수성에서 볼때 태양이 잠시 반대로 가는 이유는?

 

 

 

그림의 행성 중 초록색은 수성과 지구, 천왕성, 해왕성

 

 

어느 책에서 보았는데
수성에서 본 태양의 주기가 지구와는 달리
태양이 앞으로 갔다가 다시 뒤로 잠깐 갔다가 다시 앞으로 가는 이상한
운동을 하더군요.
① 태양이 지평선 위로 떠오른다.
② 태양이 하늘 높이 떠오르면서 크기가 커진다.
③ 머리 바로 위까지 올라온 태양이 잠시 멈추었다가 왔던 길을 되돌아간다
④ 그러다가 다시 처음에 가던 길을 계속 간다.
⑤ 반대편 지평선으로 내려가면서 크기가 작아진다.
⑥ 지평선 너머로 지기 전에 태양이 다시 올라온다.
⑦ 마침내 태양은 지평선 너머로 사라진다

위가 바로 그 과정입니다.

왜 그런지 알려주세요(Daum지식에서) 

 

수성의 공전주기는 지구 시간으로 87.969일인 반면 자전주기는 58.6462에 해당합니다. 따라서 수성에서의 2일은 3년에 해당합니다. 그런데 수성의 공전궤도는 많이 찌그러진 타원궤도를 하고 있습니다. 공전궤도가 원에서 얼마만큼 찌그러졌는가를 나타내는 수치가 궤도이심율인데 지구의 궤도이심율은 0.0167, 지구보다 많이 찌그러진 타원궤도를 갖는 화성의 궤도이심율이 0.0934 인 반면 수성의 궤도이심율은 무려 0.206 이나 됩니다. 이것은 태양계에서 가장 궤도이심율이 커서 일시적으로 해왕성 궤도 안쪽으로 들어와 공전하기도 하는 명왕성의 0.2482 와 거의 맞먹는 수치입니다.

그런데 뉴턴이 만유인력의 법칙을 발견하는데 바탕이 되었다고 하는(사과가 아니라...) 케플러의 제3우주법칙에 따르면 타원퀘도를 그리는 행성의 경우 태양과의 거리가 가까와진 경우에는 공전 속도가 빨라지고 멀어진 경우에는 공전 속도가 느려집니다. 궤도이심율이 작은 지구의 경우는 이 속도의 차가 그리 크지 않지만 궤도이심율이 큰 수성은 태양에 가장 가까와진 근일점 부근에서의 공전속도와 태양에서 가장 멀어진 원일점 부근에서의 공전속도가 크게 차이가 나게 됩니다.

이러한 점들이 어우러져 수성에서는 질문하신 것과 같은 기이한 일이 일어나게 됩니다. 앞서 설명드린 바와 같이 수성에서는 이틀이 3년에 해당합니다. 즉, 자전 각속도가 공전 각속도보다 빠른 것이지요. 그런데 근일점 부근에 가면 일시적으로 공전 각속도가 자전 각속도보다 빨라집니다. 그래서 수성에서 본 태양은 평상시와는 달리 서쪽에서 동쪽으로 움직이게 되는 것입니다. 수성의 이틀은 3년에 해당하므로 근일점 통과는 평균 수성 시간으로 하루에 1.5회 일어나게 되며 이 때마다 일시적으로 공전 각속도가 자전 각속도보다 빨라지면서 태양의 겉보기운동이 역행하는 것으로 관찰되겠지요.

 

 (음악: 외로운 양치기, 팬 플룻 연주)