[理知논술/교과서 심화학습]수성보다 금성 표면온도 높은 이유

수성보다 태양에서 더 멀리 떨어진 금성

왜 표면온도는 오히려 더 높게 나타날까

[문제 1]

다음은 지구형 행성들의 물리량을 나타낸 표이다.

행성	수성	금성	지구	화성
공전궤도 반지름(AU)	0.39	0.72	1.00	1.52
표면온도(K)	100∼700	700∼750	250∼300	130∼290
자전주기(시간)	1416	5832	24	24.6
질량(지구=1)	0.06	0.82	1.00	0.11
평균밀도(g/cm³)	5.43	5.24	5.52	3.93
대기성분	없음	CO₂	N₂,O₂	CO₂
표면기압(hpa)	0	105	10³	10

표를 통해 금성이 수성보다 태양으로부터 더 멀리 떨어져 있는데도 불구하고 수성보다 표면 온도가 더 높게 나타나는 이유가 무엇인지 설명하고, 금성과 달리 수성 표면에서 운석 구덩이가 나타나는 이유에 대해서도 설명해보자. [중앙교육 진흥연구소, ‘지구과학1’ 응용]

[해설]

행성이 대기를 가질 조건을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 중력이 커야 한다. 둘째, 표면온도가 낮아야 한다. 지구형 행성 중 수성은 크기가 작아 중력이 작고, 태양에 가장 가까우므로 표면온도가 높기 때문에 유일하게 대기가 없다. 그러나 금성은 대기의 96%가 이산화탄소(CO₂)로 이루어져 있기 때문에 온실효과가 왕성하게 일어나 표면온도가 높게 나타난다.

수성에 운석 구덩이가 많이 존재하는 이유는 운석이 수성 표면에 더 많이 충돌했기 때문이 아니다. 풍화작용과 침식작용을 받지 않아 오랫동안 보존되었기 때문에 구덩이가 많이 나타나는 것이다. 반면 금성은 생성 당시 생긴 대부분의 크레이터들이 금성의 화산 활동과 함께 분출된 용암으로 메워졌기 때문에 수성과 달리 크레이터가 많이 나타나지 않는다.

[문제 2]

행성들의 대기성분을 좌우하는 요인에 대해서 설명하고, 지구형 행성과 목성형 행성들의 대기 성분이 서로 차이가 나는 이유를 설명하시오.

[금성교과서, ‘지구과학2’/대한교과서, ‘지구과학1’]

[해설]

행성의 대기 조성 성분을 좌우하는 요인은 해당 행성의 표면온도와 중력이다. 표면온도는 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서 지구형 행성은 목성형 행성에 비해 태양으로부터의 거리가 가까우므로 표면온도가 더 높게 나타난다. 그러나 지구형 행성은 목성형 행성에 비해서 크기와 질량이 작다. 따라서 중력이 작아 분자량이 작은 수소와 헬륨은 쉽게 날아가 버린 채 분자량이 큰 이산화탄소, 질소, 산소, 수증기 등으로 대기가 조성된다. 목성형 행성은 크기와 질량이 크기 때문에 중력도 크다. 그래서 분자량이 작은 수소와 헬륨 등으로 대기가 조성되어 있다.

[문제 3]

화성의 올림푸스 화산은 경사가 매우 완만하고 매우 높다. 지구보다 작은 화성에 이렇게 큰 화산이 만들어질 수 있었던 이유를 설명하라.

[천재교육, ‘지구과학1’ 응용]

[해설]

화성의 중력이 지구처럼 크다면 화산이 폭발했을 때 분출된 용암은 빠른 속도로 밑으로 흘러 내려간다. 따라서 높은 화산이 형성되기는 어렵다. 하지만 화성의 중력은 지구 중력의 절반 정도이기 때문에 화성에서 화산이 폭발했을 때 분출된 용암은 매우 느린 속도로 흘러내린다. 이때 용암이 굳으면서 높은 화산을 형성할 수 있었던 것이다. 화성의 중력은 작기 때문에 대기가 희박하고 수증기가 적다. 이에 따라 풍화작용과 침식작용이 활발하게 일어나지 못해 현재처럼 높은 화산을 유지하게 되었다. 또 화성에선 마그마의 원천인 열점이 매우 깊고 판의 운동에 따른 지각변동이 일어나지 않고 있기 때문에 화산의 모양이 변화 없이 원래 모습을 유지할 수 있게 된 것이다.<끝>

한필규 청솔 아우름 통합논술 강사