행성의 편평도

 

행성의 편평도

leesoonmi 

 

만일 행성이 항상 평형 유체의 모양을 취한다고 생각하면, 회전이 빠를수록 편평도의 값이 커질 것이다.   (참고: 편평도=)   1. 평형 유체가 뭔가요?   2. 빨간색으로 쓴 부분이 왜 그런지 이유를 알려주세요. 아주 자세하게요.

 

 

유체 : 기체나 액체와 같이 흐를수 있는 상태, 또는 그 상태로 이루어진 물질.   1. 평형 유체라는 것은 간단하게 말하자면 안정된 상태의 유체 를 말합니다.   예를 들어 물이 담겨있는 컵이 있습니다. 컵속의 물은 평형 유체(시간이 지나도 모양이 변하지 않는 안정된 상태)입니다. 컵을 기울여서 물이 쏟아진다고 해봅시다. 이럴때 쏟아지는 물은 평형 유체가 아닙니다. 시간이 지나는 동안 모양이 계속 변하기 때문입니다. 물이 다 쏟아지고 나서 바닥에 고여 있을때 다시 물은 평형 유체 라고 말할 수 있습니다.   빨간 글씨부분에서 중요한 것은 평형유체가 아니고 '항상 평형유체를 유지한다' 라는 부분입니다. 평형이 깨지고(물이 쏟아짐) 다시 평형상태가 될때까지(바닥에 고임)는 시간이 걸립니다. 이 평형에 걸리는 시간을 무시하고 '즉시 평형상태에 도달한다' 라는 뜻이 '항상'의 의미입니다.   2. 편평도는 0~<1사이의 값을 가집니다. 편평도가 0이라는 것은 완전한 구를 의미합니다. 편평도가 1이라는 것은 납작한 평면을 의미합니다.  팔을 벌리고 빙글빙글 돌면 손이 떨어져나갈 것 같은 느낌을 받게 됩니다. 이것을 원심력, 또는 구심력과 관성력이라고 말하는데 이러한 힘 때문에 회전하는 물체의 적도부근이 볼록하게 튀어나오게 됩니다.    - 추가 설명 (원심력에 의한 편평도 변화 설명)  행성이 회전(자전)을 하면 원심력이 작용하게 됩니다. 이 원심력은 적도에서 가장 크고 위도가 올라갈수록 작아지며 극점(위도90)에서 0이 됩니다. 원심력은 중심에서 멀어지려는 힘이므로 적도지방이 볼록해지게 됩니다. 즉, 옆으로 누운 타원형이 됩니다. 원심력이 커서 타원형이 될수록 적도반지름이 극반지름보다 커지기 때문에 편평도는 커지게 됩니다.   (구심력에 의한 편평도 변화 설명, 관성좌표계)  행성은 중력에 의해 둥글게 뭉쳐있습니다. 행성이 회전운동을 할때 구심력의 역할을 하는것이 중력입니다. 회전축을 중심으로 극지방과 적도지방의 각속도는 같지만 적도지방이 거리(반지름)가 더 멀기 때문에 속도가 더 크고 따라서 관성력(직선운동을 하려는 힘)도 더 큽니다. 구심력 역할을 하는 중력은 모든 방향에서 크기가 같으므로 적도지방에서는 구심력과 관성력이 서로 상쇄되어 구심력이 약해지게 됩니다. 약해진 구심력 만큼 물질은 멀어진 상태에서 회전운동을 하게되며 이것은 적도지방이 볼록하게 된다는 것을 의미합니다.    - 만약, 회전하는 물체가 고체인경우 편평도는 변하지 않거나 미세하게 커지거나 산산조각 나게 됩니다. 하지만 평형 유체일 경우 회전속도에 비례하여 편평도가 커집니다.