Спутник Сатурна Титан - далекий двойник Земли - Земля до потопа: исчезнувшие континенты и цивилизации. Удивительный титан, спутник сатурна Спутник сатурна обладающий плотной

Спутник Сатурна – Титан, самое похожее на Землю небесное тело. Совсем недавно ученые получили снимок, на котором впервые вне Земли была обнаружена материя в жидком состоянии. Кроме того на Титане была обнаружена атмосфера, схожая с Земной. Ранее с Титаном уже были связаны громкие научные открытия, например, в 2008 на Титане был обнаружен подземный океан. Возможно именно Титан, а не Марс, станет нашей будущей обителью..

Титан является вторым по величине спутником в Солнечной системе после Ганимеда. В Титане содержится 95 % массы всех спутников Сатурна. Сила тяжести на Титане составляет приблизительно седьмую часть от земной силы тяжести. Титан - единственный спутник в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой, и единственный спутник, поверхность которого практически невозможно наблюдать из-за густого слоя облаков. Давление у поверхности в 1,6 раза выше давления земной атмосферы. Температура - минус 170-180 °C


На Титане имеются моря, озёра и реки из метана и этана, а также горы, состоящие изо льда. Вероятно, вокруг каменного ядра, диаметром около 3400 км, имеется несколько слоев льда с разными типами кристаллизации и возможно слой жидкости. Ряд учёных выдвинули гипотезу о существовании глобального подповерхностного океана. Сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта были смещены примерно на 30 километров. Поскольку Титан всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой. Движение коры может вызывать циркуляция атмосферы, которая вращается в одном направлении (с запада на восток) и увлекает за собой кору. Если движение коры окажется неравномерным, то это станет подтверждением гипотезы о существовании океана. Предположительно он состоит из воды с растворённым в ней аммиаком.


Эта теория подтвердилась снимком отражающегося от поверхности Титана солнечного света, полученным в середине июля 2009 года с помощью космического аппарата Кассини. Снимок был публично представлен только в декабре 2009, на ежегодном совещании Американского геофизического сообщества в Сан-Франциско.

После этого ученым пришлось потратить еще немало времени, чтобы доказать, что обнаруженное яркое пятно является не чем иным, как солнечным бликом на поверхности озера, а не извержением вулкана или молнией. В результате дальнейшего анализа ученым удалось выяснить, что обнаруженный блик принадлежал огромному углеводородному бассейну Море Кракена, площадь которого - 400 тысяч квадратных километров, что больше площади крупнейшего озера Земли - Каспийского моря. Согласно данным «Кассини» и компьютерным расчётам, состав жидкости в озёрах следующий: этан (76-79 %). На втором месте находится пропан (7-8 %), на третьем - метан (5-10 %). Кроме того, озёра содержат 2-3 % цианида водорода, и около 1 % бутена, бутана и ацетилена. Согласно другим гипотезам, основными компонентами являются этан и метан.

Присутствие озер жидких углеводородов на поверхности Титана до сих пор не подвергалось сомнению с тех пор, как признаки огромных озер жидкости были обнаружены Кассини в процессе изучения поверхности Титана с помощью радиоволн. Ученые, на основании этих косвенных данных, даже сумели доказать наличие на Титане циклов глобальных оледенений и оттепелей, однако до сих пор астрономам не удавалось пробиться сквозь плотную углеводородную атмосферу Титана, чтобы запечатлить эти озера. Впервые команде исследователей, работающих с Кассини, это удалось сделать только теперь, когда в северном полушарии Титана, где сосредоточено большинство озер, закончилась зима и его поверхность начала вновь озаряться лучами Солнца.


"Удивительно, насколько поверхность Титана напоминает земную", - заявила в августе американский планетарный геолог Розали Лопес из Пасадены, после детального изучения поверхности Титана.


Титан обладает атмосферой, что тоже делает его похожим на Землю. Атмосфера Титана составляет около 400 километров в толщину и содержит несколько слоёв углеводородного «смога», из-за чего Титан является единственным спутником в Солнечной системе, поверхность которого невозможно наблюдать в телескоп. Также смог является причиной уникального для Солнечной системы антипарникового эффекта. Атмосфера на 98,6 % состоит из азота, а в приповерхностном слое его содержание уменьшается до 95 %. Таким образом, Титан и Земля - единственные тела в Солнечной системе с плотной атмосферой и преимущественным содержанием азота. На схеме показано строение Титана. В продолжение этой темы, советую почитать о путешествии на Марс и проекте Space X Илона Маска , который планирует воплотить жизнь на Марсе в реальность.

Титан получает очень мало солнечной энергии для того, чтоб обеспечить динамику атмосферных процессов. Вероятно, энергию для перемещения атмосферных масс обеспечивают мощные приливные воздействия Сатурна, в 400 раз превышающие по силе обусловленные Луной приливы на Земле. В пользу предположения о приливном характере ветров говорит широтное расположение гряд дюн, широко распространённых на Титане. Поверхность Титана в низких широтах была разделена на несколько светлых и тёмных областей с чёткими границами. В районе экватора на ведущем полушарии расположен светлый регион размером с Австралию (видимый также на фотографиях телескопа «Хаббл») представляющий собой горный массив. Он получил название Ксанаду (Xanadu).

Долгое время считалось, что наша голубая планета — единственное место в Солнечной системе, где имеются условия для существования форм жизни. В действительности оказывается, что ближний космос является не таким уже и безжизненным. Сегодня можно смело утверждать – в пределах досягаемости землян есть миры во многом схожие с нашей родной планетой. Об этом свидетельствуют интересные факты, полученные в результате исследований окрестностей газовых гигантов Юпитера и Сатурна. Безусловно, там нет рек и озер с прозрачной и чистой водой, а на бескрайних равнинах не зеленеет трава, но при определенных условиях человечество могло бы заняться их освоением. Одним из таких объектов в Солнечной системе является Титан — самый крупный спутник Сатурна.

Представление крупнейшего спутника Сатурна

Титан сегодня беспокоит и занимает умы астрономического сообщества, хотя совсем недавно на это небесное тело, как и на другие подобные объекты Солнечной системы , мы взирали без особого энтузиазма. Только благодаря полетам межпланетных космических зондов обнаружилось, что на данном небесном теле существует жидкая материя. Оказывается, недалеко от нас существует мир с морями и океанами, с твердой поверхностью, окутанной плотной атмосферой, очень напоминающей по строению земную воздушную оболочку. Размеры спутника Сатурна тоже впечатляют. Его диаметр составляет 5152 км, на 273 км. больше чем у Меркурия – первой планеты Солнечной системы.

Ранее считалось, что диаметр Титана составляет 5550 км. Более точные данные о размерах спутника были получены уже в наше время, благодаря полетам космического аппарата «Вояджер-1» и миссии зонда «Кассини-Гюйгенс». Первый аппарат сумел обнаружить на спутнике плотную атмосферу, а экспедиция АМС «Кассини» позволила измерить толщину воздушно-газовой оболочки, которая составляет более 400 км.

Масса Титана — 1,3452·10²³ кг. По этому показателю он уступает Меркурию , как и по плотности. Далекое небесное тело имеет низкую плотность — всего 1,8798 г/см³. Эти данные говорят в пользу того, что строение спутника Сатурна существенно отличается от строения планет земной группы, которые на порядок массивнее и тяжелее. В системе Сатурна – это самое крупное небесное тело, масса которого составляет 95% массы остальных 61 известных лун газового гиганта.

Удачно и расположение крупнейшей Титана. Он бежит по орбите радиусом 1 221 870 км со скоростью 5,57 км/с и пребывает вне колец Сатурна. Орбита у этого небесного тела имеет практически круговую форму и находится в одной плоскости с экватором Сатурна. Период обращения Титана вокруг материнской планеты составляет почти 16 суток. Причем в этом аспекте Титан идентичен с нашей Луной, совершающей вращение вокруг собственной оси синхронно со своим хозяином. Спутник всегда повернут к материнской планете одной стороной. Орбитальные характеристики крупнейшей луны Сатурна обеспечивают на ней смену времен года, однако ввиду значительной удаленности этой системы от Солнца, времена года на Титане достаточно продолжительны. Последний летний сезон на Титане закончился в 2009 году.

Своими размерами и массой он похожа на два других крупнейших спутника Солнечной системы — Ганимед и Каллисто. Такие крупные размеры свидетельствуют о планетарной теории происхождения этих небесных тел. Подтверждает это и поверхность спутника, на которой присутствуют следы активной вулканической деятельности, что является характерной особенностью планет земной группы.

Впервые фото поверхности спутника Сатурна удалось получить с помощью зонда «Гюйгенс», благополучно опустившегося на поверхность этого небесного объекта 14 января 2005 года. Уже беглый взгляд на снимки давал все основания считать, что перед землянами открывается новый загадочный мир, живущий своей космической жизнью. Это не Луна , безжизненная и пустынная. Это мир вулканов и метановых озер. Допускается, что под поверхностью находится обширный океан, возможно состоящий из жидкого аммиака или из воды.

Посадка «Гюйгенса»

История открытия Титана

Впервые о существовании спутников Сатурна догадывался еще Галилей. Не имея технической возможности наблюдать столь удаленные объекты, Галилей предсказывал их существование. Только Гюйгенс, у которого уже был мощный телескоп, способный в 50 раз увеличивать объекты, приступил к исследованию Сатурна. Именно ему удалось обнаружить столь крупное небесное тело, вращающееся вокруг окольцованного газового гиганта. Произошло это событие в 1655 году.

Однако с названием нового небесного тела пришлось подождать. Первоначально ученые сходились во мнении дать открытому небесному телу название в честь его открывателя. После того, как итальянец Кассини открыл еще и другие спутники газового гиганта, сошлись во мнении нумеровать новые небесные тела системы Сатурна.

Эта идея не получила продолжения, так как впоследствии были открыты и другие объекты в окрестностях Сатурна.

Обозначение, которое мы используем сегодня, было предложено англичанином Джоном Гершелем. Сошлись во мнении, что наиболее крупные спутники должны носить мифологические названия. Благодаря своим размерам Титан оказался первым в этом списке. Остальные семь крупных спутников Сатурна получили названия, созвучные именам титанов.

Атмосфера Титана и ее особенности

Среди небесных тел Солнечной системы Титан обладает едва ли не самой любопытной воздушной оболочкой. Атмосфера спутника оказалась на деле плотным слоем облаков, которые долгое время мешали получить визуальный доступ к самой поверхности небесного тела. Плотность воздушно-газового слоя настолько велика, что у поверхности Титана атмосферное давление в 1,6 раз выше земных параметров. По сравнению с земной воздушной оболочкой, атмосфера на Титане имеет значительную толщину.

Основным компонентом титановой атмосферы является азот, доля которого составляет 98,4%. Примерно 1,6% приходятся на аргон и метан, которые в основном находятся в верхних слоях воздушной оболочки. С помощью космических зондов в составе атмосферы были обнаружены и другие газообразные соединения:

• ацетилен;
• метилацетилен;
• диацетилен;
• этан;
• пропан;
• углекислый газ.

В малых количествах присутствует циан, гелий и угарный газ. Кислорода в свободном виде в атмосфере Титана не выявлено.

Несмотря на столь высокую плотность воздушно-газовой оболочки спутника, отсутствие сильного магнитного поля отражается на состоянии поверхностных слоев атмосферы. Верхние слои атмосферы подвержены воздействию солнечного ветра и космической радиации. Азот (N) под воздействием этих факторов вступает в реакцию, образуя целый ряд любопытных азотосодержащих соединений. Большая часть некоторых соединений оседает на поверхность спутника, придавая ей слегка оранжевый оттенок. Интересна и история с метаном. Его состав в атмосфере Титана стабилен, хотя из-за внешнего воздействия этот легкий газ мог бы уже давно улетучиться.

Рассматривая атмосферу спутника по слоям, можно заметить любопытную деталь. Воздушная оболочка на Титане растянута в высоту и четко разделена на два слоя — приповерхностный и высотный. Тропосфера начинается на высоте 35 км. и заканчивается тропопаузой на высотах в 50 км. Здесь присутствуют стабильно низкие температуры -170⁰ С. Далее, с высотой температура снижается до отметки -120 градусов Цельсия. Ионосфера у Титана начинается на высоте 1000-1200 км.

Предполагается, что такой состав атмосферы Титана обусловлен его активным вулканическим прошлым. Насыщенные парами аммиака воздушные слои под воздействием космического ультрафиолета разложились на азот и водород, а другие компоненты являются следствием физико-химических реакций. Как более тяжелый, азот опустился и стал основным компонентом титановой атмосферы. Водород же из-за слабых сил гравитации спутника улетучился в космическое пространство.

Слои атмосферы Титана, взаимодействие ее химического состав с магнитным полем небесного тела способствуют тому, что на спутнике присутствует собственный климат. Сезоны на Титане меняются подобно земным временам года. В то время когда одна сторона спутника обращена к Солнцу, Титан погружается в лето. В его атмосфере бушуют штормы и ураганы. Нагреваемые солнечным светом воздушные слои находятся в постоянной конвекции, порождая сильные ветры и значительные перемещения облачных масс. На высотах 30 км скорость ветров достигает 30 м/с. Чем выше, тем турбулентность воздушных масс интенсивнее и мощнее. В отличие от Земли, облачные массы на Титане сконцентрированы в полярных областях.

Концентрация метана в верхних слоях атмосферы объясняет повышение температуры на поверхности спутника вследствие парникового эффекта. Однако наличие в составе воздушных масс органических молекул позволяет ультрафиолету свободно проникать в обе стороны, охлаждая поверхностный слой титановой коры. Температура поверхности составляет -180⁰С. Разница между температурами на полюсах и на экваторе незначительна — всего 3 градуса.

Высокое давление и низкие температуры способствуют тому, что молекулы воды в атмосфере спутника полностью испаряются (вымерзают).

Строение спутника: от внешней оболочки к ядру

Предположение и догадки о строении столь крупного небесного тела в основном строились на данных земных оптических наблюдений. Плотная атмосфера Титана склоняла ученых в сторону гипотезы о газовом составе спутника, сродни составу материнской планеты. Однако после полетов космических зондов «Пионер-11» и «Вояджер-2» стало понятно, мы имеем дело с небесным телом, структура которого тверда и устойчива.

Сегодня считается, что Титан имеет кору, подобную земной. Диаметр ядра — ориентировочно 3400 км, что составляет более половины диаметра небесного тела. Между ядром и корой существует ледяная прослойка, которая отличается по своему составу. Вероятно, на определенных глубинах лед трансформируется в жидкую структуру. Сравнение снимков, сделанных с борта АМС «Кассини» с разницей в два года, указали на наличие смещения поверхностного слоя спутника. Эта информация дала учеными повод считать, что поверхность спутника покоится на жидкой прослойке, которая состоит из воды и растворенного аммиака. Смещение коры вызвано взаимодействием гравитационных сил и циркуляцией атмосферы.

По своему составу Титан — это соединение льда и силикатных пород в равных пропорциях, что очень похоже на внутреннее строение Ганимеда и Тритона. Однако в силу наличия плотной воздушной оболочки, строение спутника имеет свои отличия и специфику.

Главные особенности далекого спутника

Уже только одно наличие у Титана атмосферы делает его уникальным и интересным для последующего изучения. Другое дело, что главной изюминкой далекого спутника Сатурна является наличие на нем больших объемов жидкости. Для этой несостоявшейся планеты характерны озера и моря, в которых вместо воды плещутся волны метана и этана. Спутник имеет на поверхности скопления космического льда, который обязан своим происхождением воде и аммиаку.

Доказательством существования на поверхности Титана жидкой материи стали снимки огромного бассейна, по площади превышающего размеры Каспийского моря. Огромное море жидких углеводородов получило название море Кракена. По своему составу это огромный естественный резервуар сжиженных газов: этана, пропана и метана. Другое крупное скопление жидкости на Титане – море Лигеи. Большинство озер сосредоточено в северном полушарии Титана, что увеличивает в разы отражающую способность далекого небесного тела. После миссии «Кассини» стало ясно, что поверхность на 30-40% покрыта жидкой материей, собравшейся в естественных морях и озерах.

Такое огромное количество метана и этана, пребывающих в замороженном состоянии, способствует развитию определенных форм жизни. Нет, это не будут привычные земные организмы, однако в таких условиях живые организмы на Титане могут иметь место. На спутнике достаточно компонентов и химических веществ для образования организмов и их последующего существования.

Хронология современных исследований Титана

Начиналось все со скромной миссии американского зонда «Пионер-11», который сумел в 1979 году дать учеными первые снимки далекого спутника. Долгое время информация, полученная с борта «Пионера», мало интересовала астрофизиков. Прогресс в изучении окрестностей Сатурна наступил после визитов в эту область Солнечной системы «Вояджеров», которые дали более подробные снимки спутника, сделанные с расстояния в 5000 км. Ученые получили более точные данные о размерах этого гиганта, нашла свое подтверждения версия о существовании плотной атмосферы спутника.

Полет «Пионера»

Инфракрасные снимки, сделанные с борта космического телескопа «Хаблл», предоставили ученым информацию о составе атмосферы спутника. Впервые были выявлены на планетарном диске светлые и темные области, природа которых оставалась неизвестной. Впервые родилась теория о том, что поверхность Титана покрыта в некоторых местах льдом, который увеличивает отражающую способность небесного тела.

Успех в области исследований пришел вместе с информацией, полученной с борта автоматической межпланетной станции «Кассини». Начатая в 1997 году миссия «Кассини» выступает общей разработкой ЕКА в НАСА. Основным направлением исследований стал Сатурн, однако не остались без внимания и его спутники. Так для изучения Титана в программу полета был включен этап посадки на поверхность спутника Сатурна зонда «Гюйгенс». Этот аппарат, созданный усилиями специалистов НАСА и итальянского космического агентства, команда которого решила отметить, таким образом, юбилей своего славного соотечественника Джованни Кассини, должен был опуститься на поверхность Титана.

«Кассини» на орбите Сатурна

В течение 4 лет продолжалась работа «Кассини» в окрестностях Сатурна. За это время АМС пролетела двадцать раз вблизи Титана, постоянно получая новые данные о спутнике и о его поведении. Уже одна посадка зонда «Гюйгенс» на Титан, свершившаяся 14 марта 2007 года, считается грандиозным успехом всей миссии. Несмотря на это, учитывая технические возможности станции «Кассини» и ее большой потенциал, было принято решение продолжить исследования Сатурна и его спутников до 2017 года.

Полет «Кассини» и посадка аппарата «Гюйгенс» предоставили ученым исчерпывающую информацию о том, каким на самом деле является Титан. Фотоснимки и видеосъемка поверхности спутника Сатурна показали, что верхние слои коры — смесь грязи и газового льда. Основными фрагментами грунта являются камни и галька. Ландшафт Титана представляет собой чередование твердых возвышенных участков с низменностями. Во время приземления делались снимки ландшафта, на которых четко отмечались русла рек и береговая линия.

Фото Титана с борта «Гюйгенса»

Титан сегодня и завтра

Чем закончится дальнейшее изучение самого крупного спутника, неизвестно. Предполагается, что созданные в земных лабораториях условия, подобные тем, которые существуют на Титане, прольют свет на версию о возможности существования форм жизни. Полеты космических зондов в эту область космоса пока не планируются. Полученная информация является достаточной для того, чтобы смоделировать Титан в земных условиях. Насколько эти исследования будут полезны, покажет время. Остается только ждать и надеяться на то, что Титан раскроет в дальнейшем свои тайны, давая надежду на свое освоение.

Название спутника: Титан;

Диаметр: 5152 км;

Площадь пов-ти : 83 000 000 км²;

Объем : 715,66×10 8 км³ ;

Масса : 1,35×10 23 кг;

Плотность : 1880 кг/ м³;

Период вращения : 15,95 суток;

Период обращения : 15,95 суток;

Расстояние от Сатурна : 1 161 600 км;

Орбитальная скорость : 5,57 км/ с;

Длина по экватору : 16 177 км;

Наклон орбиты : 0,35°;

Ускор. свободного падения: 1,35 м/с²;

Спутник : Сатурна

Титан - самый крупный спутник Сатурна , а также второй по величине спутник Солнечной системе . Долгое время считалось, что Титан - самая большая луна Солнечной системы. С момента современных исследований ученые обратили внимание на размер спутника Юпитера Ганимед , у которого радиус (2634 км) на 58 км больше чем у Титана (2576 км). Спутник Сатурна не только крупнее остальных лун, но и даже некоторых планет. Например радиус первой планеты от Солнца Меркурий составляет 2440 км, что на 136 км меньше радиуса Титана, а последняя планета Солнечной системы - Плутон , по объему в 10 меньше спутника. Размер Титана среди планет близок к Марсу (радиус 3390 км), а ихние объемы находятся в соотношении 1:2,28 (в пользу Марса). Кроме того Титан - самое плотное тело среди всех спутников Сатурна. А масса крупнейшей луны больше других спутников Сатурна вместе взятых. На долю Титана приходится более 95 % массы всех спутников Сатурна. Это немного похоже на соотношение массы Солнца и всех остальных тел в Солнечной системы . Где на массу звезды приходится более 99 % массы всей Солнечной системы. Плотность и масса Титана 1880 кг/м³ и 1,35×10 23 кг схожа со спутниками Юпитера — Ганимедом (1936 кг/м³, 1,48×10 23 кг) и Каллисто (1834 кг/м³, 1,08×10 23 кг).
Титан - двадцать второй спутник Сатурна. Его орбита расположена дальше чем Диона, Тефия и Энцелад , однако почти в три раза ближе чем орбита Япета. Титан находится вне колец Сатурна на расстоянии 1 221 900 км от центра планеты и не ближе чем 1 161 600 км от внешних слоев атмосферы Сатурна. Полный оборот спутник совершает почти за 16 земных суток, а точнее за 15 дней 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Это в 5,5 раз быстрее вращения Луны вокруг Земли . Как Луна и многие другие спутники планет в Солнечной системе, Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, ставшее результатом действия приливных сил. Это означает, что периоды вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Сатурна совпадают, и спутник повёрнут к планете всегда одной и той же стороной. На Титане, как и на Земле, присутствует смена времен года, поскольку ось вращения Сатурна наклонена относительно его экватора на 26,73°. Тем не менее планета настолько отдалена от Солнца (1,43 млрд км), что такие климатические сезоны длятся по 7,5 лет каждый. Т.е Зима, Весна, Лето и Осень на Сатурне и его спутниках, в том числе и Титане, чередуются каждые 30 лет - именно столько времени необходимо Сатурианской системе чтобы полностью обернуться вокруг Солнца.

Титан, как и все остальные крупные спутники Солнечной системы , был открыт еще в эпоху Средневековья. Хотя оптика и телескопы того времени сильно уступали современным, все же 25 марта 1655 года астроному Христиану Гюйгенсу удалось заметить рядом с Сатурном яркое тело, которое, как он установил, каждые 16 дней появляется в одной и том же месте диска Сатурна и следовательно оборачивается вокруг планеты. После четырёх таких оборотов, в июне 1655 года, когда кольца Сатурна имели низкий наклон относительно Земли и не мешали наблюдению, Гюйгенс окончательно удостоверился, что обнаружил спутник Сатурна. С момента изобретения телескопа это был второй случай открытия спутника, через 45 лет после обнаружения Галилеем четырёх крупнейших лун Юпитера . Почти два века спутник не имел конкретного названия. Настоящее имя Титану было предложено Джоном Гершелем - английским астрономом и физиком в 1847 году, в честь родного брата Кроноса - Титана.

Размер Титана (слева внизу) в сравнении с Луной (слева вверху) и Землей (справа).

Титан в 15 раз меньше Земли и в 3,3 раз больше Луны

Атмосфера и климат

Титан - единственный спутник Солнечной системы имеющий довольно плотную и толстую атмосферу. Она заканчивается на высоте около 400 км от поверхности спутника, что в 4,7 раз выше чем атмосфера Земли (за условную границу между воздушной оболочкой Земли и космосом принимают Линию Кармана на высоте 85 км от Земной поверхности). Атмосфера Титана имеет среднюю массу 4,8×10 20 кг, что почти в 100 раз тяжелее Земного воздуха (5,2×10 18 кг). Тем не менее из-за слабой гравитации, ускорение свободного падения на спутнике составляет всего 1,35 м/с² - 7,3 раза слабее чем Земное притяжение, и поэтому, по мере, спуска давления у поверхности Титана поднимается лишь до 146,7 кПа (всего в 1,5 раза больше земной атмосферы). Атмосфера Титана во многом схожа с Земной. Ее нижние слои также подразделяется на тропосферу и стратосферу . В тропосфере температура с высотой падает, с —179 °C на поверхности и до —203 °C на высоте 35 км (на Земле тропосфера заканчивается на высоте 10-12 км). До высоты 50 км простирается обширная тропопауза, где температура остается практически постоянной. А затем температура начинает расти минуя стратосферу и мезосферу – примерно 150 км от поверхности. В ионосфере на высоте 400-500 км температура поднимается до максимальной отметки - примерно —120-130 °C.

Воздушна оболочка Титана состоит почти целиком на 98,4 % из азота, остальные 1,6 % - это метан и аргон, которые преобладают в основном в верхних слоя атмосферы. В этом тоже спутник похож на нашу планету , поскольку Титан и Земля - единственные тела Солнечной системы , атмосферы которых в большинстве состоят из азота (на поверхности Земли концентрация азота составляет 78,1 %). Титан не обладает существенным магнитным полем, поэтому верхние слои воздушной оболочки сильно подвержены солнечному ветру и космическому излучению. В верхних слоях атмосферы , под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения метан и азот образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них содержат не менее 7 атомов углерода. Если спустится к поверхности Титана и посмотреть вверх, то небо будет оранжевого цвета, поскольку плотные слои атмосферы довольно неохотно выпускают из себя солнечные лучи. Так же такую окраска воздуха могут образовывать органические соединения, включающие в себя атомы азота в верхних слоя атмосферы.

Сравнение Земной атмосферы и атмосферы Титана. Воздух обоих тел в основном

состоит из азота: Титан - 94,8 %, Земля - 78,1 %. Кроме того в средних слоях

тропосферы Титана, на высоте 8-10 км содержится около 40 % метана, который

под давлением конденсируется в метановые облака. Затем на поверхность

выпадают дожди из жидкого метана, как на Земле - вода

Снимок Титана с борта космического аппарата "Кассини". Атмосфера спутника настолько

плотная и непрозрачная, что увидеть поверхность из космоса невозможно

Интересной темой для обсуждения Титана является несомненно климат спутника . Температура у поверхности Титана составляет в среднем −180 °С. Из-за плотной и непрозрачной атмосферы разница температуры между полюсами и экватором составляет всего 3 градуса. Такие низкие температуры и высокое давление противодействуют таянию водяного льда, вследствие чего в атмосфере практически не содержится воды. У поверхности воздух почти полностью состоит из азота, а при подъеме концентрация азота уменьшается, а увеличивается содержания этана C 2 H 6 и метана CH 4 . На высоте 8-16 км относительная влажность газов повышается до 100 % и конденсируется в разряженные метановые и этановые облака . Давление на Титане достаточное для поддержания этих двух элементов не в газообразном, как на Земле, состоянии, а в жидком. Время от времени, когда облака накапливают достаточную влагу, на поверхность Титана, подобно Земным осадком, падают этано-метановые дожди и образовывают целые реки, моря, а то и океаны из жидкого "газа". В марте 2007 года, во время близкого сближения со спутником, аппарат "Кассини" обнаружил в районе северного полюса несколько гигантских озёр, крупнейшее из которых достигает в длину 1000 км и по площади сравнимы с Каспийским морем . Согласно исследованиям зонда и компьютерным расчетам такие озера состоят из углеродо-водородных элементов, таких как этан C 2 H 6 -79%, метан CH 4 -10%, пропан C 3 H 8 -7-8%, а также небольшое содержание цианида водорода 2-3 % и около 1% бутилена. Такие озера и моря, при земном атмосферном давлении (100 кПа или 1 атм), за считанные секунды рассеялись и превратились бы в газовые облака. Некоторые газы, такие как пропан и этан остались бы внизу, потому что они тяжелее воздуха, а метан сразу поднялся бы вверх и рассеялся в атмосфере. На Титане же совсем по другому. Низкие температуры и давление в 1,5 раза выше Земного, поддерживают эти вещества в достаточной плотности для жидкого состояния. Учеными не исключается тот факт, что на спутнике Сатурна в таких морях и озерах вполне может существовать жизнь. На Земле жизнь образовалась за счет взаимодействия и активности жидкой воды, на Титане же вместо воды вполне может служить этан и метан. Понятно речь идет не о крупных и даже мелких животных, а об микроскопических, простейших организмах. Например бактерий, которые поглощают молекулярный водород и питаются ацетиленом и выделяют при этом метан. Как Земные животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.
Ветер на поверхности спутника очень слабый его скорость не более 0,5 м/c, однако при подъеме он усиливается. Уже на высоте 10-30 км ветра дуют со скоростью 30 м/с и их направление совпадает с направлением вращения спутника. На высоте 120 км от поверхности ветер переходит в мощнейшие вихревые бури и ураганы скорость которых поднимается до 80-100 метров в секунду.

Обзор панорамы Титана в представлении художника. Озеро из метана, окруженное скалистыми

горными структурами имеет темно-желтый или светло-коричневый цвет и красиво гармонирует

с небом оранжевого оттенка, как синее море - с голубой атмосферой Земли

Главными элементами в обороте и взаимодействия атмосферы служит метан и этан,
которые могут образовываться в недрах Титана и выбрасываться в воздух при
извержении вулканов. В нижних слоях атмосферы они конденсируется в жидкость
и образует облака, а затем выпадает на поверхность в качестве метановых и этановых дождей

Поверхность и строение

Поверхность Титана, как и большинство спутников Сатурна делится на темные и светлые области, которые отделяются друг от друга четкими границами. Подобно Земле, поверхность спутника делят на участки суши - материки и жидкую часть - океаны и моря из жидких "газов" метана и этана. В около экваториальном районе в светлой области расположен крупнейший континент Титана - Ксанаду . Это огромный материк, размером с Австралию, представляет из себя возвышенность, состоящую из горных массивов. Горные хребты материка возвышаются в высоту более 1 км. По ихнем склонам, подобно Земным ручьям, стекают жидкие реки, образовывая на ровных поверхностях метановые озера . Часть, более хрупких горных пород, подвержена эрозии, а от метановых дождей и стекающихся вниз по склонам ручьев из жидкого метана, в горах постепенно образуются пещеры. Темная область Титана образовывается за счет скопления частиц углеводородной пыли, выпадающей из верхних слоёв атмосферы, смываемой метановыми дождями с возвышенностей и приносимой в экваториальные районы ветрами.

Точно сказать какое внутреннее строение Титана очень трудно. Предположительно в центре расположено твердое ядро из каменных пород, размером 2/3 радиуса Титана (около 1700 км). Выше ядра находится мантия состоящая и плотного водяного льда и гидрата метана. За счет приливных сил Сатурна и близ лежащих спутников, ядро спутника нагревается, а образующаяся внутри энергия, выталкивает горячие горные породы на поверхность. Кроме того, как и на Земле , в недрах Титана происходят радиоактивные распады химических элементов, что служит дополнительной энергией для извержения вулканов.

В апреле 1973 года в сторону планет-Гигантов был запущен космический аппарат НАСА "Пионер-11" . Уже через полгода он совершил гравитационный маневр вокруг Юпитера и направился дальше в сторону Сатурна . А в сентябре 1979 года зонд прошел в 354 000 км от внешней атмосферы Титана. Такое сближение помогло ученым установить, что температура на поверхности слишком низкая для поддержания жизни. Через года "Вояджер-1" приблизился к спутнику на 5600 км, сделал множество довольно качественных снимков атмосферы, определил массу и размеры спутника, а также некоторые орбитальные характеристики. В 90-хх годах, с помощью мощной оптики телескопа "Хаббл" была более детально изучены атмосфера Титана - в частности метановые облака . Ученые выяснили, что газообразный метан, подобно водяному пару, в верхних слоях увлажняется и переходит в жидкое состояние. Затем, в таком виде, выпадает на поверхность в качестве осадков.

Последним и более значимым этапом в исследовании Титана, считается миссия межпланетной космической станции "Кассини-Гюйгенс" . Первый пролет мимо Титана он совершил 26 октября 2004 года на расстоянии всего 1200 км от поверхности. С такого близкого расстояния зонд подтвердил наличие метановых рек и озер . Спустя 2 месяца 25 декабря "Гюйгенс" отделился от внешнего зонда и начал четырехсот километровое погружение сквозь непрозрачные слои атмосферы Титана. Спуск продолжался 2 часа и 28 минут. За это время бортовые приборы обнаружили плотную метановую дымку (ярусы облаков) на высоте 18—19 км, где атмосферное давление составляло приблизительно 50 кПа (0,5 атм). Внешняя температура в начале спуска составляла −202 °C, в то время как на поверхности Титана оказалась примерно −180°C. Чтобы исключить ударное столкновение о поверхность спутника, аппарат спускался на специальном парашюте. В управлении космических полетов, наблюдавшие за погружением Гюйгенса, очень надеялись увидеть на поверхности жидкий метан. Но аппарат, вопреки желаниям, погрузился на твердую почву.

Проект будущего под названием " Titan Saturn System Mission". Это будет первое в истории мореплавание

за пределами Земли. Аппарат будет в течении 3-х месяцев бороздить океанские просторы из жидкого

метана и любоваться закатом гигантского Сатурна с его кольцами

Титан - крупнейший спутник Сатурна и второй, после Ганимеда, в Солнечной системе. Впрочем, если измерять Титан вместе с его атмосферой, то он оказывается больше Ганимеда. По всем своим параметрам Титан наиболее близок к нормальным планетам: размером он превосходит Меркурий, его плотная атмосфера толще, чем у Земли, а поверхность - в географическом смысле - почти такая же живая, как у нашей планеты.

Наземные наблюдения еще до начала космической эры показали, что Титан имеет плотную атмосферу; по сути, это единственная планета-спутник с полноценной атмосферой. Пролетая в 1981 г. через систему Сатурна, «Вояджер-2» обнаружил, что основной компонент атмосферы Титана - азот (N 2); в ней присутствуют также метан (CH 4) и другие углеводороды. Данные космического телескопа «Хаббл» и наземных телескопов позволили в 1995 г. заподозрить существование на поверхности Титана значительных площадей, покрытых жидким метаном. Но подтвердилось существование этих углеводородных озер лишь после того, как к интенсивным исследованиям приступил первый искусственный спутник Сатурна - «Кассини», с борта которого 14 января 2005 г. на поверхность Титана опустился зонд «Гюйгенс». Экспедиция «Кассини - Гюйгенс», организованная NASA, ESA (Европейским космическим агентством) и ASI (Итальянским космическим агентством), началась 15 октября 1997 г., но лишь в середине 2004 г. аппарат прибыл в систему Сатурна и приступил к работе (см. с. 16 цветной вкладки).

Титан без малого вдвое массивнее Луны и наполовину больше нее. Поэтому на его поверхности сила тяжести почти лунная: она в 7 раз меньше земной (на Луне - в 6 раз). Вторая космическая скорость на поверхности Титана - 2,6 км/с, на Луне - 2,4 км/с, однако взлетать с Титана будет намного сложнее, чем с Луны: помешает плотная атмосфера. Состав атмосферы Титана известен теперь детально: у поверхности 95% азота и около 5% метана, а в стратосфере 98,4% азота и 1,4% метана. Давление у поверхности в 1,45 раза выше нормального атмосферного давления на Земле. Но если вспомнить, что сила тяжести там в 7 раз меньше, чем у нас, то ясно, что масса газового столба над единицей поверхности Титана в 10 раз больше, чем на Земле. Поскольку размер Титана в 2,5 раза меньше земного, площадь его поверхности меньше земной примерно в 6 раз, а значит, полная масса атмосферы Титана в 1,5 раза больше массы земной атмосферы! Вероятно, поэтому на поверхности Титана очень мало метеоритных кратеров: мелкие метеориты тормозятся и разрушаются в атмосфере, а следы падения крупных быстро уничтожаются дождями и ветром.

Мощная и чрезвычайно протяженная атмосфера Титана облегчила посадку на него космического аппарата. Отделившись от «Кассини», зонд «Гюйгенс» три недели двигался в сторону Титана в дремлющем состоянии, а затем стал готовиться к спуску. Посадка «Гюйгенса» на Титан - уникальная операция; вот ее основные этапы (часы:минуты по среднеевропейскому времени):

06:51 - включается электропитание приборов.

11:13 - начало входа в атмосферу на высоте 1270 км со скоростью 6 км/с. Торможение осуществляется лобовым теплозащитным экраном.

11:17 - высота 180 км, скорость 400 м/с, раскрыт вытяжной парашют диаметром 3 м. Через 2,5 секунды он вытягивает основной парашют диаметром 8,3 м.

11:18 - высота 160 км. Сброшен лобовой экран. Начали исследовать атмосферу газовый хроматограф и масс-спектрометр. Производится сбор и испарение аэрозолей. Камера передает панораму облаков.

11:32 - высота 125 км. Сброшен основной парашют и раскрыт тормозной диаметром 3 м, чтобы ускорить падение и успеть приземлиться до полной разрядки батарей (заряд 1,8 кВт ч). Расстояние до «Кассини» 60 тыс. км.

11:49 - высота 60 км. Включен радар-альтиметр; до этого работой управлял таймер. Камера начинает снимать панораму поверхности. Измеряется скорость ветра (по доплер-эффекту передатчика), температура и давление воздуха, электрическое поле (проверяется наличие молний). На высоте нескольких сотен метров от поверхности включена белая лампа для спектрального анализа поверхности. Сонар и радар измеряют неровности грунта. Спуск «Гюйгенса» в атмосфере Титана занял около 2,5 часа.

13:34 - касание грунта со скоростью 4,5 м/с. Работают камера, микрофон, акселерометры и сонар для измерения глубины жидкости, если бы посадка произошла в море. Но грунт под аппаратом оказался на дежным, по механическим свойствам похожим на мокрый песок или глину. Аппарат при ударе углубился в грунт примерно на 15 см. В течение 2 часов он передал данные с поверхности со скоростью 8 кбит/с.

15:44 - «Кассини» уходит за горизонт Конец передачи данных. «Кассини» разворачивается антенной к Земле и начинает трансляцию записанных с «Гюйгенса» данных.

Зонд опустился немного южнее экватора, на краю ледяных холмов в середине огромного песчаного моря. На фото окружающего ландшафта вдали видна пара длинных дюн, но само место посадки больше похоже на русло потока, заваленное булыжниками поверх песка. Температура у поверхности Титана очень низкая: -180°C. Эта температура близка к тройной точке метана, подобно тому, как температура земной поверхности близка к тройной точке воды. При такой температуре сосуществуют газовое, жидкое и твердое состояния вещества. Подобно тому, как в природе Земли происходит круговорот воды, на Титане должен происходить круговорот метана. Фактически метан (в смеси с этаном и другими углеводородами) там играет ту же роль, что вода на Земле: он испаряется из озер, образует облака, выпадает в виде осадков, прокладывает русла по долинам и вновь стекает в озера.

Изучение снимков показывает, что ландшафт Титана частично сформирован ливнями и быстрым течением жидкости по поверхности. Но, в отличие от Земли, этот гидрологический цикл на Титане доведен до экстремального состояния. На Земле солнечного тепла достаточно для испарения примерно одного метра воды в год. Но атмосфера может удержать только пару сантиметров осажденной влаги до конденсации облаков и выпадения дождя, поэтому для земной погоды характерны легкие дожди, выливающие по нескольку сантиметров воды с промежутком в неделю или две. На Титане недостаток солнечного тепла приводит к испарению всего лишь около 1 см жидкого метана в год, а его мощная атмосфера способна удержать в газообразном виде количество метана, соответствующее примерно 10 м осажденной жидкости. Поэтому для Титана должны быть характерны редкие проливные дожди, рождающие бурные потоки, а в промежутках между этими потопами - вековые периоды засухи. Вполне вероятно, что на месте посадки «Гюйгенса» некоторое время назад тоже было половодье. Специалисты по климату считают, что мощные погодные циклы Титана - это экстремальная версия того, что может случиться на Земле в результате глобального потепления. По мере нагрева земной тропосферы она сможет удерживать все больше влаги, поэтому ураганы и засухи у нас станут более интенсивными.

Итак, Титан - это замерзший вариант Земли, где метан вместо воды, вода вместо камня, а погодные циклы длятся столетиями. Весьма вероятно, что атмосфера Титана напоминает атмосферу юной Земли в период зарождения на ней жизни. Более того: средняя плотность Титана (1,88 г/см³) указывает, что он наполовину состоит из камня (ядро), наполовину из воды (мантия и кора) и покрыт углеводородами. Математические модели предсказывают, что толщина ледяной коры составляет около 50 км, а ниже лежит океан жидкой воды, возможно, с аммиаком. Глубина этого «нашатырного» океана должна достигать сотен километров. Некоторые ученые полагают, что там может быть жизнь.

Запланировано, что работа аппарата «Кассини» продолжится до 2017 г. С июля 2004 г. по сентябрь 2010 г. он совершил 72 пролета вблизи Титана, передавая радиолокационные изображения его поверхности и снимки в ИК-диапазоне. Когда исследователей заинтересовал источник смога в атмосфере Титана, «Кассини», пролетая сквозь верхние слои его атмосферы, на высоте около 1000 км, собрал и проанализировал образцы этого тумана. Ученые ожидали, что туман состоит из легких углеводородов, таких как этан с молекулярной массой 30. Но «Кассини» обнаружил неожиданное обилие тяжелых органических молекул, включая бензол, антрацен и макромолекулы с массой 2000 и более. Эти вещества формируются из атмосферного метана под действием солнечного света. Вероятно, они постепенно конденсируются в более крупные частицы и опускаются на поверхность, но детали этого процесса не ясны.

Как видим, замечательная маленькая планета Титан становится все интереснее. Принципиальных трудностей при исследовании Титана не предвидится. Для экспедиций к нему уже разрабатываются «титаноходы», а также плавающие и летающие зонды. Увлекательное занятие для космических инженеров!

Общие данные

Размеры Титана в диаметре составляют 5152 км, в результате чего он больше Луны и по диаметру, приблизительно на 50%. Христиан Гюйгенс, будучи известным голландским физиком, механиком, математиком и астрономом, обнаружил Титан как первый спутник Сатурна в 1655 году.

Астрономы на протяжении длительного времени считали, что его диаметр составляет 5550 км, и он занимал первое место. Истинные размеры удалось узнать позже благодаря аппарату Вояджер-1.

Поверхность этой огромной луны

До 2004 года учёные не знали, как выглядит поверхность этого неизведанного небесного тела, т.к. Титан спутник Сатурнаполностью окутывала невероятно плотная оболочка атмосферы, затрудняющая изучение. Но после десантирования на его поверхность аппарата Кассини-Гюйгенс все вопросы были разрешены.

На данный момент известно, что его поверхность еще довольно молода по геологическим меркам, и ее покрывают осадочные органические вещества и водяной лед. Она почти вся ровная, если не считать несколько гор и кратеров. Температура поверхности составляет 170-180°С ниже нуля. Атмосферу в основном образуют азот, немного этана и метана.

Углеводородное море Лигеи — второе по величине, радиолокационная съемка Кассини

Значительные участки поверхности покрывают этано-метановые реки и озера. На данном небесном теле ученными была обнаружена жидкость и доказано наличие атмосферы, в результате чего была представлена гипотеза о том, что на Титане может существовать примитивная форма жизни.

Физические характеристики

Доля размером 95% в общей массе всех спутников, окружающих Сатурн принадлежит Титану. Споры о том, откуда взялся такой огромный спутник, привели к нескольким теориям, но к окончательному ответу ученные пока так и не пришли. Одна из теорий звучит следующим образом: данное небесное тело, могло быть образовано из пылевого облака, которое впоследствии захватила гравитация планеты. При этом данная теория так же объясняет такое большое различие в массе спутников.

Орбита движения

Орбита второго по величине спутника в Солнечной системе составляет 1221 870 км, что равняется 20,3 радиуса Сатурна, в результате он располагается за пределами колец Сатурна. Один полный круг вокруг планеты он делает почти за 16 дней. При этом его скорость составляет 5,57 километров в секунду.

Титан, так же как и Луна осуществляет синхронное вращение вокруг своей планеты. Именно из-за того, что обороты вокруг Сатурна и вокруг своей собственной оси у Титана совпадают, он смотрит на планету всегда одной и той же стороной. Траектория вращения Сатурна наклонена по отношению к эклиптике на 26,73′ именно этот момент обеспечивает смену времен года на самой планете и ее спутниках.

Каждый из сезонов имеет продолжительность приблизительно 7,5 земных лет при этом, сам Сатурн делает один оборот вокруг Солнца, примерно за 30 лет. Исходя из этого, можно предположить, что последнее лето на Титане закончилось в 2009 году.

И напоследок, некоторые, самые зрелищные фотографии Титана