명왕성의 기후

왜소행성 명왕성은 비정상적인 축방향 구성 때문에 특이한 기후 구역을 가지고 있다.^[1] 왜성에는 열대, 북극, 열대, 북극, 주간, 극지의 5개의 기후대가 할당되어 있다.^[1] 이러한 기후 지역은 천문학적으로 정의된 경계나 태양 이하의 위도에 기초하여 기술되는데, 왜소행성의 대기 순환과는 관련이 없다. 명왕성의 가장 큰 달인 카론은 그것과 함께 간결하게 잠겨 있어서 명왕성 자체와 동일한 기후대 구조를 가지고 있다.^[1]

명왕성은 얼음처럼 차가운 몸체로 태양계의 카이퍼 띠에서 가장 두드러진 물체다. 표면은 주로 다양한 공간적 여유와 분포에서 메탄(CH₄), 질소(N₂), 일산화탄소(CO) 휘발성 아이스로 구성되어 있다.^{[2][3][4][5][6]} 명왕성은 일반적인 행성에 비해 작지만 지구보다 훨씬 얇지만 대기를 가지고 있다. 아지랑이의 여러 층을 포함하고 있는 그것의 대기는 주로 미량의 메탄(CH₄)과 일산화탄소(CO)를 가진 질소(N₂)로 구성되어 있다.^[7][8] 행성체(예: 지구)의 장기 기후 주기는 축전열과 직각^[9] 및 궤도 이심률의 변동과 관련이 있다.^[10] 그러나 명왕성의 경우 궤도 이심률과 축전행렬 주기는 난형도 변화보다 왜성의 기후 주기에 미치는 영향이 적다. 결과적으로 명왕성의 기후 지역은 부피 변화만을 근거로 결정되었다.^[1]

특성과 경계

명왕성에는 각각 특정 경계가 있는 태양 아래 위도에 의해 정의되는 5개의 기후 지역이 있다.^[1] 그러나 기후대의 위도 범위는 280만 년의 진동 기간에 걸쳐 명왕성의 부피 범위에 대응하여 최소 103°에서 최대 127°까지 확장 및 축소된다.^[11][12] 이것은 일부 구역이 영구적인 위도 범위를 갖는 반면, 다른 구역은 수백만 년의 시간 척도에서 축방향 기울기의 변동에 기초하여 경계를 변경한다는 것을 의미한다. 영구적 경계란 난형성 진동 기간에 걸쳐 왜성의 난형성 변동에 관계없이 항상 특정 특성을 경험하는 위도 구역을 말한다. 카론은 명왕성과 함께 일시적으로 잠겨있기 때문에, 동일한 기후대의 구조를 가지고 있다.^[1]

열대 지방

명왕성의 열도는 명왕성이 태양 주위를 도는 궤도 기간 동안 적어도 한 번은 태양이 머리 위 지점, 즉 정점에 도달하는 위도 범위로 정의된다. 이 정의에 의해, 열대지방은 현재 120°^[1]의 부피로 인해 위도 60°N에서 60°S로 확장된다. 그러나, 직각도가 최소치인 103°에 도달하면 열대지방은 77°N에서 77°S까지 최대 위도 범위까지 확장된다. 이 시기에 열대지방은 왜성 표면의 대부분을 차지하며, 전체 표면적의 약 97%를 차지한다.^[1]

이와는 대조적으로, 직각이 최대 127°까지 상승하면, 열대지방은 53°N에서 53°S까지의 최소 위도 범위까지 수축한다. 당시 열대지방은 지구 표면적의 80%밖에 차지하지 못한다. 따라서, 53°N에서 53°S의 위도 범위를 명왕성의 영구 열대라고 부른다. 영구적인 열대지방은 최소한 표면적의 80%를 차지하기 때문에, 명왕성 표면의 대부분은 항상 열대지방에 놓여 있다. 영구적인 열대지방은 명왕성의 궤도 기간 동안 항상 직접적인 머리 위의 햇빛을 받으며, 전체적으로 알베도 변동의 가장 큰 범위를 보여준다.^[7][13]

북극

명왕성의 북극 기후는 한 궤도 동안 여름 동안 지속적인 햇빛을 경험하고 겨울 동안 지속적인 어둠을 경험하는 위도 범위로 정의된다. 왜성 영구 북극 지역은 북반구에서 90°N~37°N, 남반구에서는 90°S~37°S이다. 전체적으로 이 두 북극 지역은 왜성 표면적의 약 40%를 차지한다.^[1] 명왕성의 표면 헌법 데이터는 영구적인 북극 지역이 N이₂ 풍부한 표면과 함께 위치한다는 것을 보여준다.^[14] 일반적으로 1세기 이상 지속되는 긴 연속 겨울은 280만 년의 부계 주기 동안 명왕성 궤도 기간 동안 248년의 모든 영구적인 북극권에 의해 경험된다.^[1]

명왕성의 축방향 기울기 변화로 인해 북극 지역도 진동 주기에 걸쳐 팽창하고 수축한다. 현재 직각도가 120°인 북극 지역은 북반구에서 30°N에서 90°N까지 확장되는 반면 남반구에서는 30°S에서 90°S까지 확장된다. 이 두 개의 북극 지역은 명왕성 전체 표면적의 50%를 차지한다. 북극의 최대 위도 범위는 부피도가 최소 103°까지 내려갈 때 13°N과 13°S의 근등위도까지 확장된다. 당시 북극권은 전체 표면적의 약 78%를 차지한다. 북극 지역의 위도 변화에 유도된 높은 부피성은 극지방에서 최대 오만의 양을 수신함을 나타낸다.^[11][15][16]

디야일

명왕성의 주간 기후대는 전체 궤도 연도에 걸쳐 각 회전마다 주간 및 야간 주기가 발생하는 위도 범위로 정의된다. 높은 평균 부피와 진동 주기는 좁은 위도 밴드를 주간 동그라미를 경험하게 한다. 명왕성은 약 080만년 전에 발생했던 최소 103°의 부피까지 내려왔을 때 가장 좁은 diyaling 구역의 띠를 경험한다. 13°N에서 13°S까지의 이 띠는 적도의 양쪽에서 균등하게 확장되며, 영구적인 주간지대로 불린다. 영구적인 주간지대는 왜성 전체 면적의 22퍼센트를 차지한다. 이 지역은 명왕성 자전 기간 1천만년에 걸쳐 명왕성 자전 기간 6.4일마다 일출과 일몰이 계속된다.^[1]

현재 명왕성의 야행성 기후대는 현재 축방향 경사로 인해 전체 표면적의 50%를 포함하는 30°N에서 30°S에 걸쳐 있다. 이 값에서 상승하기 위해 부피가 변화함에 따라, 주간 구역은 37°N에서 37°S(총 면적 60% 포함)로 최대까지 확장되어 약 60만년 후에 도달하게 된다. 이 구역의 형태학은 어두운 적도 띠의 거의 균일한 너비로 특징지어지며, 대부분 날카롭게 대비되는 알베도의 구역으로 구성되어 있다.^[7][17]

열대성 북극

열대 북극 지역은 열대 지방과 북극 지역의 중첩 지역을 포괄한다. 이 독특한 기후 지역은 45°와 135° 사이의 부피 범위를 가진 물체에서만 가능하다. 명왕성은 최소 103°에서 최대 127° 사이에서 다양하기 때문에 열대 북극 기후대를 가지고 있다. 이 높은 부피성은 명왕성의 표면 대부분이 280만년 부피성 주기 동안 열대성 기후와 북극성 기후를 모두 경험한다는 것을 암시한다.^[1] 열대 북극 지역은 13°N~77°N, 13°S~77°S 사이에서 확장되는 열대 지역과 북극 지역 사이에 겹치는 지역을 포함한다. 이 위도 범위에서 구역은 전체 표면적의 75%를 차지한다.^[1] 그러나 열대(위도 53°와 77° 사이)와 북극(위도 13°와 37° 사이) 영역의 진동처럼, 열대 북극 영역도 부피순환의 과정에서 팽창하고 대조된다. 각 반구에서 37°~53° 사이의 위도 범위만 일정하게 유지되고 있어 명왕성(전체 면적의 20%를 차지하는 명왕성)의 영구 열대 북극권이라고 불린다.^[1]

열대 북극 영역의 최대 범위는 남반구와 북반구 모두에서 위도 13°와 77° 사이에 걸쳐 있다(그리고 전체 표면적의 약 75%를 차지한다).^[1] 현재의 직각도가 120°인 현재 열대 북극은 명왕성 표면적의 50%를 포함하는 30°N에서 30°S까지 확장된다. 열대 북극 지역은 최대 주기적 극단을 경험하는 지역으로 장기 계절 계층화(예: 알 이드리 몬테스)에 최적이다.^[18]

극지

명왕성의 극지방은 전체 부계주기에 걸쳐 왜성 궤도주기의 어느 때라도 태양이 정점에 도달하지 않는 지역으로 구성된다. 이 지역은 항상 북극성 기후를 경험하고, 열대성 기후는 경험하지 않으며, 명왕성의 궤도 회전 시마다 북극성 겨울과 여름의 가장 긴 기간을 경험한다. 극지대는 각 극지로부터 반경 13°를 가진다.^[1] 구역은 77°N에서 90°N까지, 77°S에서 90°S까지 분포하며, 왜성 전체 3%의 면적을 포함한다. 각 반구의 77°~90° 위도 지역을 영구 극지 기후대라고 한다. ^[1] 단 극지대의 최대 범위는 53°N ~ 90°N, 53°S ~ 90°S이며, 총 면적이 20%이다. 현재 극지대는 북반구와 남반구(행성의 13% 면적을 포함)의 60~90도 사이로 확장된다. 명왕성의 가장 큰 달인 카론도 북극 캡으로 구성된 극지대를 가지고 있다.^[7][19]

표면 형태학과의 상관 관계

명왕성의 13°N에서 13°S 사이의 야간 구역은 여름이나 겨울의 연속적인 기간을 경험하지 않는다. 명왕성의 적도 지역은 주로 뚜렷한 경계를 가진 어두운 띠로 이루어져 있다. 이 적도 암흑 대역 지역은 명왕성의 영구적인 주간 기후 지역과 일치한다. 주간지대의 고알베도 지형은 휘발성의 차가운 덫이 될 수 없을 만큼 따뜻하다. 북극의 겨울 어둠의 어떠한 간격도 없는 것은 또한 높은 알베도 디야일성 구역에서 휘발성 있는 한랭 트랩의 가능성을 배제한다.^[16][17] 반대로, 주간 구역의 하부 알베도 지역은 태양 오만에 대한 반사율이 더 높다. 이 고알베도 지역은 행성의 자전 때마다 밤에 흡수된 에너지를 방출하고 휘발성의 차가운 함정이 된다.^[16][17] 적도 부근의 온도 주기는 밝은 지역과 어두운 지역 사이의 급격한 알베도 변화를 유지한다.^[17]

메탄(CH₄)과 질소(N₂)의 표면 구성 분포와 기후 구역의 상관관계는 다소 추측성적이다.^[1] CH는₄ Tombaugh Regio와 Ctulhu Regio 외곽에 널리 분포하고 있으며, 아마도 Ctulhu의 북쪽 경계의 위도 대역에 분포하고 있을 것이다.^[14] 반대로 N은₂ 위도 37°N에서 극까지 이어지는 영구적인 북극 기후 구역과 일치하는 30°N 이상의 위도에 집중된다.^[14] 명왕성 표면의 일부 지역은 기후 구역이 부피성 주기에 반응하여 진동하기 때문에 열대성 기후와 북극성 기후를 모두 경험한다. 기후 패턴의 진동으로 인해 상당한 지역이 열대 북극 기후 상태에 속한다. 위도 37°N의 알 이드리시 몬테스의 레이어링은 이 위도의 장기간 기후 주기에 의해 형성되는 것으로 추측된다.^[1] 위도 37°N은 열대(해상) 계절과 북극(지속적으로 어두운 겨울) 계절의 혼합을 포함하는 경계 위도로 간주된다.^[1]

참고 항목

• 명왕성의 지질학
• 명왕성의 지리

참조