 광대한 영역인 분자운의 존재로 시작됩니다. 이 구름에는 수소, 헬륨 및 더 무거운 원소를 포함한 다양한 원소와 화합물이 포함되어 있습니다.

촉발 사건 : 근처의 초신성 폭발이나 항성 사건의 통과하는 충격파는 분자 구름을 더 조밀하게 만들고 중력의 영향으로 붕괴하기 시작할 수 있습니다.

중력 붕괴 : 분자 구름의 붕괴는 원형 행성 디스크 또는 별주위 디스크로 알려진 회전하는 디스크 모양의 구조를 형성합니다. 이 원반의 중심은 미래의 태양이 형성되는 곳이며, 외부 영역은 결국 행성이 생겨날 원형 행성 원반을 형성합니다.

원시성 형성 : 원시행성 원반의 중앙 영역은 시간이 지남에 따라 밀도가 높아지고 뜨거워집니다. 코어에서 증가하는 압력과 온도는 수소 원자가 결합하여 헬륨을 형성하고 막대한 양의 에너지를 방출하는 핵융합이라는 과정을 시작합니다. 이것은 원시성으로서 태양의 탄생을 의미합니다.

Planetesimal Formation : 원시행성 원반의 외부 영역에서 먼지 입자는 상호 중력 인력과 정전기력으로 인해 서로 충돌하고 달라붙습니다. 시간이 지남에 따라 이 작은 입자들은 서로 뭉쳐 미행성이라고 하는 더 큰 물체를 형성합니다. 미행성 크기는 미터에서 킬로미터까지 다양합니다.

행성 형성 : 더 많은 충돌과 강착을 통해 미행성체는 크기가 계속 커져 결국 원형 행성이 됩니다. 프로토플래닛은 계속해서 주변 원반에서 가스와 먼지를 축적하여 점차적으로 행성을 형성합니다. 물질의 축적과 원시행성 사이의 중력적 상호작용은 태양계의 내부 지역에 지구형 행성(지구와 같은)을 형성하고 태양계 외부 지역에 가스 거인(목성과 토성과 같은)을 형성합니다.

원반 청소 : 태양의 크기와 에너지가 커짐에 따라 원시행성 원반에 남아 있는 가스 및 먼지와 상호 작용하는 강한 태양풍과 복사를 방출합니다. 새로 형성된 행성의 중력 영향과 결합된 이 과정은 디스크에서 남아 있는 물질의 대부분을 제거하여 태양과 태양을 공전하는 행성계를 남깁니다.

행성 형성의 세부 사항과 특정 메커니즘이 여전히 활발한 연구 분야이며 과학자들은 관찰, 실험실 실험 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 우리의 이해를 계속 다듬고 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 그러나 성운 가설에 의해 기술된 일반적인 틀은 태양과 행성의 형성을 설명하기 위한 견고한 토대를 제공합니다.

 

태양은 왜 빛을 내나요?

 

태양은 밤하늘에 반짝이는 별(항성)과 다르지 않은 별 중의 하나입니다. 다른 별도 그렇지만 태양도 가스와 먼지의 구름으로부터 만들어졌습니다. 가스와 먼지가 모이게 되면서 그 중력이 더욱 강해지고, 그 결과 더 많은 입자들이 뭉치게 되었습니다. 거대한 덩어리의 중심부 압력과 온도가 높아지면서 원자의 핵들 사이에 핵융합 반응이 일어나게 됩니다.

 

태양은 핵융합이라는 과정, 특히 핵융합으로 알려진 핵융합 반응으로 인해 빛납니다. 이 핵융합 반응에서 생성된 에너지는 태양이 빛과 열을 방출할 수 있도록 합니다.

태양은 주로 수소 가스로 구성되어 있으며 소량의 헬륨과 미량의 다른 원소가 포함되어 있습니다. 엄청난 압력과 온도 하에서 태양의 핵에서는 수소 핵(양성자)이 서로 충돌하고 일련의 핵융합 반응을 겪습니다.

태양에서 일어나는 일차 핵융합 반응은 4개의 수소 핵(양성자)이 융합하여 하나의 헬륨 핵을 형성하는 것입니다. 이 반응은 양성자-양성자 사슬로 알려진 다단계 과정을 포함합니다.

양성자-양성자 사슬(PP 사슬)

두 개의 양성자(수소핵)가 충돌하고, 양성자 중 하나는 베타 플러스 붕괴라는 과정을 거쳐 중성자로 변하고 양전자와 중성미자를 방출한다.
중성자와 다른 양성자가 결합하여 중수소(수소의 더 무거운 동위원소)를 형성합니다.
중수소는 다른 양성자와 결합하여 헬륨-3을 생성합니다.
2개의 헬륨-3 핵이 융합하여 헬륨-4(양성자 2개와 중성자 2개)를 생성합니다. 이 융합은 두 개의 양성자, 두 개의 전자 및 감마선 광자의 형태로 에너지를 방출합니다.

이 융합 과정은 주로 감마선 광자의 형태로 막대한 양의 에너지를 방출합니다. 생성된 에너지는 결국 태양 표면에 도달하여 가시광선, 자외선 및 기타 형태의 전자기 복사로 방출됩니다.

태양의 핵에서 표면으로 에너지가 이동하는 과정은 방사선 흡수, 산란 및 재방출을 포함하여 주변 물질과의 많은 상호 작용을 수반하는 복잡한 과정입니다. 이 에너지 전달은 수백만 년이 걸리며 밀도가 높은 코어에서 복사 영역 및 대류 영역으로 알려진 태양의 밀도가 낮은 외부 레이어로 점진적으로 이동합니다.

에너지가 태양 표면에 도달하면 햇빛으로 방출되어 우주로 방출되어 태양계에 열과 빛을 제공합니다.

요약하면, 태양은 핵에서 진행 중인 핵융합 반응, 특히 수소 핵이 헬륨으로 융합되기 때문에 빛을 발합니다. 이 핵융합 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출되고, 이 에너지는 점차 태양 표면으로 옮겨져 햇빛으로 방출됩니다.