날짜를 고르면 모든 행성이 실제 궤도를 따라 움직이는 모습을 볼 수 있습니다. 이어서 행성을 나란히 비교하고, 행성마다 내 몸무게와 나이를 알아보고, 퀴즈로 확인해 보세요.
행성은 완전한 원을 그리며 돌지 않습니다. 태양이 살짝 한쪽에 치우친 타원을 따라 돌고, 태양에 가까울수록 빨라지며, 멀리 있는 행성일수록 1년이 깁니다. 케플러의 세 법칙이고, 이 시뮬레이터는 그대로 계산합니다.
속도
거리
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태양까지 거리
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지구까지 거리
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지금 공전 속도
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공전 주기 (1년)
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이심률
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태양에서 가장 가까울 때 – 멀 때
대략적인 안내입니다. 태양과 15°보다 가까우면 ‘보기 어려움’으로 표시합니다. 천왕성·해왕성은 쌍안경이나 망원경이 필요하고, 나머지는 위치가 좋을 때 맨눈으로도 쉽게 보입니다.
케플러 제3법칙: T² = a³
a는 태양까지의 평균 거리(천문단위, 1 AU = 지구의 평균 거리), T는 공전 주기(지구 년)입니다. 모든 행성에서 T² ÷ a³가 거의 정확히 1이 됩니다.
실제 비율로 본 크기
태양은 지구보다 지름이 109배 커서 왼쪽에 가장자리만 겨우 들어갑니다. 이 그림에서 행성 사이 거리는 실제 비율이 아닙니다.
행성 비교표
값은 NASA 행성 자료표를 따랐습니다. 가스 행성의 ‘표면’ 중력은 기압이 지구 해수면 기압과 같은 높이에서 잰 값입니다. 금성은 거꾸로 자전해서 하루가 자전 한 바퀴보다 짧습니다.
다른 천체에서 내 몸무게
질량, 즉 내 몸을 이루는 물질의 양은 어디서나 같습니다. 달라지는 것은 각 천체가 나를 끌어당기는 힘이라서, 체중계의 눈금이 달라집니다.
다른 행성에서 내 나이
행성의 1년은 태양을 한 바퀴 도는 시간이므로, 그 행성에서의 나이는 지금까지 산 날수를 그 행성의 1년으로 나눈 값입니다.
🪐
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진행
0
점수
0
연속 정답
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정답률
태양과 여덟 행성
태양은 태양계 전체 질량의 99.86%를 차지하고, 나머지는 모두 태양 둘레를 돕니다. 안쪽부터 수성·금성·지구·화성, 즉 철 핵을 가진 작은 암석 행성 넷이 있고, 그다음 소행성대, 그리고 거대 행성 넷이 이어집니다. 목성과 토성은 주로 수소와 헬륨으로, 천왕성과 해왕성은 물·암모니아·메탄 얼음을 많이 품고 있습니다. 여덟 행성은 모두 같은 방향으로, 거의 같은 평면에서 공전하는데, 46억 년 전 행성이 생겨난 회전하는 가스·먼지 원반의 흔적입니다.
명왕성은 1930년 발견된 뒤 2006년까지 아홉 번째 행성이었습니다. 그해 천문학자들은 행성을 ‘태양을 돌고, 스스로 둥글어질 만큼 무겁고, 궤도 주변을 쓸어 낸 천체’로 정의했습니다. 명왕성은 앞의 두 조건은 맞지만 카이퍼 벨트의 수천 개 얼음 천체와 궤도를 함께 쓰기 때문에 지금은 왜소행성입니다. 시뮬레이터에서 ‘명왕성과 소행성대’를 켜면 볼 수 있는데, 기울고 길쭉한 궤도가 248년마다 20년 동안은 해왕성 궤도 안쪽으로 들어옵니다.
케플러 제1법칙: 궤도는 타원
1609년 요하네스 케플러는 튀코 브라헤가 꼼꼼히 잰 화성 관측 자료를 바탕으로 행성이 원을 그리지 않는다는 것을 보였습니다. 궤도는 타원이고, 태양은 그 한가운데가 아니라 두 초점 중 하나에 있습니다. 타원이 얼마나 찌그러졌는지는 이심률 e로 나타내는데, 0이면 완전한 원이고 1에 가까울수록 길쭉합니다. 태양에 가장 가까운 점을 근일점, 가장 먼 점을 원일점이라 하며, 평균 거리를 a라 할 때 거리는 각각 a(1 − e)와 a(1 + e)입니다.
대부분의 행성 궤도는 생각보다 둥급니다. 지구의 이심률은 0.017에 불과해 태양까지 거리가 1억 4,710만~1억 5,210만 km 사이에서 오르내리고, 가장 가까워지는 때는 북반구 한겨울인 1월 초입니다. 뚜렷한 예외는 수성(0.206)과 명왕성(0.249)입니다. 실제 비율 화면에서 수성을 고르면 한쪽으로 치우친 태양과 근일점·원일점 표시 덕분에 타원이 한눈에 보입니다.
케플러 제2법칙: 같은 시간에 같은 넓이
태양과 행성을 잇는 선은 같은 시간 동안 같은 넓이를 쓸고 지나갑니다. 근일점 근처에서는 이 선이 짧아서 같은 넓이를 채우려면 같은 시간에 궤도를 더 멀리 가야 하므로 행성이 빨라집니다. 원일점 근처에서는 선이 길어 행성이 느릿느릿 움직입니다. ‘케플러 제2법칙’을 켜면 시뮬레이터가 행성의 1년을 12등분한 시간마다 쓸고 지나간 조각 12개를 색칠합니다. 태양 가까이서는 짧고 뚱뚱하게, 멀리서는 길고 가늘지만 넓이는 모두 같습니다.
이 법칙에서 편리한 계산법도 나옵니다. 근일점과 원일점의 속도 비는 거리의 역비, 즉 (1 + e) ÷ (1 − e)입니다. 수성은 근일점(초속 59km)에서 원일점(초속 39km)보다 약 1.5배 빠릅니다. 애니메이션을 재생하면서 ‘지금 공전 속도’ 값이 바뀌는 것을 지켜보세요. 물리적으로 이 법칙은 각운동량 보존이며, 회전하는 피겨 선수가 팔을 오므리면 빨라지는 것과 같은 원리입니다.
케플러 제3법칙: T² = a³
앞의 두 법칙을 발표한 지 10년 뒤 케플러는 궤도의 크기가 1년의 길이를 정한다는 것을 알아냈습니다. 평균 거리 a를 천문단위(지구의 평균 거리, 1억 4,960만 km)로, 공전 주기 T를 지구 년으로 재면 모든 행성에서 T² = a³입니다. 시뮬레이터 아래 표가 이를 직접 계산하는데, 여덟 행성과 명왕성 모두 T² ÷ a³가 0.98~1.00입니다. 5.2 AU 떨어진 목성은 한 바퀴에 √(5.2³) ≈ 11.9년이 걸립니다.
이 법칙에는 효과가 하나 더 숨어 있습니다. 바깥 행성은 길이 길 뿐 아니라 움직임도 느립니다. 해왕성 궤도는 지구보다 30배 넓어 길이도 30배지만, 지구가 초속 29.8km로 도는 동안 해왕성은 초속 5.4km로만 움직이기 때문에 1년은 165배나 깁니다. 그 이유는 뒤에 뉴턴이 밝혔습니다. 태양의 중력은 거리의 제곱에 반비례해 약해지고, T² = a³는 거기서 곧바로 나옵니다.
얼마나 크고 얼마나 먼가: 실제 비율이 텅 비어 보이는 이유
태양계는 대부분 빈 공간입니다. 태양을 지름 1.4m 공이라 하면 지구는 150m 떨어진 1.3cm 구슬, 해왕성은 4.5km 떨어진 5cm 공입니다. 어떤 화면도 크기와 거리를 함께 보여 줄 수 없어서 시뮬레이터는 두 가지 보기를 줍니다. 실제 비율은 거리를 그대로 두고 선택한 행성의 궤도에 맞춰 확대·축소합니다. 수성을 고르면 안쪽 행성이, 해왕성을 고르면 전체가 보이며, 행성 자체는 찾을 수 있도록 수백 배 크게 그렸습니다.
보기 좋은 비율은 로그 방식으로 거리를 눌러 여덟 궤도를 한 화면에 담습니다. 행성의 방향과 날짜는 정확하지만 바깥 궤도는 안쪽으로 당겨져 있습니다. 행성 비교 탭의 크기 그림은 반대로, 거리는 무시하고 행성 크기만 실제 비율로 그립니다. 목성은 지구보다 지름이 11배, 태양은 109배 커서 왼쪽에 가장자리만 겨우 들어갑니다.
하루와 1년, 그리고 오늘 밤 하늘의 행성
행성의 하루와 1년은 서로 다른 시계입니다. 목성은 10시간도 안 되어 한 번 자전하지만 태양을 한 바퀴 도는 데는 11.9년이 걸립니다. 금성은 아주 느리게 거꾸로 자전해서 한 번 자전(지구 날로 243일)이 1년(225일)보다 길고, 금성 표면에서는 약 117일마다 해가 서쪽에서 뜹니다. 천왕성은 옆으로 누워 있어서 각 극지방은 42년 동안 낮, 이어서 42년 동안 밤을 맞습니다.
시뮬레이터는 모든 행성의 위치를 알고 있으므로 어디를 보면 되는지도 알려 줍니다. 아래 표는 지구에서 본 각 행성과 태양 사이의 각도를 잽니다. 약 15°보다 가까우면 햇빛에 묻혀 보이지 않고, 태양의 동쪽에 있으면 저녁에, 서쪽에 있으면 새벽에 보입니다. 지구 궤도 안쪽의 수성과 금성은 태양에서 멀리 떨어지지 못하고, 태양의 정반대쪽인 충 무렵의 바깥 행성은 해 질 때 떠서 밤새 보이며 가장 밝습니다.
중력과 몸무게, 다른 행성에서의 나이
질량은 몸을 이루는 물질의 양이라 어디서나 같습니다. 무게는 천체의 중력이 그 질량을 당기는 힘이므로 표면 중력에 비례해, g ÷ 9.8을 곱하면 됩니다. 화성(3.7m/s²)에서는 60kg인 사람의 체중계 눈금이 약 22.7kg, 목성(23.1m/s²)에서는 약 141kg이 됩니다. 토성·천왕성·금성은 모두 지구와 비슷한 세기로 당기는데, 토성은 질량이 지구의 95배나 되지만 그 중력이 훨씬 큰 반지름에 퍼져 있기 때문입니다.
나이도 1년을 기준으로 같은 방식입니다. 어떤 행성에서의 나이는 지금까지 산 날수를 그 행성의 1년으로 나눈 값입니다. 서른 살이면 화성 나이로 약 16살, 목성 나이로 2.5살, 수성 나이로는 124살입니다. 행성 비교 탭에 생일을 넣으면 행성마다 나이와 그 행성에서의 다음 생일 날짜가 나오며, 입력한 생일은 내 브라우저에만 저장됩니다.
위치를 계산하는 방법
각 행성의 궤도는 여섯 개의 수로 나타냅니다. 궤도의 크기, 이심률, 기울기, 근일점과 승교점의 방향, 그리고 2000년 1월 1일에 행성이 있던 위치입니다. 값은 NASA 제트추진연구소가 공개한 근사 궤도 요소와 수백 년에 걸친 느린 변화율을 썼습니다. 날짜가 주어지면 평균 근점 이각을 구하고, 케플러 방정식 M = E − e sin E를 뉴턴법으로 풀어 지구 공전 궤도면 위의 위치로 바꿉니다. 크기·중력·하루·기온은 NASA 행성 자료표를 따랐습니다.
1800~2050년에는 이 궤도 요소로 행성 위치가 실제와 1° 미만으로 맞습니다. 위에서 내려다보거나, 하늘에서 행성을 찾거나, 충 날짜를 확인하기에 충분하며, 1월 초 지구 근일점과 2025년 화성·토성·해왕성의 충도 그대로 재현합니다. 그림은 지구 공전 궤도면 위에서 내려다본 것이라 다른 궤도의 작은 기울기는 평평하게 눌려 보이고, 2050년보다 멀어질수록 위치 오차가 커집니다. 학습용 도구이며 항법용 정밀 천체력은 아닙니다.
공전 시뮬레이터를 오늘 날짜로 열고 아래 표를 보세요. 태양과 약 15° 이상 떨어진 행성이 보이는데, 태양 동쪽에 있으면 해 진 뒤 저녁에, 서쪽에 있으면 해 뜨기 전 새벽에, 충 무렵의 바깥 행성은 밤새 보입니다. 금성·목성·화성·토성은 맨눈으로 쉽게 보이고, 수성은 박명 속 낮은 하늘에 있으며, 천왕성·해왕성은 쌍안경이나 망원경이 필요합니다.
행성 위치는 얼마나 정확한가요?
NASA JPL의 근사 궤도 요소와 케플러 방정식의 정확한 풀이를 써서 1800~2050년에는 1° 미만의 오차로 맞습니다. 1월 초 지구 근일점이나 충 날짜를 보여 주기에 충분한 정확도입니다. 이 범위 밖의 날짜도 볼 수는 있지만 오차가 커지고, 위에서 내려다본 그림이라 궤도 사이의 작은 기울기는 평평하게 보입니다.
행성이 가끔 거꾸로 움직이는 것처럼 보이는 이유는?
우리가 움직이는 지구에서 보기 때문입니다. 충 무렵 지구가 안쪽 궤도에서 바깥 행성을 따라잡아 앞지르면, 그 행성은 몇 주 동안 별들 사이에서 뒤로 가는 것처럼 보입니다. 이를 역행이라 하며, 내가 탄 차가 느린 차를 추월할 때 그 차가 뒤로 밀려나는 듯 보이는 것과 같습니다. 화성의 충을 지나도록 시뮬레이터를 재생하면서 지구와 화성을 잇는 선을 상상해 보면, 그 선이 뒤로 돌아가는 것을 볼 수 있습니다.
목성에서는 정말 몸무게가 더 나가나요?
네, 약 2.4배가 됩니다. 구름 꼭대기 높이에서 목성의 중력이 23.1m/s²로 지구의 9.8m/s²보다 세기 때문입니다. 목성에는 단단한 표면이 없어서 이 값은 기압이 지구 해수면과 같은 높이에서 잰 것입니다. 질량은 전혀 변하지 않고, 그 질량을 당기는 힘만 달라집니다.
실제 비율 화면은 왜 이렇게 텅 비어 보이나요?
우주가 실제로 그만큼 비어 있기 때문입니다. 해왕성은 지구보다 태양에서 30배 멀어서, 그 궤도 전체를 한 화면에 담으면 안쪽 행성들은 태양 둘레 몇 픽셀 안에 몰려 버립니다. 그래서 실제 비율은 선택한 행성에 맞춰 확대·축소하고, 보기 좋은 비율은 거리를 로그로 눌러 모든 행성의 위치를 한 번에 보여 줍니다.
입력한 생일이 어딘가로 전송되나요?
아니요. 생일·몸무게·단위 선택은 내 브라우저 안에서만 계산하고 저장해서 다음에 와도 그대로 남아 있게 합니다. 입력란을 비우거나 브라우저 데이터를 지우면 사라집니다.