지구형 행성과 목성형 행성

태양계 내의 8개 행성들은 물리적 특성상 2개의 무리로 나뉜다. 으로 분류되는 수성·금성·지구·화성 등은 모두 질량과 반지름이 지구보다 작고, 밀도가 3.4∼5.5g/㎤이며 주로 철 Fe·규소 Si·마그네슘 Mg 등과 같은 비활성원소가 주성분이다.

그러나 목성·토성·천왕성·해왕성 등 질량과 반지름이 모두 지구보다 훨씬 크고 밀도가 0.7∼1.6g/㎤인 은 수소 H와 헬륨 He 등이 주성분을 이루고 있어 태양과 비슷한 화학적 조성을 가지고 있다.

한편, 각 행성들의 표면상태와 대기의 유무는 행성에 따라 차이가 심하다. 일반적으로 목성형 행성과 금성은 짙은 구름층의 대기로 둘러싸여 있어 표면을 관측할 수 없으며, 나머지 지구형 행성들과 큰 위성들은 각각 표면에 특징 있는 뚜렷한 빛깔과 무늬를 나타낸다.

예를 들면 지구의 육지는 녹색과 갈색으로 조화를 이루고 있고, 바다는 푸른색으로 보이며, 구름이나 눈으로 덮인 지역은 하얗게 나타난다. 화성의 사막지역은 적갈색을 띠며, 극관(極冠)은 희게 빛나고, 바다 지역은 어두운 회갈색을 나타낸다. 목성 대기의 표면에는 백색·청색·적색·황색 등의 빛깔을 띤 줄무늬가 나타나고, 대적점(大赤點)이라고 불리는 거대한 타원형 무늬가 있다.

지구형 행성 중 금성과 화성은 이산화탄소 CO₂로 이루어진 대기를 가지고 있고, 지구는 주로 질소 N₂와 산소 O₂로 구성된 대기가 존재하며, 수성은 얇은 대기가 발견되어 중성 헬륨이 검출되었다. 반면에 목성형 행성의 대기는 주로 수소 H₂와 헬륨 He으로 구성되어 있으며, 메탄 CH₄과 암모니아 NH₃가 적(分光學的) 방법에 의해 검출되었다.

1655년 C.하위헌스의 확인 이래에 전통적으로 토성은 태양계 내에서 유일하게 고리(ring)를 가지고 있는 행성으로 알려져 왔다. 그러나 최근의 보이저호의 조사 결과에 의하면 목성형 행성들은 모두 고리를 가지고 있다는 사실이 밝혀졌다. 이와 달리 지구형 행성들에게는 고리가 없다. 목성형 행성들의 고리는 모행성의 기조력에 의해 가까이 있던 위성이 분해되어 만들어진 것으로 추측되고 있다.

행성 표면에서의 에너지 유출관계를 정밀조사한 결과, 지구·목성·토성을 제외한 나머지 행성들은 내부에서 에너지가 생성되지 않는다. 지구·목성·토성에서는 소량이기는 하지만 스스로 에너지를 생성하여 방출한다. 이 에너지의 근원이 태양과 같이 열핵융합 반응에 있다고 생각되지는 않는다.

왜냐하면 이들의 중심부는 열핵융합 반응이 시작될 정도로 고온·고압상태가 될 만큼 질량이 크지 않기 때문이다. 이 에너지의 근원은 내부에서 방사성물질(放射性物質)이 붕괴되고 있거나, 행성 자체가 조금씩 수축하여 중력 의 일부가 로 변환되어 방출되는 것으로 여겨진다. 이론적 계산에 의하면 이들이 매년 1cm 정도만 수축해도 이들이 방출하는 복사에너지를 충분히 공급할 수 있다고 한다.