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태양계의 형성
태양계는 태양을 비롯하여 8개의 행성과 위성, 왜소 행성, 소행성, 혜성 등으로 이루어져 있습니다.
행성들의 공전 방향은 모두 태양의 자전 방향과 일치하며, 태양의 적도면과 행성들의 공전 궤도면이 거의 일치합니다.
이러한 태양계의 특징은 태양계의 형성 과정과 밀접한 관련이 있습니다.
(1) 태양계의 성운 형성
약 50억년 전에 현재의 태양계 근처에서 초신성이 폭발합니다.
그 충격으로 거대한 성운의 밀도가 불균일해졌고 밀도가 큰 부분이 수축하면서 회전하여 태양계 성운이 형성됩니다.
태양계 성운의 수축이 진행될수록 성운의 회전속도가 점점 빨라지면서 성운의 중심부가 점점 더 볼록하게 변하고 가장자리는 얇은 원반 모양을 이루게 됩니다.
(2) 원시 태양과 원반 형성
볼록한 성운의 중심부에서는 주위에 있는 기체와 먼지를 계속 끌어들여 원시 태양이 형성되고 주변부에서는 원시 태양과 같은 방향으로 회전하는 원시 원반이 형성됩니다.
(3) 고리와 미행성체 형성
원시 원반은 회전하면서 여러 개의 큰 고리를 형성하고 각각의 고리에서 기체와 먼지들이 뭉쳐지면서 미행성체가 형성
(4) 태양계의 형성
원시 태양의 중심부는 중력의 작용으로 계속 수축해 압력과 온도가 상승하고 중심부의 온도는 1,000만 K이 되었을 때 수소 핵융합 반응(수소가 헬륨으로 변하는 반응)이 시작하며 스스로 빛을 내는 별인 태양이 탄생하게 됩니다.
주변부에서는 미행성체들이 충돌하고 합쳐져서 원시 행성이 되어 태양계를 형성하게 됩니다.
태양계 행성의 형성
원시 원반에서 형성된 물질의 종륭는 태양으로부터의 거리에 따라 각기 다릅니다.
가까운 곳은 녹는점이 높은 물질로, 먼 곳은 녹는점이 낮은 물질로 이루어져 있게 됩니다.
이렇게 형성된 물질은 결합하여 미행성체를 만들고 미행성체들은 뭉쳐져서 원시 행성으로 성장합니다.
(1) 지구형 행성
태양과 가까운 곳은 온도가 높아 녹는점이 높은 철, 니켈, 규소와 같은 무거운 물질들이 남아 미행성체를 형성하게 되고 무거운 물질들이 뭉쳐서 수성, 금성, 지구, 화성과 같은 암석 성분의 지구형 행성이 형성되었는데 무거운 물질은 태양계 성운 안에 매우 적은 양만 존재하므로 행성들이 크게 성장하지는 못하였습니다.
(2) 목성형 행성
태양에서 먼 곳은 온도가 낮아서 녹는점이 낮은 메테인, 암모니아 등의 가벼운 기체나 얼음이 응축하여 미행성체를 형성하였습니다.
이후 태양풍에 의해 태양계 가장자리로 밀려 나온 수소나 헬륨과 같은 가벼운 기체들을 중력으로 끌어당겨 크게 성장하였습니다.
이러한 과정으로 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 기체 성분의 목성형 행성이 형성됩니다.
지구의 형성
(1) 미행성체의 충돌
원시 태양 주위를 회전하는 원반 내에서 수많은 미행성체들이 충돌하고 병합하면서 행성으로 성장할 때 원시 지구가 형성됩니다.
이후 미행성체들의 충돌이 계속되면서 원시 지구의 크기와 질량은 점점 증가합니다.
(2) 마그마 바다의 형성
미행성체의 충돌 때 발생한 열로 원시 지구의 온도가 높아져 지구 전체가 녹아 액체 상태인 마그마 바다가 형성됩니다.
이때 물질의 이동이 가능해지면서 마그마 속에 포함된 철과 니켈등의 무거운 물질은 중력의 작용으로 지구 중심부로 가라앉아 핵을 이루고 상대적으로 가벼운 규소와 산소 등은 위로 떠올라 맨틀을 형성합니다.
(3) 원시 지각의 형성
원시 지구 주변에 있던 미행성체 수의 감소로 미행성체의 충돌 횟수가 감소하여 원시 지구의 표면 온도가 낮아져 표면이 냉각되면서 원시 지각이 형성됩니다.
(4) 원시 바다의 형성
지구 탄생 초기에 활발한 화산 활동으로 대기 중에 많은 양의 수증기가 고급됩니다.
이후 원시 지구의 표면 온도가 낮아지면서 수증기가 응결하여 대부분 비로 내려 이 빗물은 낮은 곳으로 모여 원시 바다를 형성하게 됩니다.
(5) 생명체의 형성
태양으로부터 오는 유해한 자외선을 차단하고 원시 바다에서 최초의 생명체가 탄생합니다.
원시 바다에서 원시 생물의 광합성 작용으로 대기 중 산소의 양이 증가하면서 오존층이 형성되었고, 이후 육상 생물이 출현하면서 다양한 생물로 진화하고 번성하게 됩니다.
생명체의 탄생 과정 : 지구 자기장 형성으로 우주광선 차단 - 원시 바다에서 최초의 생명체 탄생 - 오존층이 형성되며 유해한 자외선 차단 - 육상 생물 출현